摘要：从钢种、结晶器状况、过热度、拉速、振动、保护渣性能、工艺操作等方面分析了安钢二炼钢2号方坯连铸机产生漏钢的原因，并采取相应措施，取得了较好的效果。

关键词：小方坯；漏钢分析；改进措施

    安阳钢铁股份有限公司第二炼钢厂(以下简称安钢二炼钢)2号方坯连铸机采用浸入式水口加保护渣保护浇注工艺。2004年铸机平均溢漏钢率为0．68％，上半年平均为0．9％，最高月份为1．2％，溢漏事故多，已严重影响了连铸生产。为促进连铸生产顺行，同时也为铸机高效化生产打下基础，于2005年元月开始对2号方坯连铸机溢漏钢进行攻关，并取得了显著效果。

1工艺现状

  安钢二炼钢2号连铸机始建于1989年，铸机类型为国产SFR-6型四机四流小方坯连铸机，铸坯断面为120 mm×120mm，采用定径水口、浸人式水口、保护渣和事故摆槽等浇注方式。目前，主要浇注钢种为Q235B、HRB335、HRB400、Q345B等钢种，连铸机主要技术参数为：

  流间距1 100 mm；正常拉速2．8～3．5 m／min；铜管长度850 mm；铜管壁厚12．5 mm；铜管材质为脱氧磷铜；水缝宽度3．5 mm；结晶器倒锥度(0．56％～0．76％)／m；结晶器水量95～100m³／h；结晶器水压0．6～0．7 MPa；振动结构形式为半板簧振动。

2漏钢事故概况

     2004年2号机溢漏钢569次，统计结果见图1，角裂漏钢占69％，为主要漏钢类型，下渣漏钢和拉断漏钢分别占14．9％和6．7％。因此，控制角裂漏钢可以大幅度降低溢漏钢率。角裂漏钢铸坯的形貌如图2所示，角裂漏钢主要发生在出结晶器坯壳距角部10～25 mm处，漏钢长度100～200 mm，沿漏钢部位的上下有纵裂缺陷。

3原因分析

3．1  钢种的影响

    我厂主要生产低碳钢，其在结晶器内形成的初生坯壳，在固相线温度以下25～50℃时发生包晶反应(δ+L—γ)，并伴随较大线收缩，坯壳与结晶器壁脱离产生大的气隙，导出热流减少，坯壳变薄，而且厚度不均匀。当坯壳所受应力超过其抗拉强度时，在坯壳薄弱处产生应力集中出现细小纵裂纹，出结晶器坯壳由于失去支撑以及受二冷强冷影响，裂纹进一步扩大，发生漏钢。相同冷却条件下，低合金钢比普碳钢温降速度大，凝固快，在一次冷却不均匀时，坯壳厚度差别更大，裂纹敏感性更强，在热应力和形变应力共同作用下，易在坯壳薄弱处开裂，从而极易发生角裂漏钢。2005年元月2号机生产0235B钢1 103炉，生产HRB335钢808炉，当月溢漏钢统计结果见表1，在11次角裂漏钢中，低合金钢占10次。

3．2  结晶器的影响

    (1)结晶器水缝的影响：方坯角部属二维传热，坯壳收缩早，强度高，而坯壳四面受钢水静压力作用压向铜管壁，在偏离角部10～25 mm处出现较大气隙，传热减弱，此处坯壳薄，而且受拉应力作用。结晶器水缝不均匀，将直接造成坯壳厚度不均匀，产生的拉应力也不等，较大拉应力作用在偏离角处，产生微裂纹，出结晶器下口坯壳发生鼓肚，形变应力增加，裂纹进一步扩大，撕裂坯壳，发生角裂漏钢。2号连铸机结晶器水缝由于长期不调整，造成上下口水缝调整螺钉与铜管壁间隙大，检查发现，铜管在内水套中可以明显摇摆，上下口同侧面水缝差别大于0．5 mm，装配后甚至出现歪斜。此类铜管上机后寿命很短，一般在1 500t以内，主要原因是角裂漏钢事故频发，漏钢部位集中在水缝大的一侧偏离角处。   

