連鑄保護澆鑄研究與控制*

王 郢， 徐建飛， 張建斌， 王昆鵬， 萬文華， 孫光濤

(中天鋼鐵集團有限公司, 江蘇 常州 213011)

引 言

連鑄保護澆鑄的好壞會影響鋼水潔凈度[1-2]；對于含鋁鋼，保護澆鑄的好壞還會影響鋼水的可澆性。一般采用增氮來評價保護澆鑄，通常澆鑄前后鋼水增氮量控制在0.0003%以內(nèi)[3-4]，認為保護澆鑄控制較好。

針對方坯連鑄機，首先對連鑄保護澆鑄控制現(xiàn)狀進行了調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，從包蓋結(jié)構(gòu)、開澆前吹氬方式等方面提出了保護澆鑄控制方法。

1 保護澆鑄現(xiàn)狀調(diào)研

以方坯連鑄機澆鑄的低碳鋼Q195和中碳鋼10B33為例，鋼包容量為130 t。通過對澆鑄前鋼水、中間包鋼水取樣進行w(N)分析，了解該方坯連鑄機保護澆鑄控制現(xiàn)狀，具體結(jié)果如表1，2所示?？梢钥闯觯壳爸饕穷^爐澆鑄過程二次氧化嚴重，部分爐次在鋼包澆鑄到60 t時增氮量控制較好，但還有部分爐次在鋼包澆鑄到120 t時增氮量依舊較大；非頭爐鋼水澆鑄過程增氮量控制較好。

表1 Q195澆鑄過程鋼水增氮量/%

表2 10B33澆鑄過程鋼水增氮量/ %

2 頭爐保護澆鑄優(yōu)化

2.1 塞棒孔和烘烤孔密封

為了防止中間包內(nèi)鋼水發(fā)生二次氧化，烘烤前即對塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)進行密封，具體密封方法如下：①塞棒孔: 準備4塊600 mm×600 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ130 mm圓孔，將該針刺毯套于塞棒尾部，并將塞棒與針刺毯接觸部位填放高溫毯或針刺毯進行二次封堵，然后蓋上鐵蓋板，防止烘烤過程中針刺毯被吹走。②烘烤孔: 準備3塊600 mm×1000 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ300 mm圓孔，將該割好的針刺毯平鋪于烘烤孔位置，并將割出的圓孔與烘烤孔對齊。烘烤孔密封標準：烘烤器全壓下后無縫隙、不躥火。③沖擊區(qū): 沖擊區(qū)東面用針刺毯疊層封堵，其它三個面在沿烘烤孔邊緣各墊放一條耐高溫針刺毯。沖擊區(qū)密封標準：烘烤器全壓下后無縫隙、不躥火。

圖1(a)為烘烤前示意圖，圖1(b)為烘烤時塞棒孔和烘烤孔示意圖，圖1(c)為烘烤時沖擊區(qū)示意圖，可以看出，采用這一方法，烘烤時未發(fā)現(xiàn)“躥火”現(xiàn)象，說明塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)被很好的密封；相比原有的密封方式(如圖2所示)，密封效果得到了很好的改進。

圖2 改進前的塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)烘烤狀態(tài)

2.2 中間包密封

為了更好地密封中間包，包蓋與中間包縫隙采用高溫耐火棉進行密封，同時，2個包蓋間采用高溫耐火泥進行密封，如圖3所示。

圖3 包蓋與中間包縫隙以及兩個包蓋間的縫隙示意圖

2.3 吹氬方式優(yōu)化

原有工藝開澆前通過向中間包內(nèi)插入一根氬氣管進行吹氬以驅(qū)趕空氣，采用這一方法，一方面吹A(chǔ)r時間較短，同時是敞開吹A(chǔ)r，認為吹A(chǔ)r效果不好；為此，提出了包蓋吹A(chǔ)r，一方面借助包蓋密封進行吹A(chǔ)r，同時可以較長時間的吹A(chǔ)r，其中間包蓋吹A(chǔ)r設(shè)計方式如圖4所示。

圖4 包蓋吹氬示意圖(圓點為吹氬口)

中間包烘烤結(jié)束后，抬起烘烤器，采用耐高溫針刺毯將烘烤孔和沖擊區(qū)蓋住，然后通過包蓋進行中間包吹氬，以驅(qū)趕中間包內(nèi)空氣。開澆時，將沖擊區(qū)上方耐高溫針刺毯移走，然后迅速進行鋼包開澆，鋼包內(nèi)鋼水流入5-10 t到中間包時，打開烘烤孔上方耐高溫針刺毯，然后迅速加入中間包覆蓋劑，以最大化減少鋼水二次氧化。

3 效果分析

對方坯連鑄機澆鑄的軸承鋼開展試驗。鋼包澆鑄時，在鋼包下方有兩個中間包，其中左中間包采用優(yōu)化后的包蓋密封方式，右中間包采用原有密封方式。開展兩次工業(yè)試驗，每次試驗時，對一個澆次第一爐開澆前的鋼水取樣，開澆時再對中間包鋼水取樣，通過分析氮含量，得到的結(jié)果如表3，4所示?？梢钥闯?，通過對中間包密封進行優(yōu)化，開澆不同階段鋼水增氮量得到了顯著降低。

表3 開澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第1次試驗)

表4 開澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第2次試驗)

4 結(jié)束語

(1)方坯連鑄生產(chǎn)中，主要是頭爐保護澆鑄控制較差，連澆爐保護澆鑄控制較好。

(2)通過對中間包包蓋密封進行優(yōu)化(包括塞棒孔、烘烤孔、沖擊區(qū)的密封)，以及吹氬方式的優(yōu)化等，頭爐鋼水澆鑄時增氮量得到了顯著降低。