連鑄機漏鋼的原因及防范措施

更新時間：2024-01-08 點擊量：674

連鑄中遇到的主要操作故障之一是“漏鋼"。當(dāng)鑄流坯殼破裂時，坯殼內(nèi)靜止的熔融鋼水溢出，堵塞機器，需要付出昂貴的停機代價。為拉出漏鋼坯殼，就要再延長漏鋼引起的停機時間，因為它可能會堵塞導(dǎo)輥或足輥，需要用氣割清理堵塞，拉出坯殼。當(dāng)漏鋼坯殼溫度降低時，需要把它切成小塊，用矯直機從機器中取出，而矯直機設(shè)計成能在穩(wěn)定階段逐步地矯直曲冷坯殼，上軋輥可提供足夠的提升重力，弄出不太長的彎曲鑄流。因此，漏鋼對鑄機的有效性有重大影響——影響生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。

漏鋼的影響因素影響漏鋼發(fā)生的因素有：

溫度和拉速不一致——鋼水過熱度越高，坯殼厚度越薄。由于結(jié)晶器中鋼水施加的靜壓力，導(dǎo)致坯殼發(fā)生膨脹。當(dāng)坯殼強度不夠時，容易發(fā)生漏鋼。不一致和不均勻的溫度對漏鋼的產(chǎn)生有很大影響。當(dāng)拉速增大時，較易發(fā)生漏鋼，因為結(jié)晶器不夠潤滑，從彎月面到坯殼／結(jié)晶器壁面，結(jié)晶器保護(hù)渣流動性較差，而且增大拉速會導(dǎo)致總放熱量減少。（微信公眾號：軋鋼之家）漏鋼常常是由于拉速太高造成的，當(dāng)坯殼沒有足夠時間凝固到需要厚度時，或者金屬太熱，這意味著最終凝固正好發(fā)生在矯直輥下方，因矯直時施加應(yīng)力，坯殼撕裂。對于鋼中碳含量一定時，溫度高且拉速快容易發(fā)生漏鋼。在振動設(shè)置上所作的任何改變都會促使漏鋼發(fā)生，因為通過提高振動頻率來減少振痕的做法會增加結(jié)晶器速率，從而增加交界面處的摩擦力。

結(jié)晶器和坯殼之間潤滑不良——如果使用質(zhì)量較差的保護(hù)渣，彎月面下方的鋼水容易夾渣，導(dǎo)致結(jié)晶器和坯殼粘結(jié)，拉坯中斷，造成懸掛漏鋼。方坯連鑄時，因潤滑不良或不均，坯殼粘結(jié)到結(jié)晶器上，影響傳熱，造成粘結(jié)漏鋼。

保護(hù)渣加入方式不正確——由于現(xiàn)場工人操作習(xí)慣，一次性加入過多，且主要集中在內(nèi)弧，呈斜坡狀，會造成液渣不均勻填充，影響結(jié)晶器與坯殼間的潤滑與均勻傳熱。在正常澆注情況下，小渣條沒必要撈出，且應(yīng)禁止用撈渣棒試探結(jié)晶器內(nèi)是否形成渣條，會破壞彎月面初始坯殼的均勻形成。

結(jié)晶器中無效水流——減少進(jìn)入結(jié)晶器的水流會導(dǎo)致傳熱降低，致使形成薄坯殼，最終導(dǎo)致漏鋼。進(jìn)出口的水溫、壓力和流速的不同直接影響結(jié)晶器的冷卻。結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致壓力增加，流速減小，影響傳熱，易發(fā)生漏鋼。因而進(jìn)出口水溫(高溫) 的巨大差異導(dǎo)致結(jié)晶器與坯殼粘結(jié)，容易發(fā)生拉斷漏鋼。

