刘帅
1 前言
现2#铸机为五机五流小方坯连铸机，之前漏钢率较高，一直在0.00013次/t左右，其中偏离角纵裂占比80%以上，漏钢问题始终是制约生产的重要因素，不仅造成二冷室设备恶化、增加了一线职工的劳动强度，同时由于处理漏钢，影响了正常的生产节奏，不利于生产稳定顺行。本文基于2020年初作业区组织的漏钢攻关，依据生产实际，对小方坯漏钢机理进行了多角度分析，并提出了一些具体的预防措施。
2 2#铸机设备情况及工艺参数
铸坯规格：160mm*160mm
铸机弧度：6m
结晶器水流量：118-122m3/h
过热度控制：20-40℃
拉速控制：1.8-2.2m/min
比水量：1.35L/kg
二冷冷却段：3段
配水形式：动态配水，Q=K (av2+bv+c)
2.1 漏钢数据统计
2019年漏钢数据统计见表1：
表1 2019年漏钢数据统计
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角裂漏钢次数 卷渣漏钢次数 粘结漏钢次数 |
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次数 87 7 5 比例 84.3% 9.8% 5.9% |
2019年全年共产生漏钢99次，其中角裂漏钢87次，占比84.3%，一般角裂漏钢多为工艺因素，偏离角纵裂漏钢经常发生在出结晶器下口零段足辊附近，距离铸坯棱部10-20mm，同时伴有铸坯角部凹陷，漏钢处裂口长度50-300mm，通过对工艺参数的优化和设备的定期检查维护，可降低角裂漏钢事故率。卷渣漏钢和粘结漏钢一般为操作因素造成，人为操作因素较多，可通过标准化管理，规范化作业来降低事故率。
图1 角裂漏钢 图2 卷渣漏钢
3 漏钢原因机理分析
小方坯出结晶器时，坯壳的角部比而部要薄，因为角部属二维传热，坯壳形成初期冷却强度大坯壳收缩形成气隙增加热阻导致坯壳减薄。相反，面部也会形成气隙，但在液态钢水静压力作用下紧贴铜壁、反而比角部的冷却强度大。出结晶器的角部坯壳较薄，在坯壳不均匀出处在应力集中，造成角裂漏钢几率高。
3.1 结晶器的影响
现结晶器冷却水流量均控制在118-122m³/h，由于凝固初期的强冷加剧了凝固坯壳的不均性，增加了漏钢的风险。结晶器使用后期铜管磨损严重，气隙增大在偏离角处铸坯组织粗大，应力集中，容易产生偏离角部裂纹，铜管后期生产过程中就会产生漏钢。
3.2 操作不当引起的漏钢
结晶器水口不对中，钢水冲刷坯壳，结晶器内流场不均匀，同时结晶器中的钢液温度冷却不均，铸坯壳薄厚不均漏钢；晶器液面波动大，保护渣容易形成渣条，液面波动容易捕捉渣条，易造成卷渣漏钢。
3.3 温度、拉速的影响
理论计算表明，在拉速等其他工艺条件一定时，过热度每上升10℃出结晶器的坯壳厚度约减少3%[2]，因此过热度对结晶器出口处坯壳厚度的影响可忽略不计。但是高温钢液能在结晶器内引起搅动，会使已凝固的坯壳部分重熔。另外高温浇注也推迟了开始阶段钢液的凝固，使坯壳在相对时间内变薄。因此高温浇注增加了拉漏的可能性。
增加拉速，结晶器传出的平均热流增加。因而，结晶器铜壁温度也上升，而结晶器内单位重量的钢水传出的热量减小，导致坯壳厚度减薄。拉速每提高10%，结晶器出口坯壳厚度大约减少5%，因此拉速是控制结晶器出口坯壳厚度最敏感的因素。在小方坯实际操作中确定适合本厂铸机特点的合理温度拉速表，既能提高产量，又能把漏钢控制在较低水平。
图3 拉速与坯壳厚度关系
3.4 设备因素
连铸坯在强制冷却过程中产生热应力、组织应力，并且还要受到钢水静压力及拉矫过程中的机械应力，一旦在坯壳薄弱部位造成应力集中，便会引起铸坯纵裂[1]。板簧下或振动臂下存在积渣和残钢较多时，容易引起结晶器偏振，结晶器偏振引起坯壳受到外力，易将薄弱坯壳撕裂，在出结晶器下口时产生漏钢。
振动台出现变形左右高度不一致且高度差＞3mm时，同样极易产生偏离角纵裂。
2019年6月29日-7月15日漏钢次数统计见表2：
表2 2019年6月29日-7月15日漏钢次数统计
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1流 2流 3流 4流 5流 |
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漏钢形式 角裂 角裂 角裂 振动台左右偏差mm 1 3 4 2 2 漏钢次数 0 3 5 1 0 |
图4 振动台偏差值与漏钢次数之间的关系
根据上表数据分析，振动台左右偏差超过3mm时，角裂漏钢次数明显增多，原因为振动台左右偏差过大时，坯壳局部气隙过大，坯壳形成不均匀，在气隙过大处，坯壳传热受阻，支晶粗大，应力集中
二冷水嘴因水质过硬或因漏钢水嘴堵塞严重时，易造成冷却强度不足，坯壳厚度不足以抵抗钢水静压力，而造成漏钢。
4 减少漏钢控制措施
加强在线铜管锥度与磨损程度的检查，将铜管锥度控制在1.1%左右，杜绝划痕lmm以上的铜管继续在线使用；稳定操作，保证浸入式水口插入深度为50-80mm，确保水口对中性；保护渣少加、勤加、均匀加，黑渣操作，渣层厚度30-50mm，液渣层厚度10mm左右，保证铸坯在结晶器内传热和润滑；稳定拉速，减少液面波动；对钢中的热裂纹倾向元素加以严格控制，尽量避开各成分的裂纹敏感区，比如Q195中的C冶炼时应该按下限控制;Q235中的C冶炼时按上限控制；加强炉后吹氩操作，提高钢水到平台温度合格率，严格控制钢水过热度在15-30℃之间，增加坯壳出结晶器厚度；停浇检修时加强对设备检查与维护，严格保证铸机设备精度控制在工艺要求范围之内，振动台左右偏差3mm之内，加强对二冷喷嘴检查与维护，保证二冷冷却强度。
5 效果及结论
2020年1月至7月2#机漏钢次数统计见表3：
表3 2020年1月至7月2#机漏钢次数统计
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漏钢次数 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 |
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角裂 2 2 3 0 1 1 0 卷渣 1 1 0 1 1 0 0 粘结 0 1 0 1 0 0 3 |
由于导致小方坯漏钢事故发生的原因较复杂，一直是企业解决的难题，通过现场观察并结合理论分析，针对2#连铸机的漏钢类型，从设备工艺、生产组织和操作等方面入手，有针对性的采取有效措施， 2020年1月至7月共产生漏钢18次，同比漏钢率降低68%，漏钢事故率明显降低。
参考文献
[1]郑国强,岳帅,闫绍维. 连铸小方坯漏钢机理及预防措施[J].科技风，2012.
[1]王兆元，李中原，赵鑫. 降低小方坯漏钢工艺研究[J].包钢科技，2004.