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        方坯亞包晶鋼漏鋼原因分析與控制

        2017-05-12 02:48:24趙振華
        河南冶金 2017年1期
        關(guān)鍵詞:方坯銅管錐度

        孫 月 趙振華 任 兵

        (安陽鋼鐵股份有限公司)

        方坯亞包晶鋼漏鋼原因分析與控制

        孫 月 趙振華 任 兵

        (安陽鋼鐵股份有限公司)

        結(jié)合生產(chǎn)實踐,分析了安鋼小方坯亞包晶鋼漏鋼的原因,制定了相應(yīng)的措施。通過對亞包晶鋼成分、中包溫度、拉速、結(jié)晶器錐度以及進水溫度等工藝參數(shù)的優(yōu)化,實現(xiàn)了小方坯亞包晶鋼漏鋼次數(shù)由之前的3.2次/千噸鋼降低到0.25次/千噸鋼,取得良好的效果。

        方坯 亞包晶鋼 漏鋼

        0 前言

        安鋼第一煉軋廠六機六流方坯連鑄機2001年2月份投產(chǎn),主要生產(chǎn)普碳鋼、優(yōu)碳鋼、合金冷鐓鋼、鋼絞線用鋼SWRH82B等,另外生產(chǎn)部分亞包晶鋼Q195、Q215及Q235系列線材及型棒材用鋼坯。亞包晶鋼生產(chǎn)過程出現(xiàn)漏鋼事故及鑄坯表面裂紋缺陷,影響了生產(chǎn)順行及成本控制,嚴重限制了方坯產(chǎn)能的釋放。文章結(jié)合現(xiàn)場實際,分析了方坯亞包晶鋼漏鋼主要原因,提出合理的改進措施,措施實施后生產(chǎn)過程漏鋼問題得到解決。

        1 方坯連鑄機主要設(shè)備參數(shù)

        該連鑄機采用全程無氧化保護澆注技術(shù)、結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)、正弦振動技術(shù)等,該連鑄機的主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1:

        表1 方坯連鑄機的主要設(shè)備參數(shù)

        2 漏鋼原因分析

        2.1 鋼水成分

        亞包晶鋼鋼水凝固過程發(fā)生δFe-γFe的相轉(zhuǎn)變,線收縮量增加3.8%[1],相應(yīng)的坯殼厚度將減薄25%左右,再加上從液相到固相的體積收縮,所以該鋼種在結(jié)晶器內(nèi)的體積收縮比較大。并且碳含量在0.09%~0.17%的鋼種鑄坯表面裂紋敏感性最大,亞包晶鋼鑄坯的含碳量大部分處于這個范圍,完全避開這一區(qū)域是難以做到的。亞包晶鋼漏鋼處伴有黏結(jié)及裂紋缺陷如圖1,缺陷達到一定程度,新凝固坯殼強度達不到鋼水靜壓力作用時,導致坯殼破裂嚴重造成漏鋼事故。

        2.2 硫含量對漏鋼事故影響

        連鑄坯凝固期間,硫在振動波谷處富集,再加上鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻不均勻,致使該處鋼液凝固較晚,硫等溶解元素富集的液體沿角部兩邊柱狀晶交界處,即角裂部位形成了硫偏析;由于硫的偏析,又增加了角裂的敏感性,促進了角裂的發(fā)展[2]。隨著硫含量的增加,加劇了FeS對鋼質(zhì)的危害,裂紋率逐漸增大。通過對2015年亞包晶鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計,當硫含量>0.020%時,漏鋼事故明顯升高,硫含量與漏鋼次數(shù)對照如圖2所示。

        2.3 鋼水過熱度對亞包晶鋼漏鋼的影響

        當鋼水過熱度高時,鋼水凝固過程需要傳遞的熱能增加,相對時間結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼變薄,高溫澆注增加了漏鋼的可能性。

        同時高溫鋼液在結(jié)晶器內(nèi)引起攪動,初始凝固坯殼生長不均勻,可能產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,增大了表面裂紋等缺陷產(chǎn)生的幾率。這一現(xiàn)象在碳含量為0.09%~0.17%的亞包晶鋼中更為突出。通過對2015年亞包晶鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計,當鋼水過熱度>25 ℃時,漏鋼事故明顯升高,不同過熱度與漏鋼次數(shù)對照如圖3所示。

        圖1 漏鋼鑄坯周圍缺陷

        圖2 硫含量與漏鋼次數(shù)對照圖

        圖3 不同過熱度與漏鋼次數(shù)對照圖

        2.4 高拉速對亞包晶鋼漏鋼的影響

        拉速是連鑄重要的工藝參數(shù),亞包晶鋼Q195、Q215及Q235系列線材及型棒材用鋼坯,生產(chǎn)過程往往采用高拉速工藝,高拉速是提高產(chǎn)量釋放產(chǎn)能有效方式。但是高拉速導致,鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻時間減短,出結(jié)晶器下端時高拉速對應(yīng)的鑄坯厚度相應(yīng)減薄。依據(jù)連鑄坯殼厚度凝固公式e=k*(L/v)0.5,隨著拉速的提高,坯殼厚度e相應(yīng)減少。在結(jié)晶器有效長度L是一定的情況下,只有通過k凝固系數(shù)提高坯殼厚度。

