大板坯连铸机粘结漏钢的原因分析及预防

1、大板坯连铸机粘结漏钢的原因分析及预防  发表日期：2007-3-31阅读次数：173摘要：漏钢是对连铸机损害最大的恶性生产事故，漏钢不仅造成生产中断，铸机作业率下降，更为严重的是损坏设备。对济钢大板坯连铸机出现的粘结漏钢进行了分析，并提出相应的改进和预防措施，取得了良好效果。 济南钢铁集团总公司第三炼钢厂(以下简称济钢三炼钢)连铸机自2003年3月1 日投产至2004年8月31日，共发生5次漏钢，漏钢率为0.039 5，其中粘结漏钢4次，占漏钢总数的80，是影响连铸机正常生产的重要因素。通过分析济南三炼钢粘结漏钢的具体原因，并采取相应的措施后，至今未发生1次漏钢。1 连铸机的主要工艺

2、参数 现有连铸机实现了与120 t转炉和中厚板轧机的良好匹配，其主要工艺参数如下。 连铸机类型直弧形板坯连铸机流数1机1流生产能力125万ta铸坯尺寸厚度200mm、270mm宽度12002lOOmm结晶器铜板长度900mm辅助设施漏钢报警系统和磨擦力监控系统冶金长度34.2mm弧形半径10m2 粘结漏钢的形成 保护渣在连铸生产中起到非常重要的作用。保护渣填充到结晶器铜板和初生坯壳之间，促进坯壳的生长，使坯壳具有足够的强度，以满足拉坯的需要；如果保护渣不能及时渗透到坯壳和结晶器铜板之间，会使坯壳与结晶器铜板之间的热阻增大，坯壳变薄，在钢水的静压力作用下，坯壳与铜板粘结，坯壳被撕裂，出结晶器后造

3、成漏钢。3 粘结漏钢坯壳的表征 由于粘结的坯壳与结晶器保持同步，而其它部位的坯壳向下运动，在这种情况下，已粘结处会形成一个“倒V”型振痕(见图1)。而在粘结处几乎看不到振痕，形成明显的粘结点。图1 粘结形成的倒V 振痕 漏钢坯壳的实际测量数据表明，粘结处的坯壳明显的比相邻的坯壳厚。如在2004年6月份的窄面粘结漏钢中，离液面100mm，距离边部400mm处，坯壳厚度达到了24mm，其余部位坯壳厚度逐渐减薄到46mm的正常厚度，这个数据与理论符合的很好。4 造成粘结漏钢的原因 济钢大板坯连铸机虽然带有漏钢报警系统，但由于热电偶出现故障没有及时处理，在2004年6月和8月连续出现4次粘结漏钢。4.

4、1 保护渣性能不良 良的保护渣，不能提供足够厚度的液渣层，现在公认液渣层的厚度在1015 mm是最理想的。德国科学家Nakano等人总结出液渣层最小厚度公式： Yp=Ssin(N)一 500NVc + (1) 2 f式中，S为振幅，mm；f为振频，次min；Vc为浇铸速度，mmin；N为负滑脱系数。 Koyama等人发布了下面的经验公式，建立起液渣层厚度与玻璃相比率、结晶器尺寸、浇铸速度和保护渣消耗量的关系： d=0.02(SR)/abVW (2) 式中，d为液渣层厚度，mm；SR为渣化率；a、b为结晶器尺寸，m；V为浇铸速度，mmin；W为保护渣消耗量，kgt。适合的玻璃相比率，是影响粘结的

5、重要因素。在出现铸坯表面质量以后，有些保护渣厂家调整了保护渣的成分，使保护渣结晶相比率增高，从而可有效地降低铸坯纵裂纹的发生，却容易导致粘结漏钢的发生（见图2、图3）。 图2 结晶率对表面纵裂的影响 结晶器保护渣消耗有很多种表达方式，比如kgt和kgm2或者kgmin。然而消耗量是根据成坯的尺寸规格和铸坯的表面比例来决定的。所以，保护渣的铸坯表面单位区域的消耗总量(kgm2)更适合表示结晶器保护渣的润滑能力。铸坯单位表面积结晶器保护渣消耗量为： q1=Q/2(T+W)L (3)图3 结晶指数对粘结漏钢的影响 式中，q1为保护渣单耗量，kgm2；Q为保护渣总耗量，kg；T为板坯的厚度，m；W为板

6、坯的宽度，m；L为板坯的浇铸长度，m。 根据诺瑞特等人的研究，保护渣的单位消耗量不能低于0.3 kgm2，否则极易发生粘结漏钢。对于高拉速的铸机，单位消耗量最好在0.4 kgm2以上。每吨钢保护渣消耗公式为： q2=QmL (4) 式中，q2为每吨钢保护渣消耗量，kgt；m为每米长坯重，tm。 由式(3)、(4)可以得出 q2=2(T+W)q1/m（5） 济钢三炼钢大板坯连铸机发生漏钢炉次的有关操作参数见表1。表1 济钢大板坯漏钢时的操作参数铸坯宽度/m铸坯厚度/m拉速/(m·min-1)每米坯重/(t·min-1)1.70.21.32.7 根据式(1)(5)计算出的保护渣

