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板坯粘结报警分析

张云宝，郭幼永

(唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂 063300)

摘 要：自1月份粘结漏钢预报次数成上升趋势，漏钢预报产生的重接废品明显增多。同时真粘结漏钢预报频繁发生严重影响了生产节奏，为漏钢事故埋下严重隐患，针对近短时间漏钢预报发生的类型及原因进行分析并制定相应措施降低漏钢率保证生产顺行。

关 键 词：粘结；漏钢预报

1 前言

连铸过程中，铸坯在结晶器中凝固过程实质上是个热量的传递过程。从坯壳传出热量的大小和均匀性直接控制坯壳的质量和粘结或漏钢事故的发生。主要从结晶器传热过程揭示坯壳与铜壁粘结的发生与发展。通过对结晶器专家系统监测的热流、摩擦力等数据分析，找出“粘结”时刻、以及前3min、5min和10min热流和摩擦力的变化。数据表明，凡是发生粘结报警，往往是内/外弧热流不平衡，或热流值比正常炉次偏小，且粘结面热流小于对应面的热流等特征。根据预先出现的上述征兆，操作工提前采取措施，达到避免和控制粘结报警发生的目的。

2 坯壳粘结的典型特征

粘结现象出现时在铸坯面往往产生粘结点，且从该点往上形成细而密的V型振痕纹或光滑面、无振痕。从粘结点到停机或爬行产生的重接痕距离一般为350～500mm。

对2010年1-11月间发生的粘结报警炉次进行分析，得出不同钢种报警频率、位置和分布情况，如表1所示：

表1 不同钢种发生粘结报警次数、比例

从表1数据看出，不同钢种发生的比例不同，碳含量在0.09-0.17%发生粘结报警的比例较高。内/外弧面发生的比例为95%，且主要分布在浸入式水口内外弧左右各300mm的范围内。

坯壳与铜壁产生粘结，粘结点铜板上安装的热电偶温度陡升，随即系统发出报警。

3 坯壳粘结原因分析

通过对生产炉次、结晶器粘结报警炉次和粘结漏钢的热流数据统计分析，发现正常生产炉次结晶器内/外弧热流比较接近，而产生结晶器粘结真报警炉次内/外弧热流差值较大，一般都是产生粘结或漏钢侧弧面的热流值小于对应面的热流值，或是总体热流值瞬间突然变小等，这种情况易出现粘结报警。

生产中还发现，结晶器坯壳粘结在发生前都是有征兆的，往往是热流波动大、不均匀，或是热流在瞬间变小。但总的规律都是在发生事故前10min之内，内/外弧热流差值逐渐增加，在粘结时刻达到极大值。如表2所示。如果这种粘结未被监测到，则往往发生粘结性漏钢。在生产中，由于采用结晶器专家系统，成功的监控或预报坯壳粘结行为的出现，避免漏钢事故的发生。

表2 发生坯壳粘结的面与对应面热流差值（%）和摩擦力变化

3.2 讨论

数据表明粘结报警往往是结晶器热流不平衡造成的。包括振动、加保护渣操作和结晶器的液面波动等有关方面。，在浇注过程中，结晶器热流主要受所浇注钢种、拉速和保护渣种类、性能所制约。热流变化与钢水成分之间又存在者着非常特殊的关系，这种变化是由于坯壳与结晶器接触的改变而形成的。据资料介绍，含[C]=0.1%的钢其热流低于含[C]=0.2~0.25%钢的热流约20%左右[2]。在生产实践中，曾看到生产[C]=0.1%左右的钢时，热流小且不均匀更易产生“粘结”现象。

对一定的保护渣条件下，结晶器的热流主要受钢水[C]所制约，在[C]含量为0.06%左右时，热流出现峰值，[C]为0.1～0.14%范围内出现低谷，以后随着[C]含量的提高，热流逐渐增加。由于中碳钢钢水凝固过程中体积收缩大对裂纹敏感性强，因此中碳钢保护渣重点应该控制从铸坯传往结晶器热流上。限制结晶器的热通量。中碳钢对结晶器液面的稳定要求非常高，一旦渣层结构被破坏，热通量增高，非常容易引起热电偶检测温度升高造成漏钢预报。

