保護(hù)渣在信鋼公司板坯連鑄機(jī)上的使用總結(jié)

肖乃成  唐田華  高之嶺

（安鋼集團(tuán)信陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司煉軋廠）

摘  要：在板坯連鑄工藝過(guò)程中，保護(hù)渣在穩(wěn)定鑄機(jī)生產(chǎn)和控制鑄坯質(zhì)量方面具有重要的作用，本文簡(jiǎn)要的對(duì)信鋼公司2號(hào)小板坯連鑄機(jī)保護(hù)渣的使用情況進(jìn)行了分析，總結(jié)了信鋼公司保護(hù)渣的使用及工藝要求同時(shí)對(duì)鑄坯質(zhì)量有了較大程度的改善。

關(guān)鍵詞：板坯連鑄機(jī)  保護(hù)渣  夾雜物

1 前言

在鋼鐵冶金日益發(fā)展的今天，尤其是高拉速連鑄技術(shù)的廣泛用，對(duì)結(jié)晶器保護(hù)渣的性能要求越來(lái)越高。它不僅是使連鑄機(jī)成功實(shí)現(xiàn)高拉速，更是能提高鑄坯的外觀及內(nèi)在質(zhì)量，有利于減少鑄機(jī)漏鋼事故的發(fā)生。因此，在連鑄機(jī)澆鑄鋼水的過(guò)程中，必須要高度重視保護(hù)渣的性能及使用方法。

安鋼集團(tuán)信陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡(jiǎn)稱信鋼）煉軋廠煉鋼工序現(xiàn)有100噸氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐三座，R8m五機(jī)五流方坯連鑄機(jī)兩臺(tái)和R6.5m四機(jī)四流直弧形板坯連鑄機(jī)一臺(tái)。板坯連鑄機(jī)于2009年5月份投產(chǎn)以來(lái)，鑄機(jī)斷面有： 130mm×（350mm、400mm、435mm、470mm、500mm），由于鑄機(jī)的寬厚比較大，鑄機(jī)的生產(chǎn)及產(chǎn)量質(zhì)量就一直不太好，時(shí)常出現(xiàn)生產(chǎn)工藝事故和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，給信鋼和客戶造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于這種情況，信鋼在2017年12月份開(kāi)始對(duì)板坯連鑄機(jī)進(jìn)行改造，改造為R6.5m直弧形板坯連鑄機(jī)，鑄機(jī)的斷面主要有：165mm×（330mm、375mm、420mm、470mm、520mm），并且對(duì)結(jié)晶器保護(hù)渣參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)近期四個(gè)多月的生產(chǎn)，生產(chǎn)事故大幅度減少，產(chǎn)品質(zhì)量也得到較大幅度的提升，滿足了用戶的要求。

2 信鋼板坯連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)

連鑄機(jī)類型              直弧型板坯連鑄機(jī)

流數(shù)                        四機(jī)四流

鑄坯尺寸   厚度             165mm

寬度               330-520mm

結(jié)晶器長(zhǎng)度                   900mm

冶金長(zhǎng)度                     21.26m

振動(dòng)形式                    伺服液壓缸非正弦振動(dòng)

拉坯速度                  ≤2.0m/min

弧形半徑                       6.5m          

3 保護(hù)渣作用

3.1 絕熱保溫防止鋼液面結(jié)殼

在高溫鋼液面上加入低熔點(diǎn)的保護(hù)渣，一般要求形成粉渣層、燒結(jié)層和液渣層等三層結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 1)。

在鋼液面上加入低熔點(diǎn)保護(hù)渣后，同鋼液面接觸的保護(hù)渣很快被熔化形成液渣層，靠近液渣層的保護(hù)渣沒(méi)有達(dá)到熔化溫度時(shí)，則被燒結(jié)形成燒結(jié)層，燒結(jié)層上面是粉渣層。使用中液渣層不斷消耗，過(guò)渡層不斷被熔化，粉渣層不斷被燒結(jié)，因此連鑄生產(chǎn)中要不斷地補(bǔ)加保護(hù)渣，使其保持三層結(jié)構(gòu)。

3.2 隔絕空氣防止二次氧化

鋼液面被保護(hù)渣均勻覆蓋后，空氣就不能直接與鋼液接觸，而是要通過(guò)保護(hù)渣的擴(kuò)散，才能達(dá)到鋼液面，而鋼液面上的液渣層，可有效地防止渣一鋼界面氧的擴(kuò)散，加之保護(hù)渣中的碳會(huì)受熱分解，溢出氣體可驅(qū)趕彎月面的空氣。