7、参数和生产中的实际参数见表2。表2 保护渣的计算参数和生产实际参数液渣层厚度/mm渣耗/(·t-1)渣化率/%计算实际计算实际计算实际890.560.386420-30 由表2不难看出，济钢三炼钢大板坯生产中实际使用的保护渣的渣耗量与理论计算的渣耗量相差较大，渣耗量太低，玻璃相比率太少，是造成粘结漏钢的直接原因。4.2 结晶器液面波动的影响 济钢三炼钢大板坯连铸机结晶器液面监控采用的是Co60放射源，较稳定地监控液面。但在浇注的过程中，仍然出现过小的液面波动，最大液面波动到15 mm左右。 结晶器液面波动较大时，往往会造成液渣层补充不上，造成缺渣，使形成的坯壳强度不一，非常容易造成粘

8、结漏钢。济钢一炼钢4号板坯连铸机在手动浇注时，大包开浇时较容易出现“抽芯”和漏钢事故。“抽芯”，即粘结，坯壳被撕裂，但迅速被粘合，没有造成漏钢。4.3 拉速提升过快及调整过频繁 拉速调整过快，容易造成结晶器液面波动，而使保护渣供应不足，造成粘结。而迅速提速后的结晶器保护渣液渣层的变化，使粘结现象更加容易出现。一般讲，提速后，结晶器内的热流量增大，保护渣熔化较好，液渣层变厚，有利于浇注。而实际测量的数据(见图4)表明，这需要一个稳定的过程。图4 迅速提速时渣层的 由图4可见，提速过快时结晶器内的保护渣液渣层迅速下降，在稳定下来之前，结晶器的熔池内属于“缺渣”状态，出现粘结的几率大大增加。济钢三炼

9、钢大板坯连铸机就有过3次由于提速过快造成的漏钢报警现象。其它厂也有因为提速过快造成的漏钢现象。目前，济南大板坯调整拉速要求最多为01 mmin。4.4 浸入式水口状态的影响 结晶器侵入式水口尺寸不合适或位置不合适，造成结晶器内流畅不好，从而造成结晶器钢水液面结壳，影响保护渣的熔化，并且会严重影响弯月面处钢水坯壳的生长，对连铸危害较大。济钢三炼钢大板坯连铸机，在2004年6月的2次粘结漏钢，都与结晶器内钢水结壳有一定的关系。 浸入式水口的参数是否合适，对结晶器内流场是否合理有重要的影响。不同的结晶器断面采用不同的水口参数，参数选择不好会使结晶器的流场恶化，会带来一系列不良后果，所以修改水口参数一

10、定要谨慎。 通过调节浸入式水口的浸入深度，来改变结晶器内的钢水流动状况，可以有效的消除结晶器内的钢水结壳，调整液渣层的合理分配。 济钢三炼钢连铸机浇200mm×1600mm断面坯时，浸入深度为140mm和170mm，结晶器内流场状况很好，在断面调整为200mm×1700mm以后，结晶器液面出现严重结壳，这说明原来的参数已经不合适。对现场518炉的不同的浸入深度统计结果表明，在浸入深度为125155时，结壳几率为14.5，而小于125mm时，结壳几率为82.8，大于155时，结壳几率为73.7，这说明了在现有的断面和水口尺寸下，合适的浸人深度为125155mm，并且通过调整塞

11、棒和上水口的氩气流量可以适当改变结晶器钢水的流场，有利于减少结壳和化渣。4.5 钢水的影响 钢水中的夹杂物尤其是氧化铝的含量较高，使保护渣变粘，熔化温度升高，不利于化渣。保护渣变性对摩擦力的影响情况见图5。图5保护渣变性对摩擦力的影响5 采取的措施 (1)保持漏钢报警系统良好运行，出现粘结时系统被激活，拉速自动降到0.1mmin。漏钢报警系统已多次避免漏钢事故。 (2)提高转炉终点命中率，提高钢水的纯净度和到站温度，减少保护渣变性和低温浇注几率。 (3)调整浸入式水口的参数，保证水口对中，制定新的浸入深度，适当调整氩气量，保证结晶器内钢水流场良好。 (4)使用合适的保护渣，操作者密切关注保护渣的熔化情况，每一炉都要测量液渣层厚度，及时计算消耗量，发现不合适及时更换保护渣类型或结晶器内换渣，及时剔除结晶器四周的大渣条。 (5)根据钢水温度及时控制拉速，每分钟拉速最多提升0.1 m，充分估计中包温度变化趋势，减少拉速的变化次数。 (6)密切注意结晶器钢水液面情况，出现结壳