結(jié)晶器幾何形狀不當(dāng)——為增加鋼水一結(jié)晶器接觸面，調(diào)節(jié)結(jié)晶器錐度，以適應(yīng)鋼的凝固收縮，從而增加結(jié)晶器的傳熱，增加坯殼厚度。對于高速方坯連鑄機上帶線性錐度的傳統(tǒng)結(jié)晶器而言，彎月面處的熱傳遞迅速使鑄流凝固成一固體外殼，隨著外殼的收縮，角部脫離結(jié)晶器，停止熱傳遞。因此，在結(jié)晶器底部，除了角部有再熔化之外，坯殼繼續(xù)生長。（微信公眾號：軋鋼之家）當(dāng)坯殼離開結(jié)晶器時，坯殼溫度變化較大，此時增加拉速可能導(dǎo)致漏鋼。如果調(diào)節(jié)的錐度不合要求，結(jié)晶器和坯殼之間就會產(chǎn)生氣隙，當(dāng)空氣對結(jié)晶器中熱量傳遞的阻力達(dá)到最大時，它將嚴(yán)重妨礙所需厚度的坯殼形成，最終導(dǎo)致漏鋼。磨損和變形造成的結(jié)晶器錐度損耗會導(dǎo)致角部縱裂顯著增加，這是由于角部再加熱的結(jié)果。就結(jié)晶器變形而言，產(chǎn)生原因是結(jié)晶器銅板厚度較薄，不足以支持銅板的熱膨脹。還可能是在引錠桿插入結(jié)晶器時，導(dǎo)致結(jié)晶器下部損壞而造成結(jié)晶器變形。結(jié)晶器錐度過大會增加拉坯阻力，導(dǎo)致結(jié)晶器磨損加大。倒錐度加上熱縮造成氣隙厚度增加，進(jìn)而加大角部磨損，因此，要降低使表面溫度升高的傳熱。此現(xiàn)象始終伴隨著鋼水靜壓力，這會誘發(fā)角部表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，從而引發(fā)裂紋。這種裂紋會以固定方式大大降低坯殼厚度，可能最終導(dǎo)致漏鋼。結(jié)晶器圓角半徑越大，氣隙就越大。該氣隙阻礙了熱傳遞，致使形成薄坯殼，容易漏鋼。在板坯／大方坯連鑄機中，4個分離的銅板被固定，形成空穴環(huán)繞在其之間。如果2個銅板之間的接合處有氣隙，初始金屬就會滲入氣隙并開始凝固，在后期造成懸掛，導(dǎo)致漏鋼。因而，結(jié)晶器調(diào)整的不合適就會影響熱傳遞機理，造成漏鋼。

結(jié)晶器中鋼液面高度不適——連鑄期間，結(jié)晶器中的鋼液面需要維持在結(jié)晶器高度的70％～80％。如果鋼液面降到浸入式水口以下，那么隨后加入的鋼水形成的凝固坯殼較薄，容易漏鋼。在換水口、換中間包或中間包水口堵塞期間可能發(fā)生鋼液面下降。當(dāng)限制鋼水從中間包流進(jìn)結(jié)晶器時，如果不調(diào)整拉速，可能發(fā)生漏鋼。因此，如果塞棒控制不合適導(dǎo)致轉(zhuǎn)動而造成鋼水溢流，粘結(jié)到結(jié)晶器頂部，造成懸掛，拉坯受阻，導(dǎo)致漏鋼。鋼液面的降低還會造成夾渣。如果有充足時間使塞棒關(guān)閉浸入式水口，鋼液面可降低到允許極限以下。（微信公眾號：軋鋼之家）如果澆注再次開始，鋼水會抑制結(jié)晶器保護(hù)渣，造成夾渣。因此，在全連鑄換鋼包時，中間包鋼液面下降，如果操作不當(dāng)，中間包渣可通過浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水中。鋼流的氧化產(chǎn)物、不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物、方坯結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)造成Al2O3偏高而形成的高粘度渣，都可能滲入坯殼形成夾渣，局部抑制坯殼形成，降低坯殼和結(jié)晶器間的潤滑度，易粘結(jié)，導(dǎo)致拉坯中斷，發(fā)生漏鋼。對于定徑水口自動控制系統(tǒng)，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面不穩(wěn)定會造成拉速的波動，影響保護(hù)渣向結(jié)晶器和坯殼間的穩(wěn)定填充，破壞渣膜的連續(xù)性，容易使坯殼厚度不均勻，導(dǎo)致表面凹陷或角裂漏鋼。生產(chǎn)中更換浸入式水口時液面波動比較大，也容易造成角裂或卷渣漏鋼。

