如何降低連鑄漏鋼？

連鑄是用來表示鑄造過程的壹個術語，涉及用液態金屬連續大量生產橫斷面壹定的固體金屬型材。鑄件質量、等級和形狀會影響產品的最終使用，即隨後精軋機的軋制。全世界90.5%的粗鋼都要經過連鑄，它因可提高煉鋼的產量、質量、生產率和經濟情況而獲得廣泛應用。依據預期年產量、鋼水利用率和預期處理時間，設計連鑄機的流數和拉速，以匹配煉鋼車間鋼液的供給。 溫度和化學成分均勻是連鑄用鋼的基本要求。鋼水出鋼後倒入鋼包，進行各種處理包括合金化和脫氣。之後，鋼包被運送到連鑄車間進行吹氬處理，調整到連鑄需要的溫度後，放置在旋轉臺上。打開鋼包滑動門，鋼水通過耐火磚套流入中間包。中間包內裝有各種控流裝置如壩、堰、擋板和沖擊墊，這些裝置可增強夾雜物分離並確保鋼水平穩地流進結晶器。包內鋼水通過用塞棒和計量水口控制的註流孔註入結晶器。在大方坯連鑄機/板坯連鑄機的中間包和結晶器之間的浸入式水口有助於避免鋼流的再氧化。 為啟動連鑄機，結晶器底部用壹引錠桿密封，引錠桿由拉矯機在噴霧室以液壓方式控制，以防止鋼液從結晶器底流出。流入結晶器的鋼水部分凝固成硬化坯殼和液芯。為抑制鋼水的湍流和控制液面波動, 在現代連鑄機上安裝帶有放射源或浮子裝置的結晶器液面自動控制器。結晶器配有振動器，通過調整頻率、行程和模式，改變結晶器振動周期，防止坯殼粘結到結晶器上。啟用負速拉坯行程模式，該周期的下壹行程能使結晶器振動的比斷面拉速更快，才能提高坯殼強度。坯殼和結晶器之間的摩擦可通過使用結晶器潤滑劑如油或粉狀熔劑來減小。壹旦坯殼厚度足夠，拉矯機開始啟動，通過引錠桿抽出部分凝固鑄流，中間包內鋼水連續流入結晶器。拉速視鋼的橫斷面、等級和質量而定。離開結晶器後，形成堅固坯殼的鑄流進入鑄輥密封區和二次冷卻室。結晶器下面的支撐輥剛性強，輥隙窄，使鋼水靜壓力造成的鼓肚減至最小，防止產生裂紋和偏析。因此，要用水或者水-氣混合物（氣霧）噴射冷卻凝固鑄流，促進凝固，這樣可保持鑄形的完整性和產品質量。鑄輥密封區是以鑄造產品的橫斷面為基礎，斷面越大，鑄輥密封區越長。鑄流完全凝固後，通過拉矯機斷開引錠桿。之後，按照定尺長度用乙炔氧切割機或飛剪切割鑄坯。 連鑄機的可靠性（就其有效性和利用率而言）是改進產量和提高生產率的關鍵。連鑄時任何操作故障都可導致鑄機停機，影響其有效性。因此，必須重視連鑄操作故障的排除，以加強鑄機的有效性。 漏鋼—影響鑄機有效性 連鑄中遇到的主要操作故障之壹是“漏鋼”。當鑄流坯殼破裂時，坯殼內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輥或足輥，需要用氣割清理堵塞，拉出坯殼。當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，而矯直機設計成能在穩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——影響生產率和生產成本。 漏鋼的影響因素 影響漏鋼發生的因素有： 溫度和拉速不壹致——鋼水過熱度越高, 坯殼厚度越薄。由於結晶器中鋼水施加的靜壓力，導致坯殼發生膨脹。當坯殼強度不夠時，容易發生漏鋼。不壹致和不均勻的溫度對漏鋼的產生有很大影響。當拉速增大時，較易發生漏鋼，因為結晶器不夠潤滑，從彎月面到坯殼/結晶器壁面，結晶器保護渣流動性較差，而且增大拉速會導致總放熱量減少。漏鋼常常是由於拉速太高造成的，當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生在矯直輥下方，因矯直時施加應力，坯殼撕裂。對於鋼中碳含量壹定時，溫度高且拉速快容易發生漏鋼。 在振動設置上所作的任何改變都會促使漏鋼發生，因為通過提高振動頻率來減少振痕的做法會增加結晶器速率，從而增加交界面處的摩擦力。 結晶器和坯殼之間潤滑不良——如果使用質量較差的保護渣，彎月面下方的鋼水容易夾渣，導致結晶器和坯殼粘結，拉坯中斷，造成懸掛漏鋼。