板坯连铸机漏钢事故的原因分析及防止.doc

板坯连铸机漏钢事故的原因分析及防止摘 要：本文分析了某某钢二炼钢厂板坯连铸机漏钢事故产生产的原因及防止板坯连铸机漏钢的措施。采取相应控制措施之后，目前某某钢二炼钢厂常规板坯连铸机频繁漏钢的势头得到了明显的控制。关键词：板坯 粘结漏钢 保护渣 水口浸入深度 1 前言某某钢第二炼钢厂常规板坯连铸机自2005年4月18日投产以来，铸机漏钢问题始终困绕着二炼钢厂的正常生产，对二炼钢厂的正常生产造成了重大的冲击，连铸机的漏钢问题成为制约二炼钢厂生产的瓶颈环节。频繁的漏钢事故使连铸机设备的劣化趋势明显加剧，铸机检修质量无法保证。为降低连铸机漏钢事故，二炼钢厂成立了攻关组，经过对漏钢事故的原因进行分析，采取了相应的措施，板坯连铸机结晶器漏钢事故得到了明显的控制。2 某某钢第二炼钢厂常规板坯连铸机参数及漏钢相关情况简介2.1某某钢第二炼钢厂常规板坯连铸机的主要工艺参数表1 主要工艺参数序号项目单位技术指标1铸机产量万吨年802生产钢种四大类二十多个品种3连铸坯厚度mm160，2204连铸坯宽度mm85016005铸机半径m9.56连铸机型式立弯式(连续弯曲,连续矫直)7连铸机冶金长度m31.98铸机正常拉速m/min1.01.49结晶器长度mm95010振动方式液压(正弦,非正弦)11二冷方式气水冷却(十四个控制回路)2.2漏钢统计情况从某某钢二炼钢厂常规板坯连铸机从2004年4月18日正式投产以来，共发生各种漏钢事故17次。其中粘结漏钢14次，占到所有漏钢的82。其它三次漏钢为卷渣漏钢，裂纹漏钢，尾坯漏钢。板坯连铸机漏钢事故成为制约全厂正常生产的瓶颈环节。3 某某钢二炼钢厂常规板坯连铸机漏钢原因分析3.1粘结漏钢结晶器粘结漏钢形成的过程如图1所示。在钢水浇注过程中，结晶器弯月面的钢水处于异常活跃的状态。如图1所示,由于各种原因，浇铸过程中流入坯壳与结晶器铜壁之间的液态渣被阻断，当结晶器铜板与初生坯壳的摩擦力大于初生坯壳的强度时，初生坯壳被拉断，与铜板产生粘结。这时，在被粘着的部分(1)和向下拉的铸坯(2)的界面凝固壳破断；在破断处流入钢液,重新形成新的薄坯壳（3）；在振动和滑动时坯壳又被拉断,钢水补充后又形成另一个新的薄坯壳。这一过程反复进行,直到新坯壳到达结晶器出口就产生漏钢。3.2某某钢二炼钢厂板坯连铸机产生粘结漏钢的原因3.2.1工艺方面的原因（1）浇注过程中异常情况下结晶器液面波动大，使弯月面处的结晶器保护渣的注入时断时续，使铜板直接与钢液相接触，造成粘结漏钢。 图2 保护渣在结晶器中结构如图2所示，在浇注过程中结晶器液渣从弯月面处沿着铸坯坯壳与附着在结晶器铜上的固态渣膜之间的间隙，在铜板与坯壳之间起到润滑作用和改善传热。当结晶器液面波动过大时，尤其在结晶器液面在大幅上涨，而振动台在下振的瞬间，结晶器铜板四周的固态渣圈对结晶器弯月面形成挤压，导致结晶器液渣层断流的机率大大增加。另外，由于我厂的中包车升降液压系统设计原因，中包车在升降过程中不平稳，并且升降速度达到了3040mm/s，无法调整，导致在升降中包过程中结晶器液面波动大。根据我厂对粘结漏钢的统计，在所有粘结漏钢事故中，有五次发生在升完中包后约1分钟之内。（2）水口插入深度与粘结漏钢的关系。中包水口的插入深度是连铸所控制的重要工艺参数。水口插入深度对液面波动影响较大，当插入深度深时，液面波动减少，熔渣表面的波动幅度减弱,降低保护渣卷入的可能性，但是钢水表面温度降低，这就不利于保护渣熔化，结晶器液渣层可能变薄。