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连铸漏钢的事故类型及原因、预防措施

 耐材百科全书 2020-12-29

所谓漏钢是指连铸初期或浇注过程中,铸坯坯壳凝固情况不好或因其他外力作用引起坯壳断裂或破漏使内部钢水流出的现象。漏钢是连铸生产中恶性事故之一,严重的漏钢事故不仅影响连铸机的正常生产,降低作业率,而且还会破坏铸机设备,造成设备损坏。漏钢事故因发生的时间不同及发生在铸机上的位置不同分为多种形式,其产生的原因也各不相同,主要分为以下几点:

⑴开浇漏钢:开浇起步不好而造成漏钢。

⑵悬挂漏钢:结晶器角缝大,角垫板凹陷或铜板划伤,致使在结晶器中拉坯阻力增大,极易发生起步悬挂漏钢。

⑶裂纹漏钢在结晶器坯壳产生严重纵裂、角裂或脱方,出结晶器后造成漏钢。

⑷夹渣漏钢:由于结晶器渣块或异物裹入凝固壳局部区域,使坯壳厚度太薄而造成漏钢。

⑸切断漏钢:当拉速过快,二次冷却水太弱,使液相穴过长,铸坯切割后,中心液体流出。

⑹粘结漏钢:铸坯粘结在结晶器壁而拉断造成的漏钢。

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开浇漏钢

(1)中包塞棒头部及上水口碗部烘烤不良。因碗部较低,传统烘烤方法烘烤火焰达不到碗部,致使碗部温度比其他部位温度低100~200℃。钢水温度低易造成冷钢垫棒、钢流失控,被迫提高拉速,导致坯头未充分凝固,造成开浇漏钢。

(2)纸绳松动,钢水从其缝隙中渗漏;纸绳受潮,遇钢水后爆炸产生缝隙,钢水从缝隙中渗漏。

(3)铁屑层过薄,造成钢水将纸绳燃烧后从缝隙渗出;铁屑层过厚,将导致坯头强度不足,坯壳被拉断;铁屑受潮、有油污或有杂物,遇钢水后爆炸或燃烧,钢水将纸绳燃烧后从缝隙渗出或坯头强度不足,坯壳被拉断。

(4)传统的封堵引锭方式是用纸绳将引锭头与结晶器间四周的缝隙塞紧、塞实。钢水到站测温时,先在引锭头上均匀铺撒20~30mm厚的铁钉屑,然后在铁钉屑上按规定交叉摆放好钢板条。如果钢板条摆放不好,会使钢水直接冲刷铁屑和纸绳;若钢板条熔化不充分,则初生坯壳过薄,拉坯时将导致坯壳撕破。

(5)操作中存在以下问题:开浇钢流过大,将铁屑冲散或将钢水溅到结晶壁上、角缝上形成夹钢;起步提速过快,每次超过0.1m/min,初生坯壳承受不了其拉力;有异物进入结晶器,并咬入初生坯壳中。

(6)设备方面存在以下问题:引锭下滑超过20mm;结晶器角缝过大,超过0.30mm。

为防止开浇漏钢,开浇前应做好充分的准备和检查,重点应注意以下几点:

⑴检查引锭头密实和冷料堆放情况;

⑵检查水口与结晶器对中情况;

⑶检查结晶器铜板有无冷钢,锥度是否合适;

⑷检查二冷喷嘴是否畅通完好;

⑸了解钢水的流动性、钢水温度状态,中间包和水口是烘烤状态,保护渣的质量。上水口和浸入水口烘烤充分,保证浸入水口在2.5小时内温度800度以上,上水口塞棒温度在1100度以上。

⑹要根据铸坯断面决定注流大小和钢水在结晶器停留时间。

⑺起步拉速一般保持为0.5m/min,增速要慢(0.15m/min),防止结晶器液面波动过大。

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浇注漏钢

浇注过程中发生漏钢的根本原因在于铸坯出结晶器后局部凝固壳过薄,承受不住钢水静压力而破裂导致漏钢。因而,为防止浇注过程中的漏钢事故发生,需找出凝固壳局部过薄的影响因素,其主要有以下几方面:

