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摘 要：质量是企业生存和发展的根本，为提高钢坯的产品质量。三安炼钢厂对开浇、对接、浇铸结束等原因造成钢水液面波动大、拉速变化频繁的浇铸坯纳入连铸钢坯质量控制的重点。本文以连铸铸坯为对象,对稳态与非稳态坯进行了区分，简述了炼钢厂通过对“非稳态浇铸”过程的综合控制与优化，分析了各阶段非稳态浇铸铸坯取样对比情况，出台实施了“非稳态坯”的相关考核制度，使非稳态铸坯有组织、有计划的送到轧钢轧制，便于成品检验把关。最终提高了炼钢铸坯实物质量，进一步减少、输出各类非稳态坯给轧钢、社会市场造成废品的产生，对提升铸坯质量、减少消耗等方面带来积极效果。 关键词：非稳态坯；过程控制；铸坯质量 前言 福建三安钢铁有限公司炼钢厂（下简称三安炼钢厂）年产粗钢245万t，现有2座在线倒灌站、1座600t混铁炉、3座50t氧气顶底复吹转炉、使用第四代“OG”转炉烟气净化湿法除尘系统、R7m弧160m×160mm四机四流连铸机3台，主要冶炼HRB系列(HRB500、HRB400E、HRB400等抗震热轧带肋钢筋)普碳钢及Q195等低碳钢为主。 “质量是企业的生命”“质量是企业生存和发展的根本”这是三安企业的永恒主题，众所周知，一旦不合格产品流入市场，发生质量异议，就会给企业信誉带来不良影响，久之将会失去信誉，失去市场[1-9]。因此，加强质量管理，提高企业的成本竞争优势刻不容缓。要提高产品质量，必须全员参与，并牢固树立质量意识，落实岗位作业标准、控制和执行好产品的操作流程[2]。 1铸坯的质量特征 1.1 铸坯质量的含义 铸坯纯净度(夹杂物数量、形态、分布)、铸坯表面缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)、铸坯内部缺陷(裂纹、偏析、夹杂等)。 1.2 铸坯质量的四项指标 铸坯几何形状、表面质量、内部组织致密性和钢的清洁性。 2 铸坯缺陷分类 2.1 内部缺陷 内部裂纹（偏析裂纹、中间裂纹）；三角区裂纹（侧边裂纹）；对角线裂纹（角部裂纹）；中心线裂纹；中心偏析和中心疏松；保护渣夹杂；球状夹杂；团絮状夹杂；皮下夹杂；皮下气泡。 2.2 表面缺陷 纵向表面裂纹；头坯的纵向裂纹；靠近角部的纵向裂纹；横向表面裂纹；窄面横裂纹；星状裂纹；头坯上的针孔；面上的针孔和点状夹渣；分布在纵向直线上的针孔和团絮状夹渣；整个表面上的针孔；渗碳；深的振痕。 2.3 形状缺陷 纵向凹坑；横向凹坑；铸坯鼓肚；宽度偏差；厚度偏差；挠曲；不直；菱形变形；椭圆。铸坯中心裂纹在轧制中不能焊合，在钢板的断面上会出现严重的分层缺陷，在钢卷或薄板的表面呈中间波浪形缺陷，在轧制中还会发生断带事故，给成品材的轧制和使用带来影响。 3 铸坯的分类 质量是由满意、信任及承诺所构成，企业主要从原料检验、生产制造、出厂检验、售后服务等全方面去控制，才可确保产品的整体质量[1-3]。三安炼钢厂严格从生产制造、出厂检验出发，把连铸铸坯质量分为三种状态：合格铸坯、废坯和非稳态铸坯。 3.1 合格铸坯 钢水成份满足钢种工艺要求的，钢水在连铸浇铸满足连铸生产工艺要求的铸坯为合格铸坯。 3.2 不合格铸坯 钢水成份不满足钢种工艺要求的，铸坯表面刮伤或压痕超出国标范围的铸坯，为不合格铸坯（废坯）。 3.3 非稳态坯 由于生产中不稳定因素，对超出工艺要求标准的铸坯为非稳态坯（Non steady state slab），主要指中包开浇、中包对接、快换浸入式水口、钢水过氧化、黑钢包使用、黑中包使用、钢水低液面操作、浇铸结束等原因造成中包钢水液面（≤400mm时间段的生产）波动大、拉速变化频繁的浇铸坯状态[1-6]。非稳态浇铸时钢液的保护浇铸状态、中间包钢液流场及覆盖剂性质和作用、结晶器流场及液面波动都受到较大影响，以此造成钢水二次氧化加剧、结晶器卷渣现象严重，最终影响到生产和铸坯的质量[5-10]。 