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摘 要 隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,產(chǎn)品質(zhì)量提升是鋼鐵企業(yè)始終追尋的目標(biāo)。連鑄工序是煉鋼過(guò)程的的重要環(huán)節(jié),對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量提升起到關(guān)鍵性作用。通過(guò)小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注開(kāi)澆及過(guò)程澆注操作的完善及冷卻制度的優(yōu)化,連鑄坯表面質(zhì)量得到較大改善。
關(guān)鍵詞 小方坯 無(wú)塞桿 保護(hù)澆注 鑄坯質(zhì)量
1 前言
連鑄保護(hù)澆注工藝主要針對(duì)不銹鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼等含有較高易氧化元素的鋼所采取的保護(hù)措施,起到防止鋼水二次氧化和減少鑄坯缺陷產(chǎn)生的作用,其主要特點(diǎn)為:中間罐加入覆蓋劑、使用大包長(zhǎng)水口、帶塞桿控制流股大小的中間罐、中間罐浸入式水口等措施避免鋼水與空氣直接接觸。目前生產(chǎn)的熱軋帶肋鋼筋使用的鑄坯主要采用無(wú)保護(hù)的敞開(kāi)式澆注,工藝操作簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低,連鑄機(jī)高效,鑄坯質(zhì)量基本可以滿足生產(chǎn)需求,但隨著用戶和鋼鐵企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,敞開(kāi)式澆注工藝無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的連續(xù)性,存在鑄坯脫方明顯、表面大量的氧化鐵皮、鑄坯內(nèi)部裂紋和非金屬夾渣多等質(zhì)量缺陷,對(duì)連鑄鑄坯綜合收得率和合格率有較大的影響,同時(shí)缺陷鑄坯流入下道工序后對(duì)軋制過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量均有不同程度的影響,因此保護(hù)澆注對(duì)于小方坯連鑄機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量提升具有重要的意義。
2 玉鋼鑄機(jī)現(xiàn)狀
保護(hù)澆注目前主要使用在流數(shù)較少,流間距較大的板坯連鑄機(jī)上,小方坯因流間距較小、中包壽命長(zhǎng),不適合使用帶塞桿的中間罐保護(hù)澆注。目前采用定徑上水口敞澆,流股大小決定拉速的快慢,而流股的大小取決于中間罐液面的高度即鋼水的靜壓力與中間罐上下水口的大小,目前小方坯正常拉速為2.8 ~3.2 m/min,主要采取油氣潤(rùn)滑,小方坯鑄機(jī)工藝參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 玉鋼小方坯鑄機(jī)設(shè)備工藝參數(shù)
鑄機(jī)號(hào)
機(jī)數(shù)×流數(shù)
流間距/mm
澆注斷面/mm2
1#、2#
4機(jī)4流
1300
165×165
3#
5機(jī)5流
1250
165×165
3 帶塞桿中間罐澆注工藝優(yōu)缺點(diǎn)
帶塞桿中間罐的使用對(duì)于保護(hù)澆注起到至關(guān)重要的作用,其優(yōu)點(diǎn)為:
1)便于控制流股大小;
2)方便操作可以將流股斷流進(jìn)行更換水口操作;
3)事故狀態(tài)下可以及時(shí)斷流,避免事故擴(kuò)大化。
塞棒保護(hù)澆注也存在以下缺點(diǎn):
1)因塞桿安裝在中間罐內(nèi),其處于鋼水高溫、侵蝕、沖刷狀態(tài)下,導(dǎo)致其壽命較短,因此中間罐使用壽命較短,限制了鑄機(jī)連澆爐數(shù)的提高,鑄機(jī)作業(yè)率低,綜合指標(biāo)低;
2)塞桿若處于失控狀態(tài)下,該流只能做停澆處理且不可恢復(fù)生產(chǎn);
