CSP連鑄機典型漏鋼的特征及原因分析

楊 鵬

（河鋼集團邯鋼公司連鑄連軋廠，河北 邯鄲 056015）

連鑄機的主要作用就是對高溫鋼水進行持續澆筑，為了保證澆筑質量，需要對漏鋼問題進行嚴格控制，通過控制鋼水成分、溫度等方式可以較少漏鋼帶來的危害，進而提高澆筑效果。因此，有必要對CSP連鑄機漏鋼特征與原因進行分析。

1 CSP連鑄機漏鋼類型與原因

高溫鋼水在結晶器內部發生凝固時，將會出現凝固收縮的情況，此時體積將會變小。通常情況下，凝固收縮問題可以分為相變收縮、溫降收縮兩個不同的階段，鋼水在凝固時會因為各種原因而導致澆筑出的胚殼出現局部脆弱的問題，進而發生漏鋼的情況。漏鋼問題發生時，往往會伴隨著非常大的聲音，并且在頂彎區域能夠看到鋼花噴出[1]。除此之外，還能夠在主控室的鋼水液位監控中，發現液位大幅下滑，漏鋼問題出現時，其曲線多會表現出小幅下降轉大幅下降或始終急速下降的趨勢。在鋼水澆筑時，漏鋼問題非常常見而且很難避免，因為其產生的原因非常復雜，CSP連鑄機較為典型的漏鋼問題可以分為以下幾種。

1.1 粘結型漏鋼

粘結型漏鋼是極為常見的漏鋼問題，一般會在結晶器出口發生。在CSP連鑄機運行期間，初生坯殼會在結晶器周圍生成熱點，熱點會在拉坯作用下出現破裂，粘結在結晶器鋼板上，在坯殼經過下口氣隙區時，如果裂口無法及時焊合，就會導致漏鋼問題的發生。在發生粘結型漏鋼時，坯殼振痕會出現不對稱的情況，而且在多數時間都會在結晶器的內部殘留一截坯殼。粘結型漏鋼的出現原因大致可以分為以下幾種。

1.1.1 保護渣

當保護渣自身的理化性能無法與鋼種、鋼水溫度等參數匹配時，就有可能出現粘結型漏鋼的問題，因為保護渣的熔化速度、熔點等參數性能都將會影響到CSP連鑄機的澆筑質量。例如，當保護渣的粘度、熔點高且熔化速度慢時，就會在鋼水拉速慢且溫度低時出現熱流低的問題，進而產生粘結型漏鋼。在加入保護渣時，保護渣應該避免出現過薄的問題發生，因為薄板坯在連鑄期間其冷卻速率非常快，而且散熱能力極強，因此對于絕熱保溫有著非常嚴格的要求，所以CSP連鑄應該盡量采用厚渣操作的工作模式，盡量將粉渣層控制在合理范圍內，從而避免鋼液面出現裸露的情況。與此同時，更小的容重還能夠確保渣層下部分的疏松與保溫性能，所以還應該將保護渣的容重盡量控制在0.7g/cm3左右。除此之外，連鑄鋼水還會因為脫氧、引流、保護等問題而導致氧化鋁夾雜物的含量出現大幅上升，夾雜物混入結晶器時，會使保護渣堿度、熔點等參數發生改變。在保護渣含水量大于1%后，結晶器由水分解而出現的氫，將使保護渣中的二氧化硅還原，進而提高保護渣的整體堿度與熔點，此時也有可能導致粘結型漏鋼問題的出現[2]。

1.1.2 結晶器液面波動與鋼水紊流

在CSP連鑄機運行期間，若結晶器液面波動較大，就容易導致保護渣出現下渣質量問題，因為波動的液面將會導致下渣不均勻，此時便會在坯殼局部位置產生熱點，進而導致粘結型漏鋼問題的發生。能夠造成液面波動問題的原因有很多，例如振動器偏振、液面控制系統故障等，此外，若連鑄期間存在CSP連鑄機的問題，同樣會導致粘結型漏鋼的情況出現。因為在鋼水紊流較為嚴重時，就會出現卷渣問題，鋼水對坯殼進行沖擊之后，將有可能造成卷渣漏鋼、粘結型漏鋼問題的發生，所以為了保證連鑄質量，就需要對結晶器的液面波動與鋼水紊流問題進行合理管控，以此來保證CSP連鑄機的運行效果。

