小方坯漏钢.doc

小方坯角部纵裂漏钢的成因与控制 黄彦飞，丁立营，刘光峰，赵长忠 （山东石横特钢集团有限公司，山东 肥城 271612） 摘要：由于方坯角部纵裂漏钢事故频繁，通过分析漏钢的特点和机理，认为造成小方坯角部纵裂漏钢的主要原因是结晶器倒锥度小、结晶器液面波动及中间包过热度大、结晶器冷却水质差。通过采用铯137液面自动控制系统，将结晶器倒锥度增大为每米0.8%0.9%，控制中间包过热度不大于30，改善冷却水质，保证浸入式水口对中等措施，降低了角部纵裂漏钢的次数，使铸坯合格率达到99.95%。 关键词：小方坯；角部纵裂；漏钢；倒锥度 中图分类号：TF777.3 文献标识码：B 文章编号：1004-4620（2006）04-0013-02 Causes Analysis and Control Measures of Longitudinal Corner Crack Bleed-out of Steel Billet HUANG Yan-fei, DING Li-ying, LIU Guang-feng, ZHAO Chang-zhong （Shandong Shiheng Special Steel Group Corporation, Feicheng 271612, China） Abstract：Due to frequent emergencies of bleeding out by the billet longitudinal corner crack, the characteristic and mechanism of bleeding out are analyzed. The results show that the main reasons are small back draught of the crystallizer, large level fluctuation, high degree of superheat of the tundish and the poor quality of the cooling water for the crystallizer. By adopting Cs137 level automatic control system, aggrandizing the back draught as 0.8%0.9% per meter, controlling the degree of superheat less than 30, ameliorating the quality of the cooling water and ensuring the submerged nozzle centering etc, the times of longitudinal corner crack bleeding out are reduced and the percent of pass of the billet is 99.95%. Key words：small billet; longitudinal corner crack; bleed out; back draught 1 前 言山东石横特钢集团有限公司（简称石横特钢）R7m四机四流小方坯连铸机2005年1月份投产，铸机参数：弧型半径7m；浇注断面150mm150mm；振动方式为全弹簧钢板四连杆，振幅0、3、4.1mm；振频0263次/min；结晶器铜管长度900mm；冷却水压力0.81.0MPa；流量120150m3/h；二冷水流量最大60m3/h。主要生产Q235B、HRB400钢种。由于工艺、设备、水质及操作方法等原因，方坯角部纵裂漏钢事故频繁发生（最多每周16次），以及脱方废品最多月份为560t，打乱了生产计划和损坏连铸设备，成为生产中亟待解决的难题。2 小方坯角部纵裂漏钢的特点及机理（1）裂纹漏钢位置集中在钢坯距离内外弧面角部1020mm处，长度1050mm不等。（2）漏钢部位多发生在结晶器零段位置，距离结晶器下口约1040mm。说明纵裂纹在结晶器内已经形成，到零段后由于热应力和钢水静压力作用扩大到漏钢程度。（3）漏钢的坯壳断面厚度情况见图1，角部附近坯壳最薄处56mm，中间最厚处1015mm。