方坯連鑄時，因潤滑不良或不均，坯殼粘結到結晶器上，影響傳熱，造成粘結漏鋼。 結晶器中無效水流——減少進入結晶器的水流會導致傳熱降低，致使形成薄坯殼，最終導致漏鋼。進出口的水溫、壓力和流速的不同直接影響結晶器的冷卻。結晶器冷卻系統堵塞導致壓力增加，流速減小，影響傳熱，易發生漏鋼。因而進出口水溫（高溫）的巨大差異導致結晶器與坯殼粘結，容易發生拉斷漏鋼。 結晶器幾何形狀不當——為增加鋼水-結晶器接觸面，調節結晶器錐度，以適應鋼的凝固收縮，從而增加結晶器的傳熱，增加坯殼厚度。對於高速方坯連鑄機上帶線性錐度的傳統結晶器而言，彎月面處的熱傳遞迅速使鑄流凝固成壹固體外殼，隨著外殼的收縮，角部脫離結晶器，停止熱傳遞。因此，在結晶器底部，除了角部有再熔化之外，坯殼繼續生長。當坯殼離開結晶器時，坯殼溫度變化較大，此時增加拉速可能導致漏鋼。如果調節的錐度不合要求，結晶器和坯殼之間就會產生氣隙，當空氣對結晶器中熱量傳遞的阻力達到最大時，它將嚴重妨礙所需厚度的坯殼形成，最終導致漏鋼。 磨損和變形造成的結晶器錐度損耗會導致角部縱裂顯著增加，這是由於角部再加熱的結果。就結晶器變形而言，產生原因是結晶器銅板厚度較薄，不足以支持銅板的熱膨脹。還可能是在引錠桿插入結晶器時，導致結晶器下部損壞而造成結晶器變形。結晶器錐度過大會增加拉坯阻力，導致結晶器磨損加大。倒錐度加上熱縮造成氣隙厚度增加，進而加大角部磨損，因此，要降低使表面溫度升高的傳熱。此現象始終伴隨著鋼水靜壓力，這會誘發角部表面產生拉伸應變，從而引發裂紋。這種裂紋會以固定方式大大降低坯殼厚度，可能最終導致漏鋼。 結晶器圓角半徑越大，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並開始凝固，在後期造成懸掛，導致漏鋼。因而，結晶器調整的不合適就會影響熱傳遞機理，造成漏鋼。 結晶器中鋼液面高度不適——連鑄期間，結晶器中的鋼液面需要維持在結晶器高度的70%～80%。如果鋼液面降到浸入式水口以下，那麽隨後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生鋼液面下降。當限制鋼水從中間包流進結晶器時，如果不調整拉速，可能發生漏鋼。因此，如果塞棒控制不合適導致轉動而造成鋼水溢流，粘結到結晶器頂部，造成懸掛，拉坯受阻，導致漏鋼。 鋼液面的降低還會造成夾渣。如果有充足時間使塞棒關閉浸入式水口，鋼液面可降低到允許極限以下。如果澆註再次開始，鋼水會抑制結晶器保護渣，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，中間包渣可通過浸入式水口進入結晶器內的鋼水中。鋼流的氧化產物、不當的脫氧產物、方坯結晶器中鋁絲噴加不當造成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，降低坯殼和結晶器間的潤滑度，易粘結，導致拉坯中斷，發生漏鋼。 中間包澆註流偏心——中間包澆註流偏心導致傳熱不均，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。 氣霧冷卻噴嘴堵塞——足輥區設在結晶器下方，在此水經噴嘴直接噴於坯殼上。坯殼受到輥子的壓力，使坯殼更光滑。此時，傳遞的熱量最大，便於形成更厚的坯殼。如果噴嘴堵塞，坯殼厚度將變薄，易造成漏鋼。萬壹堵塞，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。 引錠桿不規則性——鋼水壹旦在結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。如果不按規律拉出引錠桿，則易發生漏鋼。同樣地，引錠桿裝配不牢固會使鋼水從結晶器流出，導致漏鋼。如果引錠桿在引錠桿頭提升前從坯殼中過早的分離出來，易導致漏鋼。 漏鋼類型 根據漏鋼坯殼的外觀，大致把漏鋼分成以下幾類： 懸掛或粘結引起漏鋼——鋼水粘結到結晶器上，因而稱為粘結或懸掛。