漏鋼
連鑄中遇到的主要操作故障之一是“漏鋼”。當(dāng)鑄流坯殼破裂時(shí)，坯殼內(nèi)靜止的熔融鋼水溢出，堵塞機(jī)器，需要付出昂貴的停機(jī)代價(jià)。為拉出漏鋼坯殼，就要再延長(zhǎng)漏鋼引起的停機(jī)時(shí)間，因?yàn)樗赡軙?huì)堵塞導(dǎo)輥或足輥，需要用氣割清理堵塞，拉出坯殼。當(dāng)漏鋼坯殼溫度降低時(shí)，需要把它切成小塊，用矯直機(jī)從機(jī)器中取出，而矯直機(jī)設(shè)計(jì)成能在穩(wěn)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(zhǎng)的彎曲鑄流。因此，漏鋼對(duì)鑄機(jī)的有效性有重大影響——影響生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。
漏鋼的影響因素影響漏鋼發(fā)生的因素有：
溫度和拉速不一致——鋼水過(guò)熱度越高，坯殼厚度越薄。由于結(jié)晶器中鋼水施加的靜壓力，導(dǎo)致坯殼發(fā)生膨脹。當(dāng)坯殼強(qiáng)度不夠時(shí)，容易發(fā)生漏鋼。不一致和不均勻的溫度對(duì)漏鋼的產(chǎn)生有很大影響。當(dāng)拉速增大時(shí)，較易發(fā)生漏鋼，因?yàn)榻Y(jié)晶器不夠潤(rùn)滑，從彎月面到坯殼／結(jié)晶器壁面，結(jié)晶器保護(hù)渣流動(dòng)性較差，而且增大拉速會(huì)導(dǎo)致總放熱量減少。漏鋼常常是由于拉速太高造成的，當(dāng)坯殼沒(méi)有足夠時(shí)間凝固到需要厚度時(shí)，或者金屬太熱，這意味著最終凝固正好發(fā)生在矯直輥下方，因矯直時(shí)施加應(yīng)力，坯殼撕裂。對(duì)于鋼中碳含量一定時(shí)，溫度高且拉速快容易發(fā)生漏鋼。在振動(dòng)設(shè)置上所作的任何改變都會(huì)促使漏鋼發(fā)生，因?yàn)橥ㄟ^(guò)提高振動(dòng)頻率來(lái)減少振痕的做法會(huì)增加結(jié)晶器速率，從而增加交界面處的摩擦力。
結(jié)晶器和坯殼之間潤(rùn)滑不良——如果使用質(zhì)量較差的保護(hù)渣，彎月面下方的鋼水容易夾渣，導(dǎo)致結(jié)晶器和坯殼粘結(jié)，拉坯中斷，造成懸掛漏鋼。方坯連鑄時(shí)，因潤(rùn)滑不良或不均，坯殼粘結(jié)到結(jié)晶器上，影響傳熱，造成粘結(jié)漏鋼。
保護(hù)渣加入方式不正確——由于現(xiàn)場(chǎng)工人操作習(xí)慣，一次性加入過(guò)多，且主要集中在內(nèi)弧，呈斜坡?tīng)?，?huì)造成液渣不均勻填充，影響結(jié)晶器與坯殼間的潤(rùn)滑與均勻傳熱。在正常澆注情況下，小渣條沒(méi)必要撈出，且應(yīng)禁止用撈渣棒試探結(jié)晶器內(nèi)是否形成渣條，會(huì)破壞彎月面初始坯殼的均勻形成。
結(jié)晶器中無(wú)效水流——減少進(jìn)入結(jié)晶器的水流會(huì)導(dǎo)致傳熱降低，致使形成薄坯殼，最終導(dǎo)致漏鋼。進(jìn)出口的水溫、壓力和流速的不同直接影響結(jié)晶器的冷卻。結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)堵塞導(dǎo)致壓力增加，流速減小，影響傳熱，易發(fā)生漏鋼。因而進(jìn)出口水溫(高溫) 的巨大差異導(dǎo)致結(jié)晶器與坯殼粘結(jié)，容易發(fā)生拉斷漏鋼。
