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钒钛科技炼钢厂低硅低碳钢漏钢原因及解决措施
来源：2019全国高效连铸应用技术及铸坯质量控制研讨会论文集|浏览：次|评论：0条 [收藏] [评论]
钒钛科技炼钢厂低硅低碳钢漏钢原因及解决措施李志丹 钟云庆 牟小海 王东（成渝钒钛科技有限公司，四川 内江 641000）摘要：成渝钒钛科技有限公司炼钢厂，针对170×170mm2断面方坯连…
钒钛科技炼钢厂低硅低碳钢漏钢原因及解决措施
李志丹 钟云庆 牟小海 王东
（成渝钒钛科技有限公司，四川 内江 641000）
摘要：成渝钒钛科技有限公司炼钢厂，针对170×170mm2断面方坯连铸机，在浇注低硅低碳钢时，频繁发生漏钢，严重影响生产的问题，通过进一步优化配水工艺和保护浇注工艺、控制钢水温度，有效控制漏钢。李志丹 钟云庆 牟小海 王东
（成渝钒钛科技有限公司，四川 内江 641000）
关键词：连铸，低硅低碳，漏钢，配水
前言
钒钛科技炼钢厂方坯连铸机经改造后，铸坯断面160×160mm2由增加至170×170mm2后，在浇注低硅低碳钢时，由于与之相应的工艺参数未得到及时调整，生产时发生频繁漏钢，因处理漏钢而进行敞开浇注，严重影响机时产量和铸坯质量。
一、生产现状
钒钛科技炼钢厂方坯铸机主要生产的低硅低碳钢种为H08A、Q195等，浇注时，当钢水过热度偏高或拉速较快时，铸坯出结晶器，易产生纵裂纹，严重时发生漏钢。
二、低硅低碳钢漏钢原因分析
2.1、钢水成份的影响
（1）、碳含量的影响
尽管H08A、Q195为低碳钢，但其钢水碳含量通常为0.06%-0.10%，已接近或达到亚包晶钢的碳含量。该钢种在凝固时发生包晶反应，坯壳在结晶器内产生强烈收缩，线收缩量大，坯壳与结晶器壁过早的产生了气隙，传热速率下降，坯壳变薄，在钢水静压力的作用下，铸坯表面产生纵裂。同时，因气隙的不均匀，也导致热流的不均匀和坯壳生长的不均匀，造成坯壳内温度梯度和应力梯度分布的不均匀，促进了裂纹的形成。
（2）、S含量的影响
硫在钢中属于易偏析元素，由于硫在钢中的宏观偏析，极大降低了钢的零塑性温度和比表面能，促进晶界滑移，导致应力集中，形成微裂纹。
H08A钢，因S含量为0.010%，Mn含量控制为0.40%-0.50%，锰硫比＞40，对铸坯裂纹的产生没有影响。而Q195钢，S含量相对较高，且Mn含量相对偏低，锰硫比较低，对裂纹的产生有一定影响。
2.2、钢水过热度影响
钢水过热度高，结晶器内钢水凝固推迟，坯壳厚度减薄且坯壳平均温度升高，在应力不变的情况下，钢的整体温度向第Ⅰ脆性区移动，纵裂倾向加重。
通过对钒钛科技炼钢厂33次漏钢数据统计，其钢水过热度平均为28.6℃，偏高，其中过热度＞30℃为15炉，占比45.45%。如表1所示，钢水过热度整体偏高，对漏钢事故影响较大。
表1 漏钢时钢水过热度
| 过热度（℃） | ＜20 | 20-30 | 31-39 | ≥40 |
| 次数 | 3 | 15 | 9 | 6 |
| 占比（%） | 9.09 | 45.45 | 27.27 | 18.18 |