同时，插入深度过深时高温区下移，对开成的坯壳造成冲击，若钢水过热度过高，可能导致形成的坯壳二次重熔，坯壳减薄,出结晶器易漏钢。插入深度小时，结晶器液面波动大，对液渣层形成冲击，并且液渣层不均匀，易产生卷渣和粘结。原则上在水口结构一定条件下,水口插入深度随拉速增加而增加。根据现场的实际使用情况，二炼钢厂常规板坯连铸机的拉速控制在1.01.3m/min，水口插入深度控制在110140mm，基本满足生产需要。（3）铸机拉速调整幅度过大导致漏钢。在大幅度提拉速过程中，容易导致结晶器液面波动大，增加了粘结的机率。同时，在大幅度提拉速的过程中，短时间内结晶器液面层会迅速减少，根据现的实际测量，在正常浇注过程中提拉速幅度达到0.2m/min时，浇注20秒后，结晶器内的渣液层厚度由11mm减少到约7mm。在我厂的粘结漏钢中由两次与引原因直接相关。（4）换水口操作不当。在换水口过程中，由于新旧水口在结晶器中大范围的搅动，造成结晶器液渣层迅速减少。同时由于换水结晶器液面波动大，导致粘结的机率会大大增加。（5）结晶器中结冷钢导致漏钢。在浇注过程中，如果结晶器中结冷钢，则会使结晶器液层厚度不均匀，并且液渣的流动性变差。同时在结冷钢处结晶器液渣层流动性变差，初生坯壳与结晶器铜板之间液渣层断流，导致粘结漏钢。导致结晶器结冷钢的主要因素有：保护渣保温性能差、中包浸入式水口侧孔侵蚀异常、结晶器流场偏流、水口不对中。另外由于我厂的结晶器设计是按照1.6m/min以上的工作拉速设计的，而由于种种原因，目前连铸机的正常拉速无法达到设计拉速。对于所结晶器铜板厚度与水缝设计是否能够满足目前的拉速，目前正在核算。（6）保护渣的适用性及选型。连铸结晶器保护渣最主要的两项冶金功能是 “润滑”和“控制传热”。这两项功能的良好发挥是借助于熔融保护渣充填在结晶器壁和坯壳之间的缝隙内形成渣膜得以实现。良好的保护渣对减少粘结漏钢起决定性的做用。我厂在2005年10月份连续出现漏钢，分析原因发现保护渣在浇注过程中出现结晶器液渣层不稳定的现象，液渣层最厚达到了15mm，最薄只有不到5mm，说明此保护渣在浇注过程中出现了分熔现象，导致结晶器液渣层不稳定，在结晶器液渣层厚度降到7mm以下时，粘结漏钢的机率大大增加。3.2.2设备方面的原因（1）结晶器振动台的精度。我厂振动台的设计精度要求为：横向±0.1mm，纵向±0.1mm，相位差±0.4°。但于没有按照设备安装规范及时进行机整系统检修及精度调整，导致振动台失修，振动台的导轮与导向板之的间隙由设备安装时的0.02mm增大到了0.3mm，振动台报警频繁，结晶器振动的偏摆量明显加大。结晶器振动偏摆加大，会使坯壳与结晶器铜板之间的间距不稳定，时大时小，从而使坯壳所受的摩擦力不均匀。另外，振动偏摆，也会使结晶器与坏壳间缝隙大小产生差异，导致结晶器保护渣流人不均匀。坯壳的薄弱处被拉破而导致漏钢。（2）结晶器锥度。由于我厂的结晶器液压自动调宽装置没有投入使用，所采取的措施对结晶器窄面使用顶杆进行固定，保证在浇注过程中结晶器锥的变化在标准范围之内。目前结晶器窄面的锥度基本能够得到保证，但是宽面锥度经常出现严重超标的现象。我厂某次漏钢事故后对最近两天的结晶器锥度变化情况统计情况见表2。