結(jié)晶器幾何形狀不當(dāng)——為增加鋼水一結(jié)晶器接觸面，調(diào)節(jié)結(jié)晶器錐度，以適應(yīng)鋼的凝固收縮，從而增加結(jié)晶器的傳熱，增加坯殼厚度。對(duì)于高速方坯連鑄機(jī)上帶線性錐度的傳統(tǒng)結(jié)晶器而言，彎月面處的熱傳遞迅速使鑄流凝固成一固體外殼，隨著外殼的收縮，角部脫離結(jié)晶器，停止熱傳遞。因此，在結(jié)晶器底部，除了角部有再熔化之外，坯殼繼續(xù)生長(zhǎng)。當(dāng)坯殼離開(kāi)結(jié)晶器時(shí)，坯殼溫度變化較大，此時(shí)增加拉速可能導(dǎo)致漏鋼。如果調(diào)節(jié)的錐度不合要求，結(jié)晶器和坯殼之間就會(huì)產(chǎn)生氣隙，當(dāng)空氣對(duì)結(jié)晶器中熱量傳遞的阻力達(dá)到最大時(shí)，它將嚴(yán)重妨礙所需厚度的坯殼形成，最終導(dǎo)致漏鋼。磨損和變形造成的結(jié)晶器錐度損耗會(huì)導(dǎo)致角部縱裂顯著增加，這是由于角部再加熱的結(jié)果。就結(jié)晶器變形而言，產(chǎn)生原因是結(jié)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(jié)晶器時(shí)，導(dǎo)致結(jié)晶器下部損壞而造成結(jié)晶器變形。結(jié)晶器錐度過(guò)大會(huì)增加拉坯阻力，導(dǎo)致結(jié)晶器磨損加大。倒錐度加上熱縮造成氣隙厚度增加，進(jìn)而加大角部磨損，因此，要降低使表面溫度升高的傳熱。此現(xiàn)象始終伴隨著鋼水靜壓力，這會(huì)誘發(fā)角部表面產(chǎn)生拉伸應(yīng)變，從而引發(fā)裂紋。這種裂紋會(huì)以固定方式大大降低坯殼厚度，可能最終導(dǎo)致漏鋼。結(jié)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(jī)中，4個(gè)分離的銅板被固定，形成空穴環(huán)繞在其之間。如果2個(gè)銅板之間的接合處有氣隙，初始金屬就會(huì)滲入氣隙并開(kāi)始凝固，在后期造成懸掛，導(dǎo)致漏鋼。因而，結(jié)晶器調(diào)整的不合適就會(huì)影響熱傳遞機(jī)理，造成漏鋼。
結(jié)晶器中鋼液面高度不適——連鑄期間，結(jié)晶器中的鋼液面需要維持在結(jié)晶器高度的70％～80％。如果鋼液面降到浸入式水口以下，那么隨后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(fā)生鋼液面下降。當(dāng)限制鋼水從中間包流進(jìn)結(jié)晶器時(shí)，如果不調(diào)整拉速，可能發(fā)生漏鋼。因此，如果塞棒控制不合適導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)而造成鋼水溢流，粘結(jié)到結(jié)晶器頂部，造成懸掛，拉坯受阻，導(dǎo)致漏鋼。鋼液面的降低還會(huì)造成夾渣。如果有充足時(shí)間使塞棒關(guān)閉浸入式水口，鋼液面可降低到允許極限以下。如果澆注再次開(kāi)始，鋼水會(huì)抑制結(jié)晶器保護(hù)渣，造成夾渣。因此，在全連鑄換鋼包時(shí)，中間包鋼液面下降，如果操作不當(dāng)，中間包渣可通過(guò)浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水中。鋼流的氧化產(chǎn)物、不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物、方坯結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)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(jié)晶器間的潤(rùn)滑度，易粘結(jié)，導(dǎo)致拉坯中斷，發(fā)生漏鋼。對(duì)于定徑水口自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面不穩(wěn)定會(huì)造成拉速的波動(dòng)，影響保護(hù)渣向結(jié)晶器和坯殼間的穩(wěn)定填充，破壞渣膜的連續(xù)性，容易使坯殼厚度不均勻，導(dǎo)致表面凹陷或角裂漏鋼。生產(chǎn)中更換浸入式水口時(shí)液面波動(dòng)比較大，也容易造成角裂或卷渣漏鋼。