        2.5 結(jié)晶器過鋼量對亞包晶鋼漏鋼的影響

        結(jié)晶器銅管在使用過程中,由于鑄坯與銅管內(nèi)壁的摩擦以及反復上引錠時引錠桿對銅管內(nèi)壁鍍層的磨損,當結(jié)晶器銅管過鋼量較大時其綜合倒錐度變小,銅管下口的倒錐度甚至變成了正錐度。這就使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的凝固過程中與銅管內(nèi)壁的氣隙增大,熱阻增加,使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻效果變差,致使初生坯殼變薄,當初生坯殼的厚度不足以抵消鋼水靜壓力的時候,最終將發(fā)生漏鋼。另外,由于鑄坯角部的傳熱為二維傳熱,坯殼凝固最快,最早收縮,氣隙首先形成,當結(jié)晶器銅管過鋼量較大時,銅管內(nèi)壁角部的鍍層磨損相對比較嚴重,錐度變大,使鑄坯角部在結(jié)晶器內(nèi)的傳熱減弱,使鑄坯角部坯殼最薄,常常是產(chǎn)生裂紋和拉漏的主要原因。對漏鋼時結(jié)晶器的過鋼量進行統(tǒng)計,當銅管過鋼量達到2 500 t后,銅管下口往上約150 mm距離范圍內(nèi)的倒錐度下降明顯,錐度值減小。倒錐度不能有效的減小鑄坯與結(jié)晶器壁氣隙的影響,導致傳熱收到阻礙,坯殼變薄而形成漏鋼。

        3 改進措施

        3.1 降低硫等危害元素的含量

        強化精煉工藝控制過程,根據(jù)到站硫含量合理配加渣料,鋼水有害元素硫含量按照小于0.020%要求控制。措施改進后,亞包晶鋼硫含量由0.026%降到0.018%。

        3.2 降低鋼水過熱度

        在亞包晶鋼采用高拉速的情況下,鋼水過熱度按照中下限控制,目標控制范圍由20 ℃~35 ℃降到15 ℃~30 ℃。同時采用普碳專用預(yù)熔保護渣,提高液渣的熔化及潤滑作用,降低過熱度對結(jié)晶器內(nèi)傳熱的影響。

        3.3 合理控制拉坯速度

        拉速既要滿足生產(chǎn)銜接及產(chǎn)量要求,又要滿足鑄坯質(zhì)量,不至于漏鋼事故,拉坯速度按照2.8 m/min~3.2 m/min中高檔控制。同時提高鑄坯出結(jié)晶器足輥段的冷淋強度,將冷卻強度提高10%,提高出結(jié)晶器后坯殼的厚度。

        3.4 合理調(diào)整結(jié)晶器的使用

        要求使用錐度大于1.0 mm 或是在線過鋼量不大于2500t的結(jié)晶器。生產(chǎn)亞包晶鋼時,提前測量或是更換結(jié)晶器。

        3.5 調(diào)整結(jié)晶器進水參數(shù)

        加強結(jié)晶器維修的驗收把關(guān)工作,保證上線的結(jié)晶器水縫均勻,密封良好,將結(jié)晶器進水壓力調(diào)整為0.9 MPa~1.0 MPa,結(jié)晶器進出水溫差控制在<8 ℃,提高水速,減少銅管變形,保證了鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)冷卻均勻,使鑄坯在出結(jié)晶器時有足夠和均勻的鑄坯厚度。

        3.6 加強工藝設(shè)備的維護

        利用停機間隙加強對引錠桿、豎管、水環(huán)、噴咀等設(shè)備的檢查,保證引錠桿、豎管等設(shè)備的對中情況良好,噴咀噴水正常,無堵塞、斷、掉等現(xiàn)象。

        4 實施效果

        通過具體改進措施的實施,跟蹤和統(tǒng)計2016年生產(chǎn)亞包晶鋼Q195、Q215、Q235系列鋼種情況,漏鋼次數(shù)由之前的3.2次/千噸鋼降低到0.25次/千噸鋼,取得預(yù)期良好的效果,同時說明改進措施是正確和有效的。

        5 結(jié)論

        通過對小方坯亞包晶鋼漏鋼影響因素的分析,結(jié)合生產(chǎn)實踐,通過將鋼水硫含量穩(wěn)定在0.020%以下、過熱度和拉坯速度分別控制在15 ℃~30 ℃和2.8 m/min~3.2 m/min的合理范圍、把結(jié)晶器進水壓力調(diào)整至0.9 MPa~1.0 MPa、采用倒錐度大于1.0 mm的結(jié)晶器等措施,亞包晶鋼漏鋼事故得到了有效控制,漏鋼次數(shù)大幅減少,提高了生產(chǎn)效率,促進了生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。

        [1] 蔡開科,潘毓淳,趙家貴,連續(xù)鑄鋼500問[M],冶金工業(yè)出版社,2004:178

        [2] M.M.Wolf,評價新鋼種裂紋敏感性的方法,第一屆歐洲連鑄會議譯文集,中國金屬學會連鑄學會,1991,727

        CAUSE ANALYSIS AND CONTROL OF BREAKOUT OF BILLETS CASTING HYPO-PERITECTIC STEEL

        Sun Yue Zhao Zhenhua Ren Bing

        ( Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)

        Combining the production practice, it analyzed the causes of the breakout of small billets hypo-peritectic steel, formulates the corresponding measures. Through the process parameters optimization such as tundish temperature, casting speed, mould taper, inlet-water temperature and so on, and the leakage frequency has been effectively controlled from 3.2 to 0.25 per thousand tons steel and achieved good effect.

        Billet hypo-peritectic breakout

        2016-11-25

        聯(lián)系人:孫月,助理工程師,河南.安陽(455004),安陽鋼鐵股份有限公司第一煉軋廠連鑄車間;

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