CSP連鑄機(jī)典型漏鋼的特征及原因分析

楊 鵬

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司連鑄連軋廠，河北 邯鄲 056015）

連鑄機(jī)的主要作用就是對(duì)高溫鋼水進(jìn)行持續(xù)澆筑，為了保證澆筑質(zhì)量，需要對(duì)漏鋼問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格控制，通過(guò)控制鋼水成分、溫度等方式可以較少漏鋼帶來(lái)的危害，進(jìn)而提高澆筑效果。因此，有必要對(duì)CSP連鑄機(jī)漏鋼特征與原因進(jìn)行分析。

1 CSP連鑄機(jī)漏鋼類型與原因

高溫鋼水在結(jié)晶器內(nèi)部發(fā)生凝固時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)凝固收縮的情況，此時(shí)體積將會(huì)變小。通常情況下，凝固收縮問(wèn)題可以分為相變收縮、溫降收縮兩個(gè)不同的階段，鋼水在凝固時(shí)會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而導(dǎo)致澆筑出的胚殼出現(xiàn)局部脆弱的問(wèn)題，進(jìn)而發(fā)生漏鋼的情況。漏鋼問(wèn)題發(fā)生時(shí)，往往會(huì)伴隨著非常大的聲音，并且在頂彎區(qū)域能夠看到鋼花噴出[1]。除此之外，還能夠在主控室的鋼水液位監(jiān)控中，發(fā)現(xiàn)液位大幅下滑，漏鋼問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，其曲線多會(huì)表現(xiàn)出小幅下降轉(zhuǎn)大幅下降或始終急速下降的趨勢(shì)。在鋼水澆筑時(shí)，漏鋼問(wèn)題非常常見(jiàn)而且很難避免，因?yàn)槠洚a(chǎn)生的原因非常復(fù)雜，CSP連鑄機(jī)較為典型的漏鋼問(wèn)題可以分為以下幾種。

1.1 粘結(jié)型漏鋼

粘結(jié)型漏鋼是極為常見(jiàn)的漏鋼問(wèn)題，一般會(huì)在結(jié)晶器出口發(fā)生。在CSP連鑄機(jī)運(yùn)行期間，初生坯殼會(huì)在結(jié)晶器周圍生成熱點(diǎn)，熱點(diǎn)會(huì)在拉坯作用下出現(xiàn)破裂，粘結(jié)在結(jié)晶器鋼板上，在坯殼經(jīng)過(guò)下口氣隙區(qū)時(shí)，如果裂口無(wú)法及時(shí)焊合，就會(huì)導(dǎo)致漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。在發(fā)生粘結(jié)型漏鋼時(shí)，坯殼振痕會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱的情況，而且在多數(shù)時(shí)間都會(huì)在結(jié)晶器的內(nèi)部殘留一截坯殼。粘結(jié)型漏鋼的出現(xiàn)原因大致可以分為以下幾種。

