连铸漏钢时的瞬时参数和控制措施

连铸漏钢时的瞬时参数和控制措施

1连铸漏钢事故原因分析脱轨钢对连铸生产危害很大。在严重的情况下，可以导致双重泄漏、堵塞喷嘴和降低金属收率。严重的是缺流、二次破坏、中断连接、钢水回收等。涟源钢铁公司三炼钢厂90t转炉从投产至今,连铸漏钢频繁,平均每天漏钢达4次以上,每月因漏钢的废品有几百吨,给连铸生产造成了严重的经济损失。因此,分析并找出漏钢的主要原因,减少漏钢事故,具有较大的现实意义。作者通过跟踪连铸坯漏钢时的“瞬间”参数,分析了该厂漏钢的基本情况,并找出了控制措施。2矫直温度m涟钢三炼钢厂有2座90t的转炉,28t的T型中间包,2台6机6流的弧型连铸机,流间距1200mm,弧型半径8m,两点矫直,矫直温度大于850℃。1号机铸坯断面为130mm×130mm和150mm×150mm,2号机的铸坯断面为150mm×150mm和130mm×240mm,采用浸入式水口保护浇铸,结晶器采用正弦振动,冷却水采用软水,水压0.7～0.8MPa,二次冷却采用水喷雾冷却,水压1.0～1.2MPa,规定中间包过热度为20～30℃。3漏钢时的记录漏钢的瞬间参数主要记录有中间包温度、拉速、钢种、断面、二冷水等,当发生漏钢时,立即记录各个参数,记录时间为2002年5月底至7月中旬。4废钢泄漏分析4.1坯壳厚度k漏钢通常是由于初生坯壳太薄,抵抗不了钢水的静压力而漏钢。坯壳的生长服从平方根定律,即e=k(H0/v)1/2。由坯壳生长平方根定律的数学模型可知,拉速快则坯壳薄,容易漏钢;反之坯壳厚,不容易漏钢。过热度高低影响凝固系数k的大小,过热度低凝固系数大,坯壳厚度厚,不容易漏钢;反之坯壳薄,容易漏钢,因此控制好拉速和过热度是防止漏钢的有效措施。(1)漏钢过热力分析由表1可知,连铸漏钢主要是因过热度高,超过了规定值,尤其是在30～50℃内漏钢131次(占60.9%)。在30℃以上范围内共漏钢163次(占75.8%),合计平均每天漏钢约3.4次;在小于规定的最大过热度的范围内,共漏钢52次(占24.2%),合计平均每天漏钢约1.1次。从图1、图2、图3也可以看出,大多数是在高过热度的情况下漏钢的。因此,过热度高是漏钢的一个主要原因。但表1和图1～图3也反映,在过热度低的情况下漏钢也过高。(2)漏钢现象次数多从图1、图2、图3可以看出,漏钢主要是拉速过快,超过了规定值,这说明拉速的控制还需要进一步加强规范。图1～图3中也存在实际拉速低于规定拉速的情况下,出现漏钢现象,而且次数不少。其原因可能是:(1)拉速从高速突然降低到规定值以下,造成低拉速漏钢的假象;(2)在拉速低于规定值的情况下,由于结晶器钢液面波动大造成卷渣,或者没有及时捞出渣等,造成低拉速渣漏的假象。通过图1～图3、表1的分析,可以得出拉速过快和过热度高是漏钢的主要原因。但是表1和图1～图3表明,在低拉速和低过热度的情况下,漏钢次数也明显过高,这说明除拉速和热度因素外,至少还有其它造成漏钢的因素。(3)漏钢时拉速与过热力的关系图4的基本假设:(a)漏钢为裂纹漏钢;(b)漏钢处的坯壳厚度相等;(c)漏钢发生在坯壳刚出结晶器下口处。于是通过假设对HRB335钢种130次瞬间漏钢的数据进行处理,得到了漏钢时拉速与过热度的关系图即图4,即拉速控制图。图中的曲线为漏钢和不漏钢的临界曲线。该曲线把图分为两个区域,曲线下的区域为安全区,不容易漏钢;反之,曲线上的区域为事故区,容易漏钢。因此,可以根据此图来控制拉速,只要把拉速控制在曲线下,就可以防止漏钢事故发生。图4表明,过热度与拉速存在一定关系,过热度低,拉速应高一些,反之,拉速应低一些;但当过热度高到一定情况下以后,对拉速的影响不大。图4的曲线在40℃的过热度处出现波峰,这可能与操作及假设有关,如拉速的控制、加保护渣及其捞渣的情况。4.2i段的水量随时间的变化情况下,古气候在实际生产中造成了严重损害漏钢主要发生在二冷区的I段处(足辊段),因此I段的二冷水的流量对漏钢的影响起着非常重要的作用。在2002年7月之前,连铸I段二冷水量不足,特别是1号机的I段特别严重,就150mm×150mm的断面而言,最大流量(10t/h)仅能满足1.8m/min的拉速,拉速超过此值时,I段水量却上不去。此外有时1号机的I段流量不稳定,波动比较大,特别是拉速低的情况下。2002年7月份以后,1号机I段二冷水量最大能达15t/h,150mm×150mm方坯的I段水量最大配到12.5t/h,水量也稳定。2号机I段的最大流量为15t/h,最多能满足1.5m/min的拉速(断面130mm×240mm)。但是实际生产中,拉速通常大于1.5m/min(断面130mm×240mm)。2002年7月份以后在正常的情况下,除2号机Ⅰ段外(断面130mm×240mm),I段水量(断面150mm×150mm)基本能够满足生产需要,水量也比较稳定,没有明显波动现象;在生产中I段喷嘴经常被堵,以致水量达不到要求。