结晶器热工作状态，可以用结晶器热流密度指标来体现，其对包晶钢铸坯表面纵裂纹发生有重要的影响。
结晶器热流密度q为：q=wc△T/S
w—冷却水流量，c—水比热容，△T—进出水温差，S—结晶器有效传热面积
结晶器弯月面区热流不均匀，会导致铸坯坯壳生长厚度不均匀，引起横向温度梯度不均匀，产生横向张应力，从而产生纵裂纹。所以，弯月面区应保持较低的传热速率，推迟坯壳δ→γ的相变收缩。
通过计算，钒钛科技炼钢厂生产H08A时，结晶器热流密度为1.1-1.6MW/m2，但该推导建立在铸坯坯壳与结晶器壁良好接触的前提下。一旦结晶器冷却强度过大，铸坯在结晶器下部过度收缩，产生气隙，将会减小有效传热面积，结晶器热流密度会急剧增加，结晶器进出水温差会因热流传递少而变低。
2.4、结晶器保护渣的影响
铸坯表面纵裂纹与结晶器热流有关，而结晶器热流除与结晶器冷却有关外，还受保护渣熔化行为的影响。当钢水面的液渣连续不断渗入到坯壳与结晶器之间的气隙，在结晶器器壁与坯壳间形成渣膜，才能为坯壳导热和润滑提供保障。通常保持合适稳定的渣膜厚度就可以减轻或消除表面纵裂纹，也就需要有足够的液渣层厚度，保证液渣不断流入气隙来稳定渣膜厚度。从理论上说，液渣层厚度是振动行程的1.3-1.5倍，而液渣层厚度取决于保护渣熔化速率、保护渣黏度、拉速和结晶器振动。
经生产实际测量，浇注H08A钢时，液渣层厚度仅为3.6mm，无法保证结晶器器壁与坯壳之间形成足够厚度的渣膜，导热率下降，坯壳变薄。
三、控制漏钢的措施
3.1、优化钢水成份，提高钢水纯净度
控制H08A碳含量，尤其是精炼炉处理时，严控转炉出钢碳含量＜0.04%，并采用低碳锰铁，避免合金增碳，LF炉以铝粒+精碳粉造渣，控制钢水碳含量＜0.08%，避开包晶钢范围。
因H08A精炼过程为避免增硅，不能进行深脱硫，故通过预处理深脱硫的方式，控制钢水硫含量＜0.01%，避免钢水硫含量过高，造成浇注时产生裂纹。
钢水钙处理结束后，延长软吹氩时间至8min以上，进一步提高钢水纯净度，避免浇注过程中因夹杂物而导致坯壳破裂漏钢。
3.2、结晶器冷却调整
调整结晶器冷却水流量，降低结晶器冷却强度，结晶器进出水温差由6-7℃提高到7-9℃，利用缓冷的方式，减缓铸坯坯壳的收缩，增加有效传热面积，进一步降低结晶器热流密度。减小纵裂纹产生几率。
3.3、过热度控制
从分析看，钢水过热度对漏钢影响较明显，尤其在拉速较高的情况下，高过热度钢水漏钢几率更大。因此，钒钛科技炼钢厂对H08A等钢水的过热度加以严格限制，通过降低出钢温度、氩站处理后软吹氩调节温度等措施，保证钢水过热度控制在15-25℃的范围内，既保证钢水的可浇性，又降低漏钢几率。
3.4、更换专用结晶器保护渣
钒钛科技炼钢厂针对H08A等浇注漏钢的特点，采用相对高碱度、低黏度、高熔化速率的保护渣。液渣层厚度＞5mm，保证了足够的液渣渗入到坯壳与结晶器器壁缝隙中，提高了结晶器导热能力，并提供了良好的润滑，有效减少了漏钢事故的发生。
四、结束语
钒铁科技炼钢厂通过对低硅低碳钢成份优化，提高钢水纯净度，控制钢水过热度，优化结晶器冷却以及保护渣等措施。在170×170mm2断面方坯连铸机拉速2.6m/min的条件下，漏钢得到有效控制，大幅提升连铸技术指标。
参考文献：
