保護渣在信鋼公司板坯連鑄機上的使用總結

肖乃成  唐田華  高之嶺

（安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司煉軋廠）

摘  要：在板坯連鑄工藝過程中，保護渣在穩定鑄機生產和控制鑄坯質量方面具有重要的作用，本文簡要的對信鋼公司2號小板坯連鑄機保護渣的使用情況進行了分析，總結了信鋼公司保護渣的使用及工藝要求同時對鑄坯質量有了較大程度的改善。

關鍵詞：板坯連鑄機  保護渣  夾雜物

1 前言

在鋼鐵冶金日益發展的今天，尤其是高拉速連鑄技術的廣泛用，對結晶器保護渣的性能要求越來越高。它不僅是使連鑄機成功實現高拉速，更是能提高鑄坯的外觀及內在質量，有利于減少鑄機漏鋼事故的發生。因此，在連鑄機澆鑄鋼水的過程中，必須要高度重視保護渣的性能及使用方法。

安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司（全文簡稱信鋼）煉軋廠煉鋼工序現有100噸氧氣頂底復吹轉爐三座，R8m五機五流方坯連鑄機兩臺和R6.5m四機四流直弧形板坯連鑄機一臺。板坯連鑄機于2009年5月份投產以來，鑄機斷面有： 130mm×（350mm、400mm、435mm、470mm、500mm），由于鑄機的寬厚比較大，鑄機的生產及產量質量就一直不太好，時常出現生產工藝事故和產品質量問題，給信鋼和客戶造成一定的經濟損失。鑒于這種情況，信鋼在2017年12月份開始對板坯連鑄機進行改造，改造為R6.5m直弧形板坯連鑄機，鑄機的斷面主要有：165mm×（330mm、375mm、420mm、470mm、520mm），并且對結晶器保護渣參數進行了優化。通過近期四個多月的生產，生產事故大幅度減少，產品質量也得到較大幅度的提升，滿足了用戶的要求。

2 信鋼板坯連鑄機的主要工藝參數

連鑄機類型              直弧型板坯連鑄機

流數                        四機四流

鑄坯尺寸   厚度             165mm

寬度               330-520mm

結晶器長度                   900mm

冶金長度                     21.26m

振動形式                    伺服液壓缸非正弦振動

拉坯速度                  ≤2.0m/min

弧形半徑                       6.5m          

3 保護渣作用

3.1 絕熱保溫防止鋼液面結殼

在高溫鋼液面上加入低熔點的保護渣，一般要求形成粉渣層、燒結層和液渣層等三層結構(見圖 1)。

在鋼液面上加入低熔點保護渣后，同鋼液面接觸的保護渣很快被熔化形成液渣層，靠近液渣層的保護渣沒有達到熔化溫度時，則被燒結形成燒結層，燒結層上面是粉渣層。使用中液渣層不斷消耗，過渡層不斷被熔化，粉渣層不斷被燒結，因此連鑄生產中要不斷地補加保護渣，使其保持三層結構。

3.2 隔絕空氣防止二次氧化

鋼液面被保護渣均勻覆蓋后，空氣就不能直接與鋼液接觸，而是要通過保護渣的擴散，才能達到鋼液面，而鋼液面上的液渣層，可有效地防止渣一鋼界面氧的擴散，加之保護渣中的碳會受熱分解，溢出氣體可驅趕彎月面的空氣。

3.3 吸收鋼水中的夾雜物

在結晶器內，由于注流的對流作用，鋼液中的夾雜物上浮到表面同液渣接觸。因此，在設計保護渣的配方中，要求保護渣具有良好的吸收熔解夾雜物的能力。

3.4 渣膜的潤滑作用

由于結晶器內鋼水表面張力和銅壁的冷卻作用，形成了向內彎曲的凝固殼，加之結晶器振動和氣隙的毛細管作用，可把彎月面上的液渣吸人坯殼與錒壁間的氣腺形成渣膜，起潤滑作用。

3.5 改善結晶器傳熱

結晶器內坯殼的收縮產生氣隙，使熱阻增加，導出熱流減少，如果氣隙內充滿均勻渣膜，氣隙熱阻減小將改善傳熱，使凝固坯殼均勻生長。

4 保護渣分類及物化特性

4.1 保護渣分類

根據所澆鋼中的含碳及合金含量不同，保護渣大致可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼與特殊鋼用四種保護渣。目前信鋼使用通宇預熔型保護渣，保護渣有大斷面保護渣和小斷面保護渣。按斷面不同使用保護渣。

