方坯亞包晶鋼漏鋼原因分析與控制

孫 月 趙振華 任 兵

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

方坯亞包晶鋼漏鋼原因分析與控制

孫 月 趙振華 任 兵

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，分析了安鋼小方坯亞包晶鋼漏鋼的原因，制定了相應(yīng)的措施。通過(guò)對(duì)亞包晶鋼成分、中包溫度、拉速、結(jié)晶器錐度以及進(jìn)水溫度等工藝參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了小方坯亞包晶鋼漏鋼次數(shù)由之前的3.2次/千噸鋼降低到0.25次/千噸鋼，取得良好的效果。

方坯 亞包晶鋼 漏鋼

0 前言

安鋼第一煉軋廠六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)2001年2月份投產(chǎn)，主要生產(chǎn)普碳鋼、優(yōu)碳鋼、合金冷鐓鋼、鋼絞線用鋼SWRH82B等，另外生產(chǎn)部分亞包晶鋼Q195、Q215及Q235系列線材及型棒材用鋼坯。亞包晶鋼生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)漏鋼事故及鑄坯表面裂紋缺陷，影響了生產(chǎn)順行及成本控制，嚴(yán)重限制了方坯產(chǎn)能的釋放。文章結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，分析了方坯亞包晶鋼漏鋼主要原因，提出合理的改進(jìn)措施，措施實(shí)施后生產(chǎn)過(guò)程漏鋼問(wèn)題得到解決。

1 方坯連鑄機(jī)主要設(shè)備參數(shù)

該連鑄機(jī)采用全程無(wú)氧化保護(hù)澆注技術(shù)、結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、正弦振動(dòng)技術(shù)等，該連鑄機(jī)的主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1：

表1 方坯連鑄機(jī)的主要設(shè)備參數(shù)

2 漏鋼原因分析

2.1 鋼水成分

亞包晶鋼鋼水凝固過(guò)程發(fā)生δFe-γFe的相轉(zhuǎn)變，線收縮量增加3.8%[1]，相應(yīng)的坯殼厚度將減薄25%左右，再加上從液相到固相的體積收縮，所以該鋼種在結(jié)晶器內(nèi)的體積收縮比較大。并且碳含量在0.09%～0.17%的鋼種鑄坯表面裂紋敏感性最大，亞包晶鋼鑄坯的含碳量大部分處于這個(gè)范圍，完全避開(kāi)這一區(qū)域是難以做到的。亞包晶鋼漏鋼處伴有黏結(jié)及裂紋缺陷如圖1，缺陷達(dá)到一定程度，新凝固坯殼強(qiáng)度達(dá)不到鋼水靜壓力作用時(shí)，導(dǎo)致坯殼破裂嚴(yán)重造成漏鋼事故。

2.2 硫含量對(duì)漏鋼事故影響

連鑄坯凝固期間，硫在振動(dòng)波谷處富集，再加上鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻不均勻，致使該處鋼液凝固較晚，硫等溶解元素富集的液體沿角部?jī)蛇呏鶢罹Ы唤缣?，即角裂部位形成了硫偏析；由于硫的偏析，又增加了角裂的敏感性，促進(jìn)了角裂的發(fā)展[2]。隨著硫含量的增加，加劇了FeS對(duì)鋼質(zhì)的危害，裂紋率逐漸增大。通過(guò)對(duì)2015年亞包晶鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)硫含量>0.020%時(shí)，漏鋼事故明顯升高，硫含量與漏鋼次數(shù)對(duì)照如圖2所示。

2.3 鋼水過(guò)熱度對(duì)亞包晶鋼漏鋼的影響

當(dāng)鋼水過(guò)熱度高時(shí)，鋼水凝固過(guò)程需要傳遞的熱能增加，相對(duì)時(shí)間結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼變薄，高溫澆注增加了漏鋼的可能性。

