異形坯雙注流保護(hù)澆注工藝應(yīng)用試驗(yàn)

楊志杰，周曉雷

（1山鋼股份萊蕪分公司，山東萊蕪271104；2昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南昆明650093）

試驗(yàn)研究

異形坯雙注流保護(hù)澆注工藝應(yīng)用試驗(yàn)

楊志杰1，周曉雷2

（1山鋼股份萊蕪分公司，山東萊蕪271104；2昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，云南昆明650093）

結(jié)合萊鋼生產(chǎn)實(shí)際情況，對采用定徑水口與浸入式水口相結(jié)合方式開發(fā)的異形坯雙注流保護(hù)澆注工藝進(jìn)行了現(xiàn)場工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，并采集現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，鋼水的潔凈度顯著提升，對于需要添加合金的鋼種，對比敞開澆注工藝，雙注流保護(hù)澆注工藝降低鋼液增氮10×10-6，鑄坯中夾雜物總量減少約54%，工藝穩(wěn)定可靠，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)的需求。

異形坯；雙注流；保護(hù)澆注；增氮；夾雜物

1　前言

2009年，萊鋼完成了1#連鑄機(jī)保護(hù)澆注工藝的開發(fā)，采用浸入式水口+塞棒控制的單水口澆注工藝。該工藝具有便于操作和維護(hù)的特點(diǎn)，同時有利于異形坯連鑄的穩(wěn)定生產(chǎn)，有利于改善產(chǎn)品質(zhì)量。但隨著市場對產(chǎn)量和品種方面的要求日益增多，該工藝的生產(chǎn)問題逐漸增多。主要集中在需要使用保護(hù)澆注用的專用中間包、水口通量小、系統(tǒng)復(fù)雜等。為此，借鑒前人研究成果［1-5］，對異形坯保護(hù)澆注工藝進(jìn)行二次開發(fā)。

國內(nèi)外在連鑄保護(hù)澆注工藝技術(shù)獲得了大量的成果［6-12］。結(jié)合萊鋼近終型異形坯連鑄設(shè)備和運(yùn)行生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，決定采用定徑水口與浸入式水口相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)異形坯雙注流保護(hù)澆注工藝。通過數(shù)學(xué)模擬優(yōu)化結(jié)晶器流場等工藝參數(shù)，制定保護(hù)澆注標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程。多方案設(shè)計水口、滑塊等保護(hù)澆注設(shè)備，并進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)、取樣分析檢驗(yàn)，選擇最優(yōu)設(shè)計方案。

2　工業(yè)試驗(yàn)

異形坯連鑄機(jī)包括第一代半敞開澆注模式和第二代單流保護(hù)澆注模式。由于熱軋H型鋼和近終型異形坯連鑄機(jī)進(jìn)入國內(nèi)時間不長，其應(yīng)用領(lǐng)域也主要是作為普通結(jié)構(gòu)用鋼，再加上異形坯連鑄機(jī)澆注的復(fù)雜性，大多數(shù)鋼廠都采用半敞開澆注的方式生產(chǎn)，即中間包至結(jié)晶器注流敞開澆注。鑒于臺階式水口容易粘附冷鋼的缺點(diǎn)，傾斜式水口碗部設(shè)計時采用直線型設(shè)計，碗口底部錐度與滑塊下口錐度相同，接觸面高度30 mm，接觸面采用密封墊圈密封，水口碗部上口大于滑塊下口，掛水口時更加容易找到基準(zhǔn)點(diǎn)。同時密封墊圈采用下厚上薄式設(shè)計，保證密封墊圈在受到擠壓時能夠起到更好的密封效果。

由于采用雙注流保護(hù)澆注工藝進(jìn)行現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)時，可以采取“2+1模式”即其中任意兩流進(jìn)行保護(hù)澆注試驗(yàn)，剩余一流采用敞開澆注工藝正常生產(chǎn)，因此在試驗(yàn)時所采集的參數(shù)數(shù)據(jù)、對比取樣可以最大限度地減小工業(yè)化生產(chǎn)控制波動對試驗(yàn)結(jié)果的影響，可以真實(shí)反映取樣時兩種不同工藝對產(chǎn)品的不同影響。工業(yè)試驗(yàn)共進(jìn)行3次，爐次號分別是H121-01794、H121-01795和H121-01796?，F(xiàn)場工業(yè)生產(chǎn)鋼液成分如表1所示，鋼液物性參數(shù)如表2所示，工藝參數(shù)如表3所示。

