拉漏
铸钢炼铁过程中的事故
拉漏(breakout)是指在连续铸钢炼铁过程中,凝固坯壳出结晶器后,抵抗不住钢水静压力的作用,致使钢水从坯壳薄弱处流出造成的事故。
造成漏钢的原因
造成漏钢的原因是极其复杂的,但大致可有以下6种情况:
(1)开浇漏钢。开浇后拉坯起步时由于引锭杆头部密封不良所致。
(2)悬挂漏钢。结晶器角缝大、角垫板凹陷或铜板划伤,使结晶器拉坯阻力增大,极易发生起步悬挂漏钢。
(3)裂纹漏钢。在结晶器内坯壳产生严重纵裂、角裂或脱方(见鼓肚与菱变),铸坯出结晶器造成的漏钢。
(4)夹渣漏钢。由于在结晶器内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。
(5)粘结漏钢。由于结晶器保护渣润滑不良,使坯壳粘结在结晶器铜壁而拉断造成漏钢。
(6)切割漏钢。当拉速太快,二次冷却太弱,致使铸坯内液相穴过长,铸坯切割后中心未凝固的钢液流出。
引起漏钢的因素
引起漏钢的因素有5种:
(1)设备因素。结晶器磨损以致失去锥度,铸坯脱方严重,对弧不准,结晶器注流不对中等。
(2)工艺操作因素。拉速过快,注温过高,水口不对中,结晶器液面波动太大,冷却强度不足等。
(3)坯壳悬挂。结晶器铜板变形,内壁划伤,液渣膜润滑中断等。
(4)异物嵌入凝固壳。如液面波动太大时结晶器未熔渣块卷入凝固壳。
(5)保护渣性能不良。
在生产中遇到的纵裂拉漏
连铸机是一台三机三流两点矫直小方坯弧形连铸机,该铸机采用了多项先进的工艺技术与设备,在生产不锈钢 时采用了保护浇注(大包采用保护管,中包有挡渣堰,并有双层覆盖剂,浸入式下水口,专用铬不锈型结晶器液面保护渣等),自动液面控制,结晶器电磁搅拌等工艺技术。从拉漏事故的产生区域看:多发生于二次冷却区的二段和三段,从拉漏的铸坯表面看,多发生于铸坯的侧面和内弧面,拉漏事故的时间段看拉漏事故通常发生在拉钢中途采用自动液面控制时段,从以上三点可以推断:纵裂是在结晶器内已经生成了纵裂纹,在出结晶器下口后由于二次冷却过强而均匀,结晶器与二冷段对弧不良,拉速过快,升降拉速幅度过大,造成已有的纵裂纹扩大或热应力的增加,铸坯中未凝固的钢水从纵裂纹处冲出造成拉漏事故。
铸坯表面纵裂的影响因素
纵裂纹起源于结晶器初凝坯壳厚度的不均匀,作用于坯壳的拉应力超过允许强度,在坯壳薄弱处产生应力集中导致坯壳断裂或出结晶器后在二次冷却区裂纹扩展,严重时会造成废品和拉漏。铸坯表面纵裂的影响因素主要有以下几方面:
1 结晶器液面波动过大
连铸操作中拉速升降幅度过大造成液面波动大,破坏了钢液在结晶器内的流场和保护渣合理的三层结构,对裂纹发生率有极大影响。另外无论是升速还是降速,都属于不稳定的状态,也增加了裂纹发生的几率,因而纵裂大多发生在头坯和尾坯。如果液面波动区间由±5 mm 增加到±20 mm 时,纵裂纹指数从0 增加到2.0,由此可见,结晶器液面渡动区间应该控制在±5 mm。
2 结晶器锥度的不合理
结晶器内热的传递路线是:钢水→坯壳→渣衣→气隙→铜板→冷却水带去热量。其中最大障碍是气隙,所以锥度调整是关键。锥度过小,由于铸坯收缩,气隙过大,在整个结晶器内坯壳得不到很好冷却。相应部位坯壳变薄,出结晶器后,由于钢水静压力产生侧面鼓肚,严重时造成漏钢。这就是裂纹性漏钢。锥度过大,气隙过小,拉坯阻力较大,严重也可能造成漏钢的危险。
3 浇铸温度过高
