板坯連鑄機(jī)漏鋼事故的原因分析及防止

1、 板坯連鑄機(jī)漏鋼事故的原因分析及防止摘 要：本文分析了某某鋼二煉鋼廠板坯連鑄機(jī)漏鋼事故產(chǎn)生產(chǎn)的原因及防止板坯連鑄機(jī)漏鋼的措施。采取相應(yīng)控制措施之后，目前某某鋼二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)頻繁漏鋼的勢頭得到了明顯的控制。關(guān)鍵詞：板坯 粘結(jié)漏鋼 保護(hù)渣 水口浸入深度 1 前言某某鋼第二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)自2005年4月18日投產(chǎn)以來，鑄機(jī)漏鋼問題始終困繞著二煉鋼廠的正常生產(chǎn)，對二煉鋼廠的正常生產(chǎn)造成了重大的沖擊，連鑄機(jī)的漏鋼問題成為制約二煉鋼廠生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)。頻繁的漏鋼事故使連鑄機(jī)設(shè)備的劣化趨勢明顯加劇，鑄機(jī)檢修質(zhì)量無法保證。為降低連鑄機(jī)漏鋼事故，二煉鋼廠成立了攻關(guān)組，經(jīng)過對漏鋼事故的原因進(jìn)行分析，采

2、取了相應(yīng)的措施，板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器漏鋼事故得到了明顯的控制。2 某某鋼第二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)參數(shù)及漏鋼相關(guān)情況簡介2.1某某鋼第二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)表1 主要工藝參數(shù)序號項(xiàng)目單位技術(shù)指標(biāo)1鑄機(jī)產(chǎn)量萬噸年802生產(chǎn)鋼種四大類二十多個品種3連鑄坯厚度mm160，2204連鑄坯寬度mm85016005鑄機(jī)半徑m9.56連鑄機(jī)型式立彎式(連續(xù)彎曲,連續(xù)矯直)7連鑄機(jī)冶金長度m31.98鑄機(jī)正常拉速m/min1.01.49結(jié)晶器長度mm95010振動方式液壓(正弦,非正弦)11二冷方式氣水冷卻(十四個控制回路)2.2漏鋼統(tǒng)計(jì)情況從某某鋼二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)從2004年4月18日正式投產(chǎn)

3、以來，共發(fā)生各種漏鋼事故17次。其中粘結(jié)漏鋼14次，占到所有漏鋼的82。其它三次漏鋼為卷渣漏鋼，裂紋漏鋼，尾坯漏鋼。板坯連鑄機(jī)漏鋼事故成為制約全廠正常生產(chǎn)的瓶頸環(huán)節(jié)。3 某某鋼二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)漏鋼原因分析3.1粘結(jié)漏鋼結(jié)晶器粘結(jié)漏鋼形成的過程如圖1所示。在鋼水澆注過程中，結(jié)晶器彎月面的鋼水處于異?；钴S的狀態(tài)。如圖1所示,由于各種原因，澆鑄過程中流入坯殼與結(jié)晶器銅壁之間的液態(tài)渣被阻斷，當(dāng)結(jié)晶器銅板與初生坯殼的摩擦力大于初生坯殼的強(qiáng)度時，初生坯殼被拉斷，與銅板產(chǎn)生粘結(jié)。這時，在被粘著的部分(1)和向下拉的鑄坯(2)的界面凝固殼破斷；在破斷處流入鋼液,重新形成新的薄坯殼（3）；在振動和滑動時坯

