常见圆坯连铸漏钢原因及预防措施 - 图文

常见圆坯连铸漏钢原因及预防措施

杨文明 胡茂会 贾宁波 易良刚

攀钢集团成都钢矾有限公司

摘要：本文通过漏钢形貌的分析和漏钢坯壳的解剖，结合生产现场实际情况，分析漏钢原因，提出解决措施。

0 前言

连铸生产过程中所发生的事故，受损害最大的是漏钢，漏钢会造成设备的损坏，连铸停机，生产被迫中断，直接影响连铸机的产量，降低经济效益。因此，在组织生产中应千方百计来避免连铸漏钢事故的发生。

1 生产工艺

攀成钢公司电炉炼钢厂为搬迁改造工程，引进德国西门子70t高阻抗超高功率电弧炉+LF+VD+三流圆坯连铸机的生产工艺。三流圆坯连铸机为弧型连铸机，弧形半径R=12m，流间距L=1700mm，结晶器铜管长度700mm，单锥度（0.9-1.4%）结晶器，采用长水口（吹Ar）保护+浸入式水口（保护渣）浇注，中间包通过塞棒控制注流，二冷气雾冷却。主要生产规格为Ф220mm，Ф280mm、Ф350mm和Ф388mm、Ф430mm的圆坯，相应规格目标拉速分别为1.25、0.90、0.55、0.45、0.36m/min。最常见的漏钢规格是：Ф220mm和Ф350mm规格，2010年1-6月，所有规格的钢种的综合漏钢率0.61%，Ф350 mm规格浇铸低碳钢180炉，发生漏钢13次，漏钢率为2.41%。

2 常见漏钢形貌

从漏钢形貌上可将圆坯的漏钢分为3种：1、裂纹漏钢2、粘结漏钢3、夹渣漏钢，我公司最常见的漏钢是裂纹漏钢，约占总漏钢的80%以上。 2.1夹渣漏钢

夹渣漏钢的漏钢口呈圆形，直径10mm左右。夹渣一般发生在皮下3-5mm，

夹渣的直径3-5mm，也呈圆形。 2.2粘结漏钢

粘结漏钢的漏钢口呈椭圆形或V形或锯齿形，漏口偏大，一般发生在浇铸前期，特别是第一炉钢。 2.3裂纹漏钢

裂纹漏钢漏口纵向破裂，长度500-1000mm，漏口最宽处可达50mm。从漏钢口往上延伸可以看见有裂纹，且多数伴随凹陷产生。

3 漏钢成因

3.1夹渣漏钢

出结晶器时，夹渣处铸坯钢质坯壳较薄，且强度低，经受不住钢水的静压产生漏钢。由于钢水对漏钢口的冲刷，漏钢口尺寸变大。

夹渣分为夹结晶器保护渣和夹中间包覆盖剂渣（或大包渣）。一般卷入结晶器渣的可能性大，主要是结晶器液位波动大，还有一些操作工喜欢经常挑渣圈。这样容易将烧结层的保护渣带入初期凝固的坯壳。在一些低倍样经酸洗后偶有发现卷渣的，从低倍图上可发现铸坯边沿有直径5mm的圆形夹渣（见图1），经过电镜扫描（见图2）成分为表1：

图1：圆坯夹渣低倍图 图2夹渣电镜扫描图

表1：夹渣处电镜扫描化学元素及含量（%）

谱图 谱图1 谱图2 谱图3

O 36.87 45.69 49.62

Na 3.07 2.96

Al 3.86 4.31 3.95

Si 20.49 14.75 16.52

Ca 24.77 24.11 17.48

Ti 1.19

Mn 7.19 11.15 5.3

Fe 3.75 2.99

表2：浇铸该钢种使用的保护渣的成分（%）

T.C 11.3

SiO2 32.5

Al2O3 8.1

CaO 33.7

∑RO+R2O 4.5

F- 2.5

水份 0.18

谱图中有保护渣特有的成分Na元素，谱图中的成分与连铸保护渣的成分（见表2）接近，可以判定铸坯卷入了结晶器保护渣。

另一种卷渣就是结晶器内卷入中间包（或大包）的液渣，由于操作不精心，大包下渣或中间包液位低于要求值而产生卷渣，这种卷渣最容易发生漏钢事故，应该坚决杜绝，可以上大包下渣预警设备和严格执行连浇炉次中间包液位大于400mm的规定，如果连浇炉次多，炉渣占的高度增加，相应增加浇铸中间包液位高度。 3.2 粘结漏钢