4.2 保護渣的成分

保護渣的主要成分是氧化鈣和二氧化硅，還有少量的三氧化二鋁 因此，保護渣的物理特性依據這三種化臺物的三元混合物，為了調整保護渣的熔點和粘度，還可加助熔劑。

4.3 保護渣的物理特性

4.3.1 保護渣的粘度

粘度是保護渣中必須檢測的重要指標，它反映液渣流動性的好壞、熔解夾雜物能力的強弱，它也影響結晶器與坯殼間渣膜的均勻性。如果液渣形成的渣膜不均勻，會直接導致潤滑和傳熱不良，甚至會使鑄坯表面撕裂。

4.3.2 保護渣的熔化特性

保護渣熔化特性是指熔化溫度和熔化速度。熔化溫度必須低于鋼水溫度才能熔化，通常為l100～1200℃。熔化溫度取決于保護渣的成分。保護渣熔化速度決定了鋼液面形成液渣厚度和保護渣耗量。調節保護渣熔化速度的有效方法是在保護渣內加人碳粉。

4.4 熔解三氧化二鋁能力

保護渣必須具有良好的吸收熔解夾雜物的能力，尤其對鋁鎮靜鋼的渣子應能保證最大限度地吸收三氧化二鋁夾雜。

5 保護渣的使用要點

5.1保護渣的添加原則

添加保護渣的原則是：“勤加、少加、勻加”。

每次加人結晶器內的渣量不能過大，否則會造成液渣面過厚而導致渣膜不均勻，影響鑄坯質量。一旦發現結晶器內局部渣面略為發紅就應及時加入保護渣。在連鑄開澆時，結晶器內鋼液裸露，散熱比較快，此時要迅速加入保護渣。同時在長時間澆鑄結晶器液面還會出現冷鋼現象。特別是在使用直通套管期間，結晶器液面易形成“死區”，結殼、結冷鋼現象更為嚴重。此時需用渣鉤輕輕攪動液面，使之熔化，探明沒有冷鋼時，再正常添加保護渣。注意鋼水淹沒水口側孔時，保護渣方可加入。

5.2 液渣層厚度的控制

正常澆鑄時，結晶器內液渣層厚度在8～15mm，粉渣層在15～20mm為宜。若液渣層厚度合適，即可按規定拉速正常澆鑄。注意不宜經常攪拌保護渣層，否則會使燒結層與粉渣層、液渣層混和，使渣結團成塊，對保溫和化渣都不利。在實際澆鑄過程中，往往由于澆鑄溫度低或其它原因導致結晶器內液渣層過薄，出現這種情況，則不能按當時的澆鑄溫度選擇拉逮，應相應地適當降低拉速，以避免因液渣層薄引起渣膜厚度不夠而導致粘結性漏鋼。在降低拉速的同時，應適當增加液渣層厚度，具體方法是：適當降低結晶器液面高度，使浸入式水口插人鋼液深度變淺，結晶器內流場的高溫區上移，促進保護渣的熔化；也可適當多加人保護渣，等液渣層厚度臺適時，再將拉速升至正常水平。在此過程中，降低液面高度要適中，保持結晶器液面有微小波動即可，嚴禁因降低液面而造成結晶器液面有大的波動。注意要把降低液面形成的渣皮或渣圈撈出或推到結晶器中央，并使之熔化。

5.3注意事項

5.3.1 “卷渣”和粘結處理

卷渣有兩種情況：一是液面渡動比較大，當液面下降時，靠近結晶器壁處會出現渣條，渣條一般向結晶器中心倒，如果來不及將渣條撈出，液面又很快升起，就有可能將渣條卷人，使坯殼表面不均勻冷卻，有卷渣危險 。二是保護渣熔融厚度過厚，靠近結晶器壁處的熔渣很快凝固，集中了比較厚的固體層，較厚的固體渣層粘在鑄坯表面上，影響鑄坯質量、坯殼厚度或減慢傳熱速度，亦會有漏鋼的危險。

粘結漏鋼同保護渣質量和操作有很大關系，也就是說保護渣在某一時刻潤滑不好，坯殼受到拉坯和振動的作用，已形成裂口，鋼水直接接觸到結晶器銅板上，又形成新的坯殼。這樣往復運行，就很容易出現漏鋼；當出現粘結時，應立刻采取降拉速的措施，因為拉速降低可使坯殼厚度增加，這是防止粘接漏鋼的有效措施。如果多次出現粘結現象，就應該檢查保護渣的熔化特性，是否粘度過大，潤滑不好而產生粘結。