⑴设备因素:结晶器严重破损而失去锥度,铸坯脱方严重;结晶器与二次冷却段对弧不准;铸流与结晶器不对中等。此外,结晶器铜管变形、内壁划伤严重,液膜润滑中断等,也会造成坯壳悬挂而撕裂。

⑵工艺操作因素:如拉速过快,注温过高,水口不对中、注流偏斜,结晶器液面波动太大,注流下渣,出结晶器冷却强度不足等。

⑶异物或冷钢咬入凝固壳:如液面波动太大时,结晶器中未熔渣块卷入凝固壳,中间包水口内堵塞物随钢流落到结晶器液相穴,被凝固前沿捕捉而导致漏钢。

综上所述,为防止浇注过程中漏钢,在设备维护方面,应定期检查结晶器的使用情况,保证结晶器的倒锥度,结晶器应与二冷导向段保持对中,避免铸坯在拉钢过程中受到机械力的作用而发生坯壳变形破裂等引起拉漏。

在结晶器润滑方面,应保证结晶器润滑均匀,避免因润滑不好造成结晶器与坯壳的粘附漏钢和悬挂拉漏。

在工艺操作方面,应注意操作稳定,减少拉速的变动次数和变动量,保持结晶器内液面稳定,避免出现过大或过频繁的波动。同时应控制中间包内液面不能太低,避免大量的非金属夹杂物或钢渣卷入结晶器内。对采用保护渣的浇注,应采用熔融状态好粘度适中的保护渣。此外,应避免过热度太大的高温钢,因为高温钢水对漏钢事故及铸坯质量的影响都是相当明显的。

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粘结漏钢

粘结漏钢是连铸生产过程中的主要漏钢形式,据统计诸多漏钢中粘结漏钢占50%以上。所谓粘结的引起是由于结晶器液位波动,弯月面的凝固壳与铜板之间没有液渣,严重时发生粘结。当拉坯时磨擦阻力增大,粘结处被拉断,并向下和两边扩大,形成V型破裂线,到达出结晶器口就发生漏钢。

粘结漏钢的发生有以下情况:内弧宽面漏钢发生率比外弧宽面高(大约3:1);宽面中部附近(约在水口左右300mm)更易发生粘结漏钢;大断面板坯容易发生宽面中部漏钢;而小断面则发生在靠近窄面的区域;铝镇静钢比铝硅镇静钢发生漏钢几率高;保护渣耗量在0.25kg/t钢以下,漏钢几率增加。

发生粘结漏钢的原因是:1)形成的渣圈堵塞了液渣进入铜管内壁与坯壳间的通道;

2)结晶器保护渣Al2O3含量高、粘度大、液面结壳等,使渣子流动性差,不易流入坯壳与铜板之间形成润滑渣膜。3)异常情况下的高拉速。如液面波动时的高拉速,钢水温度较低时的高拉速。4)结晶器液面波动过大,如浸入式水口堵塞,水口偏流严重,更换钢包时水口凝结等会引起液面波动。

在浇注过程中防止粘结漏钢的对策有:

(1)监视保护渣的使用状况,确保保护渣有良好性能。如测量结晶器液渣层厚度经常保持在8~15mm,保护渣消耗量不小于0.4kg/t钢,及时捞出渣中的结块等。

(2)提高操作水平,控制液位波动。

(3)确保合适的拉速,拉速变化幅度要小。升降拉速幅度以0.15m/min为宜。

(4)严格控制钢水质量,提高钢水洁净度,减少钢中夹杂物。

(5)加强对结晶器铜板的检查,发现有龟裂或其他影响铜板平整度的因素,必须进行打磨处理,如果问题严重必须下线。

(6)坚持结晶器液面的自动控制制度,当液面自动控制出现不稳时,及时改为手动浇注,保证液面波动在最小范围,波动目标值控制在±3mm之内

(7)降低中间包内钢水温度,将钢水过热度控制在35℃之内,杜绝高温钢浇注。

(8)粘结预报系统用于预先报告黏结的发生,特别是对于防止黏结漏钢起到了非常重要的作用。黏结预报系统通过埋入结晶器的热电偶进行温度监控,在热像图中弯月面出现冷点及热点下移时即认为坯壳产生黏结。

