板坯连铸粘结漏钢的特点与分析

蒋亚强

摘 要： 针对连铸过程中时常发生的粘结漏钢情况，分析了造成粘结漏钢的各种因素，为预防粘结漏钢的发生提供参考。

关键词： 连铸；板坯；粘结；漏钢

引言

漏钢事故是连铸生产中危害性很大的生产事故。漏钢是对连铸机损害最大的恶性生产事故。漏钢不仅造成生产中断，连铸机作业率下降，更为严重的是损坏设备，造成结晶器、结晶器振动机构、扇形段等关键设备报废，增加连铸设备的维修成本，造成巨大的经济损失。因此，能够有效预防漏钢事故的发生成为现代化钢厂的必然需求。

1 粘结漏钢

由于结晶器液位波动，凝固坯壳与铜板之间无液渣，严重时粘结使得摩擦阻力增大，粘结处被拉断，并向下和两边扩大，形成“V”形破裂线，到达出结晶器口即漏钢。

2 粘结漏钢产生的机理

粘结漏钢产生的机理见图l。在浇注过程中，结晶器弯月面的钢水处于异常活跃的状态，在钢水进入结晶器后开始形成凝固坯壳，由于流入坯壳与结晶器铜壁之间的液渣被阻断，当结晶器铜板与初生坯壳的摩擦力大于初生坯壳的强度时，与铜板产生粘结，被粘结的部分和向下拉的铸坯的界面凝固壳处振动和滑动时坯壳被拉断，钢水流人破裂的坯壳，重新形成新的薄坯壳。这一过程如此反复的进行，直到新坯壳到达结晶器出口时产生漏钢。粘结漏钢和保护渣的关系是不可忽视的，熔融的保护渣会填充在结晶器铜板和板坯坯壳之间进行传热和润滑，粘结漏钢与钢水成分、温度、拉速、保护渣的性能以及结晶器振动参数之间存在较大关系。

3 板坯连铸诱发粘结的因素和预防措施

由粘结导致的漏钢在各类漏钢中占据很大比重，因此明确铸坯与结晶器粘结的各主要因素，采用必要合理的对策和措施防止粘结的产生，对于保证连铸生产的顺行具有重要意义。导致粘结产生的原因很复杂，归纳起来有以下几点：

（1）结晶器液面波动

保持结晶器液面的稳定性至关重要，液面的波动直接威胁弯月面。结晶器液面波动是坯壳粘结的开始，当液面波动很大时，又提拉速，这时粘结的几率大大增加。2014年6月份，济钢的达涅利连铸机出现的粘结漏钢就是因为在涮棒时，提拉速，此时液面波动非常大，又提拉速，显然保护渣的液渣跟不上，导致粘结漏钢。

（2）结晶器倒锥度

结晶器传热过程中，气隙热阻最大，占总热阻的70-90%。结晶器设计上大下小的具有合适的倒锥度，可以减小下部气隙厚度，改善传热。如果锥度过大，则会增加结晶器铜板与初生坯壳的摩擦力，不仅破坏保护渣层的稳定，易导致发生粘结，而且使结晶器下部磨损加快；如果锥度过小，则热阻很大，不利于传热，坯壳比较薄，当出结晶器下口的时候，如果坯壳经受不住钢水的静压力，就容易造成漏钢。2015年1月份济钢的达涅利连铸机因为快换导致右窄边锥度大大减小，幸亏发现的早，立即停机，避免了一次恶性事故的发生

（3）钢水的温度（过热度）

钢水的过热度对粘结的影响可以反映在钢液弯月面表面张力上。一般来说，随着温度的升高，弯月面的表面张力减小。钢水的过热度越小，对防止粘结的产生越有利；适当的过热度有利于保护渣的熔化和润滑，增强保护渣膜在结晶器铜板上的分布均匀性。根据经验值得出，过热度每增加10"C，出结晶器的坯壳厚度约减少3%。由此可见，适当的过热度不仅有利于铜板传热，而且有助于坯壳生长。

（4）拉坯速度

拉坯速度越大，弯月面液态金属的波动程度越大，对铸坯的表面越不利，极易导致粘结的发生。在正常拉速情况下，中间包水口的钢液流速、保护渣的供应速度以及结晶器铜板冷却水的流量都保持在一个稳定的状态。当拉速变化时，上述各个环节都需要一个缓冲调节的过程，表现为结晶器铜板某处的温度波动或保护渣供给的不连续性。所以当拉速突然改变，导致保护渣供应不连续时，粘结产生的可能性也就增大。

拉速调整过快，驱动辊迅速提速，易引起结晶器液面波动，而使保护渣供应不足，造成粘结。而迅速提速后的结晶器保护渣液渣层的变化，使粘结现象更加容易出现。一般情况下，提速后，结晶器内的热流量增大，保护渣熔化较好，液渣层变厚，有利于浇注。而实际测量的数据表明，这需要一个稳定的过程。拉速由0.8m /min提速到1.0m/min后液渣层的变化见图1。由图1可知，提速过快时结晶器内的保护渣液渣层迅速下降，结晶器的融池属于“缺渣”状态。由于液渣层的减少，结晶器出现粘结的几率大大增加。

（5）保护渣

良好的结晶器润滑和保持熔渣流入通道的通畅是减少粘结漏钢发生的重要前提，保护渣在结晶器内发挥着绝热保温、防止钢液氧化、吸收夹杂、控制传热、润滑铸坯等五大基本功能，对连铸过程起着至关重要的作用。保護渣熔融特性不足、绝热不良、钢液面温度过低及弯月面水平波动过大都会造成渣圈的长大，液渣流入通道阻塞，从而导致润滑不良而产生粘结漏钢。减少保护渣的粘度可增大保护渣的消耗量，增强液体润滑，减小结晶器壁和坯壳间的摩擦力，从而减少粘结漏钢的频率，所以在实验新的保护渣时，应该更密切地关注热电偶的变化，防止事故的发生。

（6）结晶器的振动

结晶器的振动装置是连铸非常重要的设备，结晶器实施有规律的往复振动可以防止坯壳与铜板发生粘结，同时还可以减少铸坯表面缺陷。但是结晶器的振幅越大，弯月面处液态金属波动程度越大，因此小幅振动对防止粘结漏钢有利。对于高速连铸，结晶器振动要求高频率、小振幅、负滑脱时间不宜太长，正滑脱时间内振动速度与拉坯速度之差要小。

同时在开浇、快换、换水口、封顶、淌浇或者其它异常情况下，结晶器内是一个很不稳定的状况，此时应更加密切关注热电偶的变化和试探坯壳，防止粘结事故发生。

综上所述，粘结的原因主要归诸于保护渣的润滑不好，结晶器液面波动太大和不恰当的锥度调节，也可由一般的不稳定条件或操作行为导致，如拉坯速度的突变。连铸生产过程中，应避免易导致粘结产生的各种因素，同时若己监测到粘结的产生，漏钢预报系统报警，应立即采取急降拉速的措施，使撕裂的坯壳得到弥补和修复，才能避免漏钢的发生。■

参考文献

[1]蔡开科，连续铸钢原理与工艺[M]北京：冶金工业出版社，1999.

[2]马学忠.板坯连铸机粘结漏钢和保护渣的关系[J].炼钢，1996.

[3]卢盛意.连铸坯质量[M].北京：冶金工业出版社，1994.