由于结晶器液面的波动，弯月面的凝固壳与铜板之间没有液渣，严重时发生粘结。当拉坯时摩擦阻力增大，粘结处被拉断，并向下和两边扩大，到达结晶器口就发生漏钢[1]。

发生粘结漏钢的原因：1）结晶器保护渣Al2O3含量高、粘度大、液渣结壳等使渣子的流动性差，不易流入铸坯与铜板之间形成润滑渣膜。2）异常情况下的高拉速。如液面波动时的高拉速，钢水温度较低的高拉速。3）结晶器液面波动较大，如：拉引锭杆时，铸坯发生耸动、水口偏流、更换钢包时水口凝结等会引起液面波动。

措施：1）监视保护渣的使用状况，确保保护渣有良好性能，如：测量结晶器液渣层厚度经常保持在10m-15mm。保护渣消耗大于0.6kg/t。2）提高操作水平，控制液面波动。3）确保合适的拉速，拉速变化幅度要小，升降拉速幅度以0.05m/min为宜。 3.3裂纹漏钢

3.3.1纵裂漏钢的形貌

对部分凹陷、纵裂漏钢后的坯壳进行了剖析，发现大部分有如下规律： （1）通常在同一圆周上只有一条凹陷，凹陷贯穿整支铸坯，凝固收缩率较大的钢种如：L245NCS、X60、Gr.6等同一圆周上有2-4条凹陷，凹陷深度较深2-3mm，长度较长3-5m。

（2）通常裂纹伴随凹陷产生，长度一般在30-50mm，有直线裂纹，也有曲线裂

纹，裂纹内有液渣膜，严重时，产生裂纹漏钢。 （3）漏钢多发生在Φ280mm、Φ350mm的断面上。

（4）从漏钢的种类看：主要是低碳系列钢种，漏钢一般发生在出结晶器100-400mm的地方，主要是内弧或内弧左右22.5度角范围。 3.3.2纵裂漏钢的坯壳剖析

钢水浇入结晶器后凝固坯壳生长的厚度和均匀性对漏钢有重要影响，为了了解结晶器内钢水凝固规律，利用拉漏坯壳沿结晶器高度每隔100mm锯开，测定横断面坯壳厚度。在漏口处或紧挨漏口处下方截锯一个完整的圆，在圆的各个方向角上测量坯壳厚度对了解漏钢原因起到帮助的作用。

凝固坯壳厚度e（mm）253025201510500100200300400500600700800距结晶器液面的距离（mm）e测e计凝固坯壳厚度e（mm）201510500100200300400500600700800距离结晶器液面的距离（mm）e测e计图4：Φ350mm规格Gr.6钢

图3：Φ280mm规格20#钢凝固初期坯壳 凝固初期坯厚度 厚度

凝固坯壳厚度e（mm）

3025201510500100200300400500600700800距结晶器液面的距离（mm）e测e计图5：Φ350mm规格B钢凝固初期坯厚度

从图3-图5可以发现这样的规律：在凝固前期铸坯凝固壳厚度实际测量值与计算值吻合较好，在距结晶器液面500mm或600mm后坯壳厚度逐渐降低，到距结晶器液面800mm时漏钢。一般铸坯坯壳厚度减薄发生在结晶器内弧末端，出结晶器后坯壳减薄速度加快，在足辊段和二冷一段之间发生漏钢。在漏口处或紧挨漏口处下方截锯一个完整的圆测量各方向的的厚度见表3：

表3：漏钢口圆周各方向测量的厚度值

规格 280

钢 种 20

内 弧 11.0

内弧左22.5 22.0 15.5 25.5

内弧右22.5 18.0 31.0 20.5

内弧

内弧

内弧

内弧

内弧

内弧

外 弧

左45 右45 左90 右90 左135 右135 16.0 22.0 13.0 21.0 27.5 25.5 24.0 26.5 20.5 27.5 26.5 23.0