中間包澆注流偏心——中間包澆注流偏心導(dǎo)致傳熱不均，造成凝固坯殼厚薄不均，坯殼薄弱處強度降低，難以承受鋼水靜壓力，因而漏鋼。浸入式水口的不對中，鋼流中心偏斜，坯殼局部沖刷嚴(yán)重，結(jié)晶器內(nèi)坯殼冷卻的均勻性會受到很大影響，嚴(yán)重時也會導(dǎo)致漏鋼。中間包殼使用時間較長容易發(fā)生局部變形，造成水口不對中或插入深度不統(tǒng)一；修砌中包時上水口和座磚安裝不當(dāng)也會造成浸入式水口的不對中。生產(chǎn)中可以通過對比漏鋼坯殼各表面的振痕深度來判斷水口對中與否。

氣霧冷卻噴嘴堵塞——足輥區(qū)設(shè)在結(jié)晶器下方，在此水經(jīng)噴嘴直接噴于坯殼上。坯殼受到輥子的壓力，使坯殼更光滑。此時，傳遞的熱量最大，便于形成更厚的坯殼。如果噴嘴堵塞，坯殼厚度將變薄，易造成漏鋼。萬一堵塞，需要靠拉輥施加外力，如果超過極限，就會造成坯殼表面破裂，漏鋼。

引錠桿不規(guī)則性——鋼水一旦在結(jié)晶器引錠桿上方凝固，形成足夠厚度的坯殼，就將引錠桿慢慢拉出。如果不按規(guī)律拉出引錠桿，則易發(fā)生漏鋼。同樣地，引錠桿裝配不牢固會使鋼水從結(jié)晶器流出，導(dǎo)致漏鋼。如果引錠桿在引錠桿頭提升前從坯殼中過早的分離出來，易導(dǎo)致漏鋼。

漏鋼類型

根據(jù)漏鋼坯殼的外觀，大致把漏鋼分成以下幾類：

懸掛或粘結(jié)引起漏鋼——鋼水粘結(jié)到結(jié)晶器上，因而稱為粘結(jié)或懸掛。這可能是由結(jié)晶器和坯殼之間潤滑不適或者結(jié)晶器調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的，而潤滑不適可能是由質(zhì)量較差的保護(hù)渣、結(jié)晶器中坯殼夾渣、結(jié)晶器鋼水溢流、結(jié)晶器角縫、方坯連鑄機潤減不良／不均等原因造成的。

裂紋引起漏鋼——坯殼角部縱裂和寬面縱向裂紋都會造成漏鋼發(fā)生。如果縱向裂紋引起漏鋼，則保護(hù)渣流動不均，結(jié)晶器傳熱不均導(dǎo)致坯殼厚度不均，保護(hù)渣選擇不當(dāng)和結(jié)晶器冷卻不均造成冷卻時坯殼破裂。對角部縱裂引起漏鋼來說，沿結(jié)晶器窄面凝固厚度不夠的坯殼因收縮時受到拉伸應(yīng)力而破裂，拉伸應(yīng)力是由結(jié)晶器窄面錐度減小和窄面?zhèn)鳠岵痪斐傻摹?/span>

夾渣漏鋼——坯殼夾帶保護(hù)渣或大粒夾雜物導(dǎo)致傳熱減少，形成薄坯殼而漏鋼。方坯連鑄時，二次氧化產(chǎn)物、低碳鋼冶煉時高粘性渣中不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物，結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)造成Al2O3偏高，這些都促使坯殼夾渣，抑制坯殼生長，造成漏鋼。

薄殼漏鋼——觀察方坯連鑄機中這類漏鋼是由結(jié)晶器中坯殼厚度不均造成的，原因可能是結(jié)晶器中澆注流偏心，或結(jié)晶器冷卻管嚴(yán)重變形。