（4）漏钢结晶器铜管外壁结垢情况如图2所示。结晶器角部二维传热，最先形成气缝，铜管传热受阻，该处铜管温度低，不易结垢。结晶器中心部位形成气缝晚，即使形成也会由于钢水静压力作用而减小，故该部位传热通畅，铜管温度高最易结垢。随着坯壳温度的降低和气缝扩大，结晶器铜管下部温度降低，故结垢较轻或不结垢。图1 漏钢处横断面示意图图2 结晶器铜管外壁结垢示意图结晶器中的坯壳中间部位是一维传热，气缝形成较晚，即使形成也会因钢水静压力作用将坯壳压向结晶器壁，使气缝减小，故坯壳中心部位在整个结晶器长度内冷却强度始终较高，出结晶器时坯壳较厚（一般在1015mm），该处较少出现漏钢。弯月面以下结晶器角部是二维传热，首先形成气缝，传热受阻，但由于始终为二维传热，冷却强度不算很弱；角部和中心之间过渡部位（距角部1020mm处）既不是二维传热也不会因钢水静压力作用而靠近结晶器壁，故冷却强度最弱，坯壳最薄，出结晶器后在钢水静压力及热应力作用下最易形成纵裂纹，当裂纹较深时即会造成漏钢。3 方坯角部纵裂漏钢原因分析3.1 结晶器铜管倒锥度结晶器倒锥度小，坯壳和铜管间特别是角部气缝形成早，影响结晶器的传热效果。原新结晶器倒锥度平均每米在0.6%0.7%左右，加之使用过程结晶器铜管磨损较重，局部发生变形，甚至倒锥度消失。倒锥度小，坯壳凝固收缩后易与结晶器间形成并保持一定气缝，特别是角部附近传热受阻，坯壳较薄，强度最低，当钢水静压力和热应力之合力超过临界强度时，在结晶器下部形成显微裂纹，出结晶器后因二冷区急冷，裂纹扩大造成漏钢。分析发现新结晶器较老结晶器角部纵裂漏钢几率小，且漏钢部位多在两弧面（此处磨损最快）。3.2 结晶器液面波动原来结晶器液面完全依靠操作工凭经验控制，液面波动频繁，幅度较大（810mm），保护渣起不到较好的润滑和传热作用。统计结果显示：如果液面波动区间由5mm增加到15mm时，纵裂纹指数从0增加到1.33；结晶器液面波动小，角部纵裂显著减少，此时液态保护渣能够均匀流入坯壳与铜管的间隙，热流波动小，从而减少角部纵裂漏钢的发生。因此，液面波动应控制在5mm。3.3 过热度原来中间包3040的过热度较大，激冷层较薄，出结晶器时坯壳薄，坯壳强度低，在钢水静压力作用下易产生裂纹漏钢。3.4 结晶器的冷却水质角部纵裂一般都在结晶器内形成，在二冷区逐步扩大，所以合适的结晶器冷却效果是消除纵裂漏钢的关键，其中，结晶器的冷却效果主要与倒锥度、水质和配水量有关。原生产过程中结晶器水质差、冷却水硬度高，最高达到4.6mmol/L，导致结晶器壁结垢严重且分布不均，传热受阻，相应的坯壳生长较慢且不均匀，最薄处承受的应力超过坯壳临界强度时，易出现纵裂甚至漏钢。故角部纵裂漏钢时多伴有不同程度钢坯脱方现象发生。3.5 浸入式水口对中浸入式水口与结晶器不对中产生偏流冲刷坯壳，造成结晶器内坯壳形成厚度不均匀，当偏向某角部时该处坯壳最薄，最易产生纵裂漏钢；还引起结晶器液面翻腾，保护渣不能形成均匀的渣膜，导致传热不良，引起裂纹发生。4 控制小方坯角部纵裂漏钢的措施（1）采用铯137液面自动控制系统，保证了结晶器液面波动范围在3mm之内。（2）将结晶器倒锥度由原来的每米0.6%0.7%增加到0.8%0.9%。并根据结晶器寿命情况调整生产钢种，新结晶器倒锥度大，先拉普碳钢（坯壳收缩率大）；老结晶器铜管磨损后，锥度变小，再生产低合金钢（坯壳收缩率小）。同时严格对上线结晶器的检测，对因磨损或变形造成倒锥度不当的结晶器及时返修或报废。对每个结晶器建立档案，记录使用炉数、磨损情况及结晶器倒锥度变化情况，确定结晶器最佳寿命，保证在整个使用过程保持合适的倒锥度。（3）控制中间包过热度。加强过程保温，降低中间包钢水过热度（由原来的3040降低到1525），实行低温快注，缩短浇注周期，使浇注温度波动在较小范围，有利于拉速和结晶器液面稳定。同时激冷层较以前增厚，出结晶器一般在10mm以上，坯壳厚度及强度增加，抗外力变形能力强，裂纹及漏钢机率随之降低。（4）改善冷却水质。使水质硬度由原来的4.6mmol/L降至0.016 mmol/L左右，从而减少了结晶器铜管结垢，保证了结晶器的冷却效果和均匀性，使坯壳增厚及应力分布均匀，纵裂纹产生机率明显降低。（5）保证浸入式水口对中，使结晶器内热流均匀，从而坯壳厚度及热应力分布更加均匀，防止局部应力集中且超过坯壳强度。