這可能是由結晶器和坯殼之間潤滑不適或者結晶器調節不當引起的，而潤滑不適可能是由質量較差的保護渣、結晶器中坯殼夾渣、結晶器鋼水溢流、結晶器角縫、方坯連鑄機潤滑不良/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生。如果縱向裂紋引起漏鋼，則保護渣流動不均，結晶器傳熱不均導致坯殼厚度不均，保護渣選擇不當和結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，沿結晶器窄面凝固厚度不夠的坯殼因收縮時受到拉伸應力而破裂，拉伸應力是由結晶器窄面錐度減小和窄面傳熱不均造成的。 夾渣漏鋼——坯殼夾帶保護渣或大粒夾雜物導致傳熱減少，形成薄坯殼而漏鋼。方坯連鑄時，二次氧化產物、低碳鋼冶煉時高粘性渣中不當的脫氧產物，結晶器中鋁絲噴加不當造成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晶器中坯殼厚度不均造成的，原因可能是結晶器中澆註流偏心，或結晶器冷卻管嚴重變形。 停止澆註引起漏鋼——連鑄過程中發生中斷而未能斷開停止澆註，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。 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生。 ●僅在澆註平臺吹氬後進行測溫，確保溫度的均勻性。根據鋼的化學成分，澆註流溫度必須保持過熱約60℃，才能把鋼包放置在回轉臺上，以確保鋼水在中間包內過熱25～35℃。 ●根據在鋼包中監測的溫度控制拉速。鋼中的碳含量壹定時，確保溫度隨拉速減小而升高，拉速隨溫度降低而增大。因此，要依據鋼的溫度和碳含量正確調整拉速。逐步增加拉速，通過壹定的拉速來保持穩態連鑄。連鑄中的任何中斷都要降低拉速。 ●任何保護渣都有有效期，因此過期後不應使用。保護渣只有在鑄造期間才能打開，放在高瓦數燈泡下使其幹燥。再次鑄造時不能使用敞開袋的保護渣。按照規定的鋼化學成分選擇合適的保護渣。鑄造開始時，要用粘性低和熔點低的初始保護渣。對於方坯連鑄機，要確保結晶器中亞麻籽油分布均勻。 ●對於板坯/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及由附著於鋼板上的鋼、銅和鋁絲組成的設備行程，這有助於避免夾渣、坯殼潤滑均勻。 ●對於高速方坯連鑄機，可使用多種錐度的結晶器，代替傳統線性錐度結晶器。要檢查結晶器的變形情況（如果有）。選擇合適的結晶器錐度並根據鋼的等級和其在板坯/大方坯連鑄機上的凝固方式，調節錐度以適應窄面。 ●在連鑄開始前，通過測量水壓的增加，檢查結晶器中的水流量，查明堵塞情況（如果有）。總的說來，檢查進出口水溫、壓力和流量的差異，還有流量設備。水質也要檢查。根據鋼的等級和其凝固方式，調整結晶器冷卻模式，即水流量（l/min），以適應各種結晶器表面。為控制粘結，使用熱電偶檢測結晶器壁溫變化，並降低拉速，以使坯殼繼續均勻生長。對於給定的連鑄機，要確保進出口水溫之間的差異不能在連鑄期間超過規定值。 ●保證沿銅板的圓角半徑最大值是0.2mm。如果角縫存在於銅板接合處，在開始連鑄前要用石膏或石灰填充角縫。 ●在連鑄機上安裝結晶器液面自動控制器，以保持結晶器的鋼液面。為區別結晶器中的鋼水和爐渣，並檢查夾渣情況，在結晶器上安裝電磁傳感器。 ●在鑄造前，要調整中間包水口，進行對中。處理中間包水口堵塞，把鋼包放置在回轉臺上之前，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動。 ●通過使用中間包金屬保護性熔劑和在鋼包和中間包之間使用屏蔽板，確保脫氧產物適當，防止二次氧化產物生成，對於方坯連鑄機要維持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。（毛宏觀）