徐秀敏
（德龍鋼鐵有限公司）
摘要：本文對板坯連鑄漏鋼原因進行分析并提出了預防措施，結合某鋼廠板坯的漏鋼情況，通過提高鋼水質量、優化操作工藝、提高職工的理論水平及操作技能、細化操作要點等有針對性的預防措施的實施，有效減少了板坯連鑄漏鋼次數，穩定了連鑄生產。
關鍵詞：板坯連鑄；漏鋼；保護渣；粘結
1 前言
連鑄漏鋼事故就是已凝固的坯殼在結晶器外或下口附近，由于某種原因產生坯殼破裂致使尚未凝固的鋼液從破裂處外溢而造成的事故，是連鑄操作的惡性事故，不僅造成澆注中斷，而且對損傷設備、產生廢品、降低作業率、增加工人的勞動強度等都有較大影響，重者造成人員傷害事故。某鋼廠2020年10月至2023年10月三年來共計漏鋼8次，嚴重制約了生產的穩定順行，特別是在高節奏、高拉速情況下對生產影響極大。針對這一情況，從漏鋼的形貌分析，80%為粘結漏鋼，本文重點對粘結漏鋼原因進行分析并提出了預防措施。同時就連鑄生產過程中技術工藝、保護渣、不規范操作行為對漏鋼的影響提出了預防措施。
2 粘結漏鋼產生機理及過程
2.1.粘結漏鋼的產生機理
對發生粘結漏鋼的坯殼位置進行觀察，共有兩種類型：1）漏鋼發生在寬面；2）漏鋼發生在角部（如圖1所示）。漏鋼點位于錐形線（正V形）的交點。在錐形線處坯殼很薄，甚至于破裂，但從錐形線到彎月面逐漸加厚。而其對應側的坯殼相反，彎月面處最薄，向下逐漸增厚。V形線向左右擴展，小斷面的V形線可擴展到四個面。
圖1 典型坯殼結構的特征
在多數情況下，主要是第一類型的粘結及引起的粘結漏鋼。通過對漏鋼坯殼的檢查發現，粘結漏鋼的坯殼有以下特點：振痕 密集，與澆鑄方向大約成45°夾角；在粘結開始的鋼水彎月面處，坯殼比正常情況下略厚；通常坯殼剛剛離開結晶器下口坯殼即破裂；漏鋼坯殼表面提取的保護渣Al2O3含量高；粘結坯殼表面有增碳現象。在線調寬的板坯連鑄能產生第二種類型粘結漏鋼。
2.2 粘結漏鋼的產生過程
在連鑄澆鑄過程中，由于結晶器液位波動，彎月面的凝固坯殼與銅板之間的潤滑不良，造成結晶器壁與坯殼粘結[1]，使拉坯摩擦阻力增大。粘結處坯殼被拉斷，并向下和兩邊擴大，形成V形破裂線，到達結晶器出口時就發生粘結漏鋼。
圖2 粘結漏鋼產生過程
從拉漏時結晶器內凝固殼的特殊發展狀況和凝固殼的表面狀況看，推測粘結漏鋼的發生機理如圖2所示，分析如下：
（1）由于某些原因在結晶器內鋼液面附近的一部分鑄坯A粘結在結晶器上。這時，在被粘著的部分A和向下拉的鑄坯B的界面凝固殼破裂（大體上在最大剪應力的方向）；
（2）接著在破斷凝固殼的間隙處流入鋼液，形成新的薄凝固殼（波痕D的形成）；
（3）新的薄凝固殼C由于結晶器的上升和鑄坯的下降而破斷并再次形成薄凝固殼；
（4）每振動一次，（2）、（3）過程就重復一次，凝固殼的破斷位置逐漸向下移動；
（5）凝固殼的破斷位置向下移動，當其達到結晶器下端就產生漏鋼。
3 產生粘結漏鋼的原因分析
3.1保護渣對粘結漏鋼的影響
保護渣的潤滑性能是保護渣最重要性能之一，特別在高拉速的情況下更為重要。要改善結晶器內的潤滑狀況，只有擴大渣膜的液相區和改善液相渣膜的性能來實現。目前對保護渣潤滑性能研究有二個方面，一是研究改善保護渣的性能使其具有良好的潤滑性；二是改進結晶器振動形式，來改善其潤滑作用。為提高結晶器內的潤滑效果，選用低粘度的保護渣能提高耗量，保證足夠的渣膜厚度，從而保證潤滑效果。同時調整合適的CaO-SiO2-Al2O3三元系結構（如圖3所示），使渣膜的結構以玻璃相為主，有利于提高潤滑效果。
圖3 保護渣在結晶器內的行為
3.2 結晶器液面結冷鋼對粘結漏鋼的影響