同时在钢种或其他工艺参数确定的情况下，其热流主要受保护渣实际使用性能、加渣均匀性和结晶器液位波动等控制。浇注时，由于结晶器振动和渣、钢间张力作用，使熔渣均匀流入铜板与坯壳的间隙中形成渣膜。其厚度和分布的均匀性直接影响热的传递。下列因素可造成润滑不良以至使坯壳产生缺陷和粘结现象的出现：

(1)保护渣性能不良或工艺参数控制不当，造成液渣层薄、渣量小或流入通道受阻（产生硬渣圈）或间断流入（涨拉速时）都可使热流下降；

(2)在保护渣性能确定的前提下，液渣层厚度还受粉渣层厚度的影响，粉渣层厚度越厚，液渣层也越厚。操作中，应视所浇钢种对夹杂物要求，以及操作条件（手动、自动塞棒控制）适当调整粉渣层厚度，保证一定的粉渣层厚度，以满足良好的润滑要求。

(3)结晶器钢液面扰动、水口出口角度、浸入深度、拉速变化（升、降速）等都可引起热流变化。如水口吸气或塞棒Ar流量偏大都可引起钢液面翻动，易卷渣，破坏液渣正常流入，导致粘结现象出现。

4）中包下渣、换包、换水口浇注、中包液面低或多炉连浇中后期中包渣厚增加，易卷渣下到结晶器中使保护渣成分改变，如Al2O3升高等造成坯壳润滑不良，产生粘结报警。连浇中期换水口时，经常发生真报警进一步说明这一点。

(5)粘结报警与操作水平也有一定关系。随着各工序操作水平的提高和保护渣性能的改善，粘结真报警次数大幅度下降。

4 预防措施

1、浇铸碳含量在0.09-0.17%时，必须保障结晶器液面平静，减少外来干扰，严禁随意挑渣条如有液面波动大、有较厚渣圈时可用木棒截穿渣条让液渣流入再轻拨渣条远离结晶器铜板，防止渣膜断裂引起粘结报警。

2、水口必须严格对中保障流场均匀，使液渣分布均匀。

3、控制好生产节奏，严禁长时间低拉速浇铸，低于0.8m/min不超5分钟。

4、温度低可取消自动换渣线手动升起中包车，使用下渣线保障化渣效果。

5、氩气调整要适中流量，保证结晶器液面平静没有翻腾现象。

6、升降拉速不要过快，避免引起液面波动。

7、保护渣推入要少，均，勤，使保护渣均匀分布结晶器液面。

8、注意观察热电偶温度趋势及摩擦力情况，如果摩擦力超过15KN热电偶温度急剧上升，必须降低拉速或进行换渣。

9、认真准确的计算渣耗量，作好记录每升速前必须测量液渣厚度液渣小于8mm严禁高拉速。

5 结论

5.1 通过对坯壳粘结真报警热流数据分析，得出产生坯壳粘结面的热流值小于对应面的热流值的结论。其差值在发生事故时刻达到最大值。

5.2 结晶器热流大小、均匀性与保护渣性能、钢种和浇注工艺参数控制密切相关。生产中，内/外弧热流差值应控制在5%以内比较适宜。

5.3 不同性能的保护渣控制结晶器传热能力不同，应进一步根据不同钢种热流特点优化设计低碳钢、中碳钢和高碳钢保护渣性能，以满足铸坯高质量的要求。

5.4 对于坯壳收缩大的钢种，应选择结晶器弱冷制度，促使坯壳传热均匀的达到控制铸坯质量缺陷的目的。

5.5 粘结现象与各班次操作水平操作技巧有一定的关系。