    (2)铜管内腔倒锥度的影响：结晶器传热的热阻主要是气隙，气隙小，则热阻小，气隙大，则热阻大。结晶器使用前期，铜管内腔曲线比较接近坯壳收缩曲线，气隙均匀，传热均匀，坯壳厚度也较均匀。在使用过程中，铜管不断磨损和受热变形。到使用中、后期，总锥度变小，而且，弯液面下传热量大，铜管局部发生变形，也增加了坯壳的不均匀性。坯壳在结晶器下部易发生鼓肚，取样显示，120 mm×120 mm铸坯鼓肚量大于2 mm易发生偏离角内裂，出结晶器后坯壳失去支撑，易发生漏钢。2005年元月216号铜管寿命2 491 t，使用前后内腔曲线对比如图3所示。

    由图3可以清晰地看出，使用后弧面在距上口50～100mm间距内已形成正锥度，测弧总锥度小于0.4 mm，而且距上口200～400mm和500 ～700mm间距内侧弧无锥度，侧内锥度比侧外锥度小，这与内弧东侧角裂漏钢多相吻合。

    (3)铜管内表面的影响：铜管在使用过程中，由于处理漏钢事故放置冷钢过量且歪斜，造成面部和角部划伤，深度大于1 mm以上，在拉钢过程中，划伤处坯壳与铜管壁之间热阻大，坯壳薄，容易出现凹陷，且凹陷底部有明显裂纹，此时如过热度增加或突然提高拉速，容易在裂纹处漏钢。

    铜管制作质量差，特别是铜管面部和角部局部镀层的脱落，增加了热阻，造成传热不稳定，容易引起漏钢。另外，铜管坯料中有沙眼，随着结晶器过钢量的增加，铜管内表面磨损，沙眼漏出，出现挂钢现象，严重时造成裂纹漏钢。

3．3过热度和拉速的影响

    裂纹漏钢与中包温度和拉速关系密切，保证钢水有一定的过热度，能保证钢水顺利浇完。理论研究表明，过热度每增加10℃，结晶器出口坯壳厚度减少3％，温度过高，就会造成出结晶器坯壳薄和高温强度低，受到的应力一旦撕破坯壳，就容易产生裂纹漏钢。对2号机2005年1月浇铸HRB335钢的中间包温度统计见表2，分析结果如图4所示，中间包温度愈高，漏钢率愈高，中包温度达到1 550℃以上，漏钢率急剧升高。较快的拉速尤其是高过热度时提高拉速会加剧坯壳生长的不均匀性，我厂2号机浇注钢水过热度在40℃以上，拉速大于3．3 m／min，即使在结晶器使用前期也容易出现角裂漏钢。

3．4振动的影响

  振动仿弧差，偏摆量大，会对坯壳产生剪力，影响保护渣的润滑，增大拉坯阻力。从传热角度分析，振动仿弧差，偏摆量大，会增大坯壳与铜管间气隙的不均匀性，导致坯壳厚度的差异增大。元月25日第3流连续发生多次角裂漏钢，停机检查发现，振动框架内东侧卡钢渣，造成振动不平稳，结晶器偏摆严重，坯壳对铜管内腔两侧和内东角磨损严重，偏角部传热不均匀导致角裂漏钢。

3．5保护渣的影响

  保护渣的特性指标如粘度、熔化速度、熔点对保护渣使用效果影响较大。熔点高，熔速低，液渣层薄；粘度高，液渣流动性差，渣耗小，不能均匀填充气隙，结晶器传热不均匀，我厂2号连铸机使用预熔型保护渣，设计拉速2．7～3．1 m／min，其性能指标见表3，当铸机提速到3．3 m／min以上，由于保护渣熔点高，粘度大，熔速慢，液渣层厚度减小，特别当拉速波动大时，液渣膜及不均匀，易出现粘接拉断现象。

