提高含鋁圓鋼坯可澆性的生產實踐

提高含鋁圓鋼坯可澆性的生產實踐

辛鑫 （天津天鐵冶金集團有限公司煉鋼廠，河北省涉縣056404)

介紹了天鐵煉鋼廠對含鋁圓鋼坯澆注工藝的實踐情況。通過重新制定嚴格的烘烤工藝規程和制度，采用負壓式抽風爐烘烤水口，保證了中間包、浸入式水口的溫度達到開澆要求，強化LF爐鈣處理工藝，延長吹氬時間，提高起步拉速以及控制開澆液位等措施，解決了含鋁鋼鋼水流動性差、開澆困難的問題，使圓坯含鋁鋼開臺率從33.40%提高到84.06%。

含鋁鋼 開臺率 圓坯 結晶器 中間包 水口

1 前言

天鐵集團煉鋼廠圓坯連鑄自2008年10月28日改造投產以來，已生產了 37Mn5、27SiMn、C22.8、20、45、Q345B、L360NB等鋼種，創造了良好的經濟效益。為了快速提高產能，減少生產事故，降低生產成本，擴大產品在市場的競爭力，我們對含鋁鋼的生產進行了工藝優化。通過摸索實踐，逐漸掌握了含鋁鋼開臺起步的技術操作要點，大幅度提高了含鋁鋼的開臺成功率。

2 天鐵煉鋼2#連鑄機工藝參數

圓坯生產按照轉爐鋼水→LF精煉爐→連鑄的工藝路線生產，具體工藝參數如下：

轉爐公稱容量：3座45 t

機型:全弧形五流連鑄機

斷面: ?150 mm、?180 mm、?210 mm

定尺長度:6 m～10 m

鑄機半徑:9 m

冶金長度:24 m

結晶器類型:管式弧形結晶器 安裝液面檢測裝置 外置式電磁攪拌

銅管長度:850 mm

銅管材質:磷脫氧銅、內表面鍍鉻

水縫:4 mm

振動:無干擾復式全板簧振動

振幅:0 mm～6 mm(連續可調)

振頻:50～274次/min（變頻調速)

中間包容量:T形 24～26 t

3 含鋁鋼生產過程中存在的問題

由于鋁與氧、氮有很強的親和力，當鋼水中存在大量熔點較高的Al2O3夾雜時，造成鋼水流動性變差，澆注過程中粘附到水口內壁上，逐漸堵塞水口[1]。而且Al2O3是結晶器內夾雜物產生的源頭，使得含鋁鋼在開澆時結晶器液面太難控制，容易出現結殼漏鋼、絮流等生產事故。開臺五流成功率低，結疤廢品偏多，生產成本居高不下。據現場生產統計2008年11月至2009年6月含鋁鋼開澆五個流全部順利起步、脫錠的只占總開澆次數的33.4%。現已生產的含鋁鋼鋼種及化學成分見表1。

表1 含鋁鋼化學成分表 /%

4 提高含鋁鋼開臺成功率的措施

4.1 保證中包和浸入式水口烘烤達到開澆要求

中間包及浸入式水口的烘烤是否到位是順利開臺的先決條件。中間包烘烤溫度過高，容易使包蓋上的打結料崩料而脫落，掉入中間包底部的上水口碗中[2].，且塞棒長時間烘烤，棒頭耐材易侵蝕，在調棒時手動抬棒關棒會使這些雜物落入浸入式水口或卡在塞棒棒頭下，造成開澆不下流或自下流的情形。而中包溫度過低，會出現墊棒、斷流的現象，導致開臺四個流或三個流的情況，連拉爐數偏低。

4.1.1 根據現場的設備和生產條件重新制定了烘烤制度，要求上線后的中間包先用小火烘烤2 h以上，再用中火烘烤0.5 h以上時，充分蒸發游離水。在開澆以前，用大火烘烤2～3 h，保證中間包溫度在1 000℃左右，整個烘烤過程中要檢查中間包，防止中間包包蓋及內襯塌落造成的部分耐材殘渣堵塞中間包上水口。

4.1.2 水口烘烤方式采用負壓式抽風爐烘烤，將中間包內的熱氣抽下來，用于烘烤塞棒頭部、上水口及浸入式水口，防止冷鋼墊棒[2]，使澆注的鋼流失控，出現冒鋼事故，或被迫提高拉速造成坯頭未充分凝固而出現的開澆起步漏鋼事故。

4.1.3 減少長水口插入烘烤器的深度，烘烤時用保溫棉包裹長水口，保證開臺時包底處水口溫度達到開澆要求。

4.1.4 增加了一臺風機提高負壓式長水口烘烤器的抽風效果，并自行制作包蓋，增加其強度，防止包蓋變形造成的塞棒移位或打結料調入中包上水口堵塞水口。

4.2 控制鋼中Al2O3含量，防止水口結瘤

4.2.1 強化LF爐鈣處理工藝

增加CaSi線喂入量，可以使鋼中固態Al2O3轉變為低熔點的鈣鋁酸鹽，但鈣的加入量過多，形成高熔點的CaS，也會惡化鋼水的澆鑄性能[1]。在實際生產中，通過對比發現 [S]≤0.015%,[Al]S/[Al]t≥80%條件下，控制[Ca]/[Al]≥0.12能夠消除水口結瘤現象。故將CaSi線喂入量增加至100 m/爐。