停止?jié)沧⒁鹇╀?/span>——連鑄過程中發(fā)生中斷而未能斷開停止?jié)沧?，如果銜接點不能承受重新澆鑄施加的拉力，則整爐鋼都會溢漏。（微信公眾號：軋鋼之家）控制漏鋼的措施考慮到漏鋼對連鑄機利用率和有效性的影響，須采取必要措施控制漏鋼的發(fā)生。

●僅在澆注平臺吹氬后進(jìn)行測溫，確保溫度的均勻性。根據(jù)鋼的化學(xué)成分，澆注流溫度必須保持過熱約60℃，才能把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺上，以確保鋼水在中間包內(nèi)過熱25～35℃。

●根據(jù)在鋼包中監(jiān)測的溫度控制拉速。鋼中的碳含量一一定時，確保溫度隨拉速減小而升高，拉速隨溫度降低而增大。因此，要依據(jù)鋼的溫度和碳含量正確調(diào)整拉速。逐步增加拉速，通過一定的拉速來保持穩(wěn)態(tài)連鑄。連鑄中的任何中斷都要降低拉速。

●任何保護(hù)渣都有有效期，因此過期后不應(yīng)使用。保護(hù)渣只有在鑄造期間才能打開，放在高瓦數(shù)燈泡下使其干燥。再次鑄造時不能使用敞開袋的保護(hù)渣。按照規(guī)定的鋼化學(xué)成分選擇合適的保護(hù)渣。鑄造開始時，要用粘性低和熔點低的初始保護(hù)渣。對于方坯連鑄機，要確保結(jié)晶器中亞麻籽油分布均勻。

●對于板坯／大方坯連鑄機，測量熔渣池厚度，以判斷渣池厚度是否超過10mm及由附著于鋼板上的鋼、銅和鋁絲組成的設(shè)備行程，這有助于避免夾渣、坯殼潤滑均勻。

●對于高速方坯連鑄機，可使用多種錐度的結(jié)晶器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)線性錐度結(jié)晶器。要檢查結(jié)晶器的變形情況(如果有)。選擇合適的結(jié)晶器錐度并根據(jù)鋼韻等級和其在板坯／大方坯連鑄機上的凝固方式，調(diào)節(jié)錐度以適應(yīng)窄面。

●在連鑄開始前，通過測量水壓的增加，檢查結(jié)晶器中的水流量，查明堵塞情況(

如果有)?？偟恼f來，檢查進(jìn)出口水溫、壓力和流量的差異，還有流量設(shè)備。水質(zhì)也要檢查。根據(jù)鋼的等級和其凝固方式，調(diào)整結(jié)晶器冷卻模式，即水流量(1／min)，以適應(yīng)各種結(jié)晶器表面。為控制粘結(jié)，使用熱電偶檢測結(jié)晶器壁溫變化，并降低拉速，以使坯殼繼續(xù)均勻生長。對于給定的連鑄機，要確保進(jìn)出口水溫之間的差異不能在連鑄期間超過規(guī)定值。

●保證沿銅板的圓角半徑最大值是0．2mm。如果角縫存在于銅板接合處，在開始連鑄前要用石膏或石灰填充角縫。

●在連鑄機上安裝結(jié)晶器液面自動控制器，以保持結(jié)晶器的鋼液面。為區(qū)別結(jié)晶器中的鋼水和爐渣，并檢查夾渣情況，在結(jié)晶器上安裝電磁傳感器。

●在鑄造前，要調(diào)整中間包水口，進(jìn)行對中。（微信公眾號：軋鋼之家）處理中間包水口堵塞，把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺上之前，要確保Ca—Si芯的金屬絲噴入，符合高鋁鋼的要求，以便形成低熔點鋁酸鈣。使用冷凍器避免塞棒轉(zhuǎn)動。

●通過使用中間包金屬保護(hù)性熔劑和在鋼包和中間包之間使用屏蔽板，確保脫氧產(chǎn)物適當(dāng)，防止二次氧化產(chǎn)物生成，對于方坯連鑄機要維持Mn／Si>3。