3.3 吸收鋼水中的夾雜物

在結(jié)晶器內(nèi)，由于注流的對(duì)流作用，鋼液中的夾雜物上浮到表面同液渣接觸。因此，在設(shè)計(jì)保護(hù)渣的配方中，要求保護(hù)渣具有良好的吸收熔解夾雜物的能力。

3.4 渣膜的潤(rùn)滑作用

由于結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面張力和銅壁的冷卻作用，形成了向內(nèi)彎曲的凝固殼，加之結(jié)晶器振動(dòng)和氣隙的毛細(xì)管作用，可把彎月面上的液渣吸人坯殼與錒壁間的氣腺形成渣膜，起潤(rùn)滑作用。

3.5 改善結(jié)晶器傳熱

結(jié)晶器內(nèi)坯殼的收縮產(chǎn)生氣隙，使熱阻增加，導(dǎo)出熱流減少，如果氣隙內(nèi)充滿均勻渣膜，氣隙熱阻減小將改善傳熱，使凝固坯殼均勻生長(zhǎng)。

4 保護(hù)渣分類及物化特性

4.1 保護(hù)渣分類

根據(jù)所澆鋼中的含碳及合金含量不同，保護(hù)渣大致可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼與特殊鋼用四種保護(hù)渣。目前信鋼使用通宇預(yù)熔型保護(hù)渣，保護(hù)渣有大斷面保護(hù)渣和小斷面保護(hù)渣。按斷面不同使用保護(hù)渣。

4.2 保護(hù)渣的成分

保護(hù)渣的主要成分是氧化鈣和二氧化硅，還有少量的三氧化二鋁 因此，保護(hù)渣的物理特性依據(jù)這三種化臺(tái)物的三元混合物，為了調(diào)整保護(hù)渣的熔點(diǎn)和粘度，還可加助熔劑。

4.3 保護(hù)渣的物理特性

4.3.1 保護(hù)渣的粘度

粘度是保護(hù)渣中必須檢測(cè)的重要指標(biāo)，它反映液渣流動(dòng)性的好壞、熔解夾雜物能力的強(qiáng)弱，它也影響結(jié)晶器與坯殼間渣膜的均勻性。如果液渣形成的渣膜不均勻，會(huì)直接導(dǎo)致潤(rùn)滑和傳熱不良，甚至?xí)�使鑄坯表面撕裂。

4.3.2 保護(hù)渣的熔化特性

保護(hù)渣熔化特性是指熔化溫度和熔化速度。熔化溫度必須低于鋼水溫度才能熔化，通常為l100～1200℃。熔化溫度取決于保護(hù)渣的成分。保護(hù)渣熔化速度決定了鋼液面形成液渣厚度和保護(hù)渣耗量。調(diào)節(jié)保護(hù)渣熔化速度的有效方法是在保護(hù)渣內(nèi)加人碳粉。

4.4 熔解三氧化二鋁能力

保護(hù)渣必須具有良好的吸收熔解夾雜物的能力，尤其對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼的渣子應(yīng)能保證最大限度地吸收三氧化二鋁夾雜。

5 保護(hù)渣的使用要點(diǎn)

5.1保護(hù)渣的添加原則

添加保護(hù)渣的原則是：“勤加、少加、勻加”。

每次加人結(jié)晶器內(nèi)的渣量不能過(guò)大，否則會(huì)造成液渣面過(guò)厚而導(dǎo)致渣膜不均勻，影響鑄坯質(zhì)量。一旦發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)局部渣面略為發(fā)紅就應(yīng)及時(shí)加入保護(hù)渣。在連鑄開(kāi)澆時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)鋼液裸露，散熱比較快，此時(shí)要迅速加入保護(hù)渣。同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間澆鑄結(jié)晶器液面還會(huì)出現(xiàn)冷鋼現(xiàn)象。特別是在使用直通套管期間，結(jié)晶器液面易形成“死區(qū)”，結(jié)殼、結(jié)冷鋼現(xiàn)象更為嚴(yán)重。此時(shí)需用渣鉤輕輕攪動(dòng)液面，使之熔化，探明沒(méi)有冷鋼時(shí)，再正常添加保護(hù)渣。注意鋼水淹沒(méi)水口側(cè)孔時(shí)，保護(hù)渣方可加入。