过热度控制过高,在结晶器中初生坯壳厚度较薄,高温强度变弱,坯壳在凝固收缩过程中容易被撕开形成裂纹。此外因温度偏高,在结晶器中铸坯的整体收缩量变小,坯壳与结晶器之间的缝隙变小,保护渣流入成膜困难,局部被堵塞,造成坯壳与结晶器之间局部无保护渣,导致传热不均匀,形成的坯壳也不均匀,其坯壳薄弱处易成为纵裂的发源地。
4 中间包挡墙损坏
通过调查生产不锈钢过程中所用的中间包,挡墙穿洞的炉号纵裂发生率高于挡墙完好的炉号,这说明挡墙穿洞后失去了有效去除夹杂物的作用,在连浇后期进入结晶器的夹杂物增多,恶化了结晶器保护渣的原有性能,破坏了坯壳均匀稳定生成的条件,导致产生纵裂纹。
5 冷却制度不当
(1)结晶器冷却采用强冷方式
结晶器的冷却强度太小对初生坯壳的生长有着重要影响。冷却强度过大,则初生坯壳生长过快,在凝固收缩过程中易诱发裂纹;冷却强度过小,会造成坯壳厚度过薄无法承受钢水的静压力和拉矫机的拉力而引发漏钢。
(2)二冷制度
二冷区的水量和分布与铸坯质量密切相关,因此应从传热和冶金两方面综合考虑选择合适的二冷制度。生产2Cr13 所用二冷制度应该注意:一是水量不应太大,导致温降速度过快;二是合理配置各段水量分配。这样坯壳就不会受到很大的热应力和组织应力且受力均匀,破坏纵裂纹继续扩展的条件。因此在连铸机冶金长度允许的情况下,应减小比水量。不锈钢属于裂纹敏感性强的钢种,在保证一定坯壳厚度的情况下,宜采用弱冷和低拉速工艺。足辊段采用喷淋冷却,扇形段采用气雾冷却。
6 结晶器保护渣性能不良
纵裂发源于结晶器内。因此防止纵裂的理想条件是在铸坯的周围形成一层厚度均匀的半融态渣膜,这与保护渣的粘度、熔化速度等性能有关。保护渣的粘度/熔化速度的比值愈大,纵裂指数愈小。粘度过低的保护渣造成渣膜增厚,导致凝固壳导热性能不均,容易在凝固壳薄弱处产生应力集中,当其超过凝固壳的高温强度时便产生裂纹。
7 浸入式水口不对中
浸入式水口与结晶器不对中极易产生偏流冲刷坯壳,还能引起结晶器液面翻腾,保护渣不能形成均匀的渣膜,导致传热不良,初生坯壳厚薄不均而引起裂纹的发生。水口的倾角与插入深度不合理,造成注流对坯壳冲刷,影响坯壳均匀生长。
预防控制措施
纵裂漏钢的产生不是一种因素造成的,在实际的生产操作过程中,往往是几种因素叠加产生的。纵裂拉漏从两个方面来控制,首先要防止在结晶器内形成纵裂纹,其次要防止纵裂纹在二冷段的进一步扩大。
1 控制纵裂的产生方面
(1) 保持结晶器液面稳定。采用液面自动控制
系统,使结晶器液面波动范围控制在±5 mm 之内,可大幅度改善铸坯表面质量。浸入式水口吹Ar 量不能过大;避免水口堵塞的冲棒和偏流引起液面波动,避免自动控制液面检测器发生故障或操作不当;控制扇形段开口度。把拉速的升降幅度控制在0.1 m/min~0.15 m/min 范围内,以防止保证结晶器液面波动幅度过大。采用低拉速并保持稳定的速度方案,在原有拉速曲线上下降0.05 m/min~0.1m/min,中包温差在10 ℃左右时不调整拉速。
(2) 结晶器对纵裂影响尤其重要。
结晶器采用合理的倒锥度。加大结晶器的检查力度,保证合理的倒锥度防止严重铜管内表面磨损和变形(因为结晶器铜板不光洁或有划痕,造成结晶器内热流密度不均匀;使结晶器与坯壳之间出现不均匀的气隙,导致铸坯产生表面纵裂),我们采用定期检查测量方式来确保工作状态的结晶器合格。