●用石棉繩密封引錠桿頭，使用激冷箱，保證鑄造前激冷箱的正確分布。

●為確定堵塞情況(如果有)，檢查噴霧冷卻噴嘴和水流量。

摘要

連鑄漏鋼是連鑄嚴(yán)重生產(chǎn)事故，本文結(jié)合連鑄漏鋼現(xiàn)象及原因全面分析，較詳細(xì)地討論漏鋼產(chǎn)生的原因。

關(guān)鍵詞：結(jié)晶器、漏鋼、保護(hù)渣、過熱度。

從小方坯連鑄漏鋼現(xiàn)象可分為：角裂漏鋼、中部漏鋼、拉斷漏鋼、起步漏鋼。從連鑄漏鋼的原因分析可分為：1.操作不當(dāng)引起的漏鋼。2.鋼的過熱度不合理。3.結(jié)晶器保護(hù)渣引起的漏鋼。4.結(jié)晶器對弧不好。5.結(jié)晶器振動頻率、振幅不合理。6.二冷噴淋水不合理。7.結(jié)晶器裝配不合理。

具體分析：

一．操作不當(dāng)引起的原因:

1.結(jié)晶器水口不對中,造成結(jié)晶器中的鋼液溫度冷卻不均，造成鑄坯殼薄厚不均漏鋼.

2.鋼液位沒有看住,造成鋼液過低漏鋼或溢鋼后造成鋼坯拉斷漏鋼。（微信公眾號：軋鋼之家）或由于生產(chǎn)各種原因造成節(jié)奏不穩(wěn)定，導(dǎo)致拉速波動大，凝固曲線偏離銅管內(nèi)腔曲線，易發(fā)生坯殼厚度不均勻，在結(jié)晶銅管使用后期易發(fā)生出結(jié)晶器口角裂漏鋼，角裂漏鋼往往發(fā)生在拉速調(diào)整后的短時間內(nèi)，因此，要盡可能保證拉速穩(wěn)定，不能以調(diào)整拉速來適應(yīng)鋼水溫度、冶煉周期和供鋼節(jié)奏，而是應(yīng)積極保證鋼水供應(yīng)和鋼水質(zhì)量，滿足連鑄需求；浸入式水口壽命短，更換頻繁，更換時需將中間包整體升高，出現(xiàn)其它流次水口插入深度過淺，液面不穩(wěn)定現(xiàn)象，易造成卷渣漏鋼；原水口耐材不配套，上下水口之間接冷鋼，用小氧管吹燒形成的氧化渣進(jìn)入結(jié)晶器，易造成下渣漏鋼。

3.結(jié)晶器中的渣圈撈不及時,造成鑄坯卷渣漏鋼.

4.水口堵塞或機械折斷,造成漏鋼。

二．鋼的過熱度不合理:

1)裂紋漏鋼與中包溫度和拉速關(guān)系密切，保證鋼水有一定的過熱度，能保證鋼水順利澆完。理論研究表明，過熱度每增加10℃，結(jié)晶器出口坯殼厚度減少3%，溫度過高，就會造成出結(jié)晶器坯殼薄和高溫強度低，受到的應(yīng)力一旦撕破坯殼，就容易產(chǎn)生裂紋漏鋼.

三．結(jié)晶器保護(hù)渣引起的漏鋼:

1)加保護(hù)渣不及時，造成鑄坯與結(jié)晶器銅管之間沒有潤滑。

2)保護(hù)渣選擇不合理，即：熔點、溶速不合理。

結(jié)晶器保護(hù)渣作用：絕熱保溫、防止二次氧化、吸收夾雜物、潤滑坯殼與結(jié)晶器銅管，減少摩擦阻力。連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的品種繁多．

(1)按基科的化學(xué)成分可分為：SiO2一A12O3一CaO系、SiO2一A1203一FeO、SiO2一A12O3．Na2O系，其中以前者的應(yīng)用最為普通．在此基礎(chǔ)上加入少量添加劑(堿金屬或堿金屬氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭質(zhì)材料(炭黑、石墨和焦炭等)．

(2)按保護(hù)渣的形狀可分為粉狀渣(機械混合成型)、顆粒渣(擠壓成型的產(chǎn)品呈長條形，圓盤法成型的產(chǎn)品呈圓形，噴霧法成型的產(chǎn)品呈空心圓顆粒)．