1.1.1 保護(hù)渣

當(dāng)保護(hù)渣自身的理化性能無(wú)法與鋼種、鋼水溫度等參數(shù)匹配時(shí)，就有可能出現(xiàn)粘結(jié)型漏鋼的問(wèn)題，因?yàn)楸Ｗo(hù)渣的熔化速度、熔點(diǎn)等參數(shù)性能都將會(huì)影響到CSP連鑄機(jī)的澆筑質(zhì)量。例如，當(dāng)保護(hù)渣的粘度、熔點(diǎn)高且熔化速度慢時(shí)，就會(huì)在鋼水拉速慢且溫度低時(shí)出現(xiàn)熱流低的問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生粘結(jié)型漏鋼。在加入保護(hù)渣時(shí)，保護(hù)渣應(yīng)該避免出現(xiàn)過(guò)薄的問(wèn)題發(fā)生，因?yàn)楸“迮髟谶B鑄期間其冷卻速率非?？欤疑崮芰O強(qiáng)，因此對(duì)于絕熱保溫有著非常嚴(yán)格的要求，所以CSP連鑄應(yīng)該盡量采用厚渣操作的工作模式，盡量將粉渣層控制在合理范圍內(nèi)，從而避免鋼液面出現(xiàn)裸露的情況。與此同時(shí)，更小的容重還能夠確保渣層下部分的疏松與保溫性能，所以還應(yīng)該將保護(hù)渣的容重盡量控制在0.7g/cm3左右。除此之外，連鑄鋼水還會(huì)因?yàn)槊撗?、引流、保護(hù)等問(wèn)題而導(dǎo)致氧化鋁夾雜物的含量出現(xiàn)大幅上升，夾雜物混入結(jié)晶器時(shí)，會(huì)使保護(hù)渣堿度、熔點(diǎn)等參數(shù)發(fā)生改變。在保護(hù)渣含水量大于1%后，結(jié)晶器由水分解而出現(xiàn)的氫，將使保護(hù)渣中的二氧化硅還原，進(jìn)而提高保護(hù)渣的整體堿度與熔點(diǎn)，此時(shí)也有可能導(dǎo)致粘結(jié)型漏鋼問(wèn)題的出現(xiàn)[2]。

1.1.2 結(jié)晶器液面波動(dòng)與鋼水紊流

在CSP連鑄機(jī)運(yùn)行期間，若結(jié)晶器液面波動(dòng)較大，就容易導(dǎo)致保護(hù)渣出現(xiàn)下渣質(zhì)量問(wèn)題，因?yàn)椴▌?dòng)的液面將會(huì)導(dǎo)致下渣不均勻，此時(shí)便會(huì)在坯殼局部位置產(chǎn)生熱點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致粘結(jié)型漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。能夠造成液面波動(dòng)問(wèn)題的原因有很多，例如振動(dòng)器偏振、液面控制系統(tǒng)故障等，此外，若連鑄期間存在CSP連鑄機(jī)的問(wèn)題，同樣會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)型漏鋼的情況出現(xiàn)。因?yàn)樵阡撍闪鬏^為嚴(yán)重時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)卷渣問(wèn)題，鋼水對(duì)坯殼進(jìn)行沖擊之后，將有可能造成卷渣漏鋼、粘結(jié)型漏鋼問(wèn)題的發(fā)生，所以為了保證連鑄質(zhì)量，就需要對(duì)結(jié)晶器的液面波動(dòng)與鋼水紊流問(wèn)題進(jìn)行合理管控，以此來(lái)保證CSP連鑄機(jī)的運(yùn)行效果。

1.1.3 操作工藝與其他原因

當(dāng)操作工藝不當(dāng)時(shí)，就有可能連鑄期間鋼水中的氧化鋁夾雜物與氫的含量過(guò)高，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)渣性質(zhì)發(fā)生改變，在鋼水拉速出現(xiàn)頻繁變化時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致下渣質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而產(chǎn)生粘結(jié)型漏鋼。除此之外，若結(jié)晶器鋼板劃傷過(guò)于嚴(yán)重或漏斗存在嚴(yán)重磨損時(shí)，也會(huì)影響到連鑄質(zhì)量，并導(dǎo)致漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。

1.2 卷渣漏鋼

保護(hù)渣卷入、耐材卷入等問(wèn)題情況出現(xiàn)后，都會(huì)導(dǎo)致卷渣漏鋼情況的出現(xiàn)。在坯殼進(jìn)入格柵之前，因?yàn)榕鳉适Я酥危栽阡撍o壓力的作用下，將會(huì)產(chǎn)生漏鋼的問(wèn)題。在漏鋼發(fā)生后，通?？梢栽跉埮髀╀撐恢锰幇l(fā)現(xiàn)相對(duì)較為明顯的結(jié)渣。通常情況下，卷渣漏鋼問(wèn)題通常會(huì)在結(jié)晶器出口位置、格柵位置處產(chǎn)生，而漏鋼表現(xiàn)出的曲線，則會(huì)以液位緩慢下降、或者在小幅下降之后突然大幅下滑的形式出現(xiàn)。