通常保護渣在結晶器液面存在三層結構（如圖4所示），即粉渣層、燒結層、液渣層，保護渣在結晶器液面熔化良好、有適當厚度的液渣層是保證潤滑的前提，液渣層厚度通常要求8-15mm。保護渣的熔化需要的熱量由結晶器內的鋼液提供，結晶器內的鋼液通過流場的循環向保護渣傳熱促使保護渣熔化，液渣通過彎液面流入結晶器銅板與坯殼之間的縫隙形成渣膜，控制坯殼與結晶器銅板之間的傳熱和潤滑。當結晶器內的鋼液由于溫度低或者發生偏流等原因，導致向保護渣的傳熱減少，影響保護渣熔化，導致液渣層厚度減少，同時由于保護渣的熔化吸熱導致結晶器鋼液面溫度降低產生結冷鋼現象，接近結晶器銅板的鋼液面結冷鋼會導致彎液面產生冷鋼，初生坯殼收縮減小，進而使彎液面處液渣流入通道變窄甚至堵塞，液渣斷流導致坯殼與銅板粘結，誘發漏鋼事故。
圖4 保護渣的縱向層狀結構
3.3 渣條對粘結漏鋼的影響
保護渣在結晶器鋼液面上受熱熔化，液渣由彎液面流入坯殼與結晶器銅板間的縫隙，液渣接觸結晶器銅板部位受冷形成渣條，隨著結晶器的振動及結晶器鋼液面的波動，初生的渣條與燒結層、分渣層接觸向彎液面生長逐漸增厚，在結晶器四周形成一圈較厚的渣條[2]。渣條影響液渣流入導致粘結的發生機理如（圖6所示），當結晶器內鋼液面上升到與渣條相接觸時，液渣向下的通道將被堵住，當鋼液面繼續上升時，會把渣條向上推，將渣條與固態渣膜分開，使鋼液直接和結晶器壁接觸，并粘結在一起；正滑脫時，坯殼強度大于粘結力，坯殼被拉走，如果坯殼強度小于粘結力時，坯殼被拉斷，在結晶器出口產生漏鋼。
圖6 渣條堵塞液渣流入通道導致粘結過程
4 板坯連鑄粘結漏鋼的預防措施
4.1 提高鋼水質量
（1）優化冶煉參數降低轉爐終點[O]D含量，控制和減少轉爐鋼水過氧化。
（2）用復合造渣材料進行鋼包渣改性將CaO-SiO2 渣系改變為CaO-Al2O3 渣系，降低鋼包渣的氧化性。
4.2 控制結晶器保護渣固態渣膜的均勻生長
提高拉速保護渣耗量減少，為了保證足夠的消耗量，通常渣的黏度低，黏度過低會引起渣膜厚度不均勻，引起不均勻凝固。因此特別注意保護渣傳熱與潤滑特性的協調控制，選擇具有較低的溶點，使渣膜厚度適宜且分布均勻，以降低結晶器摩擦力并使其傳熱均勻。
（1）良好的潤滑性，使結晶器壁與坯殼間的渣膜厚度適宜且分布均勻，降低結晶器摩擦力并使其傳熱均勻。
（2）保護渣必須具有良好的溶解、吸收夾雜的能力，在吸收夾雜物后其物理性能保持相對穩定，在換浸入式水口時進行換渣操作。
（3）適宜的析晶能力，能滿足某些鋼種控制熱流的要求。
4.3規范和優化操作工藝
（1）改進水口快換液壓機構、定期校驗快換機構本身的機械精度，保證了浸入式水口的對中良好。
（2）嚴格按控制鋼水硫、磷含量和過熱度，嚴格按照技術要求鋼水硫、磷含量≤0.020%，過熱度≤30℃。
（3）充分利用好結晶器液面自動控制，穩定結晶器液面，在結晶器液面發生波動時及時檢查結晶器四周渣條情況，發現厚渣條及時挑出，確保彎月面液渣流入通道暢通。
（4）換水口時，液面下降后待撈出四周渣條后緩慢提升結晶器液面，確保液渣流入順暢，待保護渣熔化穩定后再根據液渣層厚度提拉速。
（5）中包溫度低、結晶器偏流時加強對結晶器液面檢查，避免結冷鋼，結晶器偏流嚴重的及時組織換水口，確保結晶器流場均勻、穩定、結晶器液面活躍。
5 結語
影響板坯連鑄漏鋼的原因很多，從生產實踐來看，鋼水質量、工藝、職工的操作技能等因素是影響漏鋼的主要因素。提高鋼水質量，有利于減少因鋼中夾雜物導致的塞棒、上水口、浸如式水口絮流而產生的結晶器液面波動，同時有利于減少因保護渣吸附鋼中夾雜物導致的變性；合理控制換渣時間，有利于確保保護渣使用性能的穩定，減少保護渣變性導致的粘結；控制合理的工藝參數，有利于保護渣的熔化和潤滑；提高職工的操作水平，穩定結晶器液面，加強對結晶器液面及四周的檢查，確保保護渣熔化正常及液渣流入通道的暢通，有利于減少粘結。
參考文獻：
[1] 顏慧成. 連鑄結晶器彎液面區域傳輸行為對鋼液初期凝固的影響[D].北京： 鋼鐵研究總院博士學位論文, 1997.
[2] 錢忠東,等，連鑄結晶器內鋼液渦流現象的大渦模擬及控制，金屬學報，2004，Vol.40(1)，88-93