连铸生产漏钢事故的分析

连铸生产漏钢事故分析摘要：通过对连铸漏钢时结晶器内坯壳的剖析和工艺分析，查明漏钢的分类、原因和解决办法和如何避免事故的发生，如何提前预报漏钢。

关键词：连铸漏钢保护渣预报漏钢一、漏钢的危害漏钢—影响铸机有效性连铸中遇到的主要操作故障之一是“漏钢”。

当铸流坯壳破裂时，坯壳内静止的熔融钢水溢出，堵塞机器，需要付出昂贵的停机代价。

为拉出漏钢坯壳，就要再延长漏钢引起的停机时间。

因为它可能会堵塞导辊或足辊，需要用气割清理堵塞，拉出坯壳。

当漏钢坯壳温度降低时，需要把它切成小块，用矫直机从机器中取出，而矫直机设计成能在稳定阶段逐步地矫直曲冷坯壳，上轧辊可提供足够的提升重力，弄出不太长的弯曲铸流。

因此，漏钢对铸机的有效性有重大影响——影响生产率和生产成本。

二、漏钢的分类根据漏钢坯壳的外观，大致把漏钢分成以下几类：悬挂或粘结引起漏钢－－钢水粘结到结晶器上，因而称为粘结或悬挂。

这可能是由结晶器和坯壳之间润滑不适或者结晶器调节不当引起的，而润滑不适可能是由质量较差的保护渣、结晶器中坯壳夹渣、结晶器钢水溢流、结晶器角缝、方坯连铸机润滑不良、不均等原因造成的。

1、裂纹引起漏钢－－坯壳角部纵裂和宽面纵向裂纹都会造成漏钢发生。

如果纵向裂纹引起漏钢，则保护渣流动不均，结晶器传热不均导致坯壳厚度不均，保护渣选择不当和结晶器冷却不均造成冷却时坯壳破裂。

对角部纵裂引起漏钢来说，沿结晶器窄面凝固厚度不够的坯壳因收缩时受到拉伸应力而破裂，拉伸应力是由结晶器窄面锥度减小和窄面传热不均造成的。

2、夹渣漏钢－－坯壳夹带保护渣或大粒夹杂物导致传热减少，形成薄坯壳而漏钢。

方坯连铸时，二次氧化产物、低碳钢冶炼时高粘性渣中不当的脱氧产物，结晶器中三氧化二铝偏高，这些都促使坯壳夹渣，抑制坯壳生长，造成漏钢。

3、薄壳漏钢－－观察方坯连铸机中这类漏钢是由结晶器中坯壳厚度不均造成的，原因可能是结晶器中浇注流偏心，或结晶器冷却管严重变形。

4、停止浇注引起漏钢－－连铸过程中发生中断而未能断开停止浇注，如果衔接点不能承受重新浇铸施加的拉力，则整炉钢都会溢漏。

三、漏钢的影响因素影响漏钢发生的因素有：1、温度和拉速不一致——钢水过热度越高，坯壳厚度越薄。

由于结晶器中钢水施加的静压力，导致坯壳发生膨胀。

当坯壳强度不够时，容易发生漏钢。

不一致和不均匀的温度对漏钢的产生有很大的影响，当拉速增大时，较易发生漏钢，因为结晶器不够润滑，从弯月面到坯壳、结晶器壁面，结晶器保护渣流动性较差，而且增大拉速会导致总放热量减少。

漏钢常常是由于拉速太高造成的，当坯壳没有足够时间凝固到需要厚度时，或者金属太热，这意味着最终凝固正好发生在矫直辊下方，因矫直时施加应力，坯壳撕裂。

对于钢中碳含量一定时，温度高且拉速快容易发生漏钢。

在振动设置上所作的任何改变都会促使漏钢的发生，因为通过提高振动频率来减少振痕的做法会增加结晶器速率，从而增加交界面处的摩擦力。

2、结晶器和坯壳之间润滑不良－－如果使用质量较差的保护渣，弯月面下方的钢水容易夹渣，导致结晶器和坯壳粘结，拉坯中断，造成悬挂漏钢，方坯连铸时，因润滑不良或不均，坯壳粘结到结晶器上，影响传热，造成粘结漏钢。