5.2 液渣層厚度的控制

正常澆鑄時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)液渣層厚度在8～15mm，粉渣層在15～20mm為宜。若液渣層厚度合適，即可按規(guī)定拉速正常澆鑄。注意不宜經(jīng)常攪拌保護(hù)渣層，否則會(huì)使燒結(jié)層與粉渣層、液渣層混和，使渣結(jié)團(tuán)成塊，對(duì)保溫和化渣都不利。在實(shí)際澆鑄過(guò)程中，往往由于澆鑄溫度低或其它原因?qū)е陆Y(jié)晶器內(nèi)液渣層過(guò)薄，出現(xiàn)這種情況，則不能按當(dāng)時(shí)的澆鑄溫度選擇拉逮，應(yīng)相應(yīng)地適當(dāng)降低拉速，以避免因液渣層薄引起渣膜厚度不夠而導(dǎo)致粘結(jié)性漏鋼。在降低拉速的同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加液渣層厚度，具體方法是：適當(dāng)降低結(jié)晶器液面高度，使浸入式水口插人鋼液深度變淺，結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)的高溫區(qū)上移，促進(jìn)保護(hù)渣的熔化；也可適當(dāng)多加人保護(hù)渣，等液渣層厚度臺(tái)適時(shí)，再將拉速升至正常水平。在此過(guò)程中，降低液面高度要適中，保持結(jié)晶器液面有微小波動(dòng)即可，嚴(yán)禁因降低液面而造成結(jié)晶器液面有大的波動(dòng)。注意要把降低液面形成的渣皮或渣圈撈出或推到結(jié)晶器中央，并使之熔化。

5.3注意事項(xiàng)

5.3.1 “卷渣”和粘結(jié)處理

卷渣有兩種情況：一是液面渡動(dòng)比較大，當(dāng)液面下降時(shí)，靠近結(jié)晶器壁處會(huì)出現(xiàn)渣條，渣條一般向結(jié)晶器中心倒，如果來(lái)不及將渣條撈出，液面又很快升起，就有可能將渣條卷人，使坯殼表面不均勻冷卻，有卷渣危險(xiǎn) 。二是保護(hù)渣熔融厚度過(guò)厚，靠近結(jié)晶器壁處的熔渣很快凝固，集中了比較厚的固體層，較厚的固體渣層粘在鑄坯表面上，影響鑄坯質(zhì)量、坯殼厚度或減慢傳熱速度，亦會(huì)有漏鋼的危險(xiǎn)。

粘結(jié)漏鋼同保護(hù)渣質(zhì)量和操作有很大關(guān)系，也就是說(shuō)保護(hù)渣在某一時(shí)刻潤(rùn)滑不好，坯殼受到拉坯和振動(dòng)的作用，已形成裂口，鋼水直接接觸到結(jié)晶器銅板上，又形成新的坯殼。這樣往復(fù)運(yùn)行，就很容易出現(xiàn)漏鋼；當(dāng)出現(xiàn)粘結(jié)時(shí)，應(yīng)立刻采取降拉速的措施，因?yàn)槔�速降低可使坯殼厚度增加，這是防止粘接漏鋼的有效措施。如果多次出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，就應(yīng)該檢查保護(hù)渣的熔化特性，是否粘度過(guò)大，潤(rùn)滑不好而產(chǎn)生粘結(jié)。

5.3.2 結(jié)晶器液面控制

由于機(jī)械制造的原因，結(jié)晶器上口邊緣有一定高度，不能通水冷卻。因此，我廠規(guī)定一個(gè)澆鑄結(jié)晶器液面的高度范圍在結(jié)晶器法蘭下100-120mm. 澆鑄時(shí)，結(jié)晶器液面最好控制在最高高度以下，若超過(guò)最高高度，由于結(jié)晶器上口邊緣無(wú)水冷卻，結(jié)昌器內(nèi)形成的彎月面變小，不利于液渣流人坯殼和結(jié)晶器銅板之間，從而降低保護(hù)渣的潤(rùn)滑效果。

5.4根據(jù)信鋼板坯連鑄機(jī)的斷面及拉速對(duì)信鋼保護(hù)渣的參數(shù)進(jìn)行逐步優(yōu)化，目前保護(hù)渣的各項(xiàng)參數(shù)如下表（表1、表2）：

