CN102773442B - 一种半沸腾钢连铸的开浇方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半沸腾钢连铸的开浇方法。所述开浇方法包括步骤：将促凝钢板放置在结晶器内的引锭头上；在促凝钢板上放置金属铝，并固定金属铝以防止金属铝在开浇过程中浮起到钢液面；进行开浇。本发明的浇注方法能够抑制或防止在半沸腾钢连铸的浇注过程中产生钢液飞溅，并且具有成本低、操作方便等优点。

Description

一种半沸腾钢连铸的开浇方法

技术领域

本发明涉及钢水连铸技术领域，更具体地讲，涉及一种能够防止半沸腾钢在连铸的开浇过程中产生飞溅的方法。

背景技术

通常，在钢水冶炼过程中，按脱氧程度和浇注制度的不同，可以将钢水分为沸腾钢、镇静钢、半沸腾钢。所谓沸腾钢，是钢在冶炼末期，钢液仅用弱脱氧剂脱氧，钢液中保持相当数量的FeO，在浇注与凝固时，由于碳和FeO发生反应，钢液中不断析出CO，产生沸腾现象，故称沸液钢，用符号F表示。这种钢成材率高，但钢锭内分布有许多小气泡(这些气泡在锻压时可以焊合)，偏析也较严重。所谓镇静钢，是钢液在浇注之前脱氧比较完全，凝固时不沸腾，钢材质量高，但成材率低。半沸腾钢也称为半镇静钢，其脱氧程度介于上述两者之间，用符号b表示。

连铸开浇时，由于钢水流冲击区的反射使钢水发生飞溅，飞溅的钢水在结晶器壁或角部区冷凝，故连铸坯容易形成结疤或夹杂等缺陷，不仅增加了铸坯的清理量，而且还可能产生废品，造成生产成本增加。

从现有技术看，主要是通过在结晶器内布置挡板来防止连铸开浇过程的钢水飞溅。例如，分别于2008年9月24日和2003年4月2日公告的中国实用新型专利ZL200720085493.9和ZL02228067.7分别公布了不同材质与形状的挡板，其分别置于结晶器内来防止钢水飞溅。此外，济南钢铁股份有限公司采用木质和钢质双层挡板也较好地解决了开浇过程钢水飞溅的问题。

然而，对于半沸腾钢而言，由于钢水处于半沸腾状态且其中的气体元素会析出，因此，半沸腾钢在连铸过程中的钢水飞溅现象比一般钢种严重得多，甚至于不仅飞溅到结晶器上，而且会飞溅出结晶器。虽然在结晶器内布置挡板可防止钢水飞溅到结晶器壁上，但不能解决低碳低硅钢水中的气体析出而造成钢液滴飞溅出结晶器的问题。例如，对于低碳低硅钢(例如，H08A)而言，由于该钢种只能采用不完全脱氧工艺生产(若采取完全脱氧，则钢水流动性差，容易造成连铸水口结瘤堵塞)，钢水处于半沸腾状态，所以连铸开浇过程的钢水飞溅较为严重。

通常，在连铸开浇时，结晶器内钢水的静压力较小，由于受钢水强烈降温影响，高温钢水中氧的平衡状态被打破，一方面是钢水中的氧形成O₂析出，另一方面是钢中的氧与碳发生反应，产生CO₂析出(反应式如下)，析出的气体使钢水沸腾，同时大量的钢液滴飞溅出结晶器，既影响了铸坯的质量，又对连铸操作工的安全造成了威胁。

2[O]→O2           (1)

2[O]+[C]→CO2      (2)

连铸开浇正常后(即正常浇注阶段)，由于中间包及结晶器内的钢水静压力较大，产生的气泡必须克服钢水静压力才能析出，所以此时不容易形成气体，故连铸正常浇注阶段的钢水通常不会产生沸腾或飞溅现象。