3、结晶器中无效水流－－减少进入结晶器的水流会导致传热降低，致使形成薄坯壳，最终导致漏钢。

进出口的水温、压力和流速的不同直接影响结晶器的冷却。

结晶器冷却系统堵塞导致压力增加，流速减小，影响传热，易发生漏钢。

因而进出口水温(高温)的巨大差异导致结晶器与坯壳粘结，容易发生拉断漏钢。

4、结晶器几何形状不当－－为增加钢水-结晶器接触面，调节结晶器锥度，以适应钢的凝固收缩，从而增加结晶器的传热，增加坯壳厚度。

对于高速方坯连铸机上带线性锥度的传统结晶器而言，弯月面处的热传递迅速使铸流凝固成一固体外壳，随着外壳的收缩，角部脱离结晶器，停止热传递。

因此，在结晶器底部，除了角部有再熔化之外，坯壳继续生长。

当坯壳离开结晶器时，坯壳温度变化较大，此时增加拉速可能导致漏钢。

如果调节的锥度不合要求。

结晶器和坯壳之间就会产生气隙，当空气对结晶器中热量传递的阻力达到最大时，它将严重妨碍所需厚度的坯壳形成，最终导致漏钢。

磨损和变形造成的结晶器锥度损耗会导致角部纵裂显著增加，这是由于角部再加热的结果。

就结晶器变形而言，产生原因是结晶器铜板厚度较薄，部足以支持铜板的热膨胀。

还可能是在引锭杆插入结晶器时，导致结晶器下部损坏而造成结晶器变形。

结晶器锥度过大会增加拉坯阻力，导致结晶器磨损加大。

倒锥度加上热缩造成气隙厚度增加，进而加大角部磨损，因此，要降低使表面温度升高的传热。

此现象始终伴随着钢水静压力，这会诱发角部表面产生拉伸应变，从而引发裂纹。

这种裂纹会以固定方式大大降低坯壳厚度，可能最终导致漏钢。

结晶器圆角半径越大，气隙就越大。

该气隙阻碍了热传递，致使形成薄坯壳，容易漏钢。

在板坯、大方坯连铸机中，4个分离的铜板被固定，形成空穴环绕在其之间。

如果2个铜板之间的接合处有气隙，初始金属就会渗入气隙并开始凝固，在后期造成悬挂，导致漏钢。

因而，结晶器调整的不合适就会影响热传递机理，造成漏钢。

5、结晶器中钢液面高度不适——连铸期间，结晶器中的钢液面需要维持在结晶器高度的70%～80%。

如果钢液面降到浸入式水口以下，那么随后加入的钢水形成的凝固坯壳较薄，容易漏钢。

在换水口、换中间包或中间包水口堵塞期间可能发生钢液面下降。

当限制钢水从中间包流进结晶器时，如果不调整拉速，可能发生漏钢。

因此，如果塞棒控制不合适导致转动而造成钢水溢流，粘结到结晶器顶部，造成悬挂，拉坯受阻，导致漏钢。

钢液面降低还会造成夹渣。

如果有充足时间使塞棒关闭浸入式水口，钢液面可降低到允许极限以下。

如果浇注再次开始，钢水会抑制结晶器保护渣，造成夹渣。

因此，在全连铸换钢包时，中间包钢液面下降，如果操作不当，中间包渣可通过浸入式水口进入结晶器内的钢水中。

钢流的氧化产物、不当的脱氧产物、方坯结晶器中铝丝喷加不当造成三氧化二铝偏高而形成的高粘度渣，都可能渗入坯壳形成夹渣，局部抑制坯壳形成，降低坯壳和结晶器的润滑度，易粘结，导致拉坯中断，发生漏钢。

6、中间包浇注流偏心－－中间包浇注流偏心导致传热不均，造成凝固坯壳厚薄不均，坯壳薄弱处强度降低，难以承受钢水静压力，因而漏钢。

7、气雾冷却喷嘴堵塞－－足辊区设在结晶器下方，在此水经喷嘴直接喷于坯壳上。

坯壳受到辊子的压力，使坯壳更光滑。

此时，传递的热量最大，便于形成更厚的坯壳。

如果喷嘴堵塞，坯壳厚度将变薄，易造成漏钢。

万一堵塞，需要靠拉辊施加外力，如果超过极限，就会造成坯壳表面破裂，漏钢。

8、引锭杆不规则性－－钢水一旦在结晶器引锭杆上方凝固，形成足够厚度的坯壳，就将引锭杆慢慢拉出。

如果不按规律拉出引锭杆，则易发生漏钢。

同样地，引锭杆装配不牢固会使钢水从结晶器流出，导致漏钢。

如果引锭杆在引锭杆头提升前从坯壳中过早的分离出来，易导致漏钢。

四、漏钢预报1、影响结晶器热传递因素：结晶器热传递直接影响着铸坯表面质量,热传递不均匀则导致铸坯坯壳厚薄不均匀,极易产生拉漏。

运用结晶器热传递变化进行漏钢预报,首先必须了解结晶器热传递情况。

铸坯与结晶器器壁间热传递直接受浇注参数变化影响。

铸坯与结晶器器壁间气隙、结晶器保护渣温度特性、钢化学成分、浇注速度、结晶器振动频率、振幅大小、钢水过热度、结晶器倒锥度及浸入式水口堵塞等都会影响铸坯与结晶器器壁间热传递速度。

