品種鋼生產(chǎn)連鑄保護澆注工藝優(yōu)化

肖博超  李新民

（河鋼宣鋼二鋼軋廠）

摘  要：介紹了河鋼宣鋼公司二鋼軋廠品種鋼生產(chǎn)實踐過程中，針對連鑄保護澆注過程中存在的限制環(huán)節(jié)進行的優(yōu)化。通過對鋼包注流過程、中間包初期鋼水的保護措施、中間包沖擊區(qū)保護澆注措施以及中間包注流保護澆注的優(yōu)化，防止鋼水的二次氧化，減少了澆注過程中鋼水鋁燒損和鋼中【N】質(zhì)量分數(shù)，提高了品種鋼鑄坯質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：保護澆注 工藝優(yōu)化  中間包  鑄坯質(zhì)量

Optimization of casting technology for continuous casting of variety steel

Xiao Bo Chao    Li Xin Min

(No. 2 Steel Making and Rolling Plant of HBIS Xuanhua Steel)

Abstract: The river steel company declared two steel rolling plant varieties of steel production process, optimized for limit link protection casting process of the. The ladle and tundish flow process of the early protection measures, the molten steel tundish pouring area and protection measures of impact protection casting tundish flow optimization, two times to prevent the oxidation of molten steel, reduce the molten steel in the casting process of aluminum and steel burning in [N] mass fraction, improve the quality of casting billet steel.

Key words: protective casting,process optimization, tundish, billet quality

1 前言：

隨著國家供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革的深入推進，市場對鋼材質(zhì)量的要求不斷提高，促進了潔凈優(yōu)質(zhì)鋼生產(chǎn)，與此同時品種鋼連鑄生產(chǎn)過程的保護澆注也越來越得到重視。在宣鋼二鋼軋廠品種比逐年的大背景下，優(yōu)化連鑄保護澆注工藝，可以潔凈鋼水，提高鋼的質(zhì)量，減少水口堵塞及及結(jié)晶器表面結(jié)殼現(xiàn)象。尤其是對于易于氧元素結(jié)合的含鋁鋼，其保護澆注意義更為重要。

保護澆注工藝優(yōu)化核心就是進一步避免或減少鋼流與空氣的接觸。眾所周知，從大包下水口流出的鋼流在長水口內(nèi)形成限制射流，產(chǎn)生負壓引起接縫吸氣，吸入的空氣又在長水口內(nèi)與鋼液形成氣--液乳化相，造成鋼液的再養(yǎng)化。因而，凡能減少卷吸空氣量或降低氣相中氧含量的保護措施，均有助于進一步優(yōu)化保護澆注工藝。

2 鋼包注流保護澆注的優(yōu)化

大包套管在高速連鑄生產(chǎn)中主要用于從鋼包向連鑄中間包輸送鋼水，防止鋼水與空氣接觸，造成鋼水二次氧化，同時起到防止鋼中夾雜物增加的作用，進而提高連鑄坯質(zhì)量。但是，由于原大包套管采用碗式結(jié)構(gòu)，與鋼包上水口形成弧形對接，接觸面積較小，容易吸氣，使注入中間包的鋼水易受到二次氧化，尤其對含鋁品種鋼造成鋼水鋁燒損嚴重，大大降低了鋼水的純潔度和產(chǎn)品性能，并且易發(fā)生水口翻鋼的生產(chǎn)事故。

針對原碗式結(jié)構(gòu)的大包套管出現(xiàn)的吸氣和翻鋼等現(xiàn)象，造成鋼水鋁燒損嚴重，根據(jù)現(xiàn)使用的圓臺式結(jié)構(gòu)的鋼包上水口，將大包套管優(yōu)化設(shè)計成圓臺式結(jié)構(gòu)，采用角形對接方式，并通過調(diào)節(jié)大包套管圓臺內(nèi)徑、臺高及內(nèi)臺環(huán)面的參數(shù)，使大包套管與上水口緊密吻合，以及優(yōu)化吹氬制度和改進密封墊，防止鋼水吸氣，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后新型大包套管和密封墊如圖1、圖2所示。

表一鋁燒損

通過優(yōu)化，使水口形成面形密封，增大了密封面積，并在臺內(nèi)側(cè)吹氬和密封墊密封，形成氬氣隔離帶，防止了鋼水吸氣造成鋼水的二次氧化，降低了氮的吸入量，提高了保護澆鑄效果，較優(yōu)化前鋁燒損降低了7.26%（表一），提高了注入中間包鋼水的純潔度，提升了品種鋼產(chǎn)品性能。

同時，為了進一步提高保護澆注效果，在長期生產(chǎn)操作實踐中，研究了“一清、三正、快插入”操作法。即“一清”是指每爐鋼進入套管前，使用氧氣清理干凈鋼包套管碗內(nèi)的冷鋼，保證水口密封圈完全放入鋼包套管碗內(nèi)。“三正”中，一正是指纖維水口密封圈在鋼包套管碗內(nèi)放正，保證密封圈與水口良好接觸；二正是指掛鋼包套管時，鋼包下水口和鋼包水口對正后再對接，防止密封圈被碰壞；三正是指鋼包在澆注過程中保證套管放正、掛直，保持套管與中間包鋼液面垂直，避免傾斜、碗部產(chǎn)生縫隙而吸入空氣。“快插入”是指每爐鋼包轉(zhuǎn)至澆注位，開澆后迅速降落鋼包，將套管插入中間包鋼液面以下開澆，防止開澆時鋼水二次氧化。

