板坯連鑄粘結(jié)漏鋼的特點(diǎn)與分析

蔣亞強(qiáng)

摘 要： 針對(duì)連鑄過程中時(shí)常發(fā)生的粘結(jié)漏鋼情況，分析了造成粘結(jié)漏鋼的各種因素，為預(yù)防粘結(jié)漏鋼的發(fā)生提供參考。

關(guān)鍵詞： 連鑄；板坯；粘結(jié)；漏鋼

引言

漏鋼事故是連鑄生產(chǎn)中危害性很大的生產(chǎn)事故。漏鋼是對(duì)連鑄機(jī)損害最大的惡性生產(chǎn)事故。漏鋼不僅造成生產(chǎn)中斷，連鑄機(jī)作業(yè)率下降，更為嚴(yán)重的是損壞設(shè)備，造成結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)、扇形段等關(guān)鍵設(shè)備報(bào)廢，增加連鑄設(shè)備的維修成本，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，能夠有效預(yù)防漏鋼事故的發(fā)生成為現(xiàn)代化鋼廠的必然需求。

1 粘結(jié)漏鋼

由于結(jié)晶器液位波動(dòng)，凝固坯殼與銅板之間無液渣，嚴(yán)重時(shí)粘結(jié)使得摩擦阻力增大，粘結(jié)處被拉斷，并向下和兩邊擴(kuò)大，形成“V”形破裂線，到達(dá)出結(jié)晶器口即漏鋼。

2 粘結(jié)漏鋼產(chǎn)生的機(jī)理

粘結(jié)漏鋼產(chǎn)生的機(jī)理見圖l。在澆注過程中，結(jié)晶器彎月面的鋼水處于異?；钴S的狀態(tài)，在鋼水進(jìn)入結(jié)晶器后開始形成凝固坯殼，由于流入坯殼與結(jié)晶器銅壁之間的液渣被阻斷，當(dāng)結(jié)晶器銅板與初生坯殼的摩擦力大于初生坯殼的強(qiáng)度時(shí)，與銅板產(chǎn)生粘結(jié)，被粘結(jié)的部分和向下拉的鑄坯的界面凝固殼處振動(dòng)和滑動(dòng)時(shí)坯殼被拉斷，鋼水流人破裂的坯殼，重新形成新的薄坯殼。這一過程如此反復(fù)的進(jìn)行，直到新坯殼到達(dá)結(jié)晶器出口時(shí)產(chǎn)生漏鋼。粘結(jié)漏鋼和保護(hù)渣的關(guān)系是不可忽視的，熔融的保護(hù)渣會(huì)填充在結(jié)晶器銅板和板坯坯殼之間進(jìn)行傳熱和潤(rùn)滑，粘結(jié)漏鋼與鋼水成分、溫度、拉速、保護(hù)渣的性能以及結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)之間存在較大關(guān)系。

3 板坯連鑄誘發(fā)粘結(jié)的因素和預(yù)防措施

由粘結(jié)導(dǎo)致的漏鋼在各類漏鋼中占據(jù)很大比重，因此明確鑄坯與結(jié)晶器粘結(jié)的各主要因素，采用必要合理的對(duì)策和措施防止粘結(jié)的產(chǎn)生，對(duì)于保證連鑄生產(chǎn)的順行具有重要意義。導(dǎo)致粘結(jié)產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，歸納起來有以下幾點(diǎn)：

（1）結(jié)晶器液面波動(dòng)

保持結(jié)晶器液面的穩(wěn)定性至關(guān)重要，液面的波動(dòng)直接威脅彎月面。結(jié)晶器液面波動(dòng)是坯殼粘結(jié)的開始，當(dāng)液面波動(dòng)很大時(shí)，又提拉速，這時(shí)粘結(jié)的幾率大大增加。2014年6月份，濟(jì)鋼的達(dá)涅利連鑄機(jī)出現(xiàn)的粘結(jié)漏鋼就是因?yàn)樵阡贪魰r(shí)，提拉速，此時(shí)液面波動(dòng)非常大，又提拉速，顯然保護(hù)渣的液渣跟不上，導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼。

（2）結(jié)晶器倒錐度

結(jié)晶器傳熱過程中，氣隙熱阻最大，占總熱阻的70-90%。結(jié)晶器設(shè)計(jì)上大下小的具有合適的倒錐度，可以減小下部氣隙厚度，改善傳熱。如果錐度過大，則會(huì)增加結(jié)晶器銅板與初生坯殼的摩擦力，不僅破壞保護(hù)渣層的穩(wěn)定，易導(dǎo)致發(fā)生粘結(jié)，而且使結(jié)晶器下部磨損加快；如果錐度過小，則熱阻很大，不利于傳熱，坯殼比較薄，當(dāng)出結(jié)晶器下口的時(shí)候，如果坯殼經(jīng)受不住鋼水的靜壓力，就容易造成漏鋼。2015年1月份濟(jì)鋼的達(dá)涅利連鑄機(jī)因?yàn)榭鞊Q導(dǎo)致右窄邊錐度大大減小，幸虧發(fā)現(xiàn)的早，立即停機(jī)，避免了一次惡性事故的發(fā)生

