連鑄中間包鋼水溫度控制實(shí)踐

張旺勝，黃 春，周 勇

1 澆鑄過(guò)程中間包鋼水溫度波動(dòng)規(guī)律

連鑄中間包鋼水澆鑄溫度控制在合適的過(guò)熱度范圍內(nèi)對(duì)于煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝、鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定具有十分重要的意義［1-2］。而中間包鋼水溫度的控制受各種因素影響，存在以下關(guān)系式：

在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮爐鋼的連澆性，ΣXi×ΔTi基本確定，T出成為關(guān)鍵因素，需具備調(diào)節(jié)手段和措施，保證上連鑄臺(tái)鋼水溫度滿(mǎn)足連鑄整個(gè)澆鑄周期內(nèi)溫度波動(dòng)在過(guò)熱度范圍內(nèi)，中間包鋼水溫度變化的關(guān)系式可簡(jiǎn)化為：

因此控制連鑄臺(tái)大包鋼水溫度尤為重要。

安源煉鋼廠(chǎng)主要生產(chǎn)建筑性鋼材：HRB400線(xiàn)材及棒材、HPB300線(xiàn)材，采取3×60 t轉(zhuǎn)爐對(duì)應(yīng)3×6 R8-170連鑄機(jī)。鋼水鎮(zhèn)靜時(shí)間1～8 min；紅包出鋼（包襯溫度＞850℃），出鋼時(shí)間2～4 min，出鋼溫降45～60℃；氬站吹氣時(shí)間6～8 min，吹氣溫降20～23℃，氬站上連鑄臺(tái)1～3 min；連鑄全程保護(hù)澆鑄，配備黑體空腔連續(xù)測(cè)溫裝置；選擇T型對(duì)稱(chēng)中間包；澆鑄周期24～25 min。

中間包鋼水澆鑄過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)吸熱與散熱平衡的動(dòng)態(tài)過(guò)程，澆鑄溫度的變化需在特定的過(guò)熱度范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)連續(xù)測(cè)溫曲線(xiàn)的歸納總結(jié)，實(shí)際變化具有4種基本形態(tài)，如圖1所示。

圖1 澆鑄溫度在過(guò)熱度范圍內(nèi)的變化

由圖1可知：A、B線(xiàn)間是正常澆鑄鋼水溫度波動(dòng)范圍，A線(xiàn)上部DE段的出現(xiàn)位置與前爐中包鋼水澆鑄末期溫度（澆鑄起始溫度）以及大包鋼水溫度有關(guān)。當(dāng)起始澆鑄溫度過(guò)高，或大包鋼水溫度高，DE段將左移，提前出現(xiàn)會(huì)影響鑄坯質(zhì)量和拉坯速度；B線(xiàn)下部為固液兩相區(qū)域，當(dāng)大包鋼水溫度過(guò)低和澆鑄起始溫度偏低，使B線(xiàn)CF段向左收縮，極易造成中斷連鑄生產(chǎn)，引起突發(fā)性停機(jī)事故。因此A線(xiàn)上部以及B線(xiàn)下部在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中均需實(shí)時(shí)控制，而實(shí)際控制點(diǎn)為進(jìn)入連鑄臺(tái)的鋼水溫度。

2 控制鋼水澆鑄溫度的措施

2.1 加入潔凈標(biāo)準(zhǔn)生鐵

出鋼溫度的控制受操作技能以及出鋼時(shí)間、鋼包狀況等因素影響，差距較大，安源煉鋼廠(chǎng)出鋼溫度在1 640～1 680℃，平均出鋼溫度1 655℃，波動(dòng)范圍大。因此選擇在氬站或出鋼過(guò)程中有選擇性地加入潔凈標(biāo)準(zhǔn)生鐵進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的溫度標(biāo)準(zhǔn)與前爐澆鑄的中間包溫度有關(guān)。經(jīng)過(guò)大量實(shí)際數(shù)據(jù)跟蹤比較，以HRB400系列鋼為例，安源煉鋼廠(chǎng)鋼水連續(xù)澆鑄溫度在A、B線(xiàn)間波動(dòng)所需求的氬站出站鋼水溫度與中包鋼水溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

由圖2可知：在現(xiàn)行的工藝要求下，氬站出站鋼水溫度在標(biāo)準(zhǔn)溫度±10℃范圍內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生突破A線(xiàn)及貫穿B線(xiàn)的現(xiàn)象。