4、殼又被拉斷,鋼水補(bǔ)充后又形成另一個新的薄坯殼。這一過程反復(fù)進(jìn)行,直到新坯殼到達(dá)結(jié)晶器出口就產(chǎn)生漏鋼。3.2某某鋼二煉鋼廠板坯連鑄機(jī)產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼的原因3.2.1工藝方面的原因（1）澆注過程中異常情況下結(jié)晶器液面波動大，使彎月面處的結(jié)晶器保護(hù)渣的注入時斷時續(xù)，使銅板直接與鋼液相接觸，造成粘結(jié)漏鋼。 圖2 保護(hù)渣在結(jié)晶器中結(jié)構(gòu)如圖2所示，在澆注過程中結(jié)晶器液渣從彎月面處沿著鑄坯坯殼與附著在結(jié)晶器銅上的固態(tài)渣膜之間的間隙，在銅板與坯殼之間起到潤滑作用和改善傳熱。當(dāng)結(jié)晶器液面波動過大時，尤其在結(jié)晶器液面在大幅上漲，而振動臺在下振的瞬間，結(jié)晶器銅板四周的固態(tài)渣圈對結(jié)晶器彎月面形成擠壓，導(dǎo)致結(jié)晶器液渣層斷流

5、的機(jī)率大大增加。另外，由于我廠的中包車升降液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)原因，中包車在升降過程中不平穩(wěn)，并且升降速度達(dá)到了3040mm/s，無法調(diào)整，導(dǎo)致在升降中包過程中結(jié)晶器液面波動大。根據(jù)我廠對粘結(jié)漏鋼的統(tǒng)計(jì)，在所有粘結(jié)漏鋼事故中，有五次發(fā)生在升完中包后約1分鐘之內(nèi)。（2）水口插入深度與粘結(jié)漏鋼的關(guān)系。中包水口的插入深度是連鑄所控制的重要工藝參數(shù)。水口插入深度對液面波動影響較大，當(dāng)插入深度深時，液面波動減少，熔渣表面的波動幅度減弱,降低保護(hù)渣卷入的可能性，但是鋼水表面溫度降低，這就不利于保護(hù)渣熔化，結(jié)晶器液渣層可能變薄。同時，插入深度過深時高溫區(qū)下移，對開成的坯殼造成沖擊，若鋼水過熱度過高，可能導(dǎo)致形成的坯

6、殼二次重熔，坯殼減薄,出結(jié)晶器易漏鋼。插入深度小時，結(jié)晶器液面波動大，對液渣層形成沖擊，并且液渣層不均勻，易產(chǎn)生卷渣和粘結(jié)。原則上在水口結(jié)構(gòu)一定條件下,水口插入深度隨拉速增加而增加。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際使用情況，二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)的拉速控制在1.01.3m/min，水口插入深度控制在110140mm，基本滿足生產(chǎn)需要。（3）鑄機(jī)拉速調(diào)整幅度過大導(dǎo)致漏鋼。在大幅度提拉速過程中，容易導(dǎo)致結(jié)晶器液面波動大，增加了粘結(jié)的機(jī)率。同時，在大幅度提拉速的過程中，短時間內(nèi)結(jié)晶器液面層會迅速減少，根據(jù)現(xiàn)的實(shí)際測量，在正常澆注過程中提拉速幅度達(dá)到0.2m/min時，澆注20秒后，結(jié)晶器內(nèi)的渣液層厚度由11mm減少到

7、約7mm。在我廠的粘結(jié)漏鋼中由兩次與引原因直接相關(guān)。（4）換水口操作不當(dāng)。在換水口過程中，由于新舊水口在結(jié)晶器中大范圍的攪動，造成結(jié)晶器液渣層迅速減少。同時由于換水結(jié)晶器液面波動大，導(dǎo)致粘結(jié)的機(jī)率會大大增加。（5）結(jié)晶器中結(jié)冷鋼導(dǎo)致漏鋼。在澆注過程中，如果結(jié)晶器中結(jié)冷鋼，則會使結(jié)晶器液層厚度不均勻，并且液渣的流動性變差。同時在結(jié)冷鋼處結(jié)晶器液渣層流動性變差，初生坯殼與結(jié)晶器銅板之間液渣層斷流，導(dǎo)致粘結(jié)漏鋼。導(dǎo)致結(jié)晶器結(jié)冷鋼的主要因素有：保護(hù)渣保溫性能差、中包浸入式水口側(cè)孔侵蝕異常、結(jié)晶器流場偏流、水口不對中。另外由于我廠的結(jié)晶器設(shè)計(jì)是按照1.6m/min以上的工作拉速設(shè)計(jì)的，而由于種種原因，目

