釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施

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釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施李志丹 鐘云慶 牟小海 王東（成渝釩鈦科技有限公司，四川 內(nèi)江 641000）摘要：成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，針對(duì)170×170mm2斷面方坯連…

釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施
李志丹 鐘云慶 牟小海 王東  
（成渝釩鈦科技有限公司，四川  內(nèi)江 641000）

摘要：成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，針對(duì)170×170mm²斷面方坯連鑄機(jī)，在澆注低硅低碳鋼時(shí)，頻繁發(fā)生漏鋼，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的問(wèn)題，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化配水工藝和保護(hù)澆注工藝、控制鋼水溫度，有效控制漏鋼。
關(guān)鍵詞：連鑄，低硅低碳，漏鋼，配水
前言
    釩鈦科技煉鋼廠方坯連鑄機(jī)經(jīng)改造后，鑄坯斷面160×160mm²由增加至170×170mm²后，在澆注低硅低碳鋼時(shí)，由于與之相應(yīng)的工藝參數(shù)未得到及時(shí)調(diào)整，生產(chǎn)時(shí)發(fā)生頻繁漏鋼，因處理漏鋼而進(jìn)行敞開(kāi)澆注，嚴(yán)重影響機(jī)時(shí)產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量。
一、生產(chǎn)現(xiàn)狀
    釩鈦科技煉鋼廠方坯鑄機(jī)主要生產(chǎn)的低硅低碳鋼種為H08A、Q195等，澆注時(shí)，當(dāng)鋼水過(guò)熱度偏高或拉速較快時(shí)，鑄坯出結(jié)晶器，易產(chǎn)生縱裂紋，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生漏鋼。
二、低硅低碳鋼漏鋼原因分析
2.1、鋼水成份的影響
（1）、碳含量的影響
    盡管H08A、Q195為低碳鋼，但其鋼水碳含量通常為0.06%-0.10%，已接近或達(dá)到亞包晶鋼的碳含量。該鋼種在凝固時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)，坯殼在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈收縮，線收縮量大，坯殼與結(jié)晶器壁過(guò)早的產(chǎn)生了氣隙，傳熱速率下降，坯殼變薄，在鋼水靜壓力的作用下，鑄坯表面產(chǎn)生縱裂。同時(shí)，因氣隙的不均勻，也導(dǎo)致熱流的不均勻和坯殼生長(zhǎng)的不均勻，造成坯殼內(nèi)溫度梯度和應(yīng)力梯度分布的不均勻，促進(jìn)了裂紋的形成。

（2）、S含量的影響
     硫在鋼中屬于易偏析元素，由于硫在鋼中的宏觀偏析，極大降低了鋼的零塑性溫度和比表面能，促進(jìn)晶界滑移，導(dǎo)致應(yīng)力集中，形成微裂紋。
H08A鋼，因S含量為0.010%，Mn含量控制為0.40%-0.50%，錳硫比＞40，對(duì)鑄坯裂紋的產(chǎn)生沒(méi)有影響。而Q195鋼，S含量相對(duì)較高，且Mn含量相對(duì)偏低，錳硫比較低，對(duì)裂紋的產(chǎn)生有一定影響。
2.2、鋼水過(guò)熱度影響
    鋼水過(guò)熱度高，結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固推遲，坯殼厚度減薄且坯殼平均溫度升高，在應(yīng)力不變的情況下，鋼的整體溫度向第Ⅰ脆性區(qū)移動(dòng)，縱裂傾向加重。
通過(guò)對(duì)釩鈦科技煉鋼廠33次漏鋼數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其鋼水過(guò)熱度平均為28.6℃，偏高，其中過(guò)熱度＞30℃為15爐，占比45.45%。如表1所示，鋼水過(guò)熱度整體偏高，對(duì)漏鋼事故影響較大。

