釩鈦科技煉鋼廠低硅低碳鋼漏鋼原因及解決措施

時間：2020-05-19 14:43:59|來源：2019全國高效連鑄應用技術及鑄坯質量控制研討會論文集|瀏覽：次|評論：0條   [收藏] [評論]

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 內江 641000）摘要：成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，針對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  內江 641000）

摘要：成渝釩鈦科技有限公司煉鋼廠，針對170×170mm²斷面方坯連鑄機，在澆注低硅低碳鋼時，頻繁發生漏鋼，嚴重影響生產的問題，通過進一步優化配水工藝和保護澆注工藝、控制鋼水溫度，有效控制漏鋼。
關鍵詞：連鑄，低硅低碳，漏鋼，配水
前言
    釩鈦科技煉鋼廠方坯連鑄機經改造后，鑄坯斷面160×160mm²由增加至170×170mm²后，在澆注低硅低碳鋼時，由于與之相應的工藝參數未得到及時調整，生產時發生頻繁漏鋼，因處理漏鋼而進行敞開澆注，嚴重影響機時產量和鑄坯質量。
一、生產現狀
    釩鈦科技煉鋼廠方坯鑄機主要生產的低硅低碳鋼種為H08A、Q195等，澆注時，當鋼水過熱度偏高或拉速較快時，鑄坯出結晶器，易產生縱裂紋，嚴重時發生漏鋼。
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%，已接近或達到亞包晶鋼的碳含量。該鋼種在凝固時發生包晶反應，坯殼在結晶器內產生強烈收縮，線收縮量大，坯殼與結晶器壁過早的產生了氣隙，傳熱速率下降，坯殼變薄，在鋼水靜壓力的作用下，鑄坯表面產生縱裂。同時，因氣隙的不均勻，也導致熱流的不均勻和坯殼生長的不均勻，造成坯殼內溫度梯度和應力梯度分布的不均勻，促進了裂紋的形成。

（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，促進晶界滑移，導致應力集中，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，對鑄坯裂紋的產生沒有影響。而Q195鋼，S含量相對較高，且Mn含量相對偏低，錳硫比較低，對裂紋的產生有一定影響。
2.2、鋼水過熱度影響
    鋼水過熱度高，結晶器內鋼水凝固推遲，坯殼厚度減薄且坯殼平均溫度升高，在應力不變的情況下，鋼的整體溫度向第Ⅰ脆性區移動，縱裂傾向加重。
通過對釩鈦科技煉鋼廠33次漏鋼數據統計，其鋼水過熱度平均為28.6℃，偏高，其中過熱度＞30℃為15爐，占比45.45%。如表1所示，鋼水過熱度整體偏高，對漏鋼事故影響較大。

表1  漏鋼時鋼水過熱度

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

2.3、結晶器冷卻影響
    結晶器熱工作狀態，可以用結晶器熱流密度指標來體現，其對包晶鋼鑄坯表面縱裂紋發生有重要的影響。
    結晶器熱流密度q為：q=wc△T/S
    w—冷卻水流量，c—水比熱容，△T—進出水溫差，S—結晶器有效傳熱面積
    結晶器彎月面區熱流不均勻，會導致鑄坯坯殼生長厚度不均勻，引起橫向溫度梯度不均勻，產生橫向張應力，從而產生縱裂紋。所以，彎月面區應保持較低的傳熱速率，推遲坯殼δ→γ的相變收縮。
    通過計算，釩鈦科技煉鋼廠生產H08A時，結晶器熱流密度為1.1-1.6MW/m²，但該推導建立在鑄坯坯殼與結晶器壁良好接觸的前提下。一旦結晶器冷卻強度過大，鑄坯在結晶器下部過度收縮，產生氣隙，將會減小有效傳熱面積，結晶器熱流密度會急劇增加，結晶器進出水溫差會因熱流傳遞少而變低。
2.4、結晶器保護渣的影響
    鑄坯表面縱裂紋與結晶器熱流有關，而結晶器熱流除與結晶器冷卻有關外，還受保護渣熔化行為的影響。當鋼水面的液渣連續不斷滲入到坯殼與結晶器之間的氣隙，在結晶器器壁與坯殼間形成渣膜，才能為坯殼導熱和潤滑提供保障。通常保持合適穩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穩定渣膜厚度。從理論上說，液渣層厚度是振動行程的1.3-1.5倍，而液渣層厚度取決于保護渣熔化速率、保護渣黏度、拉速和結晶器振動。
    經生產實際測量，澆注H08A鋼時，液渣層厚度僅為3.6mm，無法保證結晶器器壁與坯殼之間形成足夠厚度的渣膜，導熱率下降，坯殼變薄。
三、控制漏鋼的措施
3.1、優化鋼水成份，提高鋼水純凈度
    控制H08A碳含量，尤其是精煉爐處理時，嚴控轉爐出鋼碳含量＜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%，避開包晶鋼范圍。
    因H08A精煉過程為避免增硅，不能進行深脫硫，故通過預處理深脫硫的方式，控制鋼水硫含量＜0.01%，避免鋼水硫含量過高，造成澆注時產生裂紋。
    鋼水鈣處理結束后，延長軟吹氬時間至8min以上，進一步提高鋼水純凈度，避免澆注過程中因夾雜物而導致坯殼破裂漏鋼。
3.2、結晶器冷卻調整
    調整結晶器冷卻水流量，降低結晶器冷卻強度，結晶器進出水溫差由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，進一步降低結晶器熱流密度。減小縱裂紋產生幾率。
3.3、過熱度控制
    從分析看，鋼水過熱度對漏鋼影響較明顯，尤其在拉速較高的情況下，高過熱度鋼水漏鋼幾率更大。因此，釩鈦科技煉鋼廠對H08A等鋼水的過熱度加以嚴格限制，通過降低出鋼溫度、氬站處理后軟吹氬調節溫度等措施，保證鋼水過熱度控制在15-25℃的范圍內，既保證鋼水的可澆性，又降低漏鋼幾率。
3.4、更換專用結晶器保護渣
    釩鈦科技煉鋼廠針對H08A等澆注漏鋼的特點，采用相對高堿度、低黏度、高熔化速率的保護渣。液渣層厚度＞5mm，保證了足夠的液渣滲入到坯殼與結晶器器壁縫隙中，提高了結晶器導熱能力，并提供了良好的潤滑，有效減少了漏鋼事故的發生。
四、結束語
    釩鐵科技煉鋼廠通過對低硅低碳鋼成份優化，提高鋼水純凈度，控制鋼水過熱度，優化結晶器冷卻以及保護渣等措施。在170×170mm²斷面方坯連鑄機拉速2.6m/min的條件下，漏鋼得到有效控制，大幅提升連鑄技術指標。
參考文獻：

[1] 張銀強，小方坯連鑄漏鋼原因分析及控制措施，煉鋼，2010

[2] 蔡開科，連鑄坯質量控制，冶金工業出版社，2010

[3] 楊吉春，連續鑄鋼生產技術[M].北京：化學工業出版社，2011：59-65

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