3)塞桿裝備操作區(qū)域較大,需人工主要操作。
4 玉鋼小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注工藝改進(jìn)
4.1小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注開(kāi)澆工藝
連鑄開(kāi)澆正常是煉鋼整體生產(chǎn)順行的先決條件,無(wú)塞桿保護(hù)澆注開(kāi)澆工藝較敞開(kāi)式開(kāi)澆工藝、帶塞桿保護(hù)開(kāi)澆工藝存在較大區(qū)別,如何確保開(kāi)澆正常是目前存在的最大技術(shù)難點(diǎn),三種開(kāi)澆工藝的工藝技術(shù)特點(diǎn)見(jiàn)表2。
表2 不同方式開(kāi)澆的主要區(qū)別
開(kāi)澆方式
引流方式
拉速控制
介質(zhì)材料
主要特點(diǎn)
主要事故
敞開(kāi)式
引流沙填充,氧管引流
鋼水靜壓力、上下水口大小
結(jié)晶器潤(rùn)滑油
鋼流大小基本固定,易觀察出苗時(shí)間,開(kāi)始起步,油量大小易控制,可直觀觀察液面高度,控制起步拉速
起步易粘結(jié)漏鋼
帶塞桿保護(hù)
引流沙填充塞桿開(kāi)關(guān)控制
塞桿控制流股大小
專用保護(hù)渣
流股可控制大小,開(kāi)澆采取適當(dāng)流股,可在低拉速下控制逐步達(dá)到指定拉速
起步易夾渣漏鋼
無(wú)塞桿保護(hù)
引流沙填充,氧管引流
鋼水靜壓力、上下水口大小
專用保護(hù)渣
流股大小基本固定,不易觀察出苗時(shí)間
起步易夾渣漏鋼、粘結(jié)漏鋼
無(wú)塞桿保護(hù)開(kāi)澆工藝和其他兩種開(kāi)澆模式有明顯的區(qū)別,為避免開(kāi)澆異常,針對(duì)開(kāi)澆過(guò)程進(jìn)行探索優(yōu)化,總結(jié)形成以下主要操作流程:
填塞引錠→大包開(kāi)澆至中間罐固定液位高度→引流→結(jié)晶器注入一定量鋼水→開(kāi)澆→加入保護(hù)渣→拉速逐步提高至指定拉速→套浸入式水口→撈出開(kāi)澆渣→加入保護(hù)渣→轉(zhuǎn)為液面自動(dòng)控制。
在開(kāi)澆過(guò)程中嚴(yán)格按上述流程控制,目前玉鋼小方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的鋼種主要為HRB400E、22MnCr,煉鋼提供合格的開(kāi)澆爐鋼水。
表3 玉鋼小方坯連鑄機(jī)開(kāi)澆爐鋼水工藝要求
斷面/mm
鋼種
氬后溫度/℃
開(kāi)澆中包罐溫度/℃
165×165
HRB400E、22MnCr
1580~1590
1525~1530
開(kāi)澆過(guò)程關(guān)鍵點(diǎn)控制:
1)大包開(kāi)澆至中間罐10 t時(shí),中包快速引流開(kāi)澆操作,控制大包流股,開(kāi)澆過(guò)程中包鋼水重量不超過(guò)15 t,目的穩(wěn)定開(kāi)澆低拉速,避免開(kāi)澆拉速波動(dòng)過(guò)大造成漏鋼或溢鋼;
2)結(jié)晶器注入鋼水量為距離上口300 mm處開(kāi)始加入保護(hù)渣,即起步同時(shí)快速加入保護(hù)渣,加入保護(hù)渣原則:快速加入,保證“黑渣”操作,加入量為噸鋼1.0 kg/t,主要目的防止開(kāi)澆過(guò)程卷渣,造成開(kāi)澆夾渣漏鋼,同時(shí)防止加入保護(hù)渣過(guò)慢或量小造成粘接漏鋼。
3)中間罐液面達(dá)到工藝要求,穩(wěn)定拉速后快速套入浸入式下水口,插入深度要求按100±20 mm。
4.2小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注更換水口操作
小方坯連鑄機(jī)更換水口操作主要技術(shù)難點(diǎn)在于更換水口過(guò)程鋼流瞬間斷流、持續(xù)澆注、液面波動(dòng)大、快速更換。目前水口使用壽命平均為5~6 h,主要更換下水口與浸入式水口,在該過(guò)程要求:快、準(zhǔn)、穩(wěn),因該過(guò)程會(huì)出現(xiàn)液面突然波動(dòng)較大的情況,同時(shí)取下浸入式水口后有2~3 min左右時(shí)間敞開(kāi)澆注,在更換水口的過(guò)程會(huì)在結(jié)晶器液面四周形成一定量的渣條,導(dǎo)致傳熱效果差,易形成粘接漏鋼,為避免類似生產(chǎn)事故的產(chǎn)生,要求更換水口操作過(guò)程由自動(dòng)澆注轉(zhuǎn)換為手動(dòng)澆注,通過(guò)拉速變化保證液面波動(dòng)的穩(wěn)定性,并在該過(guò)程快速撈取形成的渣條。