在SEN設(shè)計(jì)期間，如果設(shè)計(jì)不合理，就有可能導(dǎo)致SEN插入過(guò)淺、對(duì)中不良、穿孔破裂等問(wèn)題，這些問(wèn)題都有可能導(dǎo)致保護(hù)渣出現(xiàn)卷入漏鋼的問(wèn)題發(fā)生，而在加入保護(hù)渣時(shí)，如果操作人員的操作方式、撈渣作業(yè)不合理，也有可能導(dǎo)致卷渣問(wèn)題的出現(xiàn)。所以為了避免因?yàn)楸Ｗo(hù)渣卷入而產(chǎn)生漏鋼的情況，就應(yīng)該針對(duì)SEN設(shè)計(jì)與操作工藝做出嚴(yán)格規(guī)范。例如限制操作人員在液位相對(duì)較低時(shí)進(jìn)行撈渣，并按照活動(dòng)側(cè)從中心到兩邊的撈渣順序，固定側(cè)的撈渣順序相反。在撈渣過(guò)程中，必須保證操作人員的動(dòng)作足夠輕柔，并確保每次都要撈干凈，避免出現(xiàn)渣圈碎裂等問(wèn)題的發(fā)生，在調(diào)寬、改變拉速時(shí)應(yīng)該嚴(yán)禁挑選渣圈。除此之外，夾雜物、耐火材料卷入漏鋼同樣是較為常見(jiàn)的卷渣漏鋼問(wèn)題，需要重點(diǎn)關(guān)注。

1.3 開(kāi)澆漏鋼

1.3.1 結(jié)晶器準(zhǔn)備不足

在正式開(kāi)始澆筑之前，如果結(jié)晶器自身的使用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，就有可能導(dǎo)致變形問(wèn)題的發(fā)生，如果沒(méi)有針對(duì)變形做出修磨處理，就有可能在CSP連鑄機(jī)啟動(dòng)時(shí)因?yàn)閱?dòng)速度過(guò)快、過(guò)慢而導(dǎo)致開(kāi)澆坯殼拉破漏鋼，若鋼板寬窄面相互之間的縫隙過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致開(kāi)澆時(shí)出現(xiàn)毛刺漏鋼的情況發(fā)生。當(dāng)鋼板表面的劃痕、壓痕超出0.5mm時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致開(kāi)澆粘結(jié)漏鋼的情況發(fā)生。若在封引錠期間其丟失塊長(zhǎng)度不足、塞納板長(zhǎng)度不足，同樣會(huì)導(dǎo)致開(kāi)澆漏鋼的問(wèn)題出現(xiàn)。此外，丟失快連接較松、引錠桿變形后，也會(huì)導(dǎo)致CSP連鑄機(jī)運(yùn)行時(shí)發(fā)生開(kāi)澆漏鋼的情況[3]。

1.3.2 工藝操作問(wèn)題

在CSP連鑄機(jī)運(yùn)行時(shí)，操作人員的技術(shù)水平非常關(guān)鍵，若個(gè)人專業(yè)能力不足，就會(huì)因?yàn)椴僮鲉?wèn)題而導(dǎo)致漏鋼情況的發(fā)生。例如在中間包鋼水過(guò)熱度小于20℃時(shí)，如果開(kāi)澆之后無(wú)法快速完成設(shè)備啟動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致鋼水搭橋的問(wèn)題發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)甚至還會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)坯殼破裂漏鋼的情況。通常情況下，在鋼水過(guò)熱度超出45℃后，如果在開(kāi)澆時(shí)，拉速達(dá)到了應(yīng)有的速度但是卻沒(méi)有及時(shí)對(duì)錐度進(jìn)行調(diào)整，就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)澆漏鋼的情況。