特别是保护渣结晶温度和浇注速度对热传递影响呈线性关系2、依据结晶器热传递变化进行漏钢预报检测结晶器热传递最为简单及直接方法是测量结晶器冷却水进水温度和出水温度间温度差,但这种方法常常产生误导。

目前,广为使用的是测量热传递量来进行漏钢预报,(1)式给出了结晶器表面单位时间内单位面积上热量传递关系式。

其特点是以结晶器冷却水进出水温差、流速及侧面面积作为参变量,故可将结晶器每一个侧面分开来检测和控制。

Q A =Cρρw W△T/A (1)式中Q A——单位面积热传递量，kW·m-2Cρ——水比热，kJ·(kg·℃)-1ρw——水密度，kg.m-3W——冷却水流量，m3·s-1ΔT——冷却水进出结晶器温差，℃A——结晶器侧面积，m2单位面积热传递量Q A可为操作者提供有效证据,使他们需要时采取正确行动(如减少或增大拉速、停浇等)。

(2)式给出了操作过程中铸坯与结晶器间最小热传递量。

它以浇注速度为参变量,给定结晶器热量传递值后则可为操作者提供一个拉坯速度极限值。

超过这个拉速,则不能形成足够厚坯壳,产生漏钢现象。

Q min=F［αV c/60+CρΔTwρV c/120(w+t)］(2)式中Q min——最小结晶器热传递量，kW·m-2F——相关系数,据钢种及结晶器断面而定a——由先前拉漏分析推导出常数,a=110.78V c——浇注速度，m·min-1Cρ——钢比热，0.19kJ·(kg·℃)-1ΔT——液钢过热，℃w——结晶器宽，mt——结晶器厚，mρ——钢液密度，kg·m-13、监测摩擦力进行漏钢预报结晶器器壁与铸坯之间润滑不足而产生较大摩擦力,这种摩擦力主要受操作参数影响如:保护渣粘度、钢种、结晶器倒锥度、拉速、钢水纯净度、过热度、结晶器振频及钢水弯月面控制等。

摩擦力较大时势必造成铸坯与结晶器间有较强附着力使他们产生粘结性焊合。

较轻微粘结操作者处理即可使铸流恢复正常生产,但它对铸坯表面质量却有一定影响;而粘结严重时则会导致粘结性漏钢。

防止摩擦力而引起粘结性漏钢,就须对摩擦力进行监测。

目前常用方法是结晶器上安装加速计和测力计或振动装置上安装变形测定器来检测摩擦力。

3.1 安装加速计进行漏钢预报现常用加速计是一种简称为ML TEKTOR结晶器润滑探测器。

它监测摩擦力原理是用一个压电应变仪直接接触结晶器器壁,结晶器机械振动这个加速计转换为不连续电脉冲,这些电信号轮流被数据采集系统进行收集,这些由加速计产生信号则直接与摩擦力相关,计算机数据处理,则可知结晶器与铸坯间摩擦力大小,判断铸流情况。

3.2 安装测力计进行漏钢预报测力计安装结晶器下面应用测力监测结晶器与铸坯间摩擦力原理是首先测出结晶器空载和稳定生产状态下各点振动力,即知空载和正常生产时各点摩擦力,而总摩擦力即为各点摩擦力之和。

已知了空载时和生产状态下摩擦力,再考虑一些附加因素(如灵敏度等)后,则可推算出漏钢极值为多少,一旦实际值超过这个值,就随时可能发生漏钢事故。

此种方法虽简单,但精确度不太高,生产中常出现误报。

近年来计算机数据处理技术应用,增大了摩擦力漏钢预报可靠性,但其误报率仍可高达20%左右。

3.3 安装变形测定器进行漏钢预报变形测定器直接安装结晶器振动装置轴上,它是一个传感器和一些辅助系统将振动装置振动波形测量显示出来,与稳定状态进行比较,进行检漏预报。