同時(shí)高溫鋼液在結(jié)晶器內(nèi)引起攪動(dòng)，初始凝固坯殼生長(zhǎng)不均勻，可能產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，增大了表面裂紋等缺陷產(chǎn)生的幾率。這一現(xiàn)象在碳含量為0.09%～0.17%的亞包晶鋼中更為突出。通過(guò)對(duì)2015年亞包晶鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)鋼水過(guò)熱度>25 ℃時(shí)，漏鋼事故明顯升高，不同過(guò)熱度與漏鋼次數(shù)對(duì)照如圖3所示。

圖1 漏鋼鑄坯周?chē)毕?/p>

圖2 硫含量與漏鋼次數(shù)對(duì)照?qǐng)D

圖3 不同過(guò)熱度與漏鋼次數(shù)對(duì)照?qǐng)D

2.4 高拉速對(duì)亞包晶鋼漏鋼的影響

拉速是連鑄重要的工藝參數(shù)，亞包晶鋼Q195、Q215及Q235系列線材及型棒材用鋼坯，生產(chǎn)過(guò)程往往采用高拉速工藝，高拉速是提高產(chǎn)量釋放產(chǎn)能有效方式。但是高拉速導(dǎo)致，鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻時(shí)間減短，出結(jié)晶器下端時(shí)高拉速對(duì)應(yīng)的鑄坯厚度相應(yīng)減薄。依據(jù)連鑄坯殼厚度凝固公式e=k*(L/v)0.5，隨著拉速的提高，坯殼厚度e相應(yīng)減少。在結(jié)晶器有效長(zhǎng)度L是一定的情況下，只有通過(guò)k凝固系數(shù)提高坯殼厚度。

2.5 結(jié)晶器過(guò)鋼量對(duì)亞包晶鋼漏鋼的影響

結(jié)晶器銅管在使用過(guò)程中，由于鑄坯與銅管內(nèi)壁的摩擦以及反復(fù)上引錠時(shí)引錠桿對(duì)銅管內(nèi)壁鍍層的磨損，當(dāng)結(jié)晶器銅管過(guò)鋼量較大時(shí)其綜合倒錐度變小，銅管下口的倒錐度甚至變成了正錐度。這就使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的凝固過(guò)程中與銅管內(nèi)壁的氣隙增大，熱阻增加，使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻效果變差，致使初生坯殼變薄，當(dāng)初生坯殼的厚度不足以抵消鋼水靜壓力的時(shí)候，最終將發(fā)生漏鋼。另外，由于鑄坯角部的傳熱為二維傳熱，坯殼凝固最快，最早收縮，氣隙首先形成，當(dāng)結(jié)晶器銅管過(guò)鋼量較大時(shí)，銅管內(nèi)壁角部的鍍層磨損相對(duì)比較嚴(yán)重，錐度變大，使鑄坯角部在結(jié)晶器內(nèi)的傳熱減弱，使鑄坯角部坯殼最薄，常常是產(chǎn)生裂紋和拉漏的主要原因。對(duì)漏鋼時(shí)結(jié)晶器的過(guò)鋼量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)銅管過(guò)鋼量達(dá)到2 500 t后，銅管下口往上約150 mm距離范圍內(nèi)的倒錐度下降明顯，錐度值減小。倒錐度不能有效的減小鑄坯與結(jié)晶器壁氣隙的影響，導(dǎo)致傳熱收到阻礙，坯殼變薄而形成漏鋼。

3 改進(jìn)措施

3.1 降低硫等危害元素的含量

強(qiáng)化精煉工藝控制過(guò)程，根據(jù)到站硫含量合理配加渣料，鋼水有害元素硫含量按照小于0.020%要求控制。措施改進(jìn)后，亞包晶鋼硫含量由0.026%降到0.018%。

3.2 降低鋼水過(guò)熱度

在亞包晶鋼采用高拉速的情況下，鋼水過(guò)熱度按照中下限控制，目標(biāo)控制范圍由20 ℃～35 ℃降到15 ℃～30 ℃。同時(shí)采用普碳專(zhuān)用預(yù)熔保護(hù)渣，提高液渣的熔化及潤(rùn)滑作用，降低過(guò)熱度對(duì)結(jié)晶器內(nèi)傳熱的影響。