1.4 裂紋漏鋼

在裂紋漏鋼出現(xiàn)之后，鑄坯通?？梢岳錾刃味?，而且裂紋漏鋼所產(chǎn)生的坯殼破裂面積往往非常大，所以將會(huì)對(duì)CSP連鑄機(jī)的正常運(yùn)行帶來(lái)較為嚴(yán)重的影響。通常情況下，裂紋漏鋼是在熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力的影響下形成的，當(dāng)各種應(yīng)力超出坯殼承受極限時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)坯殼產(chǎn)生破裂的情況，從而出現(xiàn)裂紋漏鋼。

1.4.1 鋼水成分

若鋼水內(nèi)部的碳含量在0.08%～0.16%時(shí)，澆注期間將會(huì)產(chǎn)生包晶反應(yīng)，此時(shí)還會(huì)出現(xiàn)跳躍性體積收縮以及相變應(yīng)力。如果此時(shí)冷卻強(qiáng)度過(guò)高，就會(huì)產(chǎn)生表面裂紋。而在鋼水內(nèi)部磷含量較高時(shí)，將會(huì)在富集區(qū)出現(xiàn)低強(qiáng)度物質(zhì)，而且還會(huì)在不同應(yīng)力的影響下出現(xiàn)縱裂問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)漏鋼現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)鋼水內(nèi)部硫含量相對(duì)較高時(shí)，如果在偏析情況下產(chǎn)生了低熔點(diǎn)的硫化亞鐵，就會(huì)因?yàn)闊岽喽l(fā)生漏鋼，但如果能夠持續(xù)保證Mn/S比值大于30，便可以有效避免此類情況的發(fā)生。當(dāng)鋼水銅含量偏高時(shí)，會(huì)在晶界析出液態(tài)物質(zhì)，此時(shí)便會(huì)發(fā)生裂紋，而氧含量過(guò)高則會(huì)影響到保護(hù)渣的性能，從而出現(xiàn)表面縱裂。所以鋼水自身的成分問(wèn)題極為關(guān)鍵，只有強(qiáng)化對(duì)于鋼水成分的合理管控，才能夠降低漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。

1.4.2 鋼水溫度與二次冷卻水

如果鋼水自身的過(guò)熱度不足15℃，則在低拉速的影響下，就會(huì)發(fā)生鋼水搭橋的情況，還有可能導(dǎo)致漏斗區(qū)域變形應(yīng)力提高，從而造成坯殼破裂。如果鋼水的過(guò)熱度大于40℃，還會(huì)在高拉速的情況下，出現(xiàn)熱流過(guò)高的問(wèn)題，此時(shí)坯殼將會(huì)在靜壓力的作用下產(chǎn)生破裂。扇形1段過(guò)冷時(shí)，熱應(yīng)力將出現(xiàn)大幅上升，并且還有可能導(dǎo)致坯殼產(chǎn)生縱裂漏鋼的問(wèn)題，如果扇形1段自身的冷卻存在問(wèn)題，則在死輥、黑石等問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，進(jìn)而影響到坯殼質(zhì)量，這種漏鋼問(wèn)題一般會(huì)在扇形段的中、下位置出現(xiàn)。

2 CSP連鑄機(jī)典型漏鋼的控制對(duì)策

CSP連鑄機(jī)的漏鋼問(wèn)題非常常見(jiàn)，而且在發(fā)生之后還會(huì)嚴(yán)重影響到連鑄機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量，所以必須強(qiáng)化對(duì)于漏鋼問(wèn)題的控制，以此來(lái)保證連鑄效果。