3 中間包初期鋼水的保護措施優(yōu)化

投產(chǎn)初期，中間包第一爐在開澆前期基本沒有保護澆注措施，二次氧化嚴重，經(jīng)常出現(xiàn)開澆前期“套眼”、坯頭皮下氣泡等生產(chǎn)質(zhì)量問題，嚴重制約著品種鋼的開發(fā)和生產(chǎn)。

為了解決該問題，在中間包第一爐開澆期間采取了保護措施。一是第一爐鋼包開澆前，先在包底加入一層中間包覆蓋劑，防止開澆前期鋼水裸露。二是第一爐鋼包開澆前，在中間包沖擊區(qū)加入硅鈣塊，對鋼水進行脫氧。三是采取中間包預(yù)吹氬技術(shù)。該技術(shù)的工藝原理是:在開澆前的規(guī)定時間內(nèi)，向中間包內(nèi)吹入一定量的氬氣。由于氬氣的密度比空氣小，在中間包內(nèi)擴散后，將包內(nèi)空氣排出。從而使中間包內(nèi)形成氬氣氛圍，阻止了空氣與鋼水接觸，有效地避免了鋼水二次氧化。

通過以上措施實施，使開澆初期鋼水二次氧化程度得到抑制，有效避免了開澆初期鋼水二次氧化、“套眼”、坯頭皮下氣泡等問題，為品種鋼的開發(fā)和生產(chǎn)創(chuàng)建了一個有力基礎(chǔ)。

4 中間包沖擊區(qū)保護澆注措施優(yōu)化

在鋼包澆注過程中，當鋼流沖擊到包底后反彈回流至鋼水液面，造成沖擊區(qū)鋼水液面翻鋼，覆蓋劑難以形成穩(wěn)定的保護層，造成鋼水二次氧化。

經(jīng)過實踐研究，采取了以下措施：一是優(yōu)化鋼包套管長度和內(nèi)孔尺寸，將鋼包套管長度加長50mm，保證插入中間包鋼液面的合理深度，通過鋼水靜壓力減輕鋼水上浮沖擊力；二是對中間包穩(wěn)流器進行優(yōu)化，擴容穩(wěn)流器沖擊區(qū)大小及沖擊區(qū)深度，使鋼水注入穩(wěn)流器后，其沖擊力及流量得到合理釋放，減輕反彈注流對中間包鋼液面的沖擊，減輕了翻鋼問題；三是通過控制中間包鋼渣合適的厚度和性能，保證鋼渣具有良好的覆蓋性；四是制定了鋼包套管定時更換制度，避免在澆注過程中鋼包水口渣線侵蝕嚴重，甚至渣線斷裂問題。

5 中間包注流保護澆注的優(yōu)化

浸入式水口在高速連鑄生產(chǎn)中起到分流、防止二次氧化、穩(wěn)定結(jié)晶器內(nèi)鋼水流場、提高鑄坯質(zhì)量、防止卷渣及漏鋼等多重作用，但鋼水的沖刷和保護渣的侵蝕制約了浸入式水口的使用壽命，以及澆注過程中鋼水在水口中的高速流動產(chǎn)生的負壓差使浸入式水口與中包上水口密封不嚴而吸氣，而含鋁品種鋼自身的特殊成分進一步加劇了對浸入式水口侵蝕，并造成浸入式水口結(jié)瘤翻鋼，降低了水口使用壽命，增加了水口的更換次數(shù)和鑄坯優(yōu)化甩廢量，影響恒拉速工藝。

針對含鋁品種鋼用浸入式水口使用壽命較短和翻鋼現(xiàn)象，根據(jù)鋼中鋁與浸入式水口中化學(xué)成分的反應(yīng)機理，對浸入式水口的材質(zhì)成分MgO、ZrO2的含量與F·C比例進行調(diào)整出最佳配方，并采取在浸入式水口碗部填充由白剛玉、可塑膠泥、乙二醇和酚醛樹脂組成的耐火膠泥墊，上線后在高溫?zé)�結(jié)下將中包上水口與浸入式水口很好的粘結(jié)，杜絕浸入式水口的吸氣，提高浸入式水口的耐侵蝕度，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后新型浸入式水口和密封方法如圖5、圖6、圖7、圖8所示。

通過優(yōu)化，浸入式水口的使用壽命延長3個小時以上，并且未出現(xiàn)嚴重擴徑和侵蝕斷落現(xiàn)象，使每個中間包的浸入式水口的更換次數(shù)由原來的4次降到2次，同時杜絕了水口間的吸氣，浸入式水口的翻鋼現(xiàn)象明顯改善，提高了低過熱度恒拉速率，減少了非計劃更換優(yōu)化的鑄坯甩廢量。

6 結(jié)束語

通過上述措施具體優(yōu)化，連鑄工序保護澆注水平有了較大提升，連鑄工序鋁燒損率達標率達到90%以上，鋼中氣體含量明顯降低，鑄坯質(zhì)量良好，基本消除表面及皮下氣泡。基本無中心疏松現(xiàn)象，鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量控制良好。對品種鋼產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定、市場的拓展提供了前提保證，為宣鋼提檔晉級打下堅實的基礎(chǔ)。

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