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。