連鑄保護(hù)澆鑄研究與控制*

王 郢， 徐建飛， 張建斌， 王昆鵬， 萬(wàn)文華， 孫光濤

(中天鋼鐵集團(tuán)有限公司, 江蘇 常州 213011)

引 言

連鑄保護(hù)澆鑄的好壞會(huì)影響鋼水潔凈度[1-2]；對(duì)于含鋁鋼，保護(hù)澆鑄的好壞還會(huì)影響鋼水的可澆性。一般采用增氮來(lái)評(píng)價(jià)保護(hù)澆鑄，通常澆鑄前后鋼水增氮量控制在0.0003%以內(nèi)[3-4]，認(rèn)為保護(hù)澆鑄控制較好。

針對(duì)方坯連鑄機(jī)，首先對(duì)連鑄保護(hù)澆鑄控制現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，在此基礎(chǔ)上，從包蓋結(jié)構(gòu)、開(kāi)澆前吹氬方式等方面提出了保護(hù)澆鑄控制方法。

1 保護(hù)澆鑄現(xiàn)狀調(diào)研

以方坯連鑄機(jī)澆鑄的低碳鋼Q195和中碳鋼10B33為例，鋼包容量為130 t。通過(guò)對(duì)澆鑄前鋼水、中間包鋼水取樣進(jìn)行w(N)分析，了解該方坯連鑄機(jī)保護(hù)澆鑄控制現(xiàn)狀，具體結(jié)果如表1，2所示。可以看出，目前主要是頭爐澆鑄過(guò)程二次氧化嚴(yán)重，部分爐次在鋼包澆鑄到60 t時(shí)增氮量控制較好，但還有部分爐次在鋼包澆鑄到120 t時(shí)增氮量依舊較大；非頭爐鋼水澆鑄過(guò)程增氮量控制較好。

表1 Q195澆鑄過(guò)程鋼水增氮量/%

表2 10B33澆鑄過(guò)程鋼水增氮量/ %

2 頭爐保護(hù)澆鑄優(yōu)化

2.1 塞棒孔和烘烤孔密封

為了防止中間包內(nèi)鋼水發(fā)生二次氧化，烘烤前即對(duì)塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)進(jìn)行密封，具體密封方法如下：①塞棒孔: 準(zhǔn)備4塊600 mm×600 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ130 mm圓孔，將該針刺毯套于塞棒尾部，并將塞棒與針刺毯接觸部位填放高溫毯或針刺毯進(jìn)行二次封堵，然后蓋上鐵蓋板，防止烘烤過(guò)程中針刺毯被吹走。②烘烤孔: 準(zhǔn)備3塊600 mm×1000 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ300 mm圓孔，將該割好的針刺毯平鋪于烘烤孔位置，并將割出的圓孔與烘烤孔對(duì)齊。烘烤孔密封標(biāo)準(zhǔn)：烘烤器全壓下后無(wú)縫隙、不躥火。③沖擊區(qū): 沖擊區(qū)東面用針刺毯疊層封堵，其它三個(gè)面在沿烘烤孔邊緣各墊放一條耐高溫針刺毯。沖擊區(qū)密封標(biāo)準(zhǔn)：烘烤器全壓下后無(wú)縫隙、不躥火。

圖1(a)為烘烤前示意圖，圖1(b)為烘烤時(shí)塞棒孔和烘烤孔示意圖，圖1(c)為烘烤時(shí)沖擊區(qū)示意圖，可以看出，采用這一方法，烘烤時(shí)未發(fā)現(xiàn)“躥火”現(xiàn)象，說(shuō)明塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)被很好的密封；相比原有的密封方式(如圖2所示)，密封效果得到了很好的改進(jìn)。

圖2 改進(jìn)前的塞棒孔、烘烤孔和沖擊區(qū)烘烤狀態(tài)

2.2 中間包密封

為了更好地密封中間包，包蓋與中間包縫隙采用高溫耐火棉進(jìn)行密封，同時(shí)，2個(gè)包蓋間采用高溫耐火泥進(jìn)行密封，如圖3所示。

圖3 包蓋與中間包縫隙以及兩個(gè)包蓋間的縫隙示意圖

2.3 吹氬方式優(yōu)化

原有工藝開(kāi)澆前通過(guò)向中間包內(nèi)插入一根氬氣管進(jìn)行吹氬以驅(qū)趕空氣，采用這一方法，一方面吹A(chǔ)r時(shí)間較短，同時(shí)是敞開(kāi)吹A(chǔ)r，認(rèn)為吹A(chǔ)r效果不好；為此，提出了包蓋吹A(chǔ)r，一方面借助包蓋密封進(jìn)行吹A(chǔ)r，同時(shí)可以較長(zhǎng)時(shí)間的吹A(chǔ)r，其中間包蓋吹A(chǔ)r設(shè)計(jì)方式如圖4所示。

圖4 包蓋吹氬示意圖(圓點(diǎn)為吹氬口)

中間包烘烤結(jié)束后，抬起烘烤器，采用耐高溫針刺毯將烘烤孔和沖擊區(qū)蓋住，然后通過(guò)包蓋進(jìn)行中間包吹氬，以驅(qū)趕中間包內(nèi)空氣。開(kāi)澆時(shí)，將沖擊區(qū)上方耐高溫針刺毯移走，然后迅速進(jìn)行鋼包開(kāi)澆，鋼包內(nèi)鋼水流入5-10 t到中間包時(shí)，打開(kāi)烘烤孔上方耐高溫針刺毯，然后迅速加入中間包覆蓋劑，以最大化減少鋼水二次氧化。

3 效果分析

對(duì)方坯連鑄機(jī)澆鑄的軸承鋼開(kāi)展試驗(yàn)。鋼包澆鑄時(shí)，在鋼包下方有兩個(gè)中間包，其中左中間包采用優(yōu)化后的包蓋密封方式，右中間包采用原有密封方式。開(kāi)展兩次工業(yè)試驗(yàn)，每次試驗(yàn)時(shí)，對(duì)一個(gè)澆次第一爐開(kāi)澆前的鋼水取樣，開(kāi)澆時(shí)再對(duì)中間包鋼水取樣，通過(guò)分析氮含量，得到的結(jié)果如表3，4所示。可以看出，通過(guò)對(duì)中間包密封進(jìn)行優(yōu)化，開(kāi)澆不同階段鋼水增氮量得到了顯著降低。

表3 開(kāi)澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第1次試驗(yàn))

表4 開(kāi)澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第2次試驗(yàn))

4 結(jié)束語(yǔ)

(1)方坯連鑄生產(chǎn)中，主要是頭爐保護(hù)澆鑄控制較差，連澆爐保護(hù)澆鑄控制較好。

(2)通過(guò)對(duì)中間包包蓋密封進(jìn)行優(yōu)化(包括塞棒孔、烘烤孔、沖擊區(qū)的密封)，以及吹氬方式的優(yōu)化等，頭爐鋼水澆鑄時(shí)增氮量得到了顯著降低。