CSP薄板坯连铸钢水质量的控制及连铸蓄流分析

1、CSP薄板坯连铸钢水质量的控制及连铸蓄流分析,一、CSP薄板坯连铸连轧的含义 CSP: Compact strip process,二、CSP薄板坯连铸连轧的产品结构 1、马钢CSP产品结构： 热轧、冷轧低碳钢：SPHC 冷轧冲压级低碳钢：SPHD 集装箱板：SPA-H 一般结构钢：SS400 电工钢：MG_W540,MG_W600 汽车结构板,2、Thyssen Krupp 的CSP产品结构：,3、美国第纳米克斯厂的CSP产品结构：,4、AST钢厂的CSP产品结构：,三、CSP薄板坯连铸连轧工艺中的关键技术 1、结晶器与浸入式水口： 漏斗式结晶器，其上口中间部位厚度达150mm，有利于浸入式

2、水口的伸入和保护渣的熔化。 目前采用的大十字出口状水口可增加钢水流量，稳定拉速，在高拉速下更能显示其优越性，且水口壁厚，寿命长大810小时。,2、液芯压下技术： LCR（liquid core reduction) 是在铸坯出结晶器下口后，对坯壳施加挤压，液芯仍保留在其中，经二冷扇形段，液芯不断收缩直至薄板坯全部凝固。,液芯压下实际上是在黏稠区（两相区）内加工，它将导致铸坯内部晶粒破碎和滑移，可得到较细的晶粒，使得铸坯在相同轧制温度下获得更好的韧性。 液芯压下有以下优点： 1. 改善表面质量：结晶器厚度增大、弯月面稳定性好、润滑更好； 2. 改善内部质量：中心偏析和疏松减小、柱状晶破碎，晶粒细

3、化； 3. 生产灵活性：铸机可按最合理方式进行生产。,3、高压水除鳞技术： 薄板坯出连铸机后，不像传统生产方法将板坯冷却后，再次加热进行轧制。而是出连铸机后马上进入加热炉加热保温，加热时间为1520min，随后立即进入除鳞机除鳞，因此氧化铁皮很薄并且很黏，因此薄板坯生产热带的表面质量一直是比较大的质量问题。针对这一问题开发了新型除鳞工艺： 冷却水喷嘴固定，水流以一定角度喷射到板坯表面，为防止水在板上残留，在除鳞机的水流反射面的上方安装有集水器，收集残留的水。同时提高水压到3544MPa。,四、CSP薄板坯连铸连轧工艺对钢水质量的要求 洁净的钢水 钢水成分的控制 合适的钢水温度,1. 钢水成分控

4、制, 控制钢中C含量； 控制LF炉精炼过程中的增Si； 控制LF炉精炼过程中的增N； 尽量脱除钢中S含量； 控制钢中Als和Alin； 控制钢中Ca含量在适当的范围。,1 0.07Als, 0.012%N 2. 0.026%As 0.010%N 3. 0.014%Als 0.011%N 4. 0.004%Als 0.003%N,3-986 LF最后一个试样Als仅为0.0088、Ca仅为0.0014%，3-986炉浇注中期,水口蓄流,塞棒开口度上抬,3-987炉后期水口结瘤严重,停浇。,中包Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升,2. 钢水温度控制,5. CSP蓄流情况分析,1.大包烧氧导致水口蓄流

5、,2.中包盖耐材脱落导致水口蓄流,3.LF精炼效果较差导致水口蓄流,4.单开炉次中包吸氧导致水口蓄流,5.水口壁受Ca侵蚀导致水口蓄流,6.浇注过程中二次氧化导致水口蓄流,3-904大包烧氧三次，水口蓄流停浇。,大包钢水称重曲线（红线）出现4个平台，表示烧氧4次，之前塞棒控制曲线（绿线）一直比较平稳，从烧氧开始，塞棒开口度曲线逐渐上升，同时液面控制曲线（蓝线）波动异常，烧氧过程中塞棒开口度不断提高、液面波动加剧，导致自动停浇。从中包、LF炉成分变化情况可以看出，大包烧氧导致钢水O含量急剧增加，Als含量急剧下降，钢中富积大量的Al2O3夹杂，导致水口结瘤严重。,3-1427炉为3月15日生产连

6、浇第二炉，开浇烧氧，中包只剩11t钢水时大包水口烧开，此时由于中包液位较低，拉速下降较多，为提拉速，塞棒开口度上抬，随后又进行第二次烧氧，钢水由于烧氧存在大量Al2O3夹杂，造成水口蓄流，两个因素共同作用，迅速造成塞棒开口度上抬到限位，铸机自动停浇。,此炉3月16日生产的，为连浇第三炉，烧氧开浇，断面1500mm,3-1308中包盖耐材脱落造成水口蓄流,LF精炼脱硫率较低，钢包渣氧化性较强，钢中活度O含量高，精炼之后钢包调运、浇注过程中，大包到中包的Als损较大，钢中Als与活度O反应生成大量高熔点的Al2O3，导致水口蓄流。,3月12日连浇第3炉，自动开浇，断面1500mm，这浇次从第二炉开