5.3.2 結晶器液面控制

由于機械制造的原因，結晶器上口邊緣有一定高度，不能通水冷卻。因此，我廠規定一個澆鑄結晶器液面的高度范圍在結晶器法蘭下100-120mm. 澆鑄時，結晶器液面最好控制在最高高度以下，若超過最高高度，由于結晶器上口邊緣無水冷卻，結昌器內形成的彎月面變小，不利于液渣流人坯殼和結晶器銅板之間，從而降低保護渣的潤滑效果。

5.4根據信鋼板坯連鑄機的斷面及拉速對信鋼保護渣的參數進行逐步優化，目前保護渣的各項參數如下表（表1、表2）：

表1  信鋼公司板坯連鑄機大斷面保護渣

表2  信鋼公司板坯連鑄機小斷面保護渣

5.5信鋼對保護渣使用和操作的要求

①結晶器保護渣液渣層厚度8~15mm，粉渣層厚度20~30mm。保護渣的三層結構厚度控制在35-45mm之間。

②起步開澆，可加入少量保護渣，但不可保持黑面操作，防止卷渣。結晶器液面高于浸入水口出鋼口時，按正常操作過程投放保護渣。

③加保護渣要掌握少加、勤加、勻加的原則。

④結晶器保證黑渣操作，不許露紅，出現渣條后，應當根據渣條大小進行處理；大渣條撈出，并確保結晶器整圈撈凈；小渣條用燒氧管敲碎或打彎。

⑤結晶器液面穩定情況下，禁止在結晶器內不停的用撈渣扒沿結晶器壁攪動。

⑥熱換中包、結晶器內渣條一定要撈凈，避免液面波動卷渣。

⑦結晶器內鋼水翻動時要及時更換套管，防止套管使用后期孔徑變大，造成結晶器液面翻動大，造成保護渣的潤滑不好。

⑧渣子結殼有硬塊可用撈渣棒順著邊緣向下按，有結團等異常現象及時更換新渣。

⑨在露紅和冒火苗的地方補入足夠的保護渣。

⑩在浸入式水口周圍保持足夠厚的保護渣（水口的周圍保護渣應高出其它部位3~5毫米）應水口的傳熱加速了保護渣的熔化。）

⑪鋼水溫度與保護渣加入之間關系：

鋼水溫度高：保護渣應少推，有利散熱、防止生產液渣層過厚。

鋼水溫度低：保護渣應多推，提高保溫效果，防止液面結殼。

6 信鋼公司小板坯改造后及保護渣理化性能指標優化后，小板坯的內部質量有了較大程度的提高，特別是從鑄坯低倍樣看，內部中心裂紋及夾雜問題得到了改善。

6.1 小板坯低倍樣對比分析總結：

小板坯保護渣及鑄機改造前低倍樣質量不好，坯子中心疏松及中心偏析、夾雜現象明顯：

案例分析：

時間：2017年4月14日Q235低倍樣分析：

2017年4月21日停澆前最后一爐樣Q235：

6.2  2018年4月份以后，小板坯低倍樣質量有了較大提高，特別是在三角裂紋、中間裂紋、中心疏松和夾雜方面有了很大的改善和提高。

案例分析：

1）2018年5月2日板坯Q235正常樣（11-1）：

2）2018年5月3日板坯Q235正常樣（11-2）：

6.3 小板坯保護渣優化及改造后低倍樣情況：

低倍樣內部質量坯子結晶組織致密，基本看不到中心裂紋和中心疏松現象，可以說進入2018年，小板坯內部質量取得了質的突破。小板坯中心裂紋、三角區裂紋、中心疏松，中心偏析現象、內部夾雜問題得到有效控制。

7 結束語

保護渣具有絕熱、保溫、防止氧化、吸收夾雜物和改善傳熱等作用保護渣的使用必須嚴格按照 “三加“原則，加人結晶器時要“勤加、少加、勻加”，不能讓鋼液面裸露。盡量保證保護渣的三層結構不夠破壞。保證保護渣良好的流動性、吸附作用。最后保證結晶器潤滑的需要，滿足出結晶器口后形成安全坯殼的厚度需要和鑄坯質量之目的。

參考文獻

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