8、前連鑄機(jī)的正常拉速無法達(dá)到設(shè)計(jì)拉速。對于所結(jié)晶器銅板厚度與水縫設(shè)計(jì)是否能夠滿足目前的拉速，目前正在核算。（6）保護(hù)渣的適用性及選型。連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣最主要的兩項(xiàng)冶金功能是 “潤滑”和“控制傳熱”。這兩項(xiàng)功能的良好發(fā)揮是借助于熔融保護(hù)渣充填在結(jié)晶器壁和坯殼之間的縫隙內(nèi)形成渣膜得以實(shí)現(xiàn)。良好的保護(hù)渣對減少粘結(jié)漏鋼起決定性的做用。我廠在2005年10月份連續(xù)出現(xiàn)漏鋼，分析原因發(fā)現(xiàn)保護(hù)渣在澆注過程中出現(xiàn)結(jié)晶器液渣層不穩(wěn)定的現(xiàn)象，液渣層最厚達(dá)到了15mm，最薄只有不到5mm，說明此保護(hù)渣在澆注過程中出現(xiàn)了分熔現(xiàn)象，導(dǎo)致結(jié)晶器液渣層不穩(wěn)定，在結(jié)晶器液渣層厚度降到7mm以下時，粘結(jié)漏鋼的機(jī)率大大增加。3.2

9、.2設(shè)備方面的原因（1）結(jié)晶器振動臺的精度。我廠振動臺的設(shè)計(jì)精度要求為：橫向0.1mm，縱向0.1mm，相位差0.4。但于沒有按照設(shè)備安裝規(guī)范及時進(jìn)行機(jī)整系統(tǒng)檢修及精度調(diào)整，導(dǎo)致振動臺失修，振動臺的導(dǎo)輪與導(dǎo)向板之的間隙由設(shè)備安裝時的0.02mm增大到了0.3mm，振動臺報(bào)警頻繁，結(jié)晶器振動的偏擺量明顯加大。結(jié)晶器振動偏擺加大，會使坯殼與結(jié)晶器銅板之間的間距不穩(wěn)定，時大時小，從而使坯殼所受的摩擦力不均勻。另外，振動偏擺，也會使結(jié)晶器與壞殼間縫隙大小產(chǎn)生差異，導(dǎo)致結(jié)晶器保護(hù)渣流人不均勻。坯殼的薄弱處被拉破而導(dǎo)致漏鋼。（2）結(jié)晶器錐度。由于我廠的結(jié)晶器液壓自動調(diào)寬裝置沒有投入使用，所采取的措施對結(jié)晶

10、器窄面使用頂桿進(jìn)行固定，保證在澆注過程中結(jié)晶器錐的變化在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。目前結(jié)晶器窄面的錐度基本能夠得到保證，但是寬面錐度經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象。我廠某次漏鋼事故后對最近兩天的結(jié)晶器錐度變化情況統(tǒng)計(jì)情況見表2。表2 結(jié)晶器錐度變化統(tǒng)計(jì)澆次寬面外弧寬面內(nèi)弧窄左窄右上口下口標(biāo)準(zhǔn)0.50.20.50.26.90.21550.821532.61142澆次開澆0.830.740.720.910.920.86.957.041549.181532.2停澆1.591.181.020.210.620.396.456.751550.931532.66143澆次開澆0.560.750.690.670.860.647.