圖2 中間包鋼水溫度與需求的氬站出站鋼水溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系

實(shí)際生產(chǎn)中先對(duì)到氬站的鋼水溫度進(jìn)行測(cè)定，按吹氣溫降20℃反算出站溫度，結(jié)合在澆中間包鋼水溫度，若反算出的出站溫度高于A線(xiàn)溫度要求，則加入潔凈標(biāo)準(zhǔn)生鐵進(jìn)行降溫；或者在出鋼前測(cè)定出鋼溫度明顯偏高，在出鋼過(guò)程中即投送部分生鐵。這樣不僅有利于溫度控制，同時(shí)有利于鋼水預(yù)脫氧，提升合金收得率。生鐵用量根據(jù)簡(jiǎn)易熱平衡測(cè)算：

獲得，具體生鐵用量如表1所示，加入生鐵后出站鋼水溫度誤差≤5℃。

表1 爐鋼生鐵加入量對(duì)溫度的影響

2.2 提高拉速，縮短澆鑄周期

安源煉鋼廠(chǎng)煉鋼系統(tǒng)出鋼時(shí)機(jī)的把握主要靠人工判斷，不可避免存在出鋼溫度不足的現(xiàn)象。根據(jù)圖1中④線(xiàn)可采取縮短澆鑄周期的措施。安源煉鋼廠(chǎng)對(duì)中間包水口進(jìn)行了優(yōu)化，上水口定徑Φ18 mm，下水口配置不同定徑（≤Φ18 mm），正常生產(chǎn)配置下水口定徑Φ16.5 mm。當(dāng)出現(xiàn)低溫鋼現(xiàn)象時(shí)，采取更換中間包大口徑下水口的方法來(lái)縮短澆鑄周期（具體調(diào)整關(guān)系見(jiàn)表2），同時(shí)調(diào)整爐前冶煉節(jié)奏，更換爐機(jī)對(duì)應(yīng)關(guān)系，使生產(chǎn)節(jié)奏保持順暢。

表2 低溫鋼調(diào)節(jié)澆鑄周期及下水口對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 鋼水澆鑄溫度控制效果

3.1 提高了鋼水澆鑄溫度合格率

實(shí)踐生產(chǎn)中將突破圖1中A線(xiàn)及下穿B線(xiàn)的溫度視為不合格項(xiàng)，A線(xiàn)與B線(xiàn)間內(nèi)的澆鑄溫度視為合格項(xiàng)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，控制澆鑄溫度合格率變化情況及同期對(duì)比如圖3所示。

由圖3可以看出，采取控制措施后，中間包鋼水澆鑄溫度合格率由2016年的75%～80%水平提升至2017年的90%～95%水平，鋼水澆鑄溫度合格率平均提升12.21%，解決了高低溫鋼澆鑄對(duì)生產(chǎn)的不良影響。

圖3 中間包溫度合格率月度同期對(duì)比

3.2 改善了鑄坯質(zhì)量

中間包內(nèi)鋼水溫度穩(wěn)定在過(guò)熱度范圍內(nèi)，有利于改善鑄坯內(nèi)部裂紋情況，而軋制過(guò)程中若裂紋無(wú)法融合則會(huì)導(dǎo)致材質(zhì)出現(xiàn)起皮、疤點(diǎn)等缺陷，影響軋制順行。安源煉鋼廠(chǎng)對(duì)軋制缺陷情況進(jìn)行了跟蹤，對(duì)穩(wěn)定中間包鋼水澆鑄溫度前后缺陷情況進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)圖4。

圖4 澆鑄溫度控制前后鑄坯廢品率對(duì)比

對(duì)比圖3、圖4不難看出：當(dāng)中間包鋼水溫度澆鑄合格率提升時(shí)，鑄坯軋制時(shí)產(chǎn)生的廢品率明顯降低，當(dāng)中間包溫度合格率控制≥90%時(shí)，鑄坯軋制產(chǎn)生的廢品率降低至0.01%以下。安源煉鋼廠(chǎng)在對(duì)中間包鋼水澆鑄溫度采取控制措施后，明顯改善了鑄坯質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

安源煉鋼廠(chǎng)通過(guò)對(duì)中間包鋼水澆鑄過(guò)程中溫度的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納，總結(jié)了4種主要形態(tài)，結(jié)合實(shí)際，在現(xiàn)有工藝流程基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)氬站出站鋼水溫度的控制，將中間包鋼水澆鑄溫度保持在過(guò)熱度范圍內(nèi)的澆鑄率達(dá)到90%以上。中間包鋼水溫度的穩(wěn)定提升了鑄坯質(zhì)量，軋制缺陷廢品率下降至0.01%以下，滿(mǎn)足了軋制需求。

［1］ 陳雷.連續(xù)鑄鋼［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2000：110-141.

［2］ 張志強(qiáng)，薛慶國(guó)，李家征.宣鋼45鋼連鑄中間包鋼水波動(dòng)研究［J］.河北冶金，2009（1）：11-14.