中間包澆注流偏心——中間包澆注流偏心導(dǎo)致傳熱不均，造成凝固坯殼厚薄不均，坯殼薄弱處強(qiáng)度降低，難以承受鋼水靜壓力，因而漏鋼。浸入式水口的不對(duì)中，鋼流中心偏斜，坯殼局部沖刷嚴(yán)重，結(jié)晶器內(nèi)坯殼冷卻的均勻性會(huì)受到很大影響，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)導(dǎo)致漏鋼。中間包殼使用時(shí)間較長(zhǎng)容易發(fā)生局部變形，造成水口不對(duì)中或插入深度不統(tǒng)一；修砌中包時(shí)上水口和座磚安裝不當(dāng)也會(huì)造成浸入式水口的不對(duì)中。生產(chǎn)中可以通過(guò)對(duì)比漏鋼坯殼各表面的振痕深度來(lái)判斷水口對(duì)中與否。
氣霧冷卻噴嘴堵塞——足輥區(qū)設(shè)在結(jié)晶器下方，在此水經(jīng)噴嘴直接噴于坯殼上。坯殼受到輥?zhàn)拥膲毫?，使坯殼更光滑。此時(shí)，傳遞的熱量最大，便于形成更厚的坯殼。如果噴嘴堵塞，坯殼厚度將變薄，易造成漏鋼。萬(wàn)一堵塞，需要靠拉輥施加外力，如果超過(guò)極限，就會(huì)造成坯殼表面破裂，漏鋼。
引錠桿不規(guī)則性——鋼水一旦在結(jié)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(guī)律拉出引錠桿，則易發(fā)生漏鋼。同樣地，引錠桿裝配不牢固會(huì)使鋼水從結(jié)晶器流出，導(dǎo)致漏鋼。如果引錠桿在引錠桿頭提升前從坯殼中過(guò)早的分離出來(lái)，易導(dǎo)致漏鋼。
漏鋼類(lèi)型根據(jù)漏鋼坯殼的外觀，大致把漏鋼分成以下幾類(lèi)：
懸掛或粘結(jié)引起漏鋼——鋼水粘結(jié)到結(jié)晶器上，因而稱為粘結(jié)或懸掛。這可能是由結(jié)晶器和坯殼之間潤(rùn)滑不適或者結(jié)晶器調(diào)節(jié)不當(dāng)引起的，而潤(rùn)滑不適可能是由質(zhì)量較差的保護(hù)渣、結(jié)晶器中坯殼夾渣、結(jié)晶器鋼水溢流、結(jié)晶器角縫、方坯連鑄機(jī)潤(rùn)減不良／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(huì)造成漏鋼發(fā)生。如果縱向裂紋引起漏鋼，則保護(hù)渣流動(dòng)不均，結(jié)晶器傳熱不均導(dǎo)致坯殼厚度不均，保護(hù)渣選擇不當(dāng)和結(jié)晶器冷卻不均造成冷卻時(shí)坯殼破裂。對(duì)角部縱裂引起漏鋼來(lái)說(shuō)，沿結(jié)晶器窄面凝固厚度不夠的坯殼因收縮時(shí)受到拉伸應(yīng)力而破裂，拉伸應(yīng)力是由結(jié)晶器窄面錐度減小和窄面?zhèn)鳠岵痪斐傻摹?/p>
夾渣漏鋼——坯殼夾帶保護(hù)渣或大粒夾雜物導(dǎo)致傳熱減少，形成薄坯殼而漏鋼。方坯連鑄時(shí)，二次氧化產(chǎn)物、低碳鋼冶煉時(shí)高粘性渣中不當(dāng)?shù)拿撗醍a(chǎn)物，結(jié)晶器中鋁絲噴加不當(dāng)造成Al2O3偏高，這些都促使坯殼夾渣，抑制坯殼生長(zhǎng)，造成漏鋼。
薄殼漏鋼——觀察方坯連鑄機(jī)中這類(lèi)漏鋼 是由結(jié)晶器中坯殼厚度不均造成的，原因可能是結(jié)晶器中澆注流偏心，或結(jié)晶器冷卻管?chē)?yán)重變形。
停止?jié)沧⒁鹇╀?/strong>——連鑄過(guò)程中發(fā)生中斷而未能斷開(kāi)停止?jié)沧?，如果銜接點(diǎn)不能承受重新澆鑄施加的拉力，則整爐鋼都會(huì)溢漏。
控制漏鋼的措施考慮到漏鋼對(duì)連鑄機(jī)利用率和有效性的影響，須采取必要措施控制漏鋼的發(fā)生。
