摘要：漏钢是对连铸机损害最大的恶性生产事故，漏钢不仅造成生产中断，铸机作业率下降，更为严重的是损坏设备。对济钢大板坯连铸机出现的粘结漏钢进行了分析，并提出相应的改进和预防措施，取得了良好效果。

关键词：连铸机；粘结漏钢；分析

        济南钢铁集团总公司第三炼钢厂(以下简称济钢三炼钢)连铸机自2003年3月1日投产至2004年8月31日，共发生5次漏钢，漏钢率为0．039 5 %，其中粘结漏钢4次，占漏钢总数的80％，是影响连铸机正常生产的重要因素。通过分析济南三炼钢粘结漏钢的具体原因，并采取相应的措施后，至今未发生1次漏钢。

1连铸机的主要工艺参数

  现有连铸机实现了与120 t转炉和中厚板轧机的良好匹配，其主要工艺参数如下。

  连铸机类型               直弧形板坯连铸机

  流数                            1机1流

  生产能力                     125万t／a

  铸坯尺寸                      厚度200 mm、270 mrn

                                       宽度1 200~2 100mm

 结晶器铜板长度     900 mm

辅助设施                   漏钢报警系统和磨擦力监控系统

 冶金长度                  34．2 mm

弧形半径                   10 m

2粘结漏钢的形成

    保护渣在连铸生产中起到非常重要的作用。保护渣填充到结晶器铜板和初生坯壳之间，促进坯壳的生长，使坯壳具有足够的强度，以满足拉坯的需要；如果保护渣不能及时渗透到坯壳和结晶器铜板之间，会使坯壳与结晶器铜板之间的热阻增大，坯壳变薄，在钢水的静压力作用下，坯壳与铜板粘结，坯壳被撕裂，出结晶器后造成漏钢。

3粘结漏钢坯壳的表征

    由于粘结的坯壳与结晶器保持同步，而其它部位的坯壳向下运动，在这种情况下，已粘结处会形成一个“倒V”型振痕(见图1)。而在粘结处几乎看不到振痕，形成明显的粘结点。

    漏钢坯壳的实际测量数据表明，粘结处的坯壳明显的比相邻的坯壳厚。如在2004年6月份的窄面粘结漏钢中，离液面100 mm，距离边部400 mm处，坯壳厚度达到了24 mm，其余部位坯壳厚度逐渐减薄到4～6 mm的正常厚度，这个数据与理论符合的很好。

4造成粘结漏钢的原因

    济钢大板坯连铸机虽然带有漏钢报警系统，但由于热电偶出现故障没有及时处理，在2004年6月和8月连续出现4次粘结漏钢。

4．1  保护渣性能不良

    不良的保护渣，不能提供足够厚度的液渣层，现在公认液渣层的厚度在10～15 mm是最理想的。德国科学家Nakano等人总结出液渣层最小厚度公式：

                           πN      500NVc

Yp=Ssin(------) - ---------- + δ(1)

                   2            f

    式中，S为振幅，mm；f为振频，次／min；Vc为浇铸速度，m／min；N为负滑脱系数。

    Koyama等人发布了下面的经验公式，建立起液渣层厚度与玻璃相比率、结晶器尺寸、浇铸速度和保护渣消耗量的关系：

                 S_R

d=0.02(-----------)(2)

                               abVW

    式中，d为液渣层厚度，mm；S_R为渣化率；a、b为结晶器尺寸，m；V为浇铸速度，m／min；W为保护渣消耗量，kg／t。

  适合的玻璃相比率，是影响粘结的重要因素。在出现铸坯表面质量以后，有些保护渣厂家调整了保护渣的成分，使保护渣结晶相比率增高，从而可有效地降低铸坯纵裂纹的发生，却容易导致粘结漏钢的发生 (见图2、图3)。

    结晶器保护渣消耗有很多种表达方式，比如kg／t和kg／m²或者kg／min。然而消耗量是根据成坯的尺寸规格和铸坯的表面比例来决定的。所以，保护渣的铸坯表面单位区域的消耗总量(kg／m²)更适合表示结晶器保护渣的润滑能力。铸坯单位表面积结晶器保护渣消耗量为：

                 Q

 q1=---------------           (3)

           2(T+W)L

  式中，q1为保护渣单耗量，kg／m²；Q为保护渣总耗量，kg；T为板坯的厚度，m；W为板坯的宽度，m；L为板坯的浇铸长度，m。

  根据诺瑞特等人嘲的研究，保护渣的单位消耗量不能低于0．3 kg／m²，否则极易发生粘结漏钢。对于高拉速的铸机，单位消耗量最好在0．4 kg／m²以上。每吨钢保护渣消耗公式为：

    q2=Q／mL    (4)