表1  信鋼公司板坯連鑄機(jī)大斷面保護(hù)渣

表2  信鋼公司板坯連鑄機(jī)小斷面保護(hù)渣

5.5信鋼對(duì)保護(hù)渣使用和操作的要求

①結(jié)晶器保護(hù)渣液渣層厚度8~15mm，粉渣層厚度20~30mm。保護(hù)渣的三層結(jié)構(gòu)厚度控制在35-45mm之間。

②起步開(kāi)澆，可加入少量保護(hù)渣，但不可保持黑面操作，防止卷渣。結(jié)晶器液面高于浸入水口出鋼口時(shí)，按正常操作過(guò)程投放保護(hù)渣。

③加保護(hù)渣要掌握少加、勤加、勻加的原則。

④結(jié)晶器保證黑渣操作，不許露紅，出現(xiàn)渣條后，應(yīng)當(dāng)根據(jù)渣條大小進(jìn)行處理；大渣條撈出，并確保結(jié)晶器整圈撈凈；小渣條用燒氧管敲碎或打彎。

⑤結(jié)晶器液面穩(wěn)定情況下，禁止在結(jié)晶器內(nèi)不停的用撈渣扒沿結(jié)晶器壁攪動(dòng)。

⑥熱換中包、結(jié)晶器內(nèi)渣條一定要撈凈，避免液面波動(dòng)卷渣。

⑦結(jié)晶器內(nèi)鋼水翻動(dòng)時(shí)要及時(shí)更換套管，防止套管使用后期孔徑變大，造成結(jié)晶器液面翻動(dòng)大，造成保護(hù)渣的潤(rùn)滑不好。

⑧渣子結(jié)殼有硬塊可用撈渣棒順著邊緣向下按，有結(jié)團(tuán)等異�，F(xiàn)象及時(shí)更換新渣。

⑨在露紅和冒火苗的地方補(bǔ)入足夠的保護(hù)渣。

⑩在浸入式水口周圍保持足夠厚的保護(hù)渣（水口的周圍保護(hù)渣應(yīng)高出其它部位3~5毫米）應(yīng)水口的傳熱加速了保護(hù)渣的熔化。）

⑪鋼水溫度與保護(hù)渣加入之間關(guān)系：

鋼水溫度高：保護(hù)渣應(yīng)少推，有利散熱、防止生產(chǎn)液渣層過(guò)厚。

鋼水溫度低：保護(hù)渣應(yīng)多推，提高保溫效果，防止液面結(jié)殼。

6 信鋼公司小板坯改造后及保護(hù)渣理化性能指標(biāo)優(yōu)化后，小板坯的內(nèi)部質(zhì)量有了較大程度的提高，特別是從鑄坯低倍樣看，內(nèi)部中心裂紋及夾雜問(wèn)題得到了改善。

6.1 小板坯低倍樣對(duì)比分析總結(jié)：

小板坯保護(hù)渣及鑄機(jī)改造前低倍樣質(zhì)量不好，坯子中心疏松及中心偏析、夾雜現(xiàn)象明顯：

案例分析：

時(shí)間：2017年4月14日Q235低倍樣分析：

2017年4月21日停澆前最后一爐樣Q235：

6.2  2018年4月份以后，小板坯低倍樣質(zhì)量有了較大提高，特別是在三角裂紋、中間裂紋、中心疏松和夾雜方面有了很大的改善和提高。

案例分析：

1）2018年5月2日板坯Q235正常樣（11-1）：

2）2018年5月3日板坯Q235正常樣（11-2）：

6.3 小板坯保護(hù)渣優(yōu)化及改造后低倍樣情況：

低倍樣內(nèi)部質(zhì)量坯子結(jié)晶組織致密，基本看不到中心裂紋和中心疏松現(xiàn)象，可以說(shuō)進(jìn)入2018年，小板坯內(nèi)部質(zhì)量取得了質(zhì)的突破。小板坯中心裂紋、三角區(qū)裂紋、中心疏松，中心偏析現(xiàn)象、內(nèi)部夾雜問(wèn)題得到有效控制。

7 結(jié)束語(yǔ)

保護(hù)渣具有絕熱、保溫、防止氧化、吸收夾雜物和改善傳熱等作用保護(hù)渣的使用必須嚴(yán)格按照 “三加“原則，加人結(jié)晶器時(shí)要“勤加、少加、勻加”，不能讓鋼液面裸露。盡量保證保護(hù)渣的三層結(jié)構(gòu)不夠破壞。保證保護(hù)渣良好的流動(dòng)性、吸附作用。最后保證結(jié)晶器潤(rùn)滑的需要，滿足出結(jié)晶器口后形成安全坯殼的厚度需要和鑄坯質(zhì)量之目的。

參考文獻(xiàn)

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