因此，对于半沸腾钢而言，由于其氧活度通常控制在一个合理的高水平(例如，a_o＝20～50ppm)，所以在半沸腾钢连铸的开浇过程会产生强烈的飞溅。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种能够抑制或防止在半沸腾钢连铸的开浇过程中产生钢液飞溅的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种半沸腾钢连铸的开浇方法，所述开浇方法包括步骤：将促凝钢板放置在结晶器内的引锭头上；在促凝钢板上放置金属铝，并固定金属铝以防止金属铝在开浇过程中浮起到钢液面；进行开浇。

在本发明的一个示例性实施例中，所述半沸腾钢的氧活度为20～50ppm。

在本发明的一个示例性实施例中，所述进行开浇的步骤将钢流控制为正常浇注钢流的1/3～1/2进行开浇。

在本发明的一个示例性实施例中，所述固定金属铝的步骤通过在金属铝上设置钢板或钢条来实现。

在本发明的一个示例性实施例中，所述金属铝可以为条状、片状或块状。

与现有技术相比，本发明的浇注方法能够抑制或防止在半沸腾钢连铸的浇注过程中产生钢液飞溅，并且具有成本低、操作方便等优点。

附图说明

通过下面结合示例性的附图进行地描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明示例性实施例的半沸腾钢连铸的开浇方法的金属铝设置方式的正式剖视图；

图2示出了根据本发明示例性实施例的半沸腾钢连铸的开浇方法的金属铝设置方式的俯视图。

具体实施方式

在下文中，将结合示例来详细描述本发明的示例性实施例。

在本发明的一个示例性实施例中，半沸腾钢连铸的开浇方法包括步骤：将促凝钢板放置在结晶器内的引锭头上；在促凝钢板上放置金属铝，并固定金属铝以防止金属铝在开浇过程中浮起到钢液面；进行开浇。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述进行开浇的步骤中，将钢流控制为正常浇注钢流的1/3～1/2进行开浇。这里，将钢流控制为正常浇注钢流的1/3～1/2进行开浇，能够避免过大钢流形成的反射流飞溅到结晶壁、角缝或结晶器外口等。

在本发明的一个示例性实施例中，所述半沸腾钢的氧活度为20～50ppm。但本发明不限于此，超出该氧活度范围的半沸腾钢在开浇时均可使用本发明的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，所述固定金属铝的步骤通过在金属铝上设置钢板或钢条来实现。但本发明不限于此，所属领域普通技术人员应该清楚，其它常用的固定方式均可，只要能够防止金属铝在开浇过程中浮起到钢液面即可。

在本发明的方法中，使用金属铝即可起到缓解开浇过程中，钢液飞溅的作用。金属铝的用量可具体根据开浇过程中进入结晶器的钢水量确定，并可根据防止钢水飞溅的效果进一步调整金属铝的用量。