(3)按使用的原材料可分為原始材料混合型、半預(yù)熔型和預(yù)熔型．

(4)按其使用特性，根據(jù)鋼種特性、連鑄設(shè)備特點和連鑄工藝條件可分為各種規(guī)格的保護(hù)(低、中、高碳鋼保護(hù)渣和特種鋼專用渣)、發(fā)熱型開澆渣等。

連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的選擇原則：

連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣應(yīng)遵循具有合理的熔化溫度、熔化速度和在結(jié)晶器中的熔融層結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定且適宜的粘度；足夠吸收鋼中夾雜物的能力。

四．對弧由于對弧不好造成結(jié)晶器運動對鑄坯有剪切力漏鋼。

五．結(jié)晶器振動頻率、振幅。

1.結(jié)晶器振動頻率、振幅選擇不合理。結(jié)晶器無負(fù)滑脫或負(fù) 滑脫小造成漏鋼。

2.振動仿弧差，偏擺量大，會對坯殼產(chǎn)生剪力，影響保護(hù)渣的潤滑，增大拉坯阻力。從傳熱角度分析，振動仿弧差，偏擺量大，會增大坯殼與銅管間氣隙的不均勻性，導(dǎo)致坯殼厚度的差異增大。（微信公眾號：軋鋼之家）一般原因為振動框架內(nèi)東側(cè)卡鋼渣或板簧損壞造成振動不平穩(wěn)，結(jié)晶器偏擺嚴(yán)重，坯殼對銅管內(nèi)腔兩側(cè)和內(nèi)東角磨損嚴(yán)重，偏角部傳熱不均勻?qū)е陆橇崖╀摗?/span>

六．二冷噴淋水。

鑄坯剛出結(jié)晶器的坯殼溫度高又失去支撐，此時，需要均勻

強冷促使坯殼快速生長。如果二冷上部局部冷卻過弱出現(xiàn)返熔現(xiàn)象，

造成漏鋼。

七．結(jié)晶器

1）結(jié)晶器在裝配時，水套與銅管水逢不均造成銅管冷卻不勻，流量小那一面熱傳導(dǎo)低，造成鑄坯皮殼薄漏鋼。

2）結(jié)晶器銅管錐度不合理：2)銅管內(nèi)腔倒錐度的影響：結(jié)晶器傳熱的熱阻主要是氣隙，氣隙小，則熱阻小，氣隙大，則熱阻大。結(jié)晶器使用前期，銅管內(nèi)腔曲線比較接近坯殼收縮曲線，氣隙均勻，傳熱均勻，坯殼厚度也較均勻。在使用過程中，銅管不斷磨損和受熱變形。（微信公眾號：軋鋼之家）到使用中、后期，總錐度變小，而且，彎液面下傳熱量大，銅管局部發(fā)生變形，也增加了坯殼的不均勻性。坯殼在結(jié)晶器下部易發(fā)生鼓肚，取樣顯示，150 mm×150 mm鑄坯鼓肚量大于2 mm易發(fā)生偏離角內(nèi)裂，出結(jié)晶器后坯殼失去支撐，易發(fā)生漏鋼。銅管內(nèi)表面的影響：銅管在使用過程中，由于處理漏鋼事故放置冷鋼過量且歪斜，造成面部和角部劃傷，深度大于1 mm以上，在拉鋼過程中，劃傷處坯殼與銅管壁之問熱阻大，坯殼薄，容易出現(xiàn)凹陷，且凹陷底部有明顯裂紋，此時如過熱度增加或突然提高拉速，容易在裂紋處漏鋼。銅管制作質(zhì)量差，特別是銅管面部和角部局部鍍層的脫落。增加了熱阻，造成傳熱不穩(wěn)定，容易引起漏鋼。另外，銅管坯料中有沙眼，隨著結(jié)晶器過鋼量的增加，銅管內(nèi)表面磨損，沙眼漏出，出現(xiàn)掛鋼現(xiàn)象，嚴(yán)重時造成裂紋漏鋼。

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