1.1.3 操作工藝與其他原因

當操作工藝不當時，就有可能連鑄期間鋼水中的氧化鋁夾雜物與氫的含量過高，進而導致保護渣性質發生改變，在鋼水拉速出現頻繁變化時，也會導致下渣質量出現問題，進而產生粘結型漏鋼。除此之外，若結晶器鋼板劃傷過于嚴重或漏斗存在嚴重磨損時，也會影響到連鑄質量，并導致漏鋼問題的發生。

1.2 卷渣漏鋼

保護渣卷入、耐材卷入等問題情況出現后，都會導致卷渣漏鋼情況的出現。在坯殼進入格柵之前，因為坯殼喪失了支撐，所以在鋼水靜壓力的作用下，將會產生漏鋼的問題。在漏鋼發生后，通常可以在殘坯漏鋼位置處發現相對較為明顯的結渣。通常情況下，卷渣漏鋼問題通常會在結晶器出口位置、格柵位置處產生，而漏鋼表現出的曲線，則會以液位緩慢下降、或者在小幅下降之后突然大幅下滑的形式出現。

在SEN設計期間，如果設計不合理，就有可能導致SEN插入過淺、對中不良、穿孔破裂等問題，這些問題都有可能導致保護渣出現卷入漏鋼的問題發生，而在加入保護渣時，如果操作人員的操作方式、撈渣作業不合理，也有可能導致卷渣問題的出現。所以為了避免因為保護渣卷入而產生漏鋼的情況，就應該針對SEN設計與操作工藝做出嚴格規范。例如限制操作人員在液位相對較低時進行撈渣，并按照活動側從中心到兩邊的撈渣順序，固定側的撈渣順序相反。在撈渣過程中，必須保證操作人員的動作足夠輕柔，并確保每次都要撈干凈，避免出現渣圈碎裂等問題的發生，在調寬、改變拉速時應該嚴禁挑選渣圈。除此之外，夾雜物、耐火材料卷入漏鋼同樣是較為常見的卷渣漏鋼問題，需要重點關注。

1.3 開澆漏鋼

1.3.1 結晶器準備不足

在正式開始澆筑之前，如果結晶器自身的使用時間相對較長，就有可能導致變形問題的發生，如果沒有針對變形做出修磨處理，就有可能在CSP連鑄機啟動時因為啟動速度過快、過慢而導致開澆坯殼拉破漏鋼，若鋼板寬窄面相互之間的縫隙過大，也會導致開澆時出現毛刺漏鋼的情況發生。當鋼板表面的劃痕、壓痕超出0.5mm時，將會導致開澆粘結漏鋼的情況發生。若在封引錠期間其丟失塊長度不足、塞納板長度不足，同樣會導致開澆漏鋼的問題出現。此外，丟失快連接較松、引錠桿變形后，也會導致CSP連鑄機運行時發生開澆漏鋼的情況[3]。

1.3.2 工藝操作問題

在CSP連鑄機運行時，操作人員的技術水平非常關鍵，若個人專業能力不足，就會因為操作問題而導致漏鋼情況的發生。例如在中間包鋼水過熱度小于20℃時，如果開澆之后無法快速完成設備啟動，就會導致鋼水搭橋的問題發生，嚴重時甚至還會導致出現坯殼破裂漏鋼的情況。通常情況下，在鋼水過熱度超出45℃后，如果在開澆時，拉速達到了應有的速度但是卻沒有及時對錐度進行調整，就會出現開澆漏鋼的情況。

1.4 裂紋漏鋼

在裂紋漏鋼出現之后，鑄坯通常可以拉出扇形段，而且裂紋漏鋼所產生的坯殼破裂面積往往非常大，所以將會對CSP連鑄機的正常運行帶來較為嚴重的影響。通常情況下，裂紋漏鋼是在熱應力、機械應力的影響下形成的，當各種應力超出坯殼承受極限時，就會帶動坯殼產生破裂的情況，從而出現裂紋漏鋼。