(3) 确定合理的浇铸温度及拉坯速度:2Cr13熔点1 494 ℃(按内控值计算),控制好过热度为20 ℃~30 ℃,中间包控制在1 515 ℃~1 525 ℃拉钢,拉速能确保在0.80 m/min~0.85 m/min之间,所以组织连包的第一包钢水吊包温度1 570 ℃~1 580 ℃,回转台温度1 565℃~1 575 ℃;第二包吊包温度1 565℃~1575,回转台温度1 560 ℃~1570 ℃。
(4) 浇铸后期中间包挡墙损坏严重,会逐渐失去保护作用,减少连浇炉数,一般控制在3 连包和合理的中包余量,中包余量控制在1 吨作用。减少连浇后期进入结晶器的夹杂物增多,恶化了结晶器保护渣的原有性能。
(5) 选用性能优良保护渣和采用合理的加入方式:纵裂纹发源于结晶器内,防止纵裂的理想条件是在铸坯的周围形成一层厚度均匀的半融态渣膜,这就要求保护渣要有一定粘度和熔化速度,往结晶器中加渣时一定要做到勤加、少加,并使保护渣在结晶器中均匀铺散,确保黑渣操作,不得让表面渣色变红发亮。在操作中,一定要有专人认真观察结晶器中的渣况,如发现渣结团或过粘,要根据具体条件进行调整或换渣操作。注意捞渣时不能过深,并且不能刮着坯壳;要边捞渣边添加新保护渣,避免钢水液面暴露与空气接触.适当降低拉速或在拉速较低时进行;换渣时应保持结晶器液面的稳定。
(6) 中间包水口采用浸入式水口,安装要对中,左右偏差不能大于2 mm,深度要合适,以减轻铸流对凝固坯壳的冲刷,使其生长均匀,以防出结晶器下口一侧的坯壳过薄而拉漏,防止水口穿孔。
2 防止裂纹的扩大措施
(1) 加强二冷段的检查(特别是二冷一段全水冷喷嘴的检查)保证喷嘴的通畅;对喷嘴不畅通的要及时更换;结晶器与二次冷却区上部对弧要对准。
(2) 按要求正确调整各段喷嘴角度,喷嘴至各段铸坯表面距离,并符合工艺要求。二冷区的水量和分布与铸坯质量密切相关,水量不宜太大,否则导致温降速度过快,合理的分配各段水量,这样铸坯表面坯壳就不会受到很大的热应力且受力均匀,破坏裂纹继续扩展的条件,采用的比水量是0.32 L/min.各段水量的分配为40:30:30。
实施效果
通过对铸坯裂纹产生原因的研究并制定出预防措施后,攀长特公司连铸坯的拉漏率从措施未实现前的6.2%的拉漏率降到措施实施后的2.05%。拉漏率未降到0,是因为连铸设备运行多年,设备精度下降(二冷制度打不到工艺要求)造成的,拉漏率同比下降了4.15%,说明我们的研究方向是正确的,同时制定的措施也是符合实际的。
总结
连铸纵裂漏钢是炼钢连铸生产中的常发事故,在连铸生产实践中,几乎不可能完全杜绝铸坯裂纹,但我们可以尽量减少纵裂漏钢的产生。消除铸坯裂纹就是要寻找生产中产生过大应力或应变的原因,以及对浇注钢种的裂纹敏感性的掌握,进而从设备、工艺等角度提出消除过大应力或应变措施,从而达到减少纵裂漏钢机会甚至杜绝纵裂漏钢的目的. 并应加大职工对这种特殊钢种的认识,在生产实践中采取行之有效的工艺技术,建立建全一套合理连铸操作规程,来保证连铸的正常生产。
参考资料
最新修订时间:2022-08-26 10:24
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造成漏钢的原因
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