22.0 26.5 23.0

20.0 24.0 33.0 33.0 23.0 23.0

350 Gr.6 15.5 350

B

12.5

铸坯在凝固前期坯壳生长速度是不一样的，一般情况下，凝固前期的外弧坯壳生产速度大于内弧，主要原因是本身结晶器铜管设计造成，结晶器铜管设计成弧形结晶器钢水总体的重心向外弧侧靠，在外部结晶器水冷却条件同等的条件下，铸坯始终紧靠外弧，冷却强度大于内弧，外弧坯壳生长速度大于内弧。所以常见的漏钢发生在内弧。由图3-图5、表3可以看出，超过距结晶器液面500mm或600mm坯壳纵向上生长速率与计算生长速率不一致，而在同一圆周上铸坯的生长速率也不均匀。铸坯在结晶器内前500-600mm铸坯纵向上实际生长速率与理论计算的一致，超过600mm后，内弧铸坯表面与结晶器铜管间的间隙大于外弧铸坯表面与结晶器铜管间的间隙外弧铸坯坯壳厚度继续增加，内弧由于铸坯凝固潜热回温铸坯却开始减薄，出结晶器后，若足辊段冷却效果不好，在钢水静压力下，钢水在铸坯坯壳薄弱处漏钢。 3.3.3解决措施

1）增加结晶器长度，由图3-图5可以看出，结晶器的冷却强度大于出结晶器二冷气雾水冷的冷却强度，增加结晶器长度至780-800mm既能保证出结晶器坯壳厚度大于最小漏钢厚度，也能提高拉速提高产能20%以上。以350mm规格为例，现在的目标拉速0.55m/min，而同行业拉速基本在0.70 m/min左右，按此计算可提高产能27%。

2）使用抛物线或多锥度结晶器铜管，根据结晶器凝固坯壳厚度凝固平方根定律[1]：e=kt1/2可以看出铸坯的凝固厚度与时间呈抛物线关系，所以将结晶器铜管制成物线将更符合凝固定律，

根据图3-图5可以看出：在凝固前期钢水凝固收缩体积大，锥度大，凝固后期钢水凝固收缩速度降低，锥度小，将结晶器铜管制成抛物线或多锥度比单锥度更科学，更适应生产。我公司试验了3支抛物线结晶器铜管，在线与其它两流单锥度结晶器进行对比，在通钢量11000t的情况下，抛物线结晶器没有发

生漏钢事故；单锥度结晶器铜管漏钢率为：1.8%。

3）控制过热度或降低拉速。

4）二冷一段采用大压力大流量水冷喷嘴，让黏附在铸坯表面的保护渣结晶膜快速脱落，增加凝固系数。或在足辊段内弧侧常漏钢处多加一个或两个喷嘴。

4 结论

1、常见圆坯漏钢有：开浇漏钢、粘结漏钢、夹渣漏钢和裂纹漏钢。

2、裂纹漏钢是圆坯最主要的漏钢方式。预防裂纹漏钢的措施有：增加结晶器长度、使用抛物线或多锥度结晶器铜管、控制过热度或降低拉速、加强二冷足辊段或一段的冷却强度等。

5 参考文献

[1]蔡开科.连续铸钢500问[M].北京：冶金工业出版社.1994.

生漏钢事故；单锥度结晶器铜管漏钢率为：1.8%。

3）控制过热度或降低拉速。

4）二冷一段采用大压力大流量水冷喷嘴，让黏附在铸坯表面的保护渣结晶膜快速脱落，增加凝固系数。或在足辊段内弧侧常漏钢处多加一个或两个喷嘴。

4 结论

1、常见圆坯漏钢有：开浇漏钢、粘结漏钢、夹渣漏钢和裂纹漏钢。

2、裂纹漏钢是圆坯最主要的漏钢方式。预防裂纹漏钢的措施有：增加结晶器长度、使用抛物线或多锥度结晶器铜管、控制过热度或降低拉速、加强二冷足辊段或一段的冷却强度等。

5 参考文献

[1]蔡开科.连续铸钢500问[M].北京：冶金工业出版社.1994.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hf4f.html