4.3小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注工藝配水優(yōu)化
玉鋼小方坯連鑄機(jī)在無(wú)塞桿保護(hù)澆注應(yīng)用后,針對(duì)玉鋼現(xiàn)有生產(chǎn)條件,對(duì)冷卻工藝進(jìn)行微調(diào),尋求適合玉鋼連鑄特點(diǎn)的配水工藝,不斷提高鑄坯質(zhì)量。
無(wú)塞桿保護(hù)澆注對(duì)結(jié)晶器冷卻影響較大:
1)保護(hù)澆注后熱量散失明顯減少,可適當(dāng)降低出鋼溫度,降低連鑄澆注過(guò)熱度;
2)使用保護(hù)渣代替油氣潤(rùn)滑澆注后,結(jié)晶器內(nèi)部摩擦系數(shù)減小,傳導(dǎo)熱量明顯,冷卻效果更好,初生坯殼易生產(chǎn),且均衡穩(wěn)定。針對(duì)以上特點(diǎn)無(wú)塞桿保護(hù)澆注主要對(duì)結(jié)晶器冷卻水量進(jìn)行優(yōu)化,由145 m3/h優(yōu)化為130 m3/h,其主要參數(shù)見(jiàn)下表4。
表4 結(jié)晶器水量變化及主要工藝參數(shù)變化
斷面/mm
拉速范圍/m/min
結(jié)晶器水量(/m3/h
結(jié)晶器進(jìn)出水溫差/℃
中間罐澆注溫度溫度/℃
平均初生坯殼厚度/℃
拉正矯直溫度/℃
165*165
2.3-3.2
145
8-10
1510-1535
14.5
980-1000
165*165
2.3-3.2
130
8-10
1510-1535
12.6
1030-1080
通過(guò)該配水工藝的優(yōu)化,鑄坯在高拉速下生產(chǎn)鑄坯的拉正矯直溫度控制明顯提高,減少了因出坯溫度偏低在拉正矯直過(guò)程中受應(yīng)力的變化產(chǎn)生的內(nèi)部裂紋缺陷。
5 小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注應(yīng)用效果
小方坯無(wú)塞桿保護(hù)澆注工藝在連鑄澆注過(guò)程控制方面效果明顯主要在以下幾個(gè)方面:
1)鑄坯表面氧化鐵皮明顯減少,減少鋼水澆注過(guò)程的二次氧化,避免鋼種夾渣物的產(chǎn)生;
2)鑄坯脫方質(zhì)量缺陷明顯減少,保護(hù)澆注過(guò)程對(duì)于鋼流偏離及液面波動(dòng)起到較明顯的作用,鑄坯脫方判廢量及脫方大小明顯減少。
敞開(kāi)澆注鑄坯表面氧化鐵皮 保護(hù)澆注鑄坯表面氧化鐵皮
圖1 敞開(kāi)澆注與保護(hù)澆注對(duì)鑄坯表面氧化鐵皮的影響對(duì)比圖
表5 2019年1~9月份煉鋼廠脫方檢驗(yàn)情況對(duì)比
月份
脫方坯判廢量/t
合格坯平均脫方量/mm
澆注形式
1月
130
8mm
敞開(kāi)澆注
2月
115
7.5mm
敞開(kāi)澆注
3月
140
8mm
敞開(kāi)澆注
4月
108
7mm
敞開(kāi)澆注
5月
95
7.3mm
敞開(kāi)澆注
6月
50
6mm
保護(hù)澆注
7月
43
5mm
保護(hù)澆注
8月
27
5mm
保護(hù)澆注
9月
15
4mm
保護(hù)澆注
4 結(jié)論
1)小方坯連鑄機(jī)無(wú)塞桿保護(hù)澆注工藝的應(yīng)用相比敞開(kāi)式澆注鑄坯表面質(zhì)量可得到較大提高,鑄坯脫方判廢量可明顯減少,表面氧化鐵皮也可明顯減少。
2)小方坯連鑄無(wú)塞桿保護(hù)澆注工藝生產(chǎn)實(shí)踐的難點(diǎn)在中包開(kāi)澆和澆注過(guò)程水口的更換。3)由于保護(hù)澆注過(guò)程熱量損失的減少,實(shí)施過(guò)程需配合冷卻制度的優(yōu)化才能達(dá)到較好的效果。
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