表2 结晶器锥度变化统计浇次宽面外弧宽面内弧窄左窄右上口下口标准0.5±0.20.5±0.26.9±0.21550.821532.61142浇次开浇0.830.740.720.910.920.86.957.041549.181532.2停浇1.591.181.020.210.620.396.456.751550.931532.66143浇次开浇0.560.750.690.670.860.647.116.871550.311532.5停浇0.921.010.870.310.010.097.117.61550.881532.68144浇次开浇0.720.70.780.711.050.886.8171550.461532.8停浇0.410.050.041.161.331.086.877.07 结晶器宽面锥度超标，对于保护渣的液渣流入通道产生影响，使粘结的机率大大增加。3.3边裂漏钢 这种漏钢主要是由于结晶器窄面铜板倒锥度在浇铸过程中变小或结晶器窄面铜的矩形度严重超标所致。当窄面铜板锥度小时，坯壳与窄面铜板产生较大的气隙，使板坯窄面冷却强度降低、坯壳减薄，板坯窄面出现鼓肚现象，板坯内弧宽面距角部1030 mm处坯壳薄弱处凹陷，并形成裂纹，进而导致漏钢。 2004年9月我厂发生大量的边部裂纹，并且导致一次边裂漏钢，主要原因为结晶器矩形度超标，结晶器内腔内弧长度比外弧长度大了1.7mm，铸坯断面尺寸内弧比外弧大10mm。对结晶器窄面铜板进行调整之后，再没有出现铸坯边裂。3.4开浇漏钢开浇漏钢产生的主要原因有：（1）开浇钢水热度过高，拉速起步后，使形成的坯壳二次重熔，导致出结晶器时的坯壳过薄，出结晶器后无法承受钢水的静压力。（2）开浇前中包没有烘烤好，开浇后塞棒控制流失常，出苗时间不够强行起步并提拉速。（3）结晶器中的冷料的冷却强度不够。（4）开浇操作不规范，试棒时机控制不当，使钢水没有在引锭头上一次性形成完整的坯壳，导致引锭头上坯壳的强度不够。4 减少二炼钢厂板坯连铸机漏钢的工艺优化及设备管理措施通过以上对某某钢二炼钢厂常规板坯连铸机投产以产生漏钢原因分析,主要从以下几个方面对工艺进行优化，并且加强设备的管理。（1）要求上台钢水的S控制在0.020以下，保证在凝固晶界处无FeS生成,提高初生坯壳强度,可减少粘结漏钢。（2）坚持“恒温恒拉速”的原则，保持浇注工艺稳定,实现恒温浇注,保护渣熔化均匀,坯壳生长均匀。（3）采用液面自动控制,使液面波动控制在±3mm。同时在浇注过程中升降中包车时，先将拉速降到0.9m/min以下，然后点动操作，之后采用水平调整操作，使结晶器液面波动控制在最小的范围内。（4）在结晶器漏钢预报出现报警时，及时降拉速。由于我厂的结晶器漏钢预报系统目前运行并不正常，在浇注过程中由中控工监控漏钢预报系统监画面，当出现报警或监控画面异常时要立即通知机长采取相应的措施。（5）将塞棒吹氩的氩气流量控制在515l/min，保证结晶器化渣良好。（6）在提拉速过程中严格按照0.05m/min的幅度操作，并且在提拉速之前要测量结晶器液渣层厚度。在换水口前后20分钟之内严格换渣操作，防止液渣层断流。同时中包钢水过热度小于10时，严禁提拉速。（7）浇注过程中，保证水口对中。同时将水口的浸入深度严格的控制在110140mm的范围之内，并且根拉速和中包温度进行微度的调整。（8）使用合适的保护渣，浇注过程中操作者密切关注保护渣的熔化情况，每一炉都要测量液渣层厚度，同每炉钢估算一次保护渣的消耗量，保护渣的消耗量控制在0.60.65kg/t钢，对于结晶器四周的大渣条要及时挑出。（9）对精度不达标的振动台进行更换，采取措施保证结晶器的锥度，将控制调整的精度作为控制漏钢的重要手段之一。5 结语 通过以上措施的实施，某某钢二炼钢厂频繁漏钢的势头得到的初步的控制。我厂在控制板坯漏钢的下一步的工作重点将放在通过水模式试验，对中包及中包水口的相关参数进行优化，对结晶器铜板的热流进行核算，对相关的工艺参数进行优化，对板坯漏钢的原因继续进行探索。