2.1 操作優(yōu)化

漏鋼問(wèn)題的出現(xiàn)與操作人員的個(gè)人能力息息相關(guān)，所以需要通過(guò)對(duì)操作方式進(jìn)行合理優(yōu)化，以此避免漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。在此期間，應(yīng)該注意強(qiáng)化操作人員的專業(yè)能力，例如通過(guò)培訓(xùn)的方式來(lái)提高操作人員的理論、實(shí)踐能力，而且在操作過(guò)程中，還要體現(xiàn)做出操作規(guī)劃，并要求操作人員嚴(yán)格按照規(guī)劃方法來(lái)進(jìn)行操作。除此之外，在優(yōu)化操作方式之后，還需要注意提高鋼水的品質(zhì)，盡量確保能夠白渣出站，在精煉操作的后期，為了避免影響到鋼水的成分，應(yīng)該避免出現(xiàn)補(bǔ)鋁、氬氣攪拌的問(wèn)題出現(xiàn)，并將軟吹的時(shí)間盡量控制在8分鐘以上，這樣才有效完成對(duì)于鋼水成分與溫度的合理管控，避免出現(xiàn)漏鋼問(wèn)題的發(fā)生[4]。

2.2 強(qiáng)化開(kāi)澆檢查

在開(kāi)澆工作正式開(kāi)始前，工作人員需要專門(mén)加強(qiáng)對(duì)于耐材質(zhì)量的檢查與確認(rèn)，如果工作人員發(fā)現(xiàn)耐材存在脫落問(wèn)題，則了可以利用長(zhǎng)氧管將塞棒區(qū)域中的耐材撥開(kāi)，以此來(lái)防止耐材脫落造成的影響。與此同時(shí)，還應(yīng)該將中間包液位控制在20t以上然后進(jìn)行開(kāi)澆，這樣能夠完成對(duì)夾雜物上浮時(shí)間的合理管控。在開(kāi)澆期間，可以針對(duì)結(jié)晶器中的鋼流進(jìn)行重點(diǎn)檢查，如果在檢查期間發(fā)現(xiàn)了夾渣問(wèn)題，則要在第一時(shí)間對(duì)夾渣進(jìn)行處理，避免在運(yùn)行期間因?yàn)閵A渣卷入坯殼而出現(xiàn)卷渣問(wèn)題。除此之外，還應(yīng)該在開(kāi)澆前嚴(yán)格按照工藝要求對(duì)結(jié)晶器等設(shè)備進(jìn)行合理檢查，通過(guò)檢查可以確認(rèn)結(jié)晶器是否存在銅板變形、劃分等問(wèn)題，而且冷卻水、二冷水的流量、水壓等參數(shù)同樣有可能造成漏鋼問(wèn)題的發(fā)生，所以必須在開(kāi)澆之前全部做好準(zhǔn)備。

2.3 鋼包準(zhǔn)備

在鋼包區(qū)域需要針對(duì)鋼包準(zhǔn)備工作進(jìn)行優(yōu)化，盡量在運(yùn)行期間保證紅包出鋼。而且還應(yīng)該針對(duì)引流砂質(zhì)量作出合理管控，以此來(lái)提高開(kāi)澆期間的自開(kāi)率。除此之外，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于澆注時(shí)的保護(hù)，防止因?yàn)殇撍亩窝趸膯?wèn)題而影響到鋼水的潔凈程度。除此之外，還需要針對(duì)保護(hù)渣的性能進(jìn)行合理調(diào)整，并保證鋼種自身具有足夠的適應(yīng)性，而且為了進(jìn)一步優(yōu)化連鑄效果，還需要專門(mén)在潤(rùn)滑、傳熱之間主動(dòng)尋找控制點(diǎn)，以此來(lái)避免漏鋼問(wèn)題的發(fā)生。

3 結(jié)論

總而言之，在CSP連鑄機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，漏鋼屬于較為常見(jiàn)的問(wèn)題，漏鋼問(wèn)題的出現(xiàn)不僅能夠影響到澆注質(zhì)量，還會(huì)促使設(shè)備的工作運(yùn)行效率出現(xiàn)大幅下滑，進(jìn)而降低經(jīng)濟(jì)效益。相信隨著更多人了解到漏鋼問(wèn)題的嚴(yán)重性，CSP連鑄機(jī)的漏鋼問(wèn)題一定能夠得到完美解決。