表1  漏鋼時(shí)鋼水過(guò)熱度

過(guò)熱度（℃）	＜20	20-30	31-39	≥40
次數(shù)	3	15	9	6
占比（%）	9.09	45.45	27.27	18.18

2.3、結(jié)晶器冷卻影響
    結(jié)晶器熱工作狀態(tài)，可以用結(jié)晶器熱流密度指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)，其對(duì)包晶鋼鑄坯表面縱裂紋發(fā)生有重要的影響。
    結(jié)晶器熱流密度q為：q=wc△T/S
    w—冷卻水流量，c—水比熱容，△T—進(jìn)出水溫差，S—結(jié)晶器有效傳熱面積
    結(jié)晶器彎月面區(qū)熱流不均勻，會(huì)導(dǎo)致鑄坯坯殼生長(zhǎng)厚度不均勻，引起橫向溫度梯度不均勻，產(chǎn)生橫向張應(yīng)力，從而產(chǎn)生縱裂紋。所以，彎月面區(qū)應(yīng)保持較低的傳熱速率，推遲坯殼δ→γ的相變收縮。
    通過(guò)計(jì)算，釩鈦科技煉鋼廠生產(chǎn)H08A時(shí)，結(jié)晶器熱流密度為1.1-1.6MW/m²，但該推導(dǎo)建立在鑄坯坯殼與結(jié)晶器壁良好接觸的前提下。一旦結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度過(guò)大，鑄坯在結(jié)晶器下部過(guò)度收縮，產(chǎn)生氣隙，將會(huì)減小有效傳熱面積，結(jié)晶器熱流密度會(huì)急劇增加，結(jié)晶器進(jìn)出水溫差會(huì)因熱流傳遞少而變低。
2.4、結(jié)晶器保護(hù)渣的影響
    鑄坯表面縱裂紋與結(jié)晶器熱流有關(guān)，而結(jié)晶器熱流除與結(jié)晶器冷卻有關(guān)外，還受保護(hù)渣熔化行為的影響。當(dāng)鋼水面的液渣連續(xù)不斷滲入到坯殼與結(jié)晶器之間的氣隙，在結(jié)晶器器壁與坯殼間形成渣膜，才能為坯殼導(dǎo)熱和潤(rùn)滑提供保障。通常保持合適穩(wěn)定的渣膜厚度就可以減輕或消除表面縱裂紋，也就需要有足夠的液渣層厚度，保證液渣不斷流入氣隙來(lái)穩(wěn)定渣膜厚度。從理論上說(shuō)，液渣層厚度是振動(dòng)行程的1.3-1.5倍，而液渣層厚度取決于保護(hù)渣熔化速率、保護(hù)渣黏度、拉速和結(jié)晶器振動(dòng)。
    經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際測(cè)量，澆注H08A鋼時(shí)，液渣層厚度僅為3.6mm，無(wú)法保證結(jié)晶器器壁與坯殼之間形成足夠厚度的渣膜，導(dǎo)熱率下降，坯殼變薄。
三、控制漏鋼的措施
3.1、優(yōu)化鋼水成份，提高鋼水純凈度
    控制H08A碳含量，尤其是精煉爐處理時(shí)，嚴(yán)控轉(zhuǎn)爐出鋼碳含量＜0.04%，并采用低碳錳鐵，避免合金增碳，LF爐以鋁粒+精碳粉造渣，控制鋼水碳含量＜0.08%，避開(kāi)包晶鋼范圍。
    因H08A精煉過(guò)程為避免增硅，不能進(jìn)行深脫硫，故通過(guò)預(yù)處理深脫硫的方式，控制鋼水硫含量＜0.01%，避免鋼水硫含量過(guò)高，造成澆注時(shí)產(chǎn)生裂紋。
    鋼水鈣處理結(jié)束后，延長(zhǎng)軟吹氬時(shí)間至8min以上，進(jìn)一步提高鋼水純凈度，避免澆注過(guò)程中因夾雜物而導(dǎo)致坯殼破裂漏鋼。
3.2、結(jié)晶器冷卻調(diào)整
    調(diào)整結(jié)晶器冷卻水流量，降低結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度，結(jié)晶器進(jìn)出水溫差由6-7℃提高到7-9℃，利用緩冷的方式，減緩鑄坯坯殼的收縮，增加有效傳熱面積，進(jìn)一步降低結(jié)晶器熱流密度。減小縱裂紋產(chǎn)生幾率。
3.3、過(guò)熱度控制
    從分析看，鋼水過(guò)熱度對(duì)漏鋼影響較明顯，尤其在拉速較高的情況下，高過(guò)熱度鋼水漏鋼幾率更大。因此，釩鈦科技煉鋼廠對(duì)H08A等鋼水的過(guò)熱度加以嚴(yán)格限制，通過(guò)降低出鋼溫度、氬站處理后軟吹氬調(diào)節(jié)溫度等措施，保證鋼水過(guò)熱度控制在15-25℃的范圍內(nèi)，既保證鋼水的可澆性，又降低漏鋼幾率。
3.4、更換專用結(jié)晶器保護(hù)渣
    釩鈦科技煉鋼廠針對(duì)H08A等澆注漏鋼的特點(diǎn)，采用相對(duì)高堿度、低黏度、高熔化速率的保護(hù)渣。液渣層厚度＞5mm，保證了足夠的液渣滲入到坯殼與結(jié)晶器器壁縫隙中，提高了結(jié)晶器導(dǎo)熱能力，并提供了良好的潤(rùn)滑，有效減少了漏鋼事故的發(fā)生。
四、結(jié)束語(yǔ)
    釩鐵科技煉鋼廠通過(guò)對(duì)低硅低碳鋼成份優(yōu)化，提高鋼水純凈度，控制鋼水過(guò)熱度，優(yōu)化結(jié)晶器冷卻以及保護(hù)渣等措施。在170×170mm²斷面方坯連鑄機(jī)拉速2.6m/min的條件下，漏鋼得到有效控制，大幅提升連鑄技術(shù)指標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：

[1] 張銀強(qiáng)，小方坯連鑄漏鋼原因分析及控制措施，煉鋼，2010

[2] 蔡開(kāi)科，連鑄坯質(zhì)量控制，冶金工業(yè)出版社，2010

[3] 楊吉春，連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011：59-65

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