（3）鋼水的溫度（過熱度）

鋼水的過熱度對(duì)粘結(jié)的影響可以反映在鋼液彎月面表面張力上。一般來說，隨著溫度的升高，彎月面的表面張力減小。鋼水的過熱度越小，對(duì)防止粘結(jié)的產(chǎn)生越有利；適當(dāng)?shù)倪^熱度有利于保護(hù)渣的熔化和潤(rùn)滑，增強(qiáng)保護(hù)渣膜在結(jié)晶器銅板上的分布均勻性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值得出，過熱度每增加10"C，出結(jié)晶器的坯殼厚度約減少3%。由此可見，適當(dāng)?shù)倪^熱度不僅有利于銅板傳熱，而且有助于坯殼生長(zhǎng)。

（4）拉坯速度

拉坯速度越大，彎月面液態(tài)金屬的波動(dòng)程度越大，對(duì)鑄坯的表面越不利，極易導(dǎo)致粘結(jié)的發(fā)生。在正常拉速情況下，中間包水口的鋼液流速、保護(hù)渣的供應(yīng)速度以及結(jié)晶器銅板冷卻水的流量都保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)拉速變化時(shí)，上述各個(gè)環(huán)節(jié)都需要一個(gè)緩沖調(diào)節(jié)的過程，表現(xiàn)為結(jié)晶器銅板某處的溫度波動(dòng)或保護(hù)渣供給的不連續(xù)性。所以當(dāng)拉速突然改變，導(dǎo)致保護(hù)渣供應(yīng)不連續(xù)時(shí)，粘結(jié)產(chǎn)生的可能性也就增大。

拉速調(diào)整過快，驅(qū)動(dòng)輥迅速提速，易引起結(jié)晶器液面波動(dòng)，而使保護(hù)渣供應(yīng)不足，造成粘結(jié)。而迅速提速后的結(jié)晶器保護(hù)渣液渣層的變化，使粘結(jié)現(xiàn)象更加容易出現(xiàn)。一般情況下，提速后，結(jié)晶器內(nèi)的熱流量增大，保護(hù)渣熔化較好，液渣層變厚，有利于澆注。而實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)表明，這需要一個(gè)穩(wěn)定的過程。拉速由0.8m /min提速到1.0m/min后液渣層的變化見圖1。由圖1可知，提速過快時(shí)結(jié)晶器內(nèi)的保護(hù)渣液渣層迅速下降，結(jié)晶器的融池屬于“缺渣”狀態(tài)。由于液渣層的減少，結(jié)晶器出現(xiàn)粘結(jié)的幾率大大增加。

（5）保護(hù)渣

良好的結(jié)晶器潤(rùn)滑和保持熔渣流入通道的通暢是減少粘結(jié)漏鋼發(fā)生的重要前提，保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)揮著絕熱保溫、防止鋼液氧化、吸收夾雜、控制傳熱、潤(rùn)滑鑄坯等五大基本功能，對(duì)連鑄過程起著至關(guān)重要的作用。保護(hù)渣熔融特性不足、絕熱不良、鋼液面溫度過低及彎月面水平波動(dòng)過大都會(huì)造成渣圈的長(zhǎng)大，液渣流入通道阻塞，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑不良而產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼。減少保護(hù)渣的粘度可增大保護(hù)渣的消耗量，增強(qiáng)液體潤(rùn)滑，減小結(jié)晶器壁和坯殼間的摩擦力，從而減少粘結(jié)漏鋼的頻率，所以在實(shí)驗(yàn)新的保護(hù)渣時(shí)，應(yīng)該更密切地關(guān)注熱電偶的變化，防止事故的發(fā)生。

（6）結(jié)晶器的振動(dòng)

結(jié)晶器的振動(dòng)裝置是連鑄非常重要的設(shè)備，結(jié)晶器實(shí)施有規(guī)律的往復(fù)振動(dòng)可以防止坯殼與銅板發(fā)生粘結(jié)，同時(shí)還可以減少鑄坯表面缺陷。但是結(jié)晶器的振幅越大，彎月面處液態(tài)金屬波動(dòng)程度越大，因此小幅振動(dòng)對(duì)防止粘結(jié)漏鋼有利。對(duì)于高速連鑄，結(jié)晶器振動(dòng)要求高頻率、小振幅、負(fù)滑脫時(shí)間不宜太長(zhǎng)，正滑脫時(shí)間內(nèi)振動(dòng)速度與拉坯速度之差要小。

同時(shí)在開澆、快換、換水口、封頂、淌澆或者其它異常情況下，結(jié)晶器內(nèi)是一個(gè)很不穩(wěn)定的狀況，此時(shí)應(yīng)更加密切關(guān)注熱電偶的變化和試探坯殼，防止粘結(jié)事故發(fā)生。

綜上所述，粘結(jié)的原因主要?dú)w諸于保護(hù)渣的潤(rùn)滑不好，結(jié)晶器液面波動(dòng)太大和不恰當(dāng)?shù)腻F度調(diào)節(jié)，也可由一般的不穩(wěn)定條件或操作行為導(dǎo)致，如拉坯速度的突變。連鑄生產(chǎn)過程中，應(yīng)避免易導(dǎo)致粘結(jié)產(chǎn)生的各種因素，同時(shí)若己監(jiān)測(cè)到粘結(jié)的產(chǎn)生，漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)報(bào)警，應(yīng)立即采取急降拉速的措施，使撕裂的坯殼得到彌補(bǔ)和修復(fù)，才能避免漏鋼的發(fā)生?！?/p>

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