2005年29月份漏钢情况对比见表1，脱方废品统计情况见表2。表1 2005年29月份漏钢情况 次/月月 份操作漏钢高温漏钢渣漏粘钢漏钢角部纵裂漏钢2472035625950122表2 2005年29月份脱方废品量统计情况 t2月3月4月5月6月7月8月9月560.07372.12266.3459.4151.3195.3550.3822.53由表1、表2可见，自2005年5月份以来，通过使用合理的铜管锥度、采用液面自动控制系统、控制中间包过热度不大于30、改善结晶器冷却水质、保证浸入式水口对中这些措施的实施，明显降低了角部纵裂漏钢的次数，脱方废品大幅度减少，铸坯合格率达到99.95%，效果显著。小方坯连铸机角裂漏钢分析 发表日期：2006-11-17阅读次数：279 青岛钢铁控股集团有限公司第一炼钢厂(简称青钢一炼钢)现有3台2BLC-504型四机四流小方坯连铸机、1台88/16四机四流小方坯连铸机，主要生产110mm110mm、120mm120mm、150mm150mm连铸坯。1#、2#连铸机主要生产11Omm110mm的HO&、Q235等，溢漏率在2.00%左右，其中角裂漏钢占60%。连铸机生产效率比较低，台时产量在60比以下，严重制约着连铸生产，必须采取解决措施。1 角裂漏钢原因分析 小方坯出结晶器时，坯壳的角部比面部要薄，如图1所示。因为角部属一维传热，坯壳形成初期冷却强度大，坯壳收缩形成气隙，增加热阻，导致坯壳减薄。相反，面部也会形成气隙，但在液态钢水静压力作用下紧贴铜壁，反而比角部的冷却强度大。 青钢一炼钢所用抛物线型结晶器铜管角部和面部具有同样的锥度，角部磨损比面部重，是造成角部坯壳偏薄的主要原因。图2为使用过的抛物线型结晶器铜管。造成铜管角部磨损严重的原因有两点：其一，铜管内壁电镀硬铬，由于阳极分布的小均匀造成角部镀层偏薄(面部镀层厚度在0.1Omm左右，而角部在0.07mm左右)且附着力较小；其一，与保护渣在结晶器内的润滑行为有关，角部渣膜温度低，最先发生析晶现象，正是析出的高熔点晶体导致角部磨损加重。 出结晶器的坯壳存在以上分析的小均匀性，在二冷区若得小到均匀冷却，必然造成角裂漏钢。2 角裂漏钢影响因素及改进措施2.1 影响因素调查 造成角裂漏钢事故的主要因索有：钢水过热度高、铜管磨损、润滑小良、注流对中差、浸入式水口对中差、操作或设备原因造成结晶器内液面波动大、水缝均匀性差、二冷系统均匀性差、振幅、振频、振动的防弧效果、设备对弧精度等。2003年46月1#、2#连铸机发生的角裂漏钢事故统计结果见表1。表1 角裂漏钢事故影响因素统计影响因素次数比例/%过热度高3710.45钢管角部磨损15844.63二冷系统均匀性差12435.03其他（含操作因素）359.89合计354100.00 由表1可以以看出，铜管内腔的工艺参数、铜管角部磨损及二冷系统冷却的小均匀性是造成角裂漏钢事故多的主要因素。2.2 解决角裂漏钢的方法2.2.1改善铜管内腔的工艺参数 将铜管长度增加至90mm，整体锥度由1.37%/m加大到3.79%/m角部锥度由1.37%/m加减为0.89%/m。此类结晶器铜管称为仿钻石型，解决丁出结晶器坯壳角部偏薄的问题。2.2.2改造二冷喷淋系统 二冷0段改用8个喷嘴，面部高压喷水雾化整体水环。二冷1段废除原整体式喷淋架，改为单根水条式，重新校核喷嘴数量，重新布置喷嘴的位置。解决了出结晶器后铸坯得不到均匀冷却的问题。3 改进效果 改造前后铸机指标对比见表2。表2 2003年49月铸机指标项目时间产量/t日产量/td-1台时产量/th-1作业时间/min作业率/%炉数连浇炉数角裂次数溢漏率/%1#机改造前4月42454.671415.1564.643940991.78129733.26591.145月40720.151313.5564.123810688.86125132.08661.326月39385.271312.8462.293793988.21123034.17470.967月40176.861296.0262.163878190.46124931.23290.588月41309.271376.9062.073993192.86130634.37370.711#机改造