4 非稳态钢坯的判断 三安炼钢厂对连铸非稳态浇铸规定如下: （1）黑钢包、新钢包、连铸中包未经烘烤或烘烤温度未达到工艺要求，中包开浇第一炉的铸坯。 （2）各种原因造成中包钢水液面≤400mm时间段生产的铸坯，液面波动≥±5mm并且浇注时间持续≥3分钟的铸坯。 （3）低温絮流、突发事故卸浸入式水口及处理事故时间段的铸坯，结晶器液面波动大。 （4）转炉冶炼异常炉次：钢水严重过氧化或成份异常的铸坯，冶炼异常炉次的前面一炉每流的最后一支铸坯和后面一炉每流的第一支铸坯，铸坯缩孔、内部裂纹等缺陷等级≥3.0的铸坯。 为加强炼钢厂铸坯质量管理，使非稳态铸坯有组织送到轧钢轧制，便于轧钢厂和质计部对成品检验把关，防止成品废品流入市场，炼钢厂对非稳态铸坯控制管理如下。 5.1 提高钢包、中包的烘烤时间和温度，减少黑钢包、新钢包、温度未达的连铸中包开浇，减少高温钢的浇铸炉次。 （1）对钢包烘烤系统进行改造，将一般式烧嘴改造为蓄热式烧嘴。 （2）加强监督和检查，保证钢包烘烤时间，钢包包衬温度在930℃以上；保证连铸中包烘烤时间，杜绝黑钢包、黑中包开浇生产。 5.2 降低各种原因造成中包钢水液面≤400mm时间段生产的铸坯，液面波动≥±5mm并且浇注时间持续≥3min的铸坯。 （1）加强操作标准化工作，减少人为因素的干扰。 （2）强化生产协调，确保钢水衔接，合理钢水待浇时间，保持中间包流场稳定，避免中包液面波动过大。 （3）提高钢包自开率，减少或避免烧氧浇钢，减少液面波动。 ①钢包要勤拉包口，钢包热修后要求再次翻包倒渣，减少钢包摆放过程中稀渣回流或包口渣块滚入水口中，造成渣堵水口现象。 ③合金、脱氧剂要按规程操作，必须等钢水出到钢包里才可向钢包中加入合金、脱氧剂等材料时。原因合金、脱氧剂的温度较钢水温度低，且处于钢包底部，易结“冷钢”，不利于自开。 ④选择流动性好、热膨胀系数小、烧结性适当且成本适当的优质引流砂。 （4）提高设备完好性。 加强对设备的巡、点、检、加油润滑工作，大力推行计划检修和预防性维修，提高设备保障能力，确保设备的安全稳定运行，减少生产异常，为均衡高效生产提供有力支撑。提高在线设备、离线设备的完好性，确保安全生产。 5.3 低温絮流、突发事故卸浸入式水口及处理事故时间段的铸坯。 （1）减少钢水低温絮流现象。 ①转炉炉长要关注自己炉子所接连铸机的浇注情况，控制好待浇时间，给连铸适当的钢水温度。 ②提高连铸机长等操作水平和工作责任心，对异常温度钢水要全程跟踪落实来减少生产事故；在生产过程中，针对问题采取有效的措施，防止事故扩大化。 ③相关岗位要做好钢包温度、钢水温度的监控工作，发现异常要及时反馈相关单位并查找原因。 ④现场调度长要加强生产协调，要根据钢水温度、钢水衔接等全方面问题，合理控制出钢正点率，确保钢水待浇时间进行组织生产。 （2）实现“三炉三机7个钢包周转”确保钢包出钢温度 加强钢包周转，制订落实各工序停留时间和操作要点，缩短各工序内钢包停留时间；开展转炉放钢正点率攻关，有效控制在2min至5min之内；通过加强工序衔接，强化调度指挥协调，进一步提高连铸拉速，保证连铸全流浇注。 （3）结晶器浸入式水口的快速更换 结晶器浸入式水口的更换，会造成结晶器液位的大幅变动及结晶器流场的急剧变化，进而带来保护渣渣层结构被打破，稳定浇注下的热交换平衡被破坏，在无法避免水口更换之非稳态带来的影响的情况下，需要通过合理、平稳的联动操作来实现对此过程中液位的控制[5-11]。 5.4 转炉冶炼异常炉次 （1）提高转炉炉长的操作水平，减少钢水严重过氧化或成份异常现象。 ①操作水平的提高关键在于操作者对操作过程的细致观察和日常的经验积累，吹炼过程枪位控制原则为：保证早化渣、化好渣、无喷溅、不粘枪、快速脱碳、均匀升温。 ②操作工要关注铁水的物理化学性能, 动态调整入炉冷料, 确保热量平衡, 加强生产工序间的原料信息传递，对炉前重要岗位操作人员进行有效的实践和理论培训, 提高操作者的业务技能，确保加料系统在正常操作状态。 （2）提高钢包底吹氩精炼效果。 钢包全程底吹氩工艺为钢水从炼钢转炉出到钢包时就采用透气砖底吹气法给钢水吹氩直到上连铸的全过程，此工艺提高了钢液在钢包内的环流、搅拌，使添加在钢水中的脱氧剂、增碳剂、合金等快速熔化、分散，吸附钢液中的夹杂物，去除钢中的非金属夹杂，从而达到净化钢液、促使钢液成分和温度均匀的目的[8]。 炼钢厂通过改善钢水衔接，提高中包、钢包烘烤质量，加强钢水保护浇铸，确保中包液面等措施，取得了显著的效果。 6 各阶段的非稳态坯质量对比情况 6.1 各阶段非稳态浇铸铸坯取样对比情况：2015年1月份对非稳态浇铸铸坯取样对比情况如 表1。 表1 各类非稳态浇铸坯夹杂物含量
6.2 非稳态浇铸铸坯坯低倍酸洗对比情况 2015年1月24日，炼钢厂对各种非稳态铸坯的酸洗低倍试样实物图，见图1。 6.4 非稳态浇铸铸坯坯低倍样对比情况，见图3。 各阶段非稳态坯的质量对比情况从表1、图1、图2、图3中可以得出： 开浇、中包对接、快换浸入式水口、钢水过氧化、黑钢包使用、黑中包使用、钢水低液面操作、浇铸结束等原因造成钢水液面波动大、拉速变化频繁的浇铸坯质量都不理想。 开浇的头坯品质降低程度远远大于其它情况的非稳态浇铸铸坯，在结晶器内钢水流动状态发生波动和钢水严重二次氧化这两个影响铸坯大型夹杂物含量因素中，钢水严重二次氧化造成的不良影响要大得多[7]。 7 非稳态铸坯处理及效果 将上述落地的非稳态坯经技术科确认后，通知质计部有组织的送到轧钢厂，便于轧钢厂和质计部对成品检验把关，防止成品废品流入市场。 7.1 非稳态铸坯处理 （1）中包烘烤温度未达工艺要求和新钢包未经烘烤的第一炉的非稳态铸坯，开浇每流坯头取角部样观察，之后再随机取3-5个样观察，若无问题，则该炉铸坯可热送至轧钢生产。其它原因的非稳态坯落地处理。 （2）控制钢的凝固冶金行为 铸坯在凝固末期形成中心偏析、疏松和缩孔，如果此时钢水过热度过高，拉速与温度不配合，辊子开口度扩大，就可能扩大为连续性的中心裂纹。裂纹附近夹杂物较多，主要是硫化物沿晶界分布。 ①控制钢水的过热度。 ②控制钢水磷、硫、碳含量及锰硫比。 ③控制和稳定拉速。 ④对铸机辊缝进行收缩。 ⑤优化冷却系统提高冷却效果。 （3）非稳态铸坯落地时间计算：t=21/v。 t为从非稳态铸坯出结晶器到火切机时间，单位：min； 21为结晶器出口到火切机长度，单位：m； v为非稳态出现后的平均拉速，单位：m/min。 7.2 非稳态铸坯处理的效果 炼钢厂从2015年2月份出台了“非稳态坯”的相关制度，开始对非稳态坯进行严格把关，对提高产量、提升铸坯质量、减少消耗等方面带来积极效果。见表2 表2 非稳态坯处理情况 单位：吨 非稳态坯造成废品情况 表3
从上表2可以看出，炼钢厂对“非稳态浇铸”统一处理减少杜绝了大量的成品废品流入市场，质量效益均有明显增长。 8 结 论 三安炼钢厂本着废品是非稳态坯，非稳态坯不一定是废品为原则，对非稳态坯首先以识别为主，再是减少非稳态坯的产生，最终目的是杜绝非稳态坯造成的废品流入市场。 （1）进一步提高转炉、连铸操作工的操作水平以及质量意识。 （2）提高了相互监督力度，强化了质量责任，加强对生产全局的控制，加强对非稳态浇铸过程的铸坯控制。 （3）严格落实生产的各个环节和上下游的衔接，确保生产的稳定顺行，使各车间、大班、班组的质量处于受控状态，把不符合质量因素控制、消灭在萌芽状态。 （4）全面提高炼钢铸坯实物质量，进一步减少、输出各类非稳态坯给轧钢、社会市场造成废品的产生。 （5）炼钢厂从2015年2月份出台实施了“非稳态坯”的相关制度后，炼钢市场投诉、理赔情况为零 |
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