4.2.2 延長LF爐吹氬時間

結合鋼水鋁含量，優化吹氬工藝操作，LF爐處理后軟吹氬時間由5 min提高到8 min以上，開臺爐次鎮靜5 min。

4.2.3 提高開臺爐次澆注溫度

以超出連澆溫度30℃的溫差，將中包開臺溫度控制在1 590℃～1 605℃，防止開澆時中包底部鋼水溫度偏低，造成Al2O3在棒頭和上水口處大量聚集析出。

4.3 開澆操作要點

4.3.1 開澆鋼流的控制

從中間包停止預熱到中間包澆注開始,這之間的時間盡可能地縮短，不得超過5 min，且中包車開到澆注位后重新調整浸入式水口的對中，保證浸入式水口的中心線與結晶器銅管的中心線重合[3]，防止水口結冷鋼或粘接漏鋼。

開澆時手動迅速提棒、關棒幾次，根據到站鋼水溫度和中間包烘烤情況選擇合適的鋼流大小，要慢開快閉以控制結晶器內的鋼水量，減少冒鋼，并掌握好起步時間，從手動控制到拉速穩定轉為自動控制的時間不能過長。

4.3.2 高拉速起步

將起步拉速由原來的1.0 m/min左右提高到1.6m/min-1.8m/min，防止拉速低，鋼水發粘導致絮流停澆。

4.3.3 結晶器內液位的控制

結晶器內鋼液面的波動越小，對操作和液面控制越有利，同時還可減少拉裂和鑄坯表面振痕，提高表面質量[3]。

（1) 調整振幅和振頻

結晶器的振幅越小，結晶器內液面波動越小。原來圓坯連鑄機振幅為4.5 mm，現在調整為4 mm，振幅行程精度保證在1%。

結晶器的振頻較高時，會使鑄坯處于較強的運動狀態，有利于鑄坯脫模，所以2#連鑄機在參數控制模式上采用了負滑脫率為常值的振動模式，拉速與振頻的匹配關系為

式中：VC——平均拉速m/min

VO——實際拉速m/min

根據不同斷面和拉速選擇振頻，?150 mm和?180 mm斷面鑄坯振頻不得低于140次/min，?210 mm斷面振頻不得低于130次/min，防止粘接漏鋼或冒鋼。（2) 加強設備維護，保持振動平穩

定時、定點、定量加油潤滑振動系統，將關節軸承、偏心軸承、減速機及彈簧板作為日常巡檢點的重點，定期檢查更換。并且每次停澆后用壓縮空氣吹掃干凈振動臂、振動臺架框架上的廢鋼和保護渣，防止偏振。

在發現假液面時，及時修改參數重新標定計數值或采用端子短路的方法，消除假液位，防止開澆時液面過高，自動關棒造成的絮流。

（3) 根據鋼種特性，開澆時選擇合適的液面深度

對冷卻后收縮量小的鋼種，應適當增加液面深度，減小冷卻接頭對結晶器產生過大張力和磨損，防止鑄坯出現橢圓度超標的情況。控制起步后結晶器內液面液位保持在55 mm～60 mm左右，低于設定液位，對于收縮系數大的鋼種，可以適當降低液面深度，防止由于過度收縮造成的漏鋼。

4.3.4 提高開澆中間包噸位

提高開澆時中間包內鋼水噸位，起初為了防止開澆絮流。高溫澆注時中間包內鋼水噸位在5～6 t時開澆，效果不是很好，個別流出現不下流或塞棒控制不住流的情況。且開臺溫度過高，開澆時易漏鋼。在生產過程中發現提高開臺澆注溫度的同時將中間包鋼水噸位漲至中間包容量的1/3左右再開澆，能更好地均勻溫度，促進夾雜物上浮。同時，減少高溫漏鋼。

5 結論

經統計2010.1-2010.6含鋁鋼共開臺197次,其中5個流一次性開臺134次，使含鋁鋼開臺率從33.40%提高到84.06%。結果表明，控制中間包及浸入式水口烘烤;強化LF爐鈣處理工藝;延長LF爐吹氬時間;高拉速起步，高噸位開澆及結晶器內鋼水低液位控制等措施對于含鋁鋼的生產順行起到了積極的推進作用，在提高生產效率的同時由于操作手法的改變，結晶器振幅、振頻等參數的調整，使得鑄坯的表面質量得到了有效改善，減少了絮流、粘結漏鋼及結疤、重接造成的工藝廢品量，明顯降低了鋼水單耗指標。

[1]茅洪祥，胡東艷.連鑄過程中水口堵塞機理及對策 [J].連鑄,2000,16（6):12.

[2]趙登報，孫風曉，王玉民,等.提高中間包快換成功率的生產實踐[J].連鑄,2007,23（1)：17.

[3]陳家祥.連續鑄鋼手冊[M].北京:冶金工業出版社,1991.

P roduction Practice of Improving Aluminum-contained Round Billet Castablility

Xin Xin

The paper introduces the practice of aluminum-contained round billet casting process at Steel-making Subsidiary,Tiantie.The re-formulation of strict drying process procedure and system and the adoption of negative pressure type draught furnace for drying nozzle ensured that the temperature of tundish and submerged nozzle can reach the requirement by casting start;measures intensifying LF calcium treatment process,prolonging argon stirring time,increasing start casting speed and controlling start mould level solved the problem of difficulties at casting start due to poor fluidity of aluminum contained liquid steel,bringing the casting start rate from 33.40%to 84.06%.

aluminum contained steel,casting start rate,round billet,mould,tundish,nozzle

（收稿 2010－10－25 責編 趙實鳴)

辛鑫，畢業于天津理工大學冶金工程專業，工程師，現在天鐵集團煉鋼廠鋼種研發部從事技術管理工作。