    式中，q2为每吨钢保护渣消耗量，kg／t；m为每米长坯重，t／m。

  由式(3)、(4)可以得出

                 2(T+W)

q2=-------------q1     (5)

              m

  济钢三炼钢大板坯连铸机发生漏钢炉次的有关操作参数见表1。

  根据式(1)～(5)计算出的保护渣参数和生产中的实际参数见表2。

  由表2不难看出，济钢三炼钢大板坯生产中实际使用的保护渣的渣耗量与理论计算的渣耗量相差较大，渣耗量太低，玻璃相比率太少，是造成粘结漏钢的直接原因。

4．2结晶器液面波动的影响

  济钢三炼钢大板坯连铸机结晶器液面监控采用的是C060放射源，较稳定地监控液面。但在浇注的过程中，仍然出现过小的液面波动，最大液面波动到15 mm左右。

  结晶器液面波动较大时，往往会造成液渣层补充不上，造成缺渣，使形成的坯壳强度不一，非常容易造成粘结漏钢。济钢一炼钢4号板坯连铸机在手动浇注时，大包开浇时较容易出现“抽芯”和漏钢事故。“抽芯”，即粘结，坯壳被撕裂，但迅速被粘合，没有造成漏钢。

4．3拉速提升过快及调整过频繁

     拉速调整过快，容易造成结晶器液面波动，而使保护渣供应不足，造成粘结。

    而迅速提速后的结晶器保护渣液渣层的变化，使粘结现象更加容易出现。一般讲，提速后，结晶器内的热流量增大，保护渣熔化较好，液渣层变厚，有利于浇注。而实际测量的数据(见图4)表明，这需要一个稳定的过程。

    由图4可见，提速过快时结晶器内的保护渣液渣层迅速下降，在稳定下来之前，结晶器的熔池内属于“缺渣”状态，出现粘结的几率大大增加。济钢三炼钢大板坯连铸机就有过3次由于提速过快造成的漏钢报警现象。其它厂也有因为提速过快造成的漏钢现象。目前，济南大板坯调整拉速要求最多为0．1 m／min.

4．4  浸入式水口状态的影响

    结晶器侵入式水口尺寸不合适或位置不合适，造成结晶器内流畅不好，从而造成结晶器钢水液面结壳，影响保护渣的熔化，并且会严重影响弯月面处钢水坯壳的生长，对连铸危害较大。济钢三炼钢大板坯连铸机，在2004年6月的2次粘结漏钢，都与结晶器内钢水结壳有一定的关系。

    浸入式水口的参数是否合适，对结晶器内流场是否合理有重要的影响。不同的结晶器断面采用不同的水口参数，参数选择不好会使结晶器的流场恶化，会带来一系列不良后果，所以修改水口参数一定要谨慎。

    通过调节浸入式水口的浸入深度，来改变结晶器内的钢水流动状况，可以有效的消除结晶器内的钢水结壳，调整液渣层的合理分配。

    济钢三炼钢连铸机浇200mm×1 600mm断面坯时，浸入深度为140 mm和170 mm，结晶器内流场状况很好，在断面调整为200mm×1 700mm以后，结晶器液面出现严重结壳，这说明原来的参数已经不合适。对现场518炉的不同的浸入深度统计结果表明，在浸入深度为125～155 mm时，结壳几率为14．5 %，而小于125 mm时，结壳几率为82．8％，大于155 mm时，结壳几率为73．7％，这说明了在现有的断面和水口尺寸下，合适的浸入深度为125～155 mm，并且通过调整塞棒和上水口的氩气流量可以适当改变结晶器钢水的流场，有利于减少结壳和化渣。

4．5钢水的影响

    钢水中的夹杂物尤其是氧化铝的含量较高，使保护渣变粘，熔化温度升高，不利于化渣。保护渣变性对摩擦力的影响情况见图5。

5采取的措施

    (1)保持漏钢报警系统良好运行，出现粘结时系统被激活，拉速自动降到0．1 m／min。漏钢报警系统已多次避免漏钢事故。

    (2)提高转炉终点命中率，提高钢水的纯净度和到站温度，减少保护渣变性和低温浇注几率。

    (3)调整浸入式水口的参数，保证水口对中，制定新的浸入深度，适当调整氩气量，保证结晶器内钢水流场良好。

    (4)使用合适的保护渣，操作者密切关注保护渣的熔化情况，每一炉都要测量液渣层厚度，及时计算消耗量，发现不合适及时更换保护渣类型或结晶器内换渣，及时剔除结晶器四周的大渣条。

    (5)根据钢水温度及时控制拉速，每分钟拉速最多提升0．1 m，充分估计中包温度变化趋势，减少拉速的变化次数。

    (6)密切注意结晶器钢水液面情况，出现结壳现象及时消除，结晶器液面波动较大时，严禁提升拉速。

    (7)主控工密切监视漏钢报警系统的热电偶温度变化情况和结晶器磨擦力情况，发现热电偶温度突然升高和磨擦力超过14 kN时，及时通知操作工采取措施。

6结语

    通过以上措施，济钢三炼钢的大板坯连铸机获得了良好的结晶器内钢水流场，减少了钢水结壳现象，有力促进了保护渣在结晶器内的熔化和渗透。采取措施后，从未发生一次漏钢。