3.3 合理控制拉坯速度

拉速既要滿足生產(chǎn)銜接及產(chǎn)量要求，又要滿足鑄坯質(zhì)量，不至于漏鋼事故，拉坯速度按照2.8 m/min～3.2 m/min中高檔控制。同時(shí)提高鑄坯出結(jié)晶器足輥段的冷淋強(qiáng)度，將冷卻強(qiáng)度提高10%，提高出結(jié)晶器后坯殼的厚度。

3.4 合理調(diào)整結(jié)晶器的使用

要求使用錐度大于1.0 mm 或是在線過(guò)鋼量不大于2500t的結(jié)晶器。生產(chǎn)亞包晶鋼時(shí)，提前測(cè)量或是更換結(jié)晶器。

3.5 調(diào)整結(jié)晶器進(jìn)水參數(shù)

加強(qiáng)結(jié)晶器維修的驗(yàn)收把關(guān)工作，保證上線的結(jié)晶器水縫均勻，密封良好，將結(jié)晶器進(jìn)水壓力調(diào)整為0.9 MPa～1.0 MPa，結(jié)晶器進(jìn)出水溫差控制在<8 ℃,提高水速，減少銅管變形，保證了鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻均勻，使鑄坯在出結(jié)晶器時(shí)有足夠和均勻的鑄坯厚度。

3.6 加強(qiáng)工藝設(shè)備的維護(hù)

利用停機(jī)間隙加強(qiáng)對(duì)引錠桿、豎管、水環(huán)、噴咀等設(shè)備的檢查，保證引錠桿、豎管等設(shè)備的對(duì)中情況良好，噴咀噴水正常，無(wú)堵塞、斷、掉等現(xiàn)象。

4 實(shí)施效果

通過(guò)具體改進(jìn)措施的實(shí)施，跟蹤和統(tǒng)計(jì)2016年生產(chǎn)亞包晶鋼Q195、Q215、Q235系列鋼種情況，漏鋼次數(shù)由之前的3.2次/千噸鋼降低到0.25次/千噸鋼，取得預(yù)期良好的效果，同時(shí)說(shuō)明改進(jìn)措施是正確和有效的。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)小方坯亞包晶鋼漏鋼影響因素的分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，通過(guò)將鋼水硫含量穩(wěn)定在0.020%以下、過(guò)熱度和拉坯速度分別控制在15 ℃～30 ℃和2.8 m/min～3.2 m/min的合理范圍、把結(jié)晶器進(jìn)水壓力調(diào)整至0.9 MPa～1.0 MPa、采用倒錐度大于1.0 mm的結(jié)晶器等措施，亞包晶鋼漏鋼事故得到了有效控制，漏鋼次數(shù)大幅減少，提高了生產(chǎn)效率，促進(jìn)了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

[1] 蔡開(kāi)科,潘毓淳,趙家貴，連續(xù)鑄鋼500問(wèn)[M]，冶金工業(yè)出版社，2004：178

[2] M．M．Wolf,評(píng)價(jià)新鋼種裂紋敏感性的方法，第一屆歐洲連鑄會(huì)議譯文集，中國(guó)金屬學(xué)會(huì)連鑄學(xué)會(huì)，1991，727

CAUSE ANALYSIS AND CONTROL OF BREAKOUT OF BILLETS CASTING HYPO-PERITECTIC STEEL

Sun Yue Zhao Zhenhua Ren Bing

( Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)

Combining the production practice, it analyzed the causes of the breakout of small billets hypo-peritectic steel, formulates the corresponding measures. Through the process parameters optimization such as tundish temperature, casting speed, mould taper, inlet-water temperature and so on, and the leakage frequency has been effectively controlled from 3.2 to 0.25 per thousand tons steel and achieved good effect.

Billet hypo-peritectic breakout

2016-11-25

聯(lián)系人:孫月,助理工程師,河南.安陽(yáng)(455004),安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第一煉軋廠連鑄車(chē)間；