表1　試驗(yàn)鋼液化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

表2　試驗(yàn)鋼液物性參數(shù)

表3　試驗(yàn)現(xiàn)場生產(chǎn)工藝參數(shù)

3　結(jié)果和討論

3.1氣量含量

從精煉出站、連鑄結(jié)晶器內(nèi)取樣檢測試驗(yàn)鋼中的氣體含量，并對敞開澆注和保護(hù)澆注進(jìn)行對比，結(jié)果見表4。

由表4可以看出，對于需要添加合金的鋼種，因合金加入量較大，鋼水本身N含量較高。在結(jié)晶器內(nèi)鋼液N和O兩種元素普遍存在一定程度的變化。其中保護(hù)澆注含氣量的增加幅度明顯小于敞開澆注含氣量的增加，證明保護(hù)澆注的優(yōu)勢明顯。保護(hù)澆注較敞開澆注增N量下降10×10-6左右。保護(hù)澆注較敞開澆注增O量下降（30～40）×10-6。

表4　敞開澆注和保護(hù)澆注鋼中氣體含量對比（×10-6）

3.2夾雜物

敞開澆注與保護(hù)澆注連鑄坯中夾雜物情況的對比如表5所示。

表5　敞開澆注和保護(hù)澆注鋼中夾雜物對比

從金相檢測結(jié)果來看，保護(hù)澆注工藝對提高鋼水潔凈度有非常明顯的效果。夾雜物總量明顯減少。特別是5 μm以上大型夾雜物含量較敞開澆注工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品顯著減少，有效改善了鑄坯質(zhì)量。鑄坯中夾雜物總量減少約54%，且多為細(xì)小呈彌散分布的夾雜物。

4　結(jié)語

工業(yè)試驗(yàn)證明了保護(hù)澆注的可靠性。雙注流保護(hù)澆注工藝進(jìn)行過多次試驗(yàn)并改進(jìn)優(yōu)化，系統(tǒng)簡單長效，運(yùn)行維護(hù)成本低廉，運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠，結(jié)晶器液面穩(wěn)定，液渣層分布均勻穩(wěn)定，連鑄坯質(zhì)量良好。該項(xiàng)工藝的開發(fā)已經(jīng)應(yīng)用于批量工業(yè)生產(chǎn)超過1 a，生產(chǎn)鋼材力學(xué)性能良好，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，在鋼材市場上獲得好評。

采用雙注流保護(hù)澆注工藝生產(chǎn)的鑄坯及軋材潔凈度大幅度提升，對于需要添加合金的鋼種如，可以降低對比增氮絕對值超過了10×10-6。鑄坯中夾雜物總量減少約54%，軋材中夾雜物總量減少約45.5%，證明保護(hù)澆注系統(tǒng)密良好，大幅減少了鋼水二次氧化。

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Abstrraacctt：According to the practice of Laiwu iron and steel production，the combination approach of the sizing nozzle and the submerged nozzle was developed for the profiled billet double injection protection casting process of industrial field application test. And the actual data of the field was collected as the test results to carry on the comparative analysis.The results showed that the cleanliness of molten steel was significantly improved.For the alloy steels，compared with the open casting process，double jet flow protective casting can reduce 10×10-6of the nitrogen increasing in molten steel，about 54%of the total nitrogen in casting billet was reduced，about 45.5%of total inclusions in rolling materials was reduced than the open casting process.The process is stable and reliable，and meets the needs of the field production.

Key worrddss：special shaped billet；double injection；protective casting；nitrogen increase；inclusion

Double Injection Currents Protection Pouring of Profiled Billet

YANG Zhijie1，ZHOU Xiaolei2
（1 Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China；2 Faculty of Metallurgical and Energy Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

TF777

A

1004-4620（2016）03-0038-02

2016-01-11

楊志杰，男，1982年生，2005年畢業(yè)于東北大學(xué)冶金工程專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司技術(shù)中心工程師，從事煉鋼工藝優(yōu)化及型鋼新產(chǎn)品開發(fā)工作。