7、始蓄流。 2-1580 、31357 LF精炼脱硫率很低，分别为23、17，钢水中的氧位高，大包开浇后，Als与O反应生成Al2O3，水口蓄流，塞棒开口度上抬，最后导致停浇。,3-986 LF最后一个试样Als仅为0.0088、Ca仅为0.0014%，3-986炉浇注中期,水口蓄流,塞棒开口度上抬,3-987炉后期水口结瘤严重,停浇。,中包Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升,此炉为单开第一炉，自动开浇，断面1000mm，此炉为水口蓄流,2-1328 炉LF精炼脱硫率很低，钢水中的活度氧含量高，大包开浇后，Als与O反应生成Al2O3，水口蓄流，液面波动剧烈，停浇。,此炉3月3日生产的，为连浇第6

8、炉，自动开浇，断面1000mm，这浇次第一炉就有蓄流,此炉3月4日生产的，为连浇第11炉，自动开浇，断面1000mm，此炉为水口蓄流,LF精炼效果较好，脱硫率较高，中包开浇时中包液位较低，这时中包内钢水处于湍流状态，钢水卷入大量空气，空气中的氧气与钢中Als反应，生成Al2O3夹杂，导致开浇水口蓄流。,中包钢水Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升，有可能是大包保护套管氩封不好，也可能是开浇时中包内形成湍流，氧卷入钢水生成Al2O3,此炉为3月7日生产单开第一炉，自动开浇，断面1000mm，此炉为典型的水口蓄流,中包钢水夹杂铝含量上升，有可能是开浇时中包内形成湍流，氧卷入钢水生成Al2O3,此炉为3

9、月9日生产单开第一炉，自动开浇，断面1000mm，为典型的重度水口蓄流,3月4日生产单开第一炉，自动开浇，断面1000mm，此炉为典型的中度水口蓄流,中包钢水Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升，有可能是大包保护套管氩封不好，也可能是开浇时中包内形成湍流，氧卷入钢水生成Al2O3,3月15日单开第一炉，自动开浇，断面1000mm。中包钢水Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升，有可能是大包保护套管氩封不好，也可能是开浇时中包内形成湍流，氧卷入钢水生成Al2O3,前一炉Ca处理较好，Ca与水口壁上形成的高熔点的钙铝酸盐结瘤物结合成低熔点的钙铝酸盐，并逐渐从水口壁上脱落，进入钢水中，从塞棒曲线可见塞棒控制曲

10、线逐渐下降，但由于钢水中Ca对Al-C水口基体的侵蚀，水口壁已经非常粗糙。下一炉钢水中高熔点的钙铝酸盐较多，同时由于塞棒、水口侵蚀严重，表面粗糙，钢水中的夹杂物容易沉淀粘附在水口内壁上，造成水口蓄流，最终导致停浇。,3月12日连浇第6炉，自动开浇，断面1500mm，这浇次第二、四、六炉都有蓄流，第5炉Ca处理较好，中包钢水Ca为0.0025%，Als为0.028%，从塞棒曲线可见塞棒、水口侵蚀较严重，第6炉中包Als为0.022,而Ca为0.0017%,钢水中高熔点的钙铝酸盐较多,同时由于塞棒、水口侵蚀严重，表面粗糙，钢水中的夹杂物容易沉淀粘附在水口内壁上，造成水口结瘤。,连浇炉次，从结晶器液

11、面控制曲线和塞棒控制曲线来看，结晶器液面波动较大，塞棒开度曲线逐渐平稳上提，没有较大波动。LF精炼脱硫率较高，钢水脱氧良好，中包钢水Als和Ca含量下降较多，Alin含量明显上升，说明钢水中存在大量高熔点的钙铝酸盐复合物，直接导致水口结瘤。蓄流原因是浇注过程中大包氩封效果不好，钢水发生二次氧化后造成水口蓄流。,3909炉中包钢水夹杂铝含量上升，有可能是大包保护套管氩封不好，氧卷入钢水生成Al2O3,此炉3月15日生产的，为连浇第三炉，自动开浇，断面1000mm，中包钢水Ca含量降低较多，夹杂铝含量上升，有可能是大包保护套管氩封不好，氧卷入钢水生成Al2O3,对蓄流炉次化学成分的统计分析,LF出

12、站钢水Als的比较,中包钢水Als的比较,LF出站钢水Ca/Als的比较,中包钢水Ca/Als的比较,脱硫率的比较,蓄流炉次与正常炉次Alin平均值对比,蓄流炉次与正常炉次Ca/Alin平均值对比,正常炉次LF钢水和中包钢水的Als都比蓄流炉次高许多，同时蓄流炉次大包到中包的Als损失也比正常炉次大（蓄流炉次Als损为0.0057，正常炉次Als损为0.0006），因此LF炉出站时钢中Als的控制对水口蓄流有较大影响。钢中Als含量高，活度氧含量相应减少，钢水的氧化性弱，在精炼之后不易生成Al2O3夹杂。,Ca处理对水口蓄流的影响主要表现在Ca/Alin比值，蓄流炉次大包钢水的Ca/Alin和中包钢水的Ca/Alin均比正常炉次要低，这说明蓄流炉次的Ca处理效果不好，对钢中Al2O3夹杂