1、板坯连铸低碳铝镇静钢中间包水口堵塞分析及其预防措施摘要:对攀钢炼钢厂板坯铸机浇铸低碳铝镇静钢过程中出现的中间包水口堵塞进行分析，在实施一系列工艺控制和预防措施后连铸生产逐步顺行，技术经济指标显著改善。关键词:板坯连铸 低碳铝镇静钢 水口堵塞1 前言低碳铝镇静钢由于具有冲压性能良好和可以冷态成型的特性，因此成为冷轧板材的必备原料。攀钢炼钢厂从 2003 年 5 月开始试制低碳铝镇静钢板坯，钢种要求 CO.08。Als 为 0.0200.080，低碳易造成钢水过氧化，而较高的 Als 又很容易导致连铸中间包结水口。一年多来的试制生产表明，最大的难题是中包水口堵塞使铸机提前停浇。为此，钢厂在板坯铸机
2、上采取了一系列工艺控制和预防措施，使低碳铝镇静钢的浇注工艺逐步顺行，技术经济指标明显改善。2 中包水口堵塞原因分析2.1 水口堵塞物来源通过对水口堵塞物的检测和分析。确定中包钢流通道堵塞原因主要是由于高熔点的化合物 A1203(熔点2050)、CaS(熔点 2450)或 A1203MgO 等粘附在水口内壁上造成。对堵塞沉积物作化学分析，成份见表1。表 1 堵塞沉积物化学成分名称 A1203 Fe2O3 CaO MgO 其它成份（%） 70-80 13.979 12.5 10 0.705由表 1 可见，堵塞沉积物的主要成分是 A1203，它的来源主要有 3 个方面：(1)低碳铝镇静钢，在冶炼过程
3、中采用两步脱氧法脱氧，用铝锰铁和铝铁作为脱氧合金，其中的铝将由脱氧反应(1)、(2)形成 A1203。2Al+30=( A1203) (1)(Fe203)+2A1=( A1203)+2Fe (2)(2)大包及中间包水口为 A1203-C 质水口，在高温下，水口中的 Si02被 C 还原为 SiO 及 CO。当 SiO 和 CO接触到钢液时，增加了水口内壁氧的活度，使钢液中的溶解铝被氧化，反应式为(3)、(4)、(5)，总反应为(6)：(Si02)+(C)=SiO+CO (3)3SiO+2A1=( A1203)+3Si (4)3C0+2A1=(A1203)+3C (5)总反应为：3(Si02)+
4、3(C)+4A1=2(A1203)+3Si+C (6)(3)水口密封性不够，钢液二次氧化发生(7)式反应，产生 A1203：302+4A1=2(A1203) (7)2.2 中包水口结构及堵塞过程板坯连铸机中包水口从上到下由三部分组成：与塞棒配合可实现控流和防堵的透气上水口：由三块滑板组成的可实现自动控流的 VSVC71SE 滑板机构；可快换的浸入式下水口。在试生产过程中发现，最容易堵塞的部位是：透气上水口碗口部位；上滑板和中滑板之间：浸入式下水口渣线区域及分流孔周围。这是由于钢中的 A1203在浇注过程中，由于流动分离现象1的存在，白色絮状 A1203很容易在中包水口内壁上沉积，严重时导致水口
5、堵塞停浇。这 3 个部位正好是钢水流动分离现象最严重的区域。生产实践表明，堵塞的严重程度与炼钢、精炼、连铸各工序的工艺控制密切相关。3 中包水口堵塞的预防措施要保证低碳铝镇静钢的顺利浇注，必须尽量减少钢中夹杂物含量，主要的预防措施是：精炼过程使得脱氧形成的 A1203最大限度的上浮进入渣中；浇注过程中无氧化浇注，避免 Als 氧化后形成 A1203；连铸系统能够最大限度减少 A1203在钢流通道上沉积的机会。3.1 低碳铝镇静钢试制阶段浇注状况第三炼钢厂板坯连铸机在试制的准备阶段经过一系列的改进和完善，采用了以下防堵工艺措施：(1)增设中包车的塞棒供氩管路，使塞棒具备吹氩防堵功能；(2)订购较