喷嘴被堵原因有:一是浊循环水质问题;二是喷嘴被钢水堵。连铸二冷水的配水量比较大,但是,在2002年7月份后,漏钢的问题仍然十分严重,这说明I段的水量不是引起漏钢的主要原因。4.3操作因素(1)丁和乙漏钢的总体情况各班漏钢的情况见表2,甲漏钢的次数最少18次(占7.8%),丁和乙漏钢最多,分别为38次(占16.4%)和36次(占15.5%)。(2)保护渣对漏钢的影响保护渣通常需要保持有三层状态即熔渣层、浇结层和粉渣层,而且每层必须保持一定的厚度,因此加保护渣必须与其消耗速度相一致,要严格做到“少、勤、匀”。保护渣一会儿处于沸腾状态,即只剩下熔渣层,钢液面散热快,液面受“冷”;一会儿处于三层状态,钢液面受到保温,即液面受“热”。钢液面一会“冷”,一会儿“热”,最容易形成渣圈和粘钢,引起漏钢。当长时间没有加保护渣时,保护渣处于沸腾状态,一方面对结晶器没有润滑或润滑不良,不能正常填充,改善传热的作用,从而引起漏钢;另一方面保护渣不能起保温绝热的作用,钢液面受“冷”,极易形成渣壳,引起漏钢。通过几个月的现场观察,发现加灰工不能做到“少、勤、匀”,保护渣经常处于沸腾状态,很少把渣圈及时捞出来,尤其是晚班最严重。这对漏钢的影响非常大。防止措施:加保护渣严格做到“少、勤、匀”和及时捞渣、采用自动加保护渣装置、保持结晶器钢液面稳定等,对控制漏钢非常有利。(3)中间包的温度三炼钢连铸使用塞棒控流,塞棒控流不精确,结晶器钢液面波动大,再加上人为不稳定因素,就更容易造成卷渣,引起渣漏。在漏钢中,有不少就是渣漏。拉速过快首先属于操作原因。拉速是根据中间包的钢水温度人为调节的,拉速快慢全是人为操作和决定。为提高产量,难免人为地使拉速过快以致造成漏钢。拉速过快也有别的原因,如中间包是塞棒控流,拉速需要人为调节等。此外,由于中间包只测三个温度,因此当温度升高时,不能及时把拉速调低,以至造成漏钢。中间包的过热度高,说明炉前和吹氩站不能把温度降到要求范围内,而且温度波动比较大。当然,这也和工艺水平有关,如中间包没有采用连续测温技术等。防止和解决措施有:采用滑动水口或定径水口控流,使用结晶器钢液面自动控制技术,使用结晶器自动加保护渣技术,使用中间包连续测温技术等。4.4结晶器管的组成(1)热流值的增加从整体上来说,随着拉速的提高,结晶器铜管的热流逐渐增加。图5反映,当拉速约为1.5～2m/min范围时,铜管的热流值增加比较缓慢,基本在2.7×106～3.1×106?kJ/h较窄范围内不变;当拉速大于2m/min时,热流值增加较快。从图5来看,结晶器铜管的传热效果良好,看不出漏钢与铜管效果有明显关系。(2)漏钢次数对传热效果的影响表3反映,漏钢没有明显集中在铜管使用炉数的一个范围内,而是漏钢次数大致分布相差不很大。在图5中,在同一拉速的情况下,结晶器铜管的热流值相差不是很大,这说明铜管的使用炉数对其传热效果的影响不大。因此不能说明漏钢与铜管使用炉数有明显的关系。(3)各品牌铜材的泄漏比较三炼钢厂使用三个厂家的结晶器铜管,从表4可以看出,乙漏钢可能性最大,这说明乙存在一定的质量问题。4.5中间包装(1)温度波动的测定由于实际浇钢过程中,中间包的测温是在第5和第6流之间的烘烤口测温,因此每次取第5和第6流的平均温度值作为“实际参考温度”。然后,每测一次各流温度时,在各流温度与其相应的参考温度之差的绝对值中,选到最大值作为此次温度波动的最大值。从表5、表6可以发现,中间包各流相对实际在烘烤口测的温度的误差小于等于7.5℃,中间包温度场较均匀。表6反映,在六个流中第3流温度误差较其它几流稍大一些。(2)第3流温度误差较多,其他几流温度误差更从表7中可以发现,第3流漏钢次数最多,其原因从表6可以映出来,即第3流温度误差较其它几流为最大。但总体来说,中间包温度场对漏钢没有明显的影响。4.6摩擦阻力大,容易导致漏钢结晶器震动装置是连铸机非常重要的设备,振动不平衡,初生坯壳的摩擦阻力大,容易把坯壳撕断,造成漏钢。由表8可知,1号机第2流、第5流和2号机第1流、第2流、第6流漏钢的次数相对较多,因此,这几流的结晶器震动装置可能存在一定问题,应进行检查。4.7其他因素结晶器保护渣、结晶器进水流量和进出水温度、浇铸钢种及其碳含量、连铸机的设计、对弧等对漏钢可能有某些影响,在本文未做分析讨论。5结晶器震动器(1)中间包过热度过高和拉速过快是造成漏钢的主要原因之一,建议降低出钢温度,把中间包过热度稳定控制在20～30℃。(2)操作因素是造成漏钢的主要原因之二。应努力提高并稳定操作水平,减少人为因素,采用滑动水口或定径水口控流、结晶器钢液面自动控制技术,上自动加结晶器保护渣装置和中间包连续测温技术等。(3)从统计的数据来看,有的结晶器震动器可能存在一定问题,建议对所