1.4.1 鋼水成分

若鋼水內部的碳含量在0.08%～0.16%時，澆注期間將會產生包晶反應，此時還會出現跳躍性體積收縮以及相變應力。如果此時冷卻強度過高，就會產生表面裂紋。而在鋼水內部磷含量較高時，將會在富集區出現低強度物質，而且還會在不同應力的影響下出現縱裂問題，進而引發漏鋼現象的出現。當鋼水內部硫含量相對較高時，如果在偏析情況下產生了低熔點的硫化亞鐵，就會因為熱脆而發生漏鋼，但如果能夠持續保證Mn/S比值大于30，便可以有效避免此類情況的發生。當鋼水銅含量偏高時，會在晶界析出液態物質，此時便會發生裂紋，而氧含量過高則會影響到保護渣的性能，從而出現表面縱裂。所以鋼水自身的成分問題極為關鍵，只有強化對于鋼水成分的合理管控，才能夠降低漏鋼問題的發生。

1.4.2 鋼水溫度與二次冷卻水

如果鋼水自身的過熱度不足15℃，則在低拉速的影響下，就會發生鋼水搭橋的情況，還有可能導致漏斗區域變形應力提高，從而造成坯殼破裂。如果鋼水的過熱度大于40℃，還會在高拉速的情況下，出現熱流過高的問題，此時坯殼將會在靜壓力的作用下產生破裂。扇形1段過冷時，熱應力將出現大幅上升，并且還有可能導致坯殼產生縱裂漏鋼的問題，如果扇形1段自身的冷卻存在問題，則在死輥、黑石等問題出現時便會產生應力，進而影響到坯殼質量，這種漏鋼問題一般會在扇形段的中、下位置出現。

2 CSP連鑄機典型漏鋼的控制對策

CSP連鑄機的漏鋼問題非常常見，而且在發生之后還會嚴重影響到連鑄機的運行質量，所以必須強化對于漏鋼問題的控制，以此來保證連鑄效果。

2.1 操作優化

漏鋼問題的出現與操作人員的個人能力息息相關，所以需要通過對操作方式進行合理優化，以此避免漏鋼問題的發生。在此期間，應該注意強化操作人員的專業能力，例如通過培訓的方式來提高操作人員的理論、實踐能力，而且在操作過程中，還要體現做出操作規劃，并要求操作人員嚴格按照規劃方法來進行操作。除此之外，在優化操作方式之后，還需要注意提高鋼水的品質，盡量確保能夠白渣出站，在精煉操作的后期，為了避免影響到鋼水的成分，應該避免出現補鋁、氬氣攪拌的問題出現，并將軟吹的時間盡量控制在8分鐘以上，這樣才有效完成對于鋼水成分與溫度的合理管控，避免出現漏鋼問題的發生[4]。

2.2 強化開澆檢查

在開澆工作正式開始前，工作人員需要專門加強對于耐材質量的檢查與確認，如果工作人員發現耐材存在脫落問題，則了可以利用長氧管將塞棒區域中的耐材撥開，以此來防止耐材脫落造成的影響。與此同時，還應該將中間包液位控制在20t以上然后進行開澆，這樣能夠完成對夾雜物上浮時間的合理管控。在開澆期間，可以針對結晶器中的鋼流進行重點檢查，如果在檢查期間發現了夾渣問題，則要在第一時間對夾渣進行處理，避免在運行期間因為夾渣卷入坯殼而出現卷渣問題。除此之外，還應該在開澆前嚴格按照工藝要求對結晶器等設備進行合理檢查，通過檢查可以確認結晶器是否存在銅板變形、劃分等問題，而且冷卻水、二冷水的流量、水壓等參數同樣有可能造成漏鋼問題的發生，所以必須在開澆之前全部做好準備。

2.3 鋼包準備

在鋼包區域需要針對鋼包準備工作進行優化，盡量在運行期間保證紅包出鋼。而且還應該針對引流砂質量作出合理管控，以此來提高開澆期間的自開率。除此之外，還應該加強對于澆注時的保護，防止因為鋼水的二次氧化的問題而影響到鋼水的潔凈程度。除此之外，還需要針對保護渣的性能進行合理調整，并保證鋼種自身具有足夠的適應性，而且為了進一步優化連鑄效果，還需要專門在潤滑、傳熱之間主動尋找控制點，以此來避免漏鋼問題的發生。

3 結論

總而言之，在CSP連鑄機的運行過程中，漏鋼屬于較為常見的問題，漏鋼問題的出現不僅能夠影響到澆注質量，還會促使設備的工作運行效率出現大幅下滑，進而降低經濟效益。相信隨著更多人了解到漏鋼問題的嚴重性，CSP連鑄機的漏鋼問題一定能夠得到完美解決。