11、116.871550.311532.5停澆0.921.010.870.310.010.097.117.61550.881532.68144澆次開澆0.720.70.780.711.050.886.8171550.461532.8停澆0.410.050.041.161.331.086.877.07 結(jié)晶器寬面錐度超標(biāo)，對于保護(hù)渣的液渣流入通道產(chǎn)生影響，使粘結(jié)的機(jī)率大大增加。3.3邊裂漏鋼 這種漏鋼主要是由于結(jié)晶器窄面銅板倒錐度在澆鑄過程中變小或結(jié)晶器窄面銅的矩形度嚴(yán)重超標(biāo)所致。當(dāng)窄面銅板錐度小時，坯殼與窄面銅板產(chǎn)生較大的氣隙，使板坯窄面冷卻強(qiáng)度降低、坯殼減薄，板坯窄面出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象，板坯內(nèi)弧寬面距

12、角部1030 mm處坯殼薄弱處凹陷，并形成裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致漏鋼。 2004年9月我廠發(fā)生大量的邊部裂紋，并且導(dǎo)致一次邊裂漏鋼，主要原因?yàn)榻Y(jié)晶器矩形度超標(biāo)，結(jié)晶器內(nèi)腔內(nèi)弧長度比外弧長度大了1.7mm，鑄坯斷面尺寸內(nèi)弧比外弧大10mm。對結(jié)晶器窄面銅板進(jìn)行調(diào)整之后，再沒有出現(xiàn)鑄坯邊裂。3.4開澆漏鋼開澆漏鋼產(chǎn)生的主要原因有：（1）開澆鋼水熱度過高，拉速起步后，使形成的坯殼二次重熔，導(dǎo)致出結(jié)晶器時的坯殼過薄，出結(jié)晶器后無法承受鋼水的靜壓力。（2）開澆前中包沒有烘烤好，開澆后塞棒控制流失常，出苗時間不夠強(qiáng)行起步并提拉速。（3）結(jié)晶器中的冷料的冷卻強(qiáng)度不夠。（4）開澆操作不規(guī)范，試棒時機(jī)控制不當(dāng)，使鋼水沒

13、有在引錠頭上一次性形成完整的坯殼，導(dǎo)致引錠頭上坯殼的強(qiáng)度不夠。4 減少二煉鋼廠板坯連鑄機(jī)漏鋼的工藝優(yōu)化及設(shè)備管理措施通過以上對某某鋼二煉鋼廠常規(guī)板坯連鑄機(jī)投產(chǎn)以產(chǎn)生漏鋼原因分析,主要從以下幾個方面對工藝進(jìn)行優(yōu)化，并且加強(qiáng)設(shè)備的管理。（1）要求上臺鋼水的s控制在0.020以下，保證在凝固晶界處無fes生成,提高初生坯殼強(qiáng)度,可減少粘結(jié)漏鋼。（2）堅(jiān)持“恒溫恒拉速”的原則，保持澆注工藝穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)恒溫澆注,保護(hù)渣熔化均勻,坯殼生長均勻。（3）采用液面自動控制,使液面波動控制在3mm。同時在澆注過程中升降中包車時，先將拉速降到0.9m/min以下，然后點(diǎn)動操作，之后采用水平調(diào)整操作，使結(jié)晶器液面波動控

14、制在最小的范圍內(nèi)。（4）在結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)出現(xiàn)報(bào)警時，及時降拉速。由于我廠的結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)目前運(yùn)行并不正常，在澆注過程中由中控工監(jiān)控漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)監(jiān)畫面，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警或監(jiān)控畫面異常時要立即通知機(jī)長采取相應(yīng)的措施。（5）將塞棒吹氬的氬氣流量控制在515l/min，保證結(jié)晶器化渣良好。（6）在提拉速過程中嚴(yán)格按照0.05m/min的幅度操作，并且在提拉速之前要測量結(jié)晶器液渣層厚度。在換水口前后20分鐘之內(nèi)嚴(yán)格換渣操作，防止液渣層斷流。同時中包鋼水過熱度小于10時，嚴(yán)禁提拉速。（7）澆注過程中，保證水口對中。同時將水口的浸入深度嚴(yán)格的控制在110140mm的范圍之內(nèi)，并且根拉速和中包溫度進(jìn)行微度的調(diào)整。（8）使用合適的保護(hù)渣，澆注過程中操作者密切關(guān)注保護(hù)渣的熔化情況，每一爐都要測量液渣層厚度，同每爐鋼估算一次保護(hù)渣的消耗量，