●僅在澆注平臺(tái)吹氬后進(jìn)行測(cè)溫，確保溫度的均勻性。根據(jù)鋼的化學(xué)成分，澆注流溫度必須保持過(guò)熱約60℃，才能把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，以確保鋼水在中間包內(nèi)過(guò)熱25～35℃。
●根據(jù)在鋼包中監(jiān)測(cè)的溫度控制拉速。鋼中的碳含量一一定時(shí)，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(jù)鋼的溫度和碳含量正確調(diào)整拉速。逐步增加拉速，通過(guò)一定的拉速來(lái)保持穩(wěn)態(tài)連鑄。連鑄中的任何中斷都要降低拉速。
●任何保護(hù)渣都有有效期，因此過(guò)期后不應(yīng)使用。保護(hù)渣只有在鑄造期間才能打開(kāi)，放在高瓦數(shù)燈泡下使其干燥。再次鑄造時(shí)不能使用敞開(kāi)袋的保護(hù)渣。按照規(guī)定的鋼化學(xué)成分選擇合適的保護(hù)渣。鑄造開(kāi)始時(shí)，要用粘性低和熔點(diǎn)低的初始保護(hù)渣。對(duì)于方坯連鑄機(jī)，要確保結(jié)晶器中亞麻籽油分布均勻。
●對(duì)于板坯／大方坯連鑄機(jī)，測(cè)量熔渣池厚度，以判斷渣池厚度是否超過(guò)10mm及由附著于鋼板上的鋼、銅和鋁絲組成的設(shè)備行程，這有助于避免夾渣、坯殼潤(rùn)滑均勻。
●對(duì)于高速方坯連鑄機(jī)，可使用多種錐度的結(jié)晶器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)線性錐度結(jié)晶器。要檢查結(jié)晶器的變形情況(如果有)。選擇合適的結(jié)晶器錐度并根據(jù)鋼韻等級(jí)和其在板坯／大方坯連鑄機(jī)上的凝固方式，調(diào)節(jié)錐度以適應(yīng)窄面。
●在連鑄開(kāi)始前，通過(guò)測(cè)量水壓的增加，檢查結(jié)晶器中的水流量，查明堵塞情況(如果有)。總的說(shuō)來(lái)，檢查進(jìn)出口水溫、壓力和流量的差異，還有流量設(shè)備。水質(zhì)也要檢查。根據(jù)鋼的等級(jí)和其凝固方式，調(diào)整結(jié)晶器冷卻模式，即水流量(1／min)，以適應(yīng)各種結(jié)晶器表面。為控制粘結(jié)，使用熱電偶檢測(cè)結(jié)晶器壁溫變化，并降低拉速，以使坯殼繼續(xù)均勻生長(zhǎng)。對(duì)于給定的連鑄機(jī)，要確保進(jìn)出口水溫之間的差異不能在連鑄期間超過(guò)規(guī)定值。
●保證沿銅板的圓角半徑最大值是0.2mm。如果角縫存在于銅板接合處，在開(kāi)始連鑄前要用石膏或石灰填充角縫。
●在連鑄機(jī)上安裝結(jié)晶器液面自動(dòng)控制器，以保持結(jié)晶器的鋼液面。為區(qū)別結(jié)晶器中的鋼水和爐渣，并檢查夾渣情況，在結(jié)晶器上安裝電磁傳感器。
●在鑄造前，要調(diào)整中間包水口，進(jìn)行對(duì)中。處理中間包水口堵塞，把鋼包放置在回轉(zhuǎn)臺(tái)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(diǎn)鋁酸鈣。使用冷凍器避免塞棒轉(zhuǎn)動(dòng)。
●通過(guò)使用中間包金屬保護(hù)性熔劑和在鋼包和中間包之間使用屏蔽板，確保脫氧產(chǎn)物適當(dāng)，防止二次氧化產(chǎn)物生成，對(duì)于方坯連鑄機(jī)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。
作者：陸才垠 軋鋼之家
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