悬挂漏钢

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悬挂漏钢

钢水钻入结晶器角缝形成冷钢或结晶器上口四角缝处有挂钢与初生坯壳连接而造成拉坯受阻引起漏钢。应严格结晶器角缝检查制度,在角缝大于0.35mm时应及时更换新的结晶器;结晶器上口四角缝处用石棉塞好,防止挂钢,一旦发现立即清除。

卷渣漏钢、、

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卷渣/夹渣漏钢

卷渣漏钢有结晶器保护渣卷入,钢水夹杂物卷入,钢包、中间包脱落的耐火材料卷入等导致的漏钢;漏钢后一般可在残坯漏钢部位看到明显的结渣。

1)结晶器保护渣的卷入漏钢当SEN的设计不合理,SEN的插入过浅,SEN的对中不良或SEN穿孔及破裂都会导致保护渣的卷入。另外保护渣的加入操作不正确,以及捞渣都会导致卷渣漏钢。

2)钢水夹杂物卷入漏钢当精炼钢水脱氧不良,软吹时间不够,钙处理前钢水S含量高(大于0.01%),钙处理后Ca/Al(小于0.09)与Ca/AlOxy(小于1),都会导致钢水中的Al2O3、CaS夹杂物偏高,加上钢包引流,保护浇注不周产生的夹杂物,若在中间包内没有充分上浮则会蓄塞棒堵水口,并导致液面波动,当塞棒或SEN积蓄的夹杂物被突然冲下时,就可能导致卷渣漏钢。另外当中间包覆盖剂加入不正确,大包下渣过多,中间包液面过低都会导致卷渣漏钢。

3)耐火材料的卷入漏钢钢包工作衬耐材、中间包工作层耐材的脱落,SEN或塞棒的掉块并卷入结晶器中,极有可能导致漏钢浇注过程中易引起铸坯夹渣及处理措施及处理措施:

浇注过程中易引起铸坯夹渣及处理措施:

1)中包降液面:当发生中包降液面≤35吨时,机前应及时降低拉速到工艺要求的最低拉速,当中包吨位回复正常液位40吨以上时,在进行正常升速操作。避免拉速过高或升速过早造成结晶器卷渣。(中包液位降低也容易造成液位波动,应及时检查结晶器四周有无渣条)

2)水口偏流或侧翻:当发生水口偏流时,首先机前应控制拉速≤1.2m/min(断面≤1200mm)4≤1.0m/min(断面≥1200mm),推渣时侧重侧翻一侧保证不裸露钢花。同时检查塞棒机构及开口度是否正常。侧翻严重可进行换水口。

3)水口插入深度不合适:当浸入式水口插入深度过浅而拉坯速度较低时,流股冲击不到结晶器窄面,流股上回流到水口侧面附近,其向下的分速度把保护渣卷入钢水,被水口流股捕捉,进入结晶器造成卷渣。水口浸入深度过深,容易回流卷渣;如过深,增加了夹杂物和气泡卷入铸坯深处的机会,且由于热点下移,增大了漏钢几率,并造成了化渣不良,润滑不好。因此浇钢随时跟踪水口的进入深度,及时调整。(水口浸入深度110-180mm)

4)拉速控制:拉坯速度较快,保护渣熔融结构变化,熔渣层厚变薄,粉渣层卷放钢液的几率增大;拉速太慢,容易造成回流卷渣.严谨高拉速抢钢水,控制好生产节奏减少低拉速浇注。

5)保护渣液渣控制:保证保护渣液渣厚度符合工艺要求(8-15mm)当保护渣液渣厚度低于6mm时,液渣对钢水中的夹杂吸附能力减弱易引起铸坯夹渣。拉钢工必须关注保护渣使用情况发现异常及时更换保护渣。

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