3．6  二冷的影响

    刚出结晶器的坯壳温度高又失去支撑，此时，需要均匀强冷促使坯壳快速生长。如果二冷上部局部冷却过弱出现返熔现象，在高拉速条件下容易产生漏钢事故。2005年9月，我厂曾发生拉钢过程中，因二冷电磁阀故障突然停水造成角裂漏钢的事故。

3．7  操作因素的影响

    (1)浸入式水口不对中，钢流中心偏移，坯壳局部冲刷严重，减小了坯壳厚度，严重时出现结晶器翻钢现象，在结晶器使用中、后期易发生角裂漏钢；

    (2)结晶器液面不稳定，导致拉速波动大，凝固曲线偏离铜管内腔曲线，易发生坯壳厚度不均匀，在结晶器使用后期易发生出结晶器口角裂漏钢，角裂漏钢往往发生在拉速调整后的一小段时间内，因此，要尽可能保证拉速稳定，不能以调整拉速来适应钢水温度、冶炼周期和供钢节奏，而是应积极保证钢水供应和钢水质量，满足连铸需求；

    (3)浸入式水口寿命短，更换频繁，更换时需将中间包整体升高，出现其它流次水口插入深度过浅，液面不稳定现象，易造成卷渣漏钢；

    (4)原水口耐材不配套，上下水口之间接冷钢，用小氧管吹烧形成的氧化渣进入结晶器，易造成下渣漏钢。

4采取的措施

    (1)加强调整结晶器水缝，给维修人员配发卡尺、百分表、塞尺等专用测量工具，要求每支新铜管安装前都要测量内腔面部尺寸和下口尺寸，不符合要求的铜管不上机，调整结晶器水缝，减小铜管壁厚差的影响，同断面同侧面水缝误差控制小于±0．1 mm，提高结晶器四面冷却的均匀性；

    (2)采用银铜铜管，提高铜管屈服强度，提高再结晶温度到，350℃以上，减少弯液面以下150mm区域内的热变形，保证初生坯壳的形状，减少初生裂纹的发生几率。同时督促铜管生产厂家提高质量，避免出现沙眼和镀层脱落现象；

    (3)将中间包钢水过热度从10～45℃调整到10～20℃，增加出结晶器坯壳厚度，连浇炉次Q235钢中包温度按1 530～1 540℃控制，HRB335钢中包温度按1 520～1 530℃控制，同时提高钢水氩前温度合格率，加强吹氩调温，提高钢包到站温度合格率；

    (4)随着拉速的提高，将定径(快换)水口出口内径由中14．5 mm增大至0中15．0 mm和中15．5mm，稳定钢流，避免依靠水口侵蚀扩径提高通钢量。调整保护渣成分，降低粘度，提高熔速，改善物理性能，液渣层厚度由改进前的8～10mm提高到10～12 rnm，平均渣耗由0．28 kg／t提高到0．34 kg，／t；

    (5)稳定操作，保证浸入式水口插入深度为50～80mm，勤推保护渣，保证结晶器黑面操作，稳定拉速，控制拉速波动不大于0．2 m／min，减少液面波动，保证保护渣的润滑效果。处理事故放冷钢应适量，避免划伤铜管。

5取得的效果

    采取上述措施后，2号连铸机溢漏钢率逐渐下降，并稳定在较好水平，2005年上半年平均溢漏率0．27％，与2004年同期水平相比降低0．63％。改进前、后月溢漏率对比如图5所示。

6  结  论

    (1)铜管内腔尺寸不合理和结晶器水缝不均匀导致传热不均匀是造成2号机角裂漏钢多的主要原因；

    (2)2号机由于浸入式水口保护浇注对插入深度的要求，结晶器液面较高而且比较稳定，造成铜管距上口50～200mm处变形是影响角裂漏钢；的重要因素；   

    (3)高拉速下振动稳定性和保护渣性能对角裂漏钢有较大影响。