6、大通气量的中包透气上水口，加大通气量；(3)铸机转到自动浇注时采用滑板换边控制技术；(4)采用快换浸入式下水口技术；(5)大包长水口采用氩气密封，并加装密封垫，确保大包钢流无氧化；尽管如此，在试制初期，中包水口堵塞问题还是较为严重的。对不同浇次造成堵塞原因作具体分析后归纳起来在连铸工序上有以下几个方面：(1)大包钢流和中包钢水的二次氧化。首先，大包开浇时钢流不能自引，人工烧氧引流后钢水与空气接触，产生二次氧化；只要连浇过程中连续发生两炉或两炉以上，水口堵塞就很严重；其次，是大包注流区钢水翻卷后裸露。与空气接触产生二次氧化。(2)塞棒吹氩系统吹氩防堵功能失效和吹堵时导致结晶器液面大翻,使铸坯产生
7、夹杂缺陷隐患，甚至造成漏钢事故。(3)浇钢工不能及时发现中包钢流通道已开始堵塞。没能及早采取防堵手段。在 A1203沉积到一定厚度时，再采取防堵措施，已错过清除堵塞物的最佳时机，防堵效果不好。3.2 中包水口堵塞预防措施3.2.1 制定合理的钢水温度制度。提高拉坯速度通过对 2003 年实际生产中大量的大包、中包温度数据的统计分析，将大包温度降低 510，拉速从原平均 1.05m/min 提高到平均约 1.20m/min。拉速的提高意味着单位时间内中包流通道的过钢量增加，低碳铝镇静钢中包水口堵塞大大缓解，连浇炉数逐步提高。3.2.2 改进供氩系统(1)在塞棒供氩系统加装了调压减压阀和流量计，实
8、现塞棒供氩压力和流量的精确控制。把供氩管与棒芯连接部位的外螺纹连接改为内螺纹连接，并把供氩软管改为金属硬管。杜绝了氩气泄漏现象。(2)大包长水口供氩管路增加调压减压阀和流量计，杜绝由于氩气量大导致的中包液面大翻。(3)确定大包长水口、中包塞棒、透气上水口、中包滑板氩气合适流量和压力控制范围，制定氩气流量调节方法和原则。3.2.3 掌握滑板换边控制等防堵操作的最佳时机3.2.4 试用新材质的防堵浸入式水口从 2004 年初开始试用防堵浸入式水口，对减轻浸入式下水口渣线区和分流孔堵塞起到了一定作用。4 措施实施效果经过实施浇注工艺控制和优化措施，也随着炼钢、精炼工序操作水平的不断提高，低碳铝镇静钢
9、的浇注逐步顺行。2004 年低碳铝镇静钢的主要技术经济指标比 2003 年有明显提高(见表 2)。2004 年 12 月 15日首次组织了该钢种的过包浇注并取得成功,半个月后过包浇注工艺转入正常生产。进入 2005 年，过包浇注已成为板坯铸机包括低碳铝镇静钢在内的所有钢种的正常生产组织方式，3 月 26 日创下了低碳铝镇静钢连续过包 5 次浇注 72 炉钢的历史最高纪录。表 2 2003 年、2004 年低碳铝镇静钢的主要技术经济指标2003 年 2004 年交库产量（万吨） 4.142 18.09铸坯原始合格率（%） 97.28 98.28溢漏率（%） 0.36 0连浇炉数（炉/中包） 7.01 9.065 结束语低碳铝镇静钢中间包水口堵塞防止的关键是减少钢中 A1203夹杂物含量，改善钢水可浇性。通过各项工艺控制措施和防堵措施的实施，虽然水口堵塞现象有了显著改善，但单中包连浇炉数仍然偏低。生产中仍然存在水口堵塞导致的提前停浇现象。此外，一些防堵操作，如塞棒大流量吹氩等曾导致一铸坯缺陷。因此，洁净钢质，防止水口堵塞仍是需要长期坚持、深入探索和研究的工作。