在本发明的一个示例性实施例中，金属铝可以为条状、片状或块状。

在本发明的另一个示例性实施例中，半沸腾钢连铸的开浇方法可以通过以下步骤实现：

A、封堵引锭头时，在促凝钢板条上均匀分散摆放2～4根铝条(铝含量≥99％)，铝条的规格∮10～15mm，长度50～100mm。

B、然后在摆好的铝条上按井形交叉摆放数支钢板条，对铝条进行固定，防止开浇过程中铝条浮起到钢液面。

C、连铸开浇时，按1/3～1/2钢流开浇，避免过大钢流形成的反射流飞溅到结晶壁、角缝或结晶器外口等。

D、封堵引锭头的钢板条及铝条被钢水熔化，铝与钢中的氧发生反应(2Al+3[O]→Al₂O₃)，避免了气体析出而引发的钢液沸腾或飞溅。

本实施例的详细情况如下：

1、关于铝条。

(1)材料来源：既可使用炼钢生产现场废弃的Al线余料(铝含量≥99％)，也可单独准备铝线。

(2)铝条制作：将规格为∮10～15mm的铝线预先剪切为长度50～100mm的铝条备用。

(3)注意事项：注意保持制作的铝条表面清洁、干燥，严禁表面有油污、水滴等现象。

2、关于铝条摆放。

(1)先按常规封堵引锭头的方式在结晶器内摆放厚度为150～180mm促凝钢板条，然后在钢板条中间区域均匀分散摆放2～4根铝条，单根铝条的长度为50～100mm。

(2)铝条与结晶器内壁的空隙用多根钢板条围住，为避免浇过程中铝条浮起到钢液面，在摆好的铝条上按井形交叉摆放2～5支钢板条压住铝条，对铝条进行固定。

(3)起固定作用的钢板条与铝条尽量垂直相交(角度控制范围60～90°)，避免开浇钢流冲开钢板条而导致铝条浮起到钢液面。

图1和图2示出了根据本发明的开浇方法的一个示例性实施例的金属铝设置方法。如图1和图2所示，引锭杆位于结晶器底部，其上放置有促凝钢板，促凝钢板上方放置金属铝线，固定铝线的钢板条放置在铝线上方并与铝线垂直相交。

3、关于连铸开浇。

(1)连铸开浇15秒内，按1/3～1/2钢流开浇，避免过大钢流形成的反射流飞溅到结晶壁、角缝或结晶器外口等。

(2)铝条被钢水熔化，铝与钢中的氧发生反应(2Al+3[O]→Al₂O₃)，避免了低碳低硅钢中的氧以O₂或CO₂气体析出而引发的钢液沸腾或飞溅。

(3)之后由于中间包及结晶器内的钢水静压力较大，产生的气泡必须克服钢水静压力才能析出，所以此时不容易形成气体，故可进入正常浇注阶段。

以下，通过具体示例来说明本发明的开浇方法的效果。

示例1

(1)钢液条件

(2)先在150×150mm方坯结晶器内摆放厚度约160mm促凝钢板条，然后在钢板条中间区域平行摆放2根∮13mm、90mm铝条，并在铝条四周摆放多根钢板条围住，最后用4根钢板条呈井形压住铝条固定。

(3)连铸开浇12秒内，按1/3～1/2钢流开浇，结晶器内形成高度约100mm的钢液面后，即进入正常浇注阶段。

(4)开浇过程中钢液面上升平稳，未发生钢液沸腾、飞溅等现象。铸坯表面检查及低倍检验均合格。

示例2

(1)钢液条件

(2)先在150×150mm方坯结晶器内摆放厚度约180mm促凝钢板条，然后在钢板条中间区域平行摆放4根∮13mm、54mm铝条，并在铝条四周摆放多根钢板条围住，最后用2根钢板条呈井形压住铝条固定。

(3)连铸开浇15秒内，按1/3～1/2钢流开浇，结晶器内形成高度约110mm的钢液面后，即进入正常浇注阶段。

(4)开浇过程中钢液面上升平稳，未发生钢液沸腾、飞溅等现象。铸坯表面检查及低倍检验均合格。

示例3

(1)钢液条件

(2)先在150×150mm方坯结晶器内摆放厚度约170mm促凝钢板条，然后在钢板条中间区域平行摆放2根∮13mm、95mm铝条，并在铝条四周摆放多根钢板条围住，最后用5根钢板条呈井形压住铝条固定。

(3)连铸开浇15秒内，按1/3～1/2钢流开浇，结晶器内形成高度约110mm的钢液面后，即进入正常浇注阶段。

(4)开浇过程中钢液面上升平稳，未发生钢液沸腾、飞溅等现象。铸坯表面检查及低倍检验均合格。

示例4

(1)钢液条件

(2)先在150×150mm方坯结晶器内摆放厚度约170mm促凝钢板条，然后在钢板条中间区域平行摆放3根∮13mm、60mm铝条，并在铝条四周摆放多根钢板条围住，最后用3根钢板条呈井形压住铝条固定。

(3)连铸开浇13秒内，按1/3～1/2钢流开浇，结晶器内形成高度约100mm的钢液面后，即进入正常浇注阶段。

(4)开浇过程中钢液面上升平稳，未发生钢液沸腾、飞溅等现象。铸坯表面检查及低倍检验均合格。

综上所述，与现有技术相比，本发明的开浇方法的优点包括：

(1)通过铝与钢中的氧(ao＝20～50ppm)发生反应(2Al+3[O]→Al2O3)，避免了因钢液沸腾导致初生坯壳不均匀生长而引发的漏钢事故。结晶器弯月面处由于受钢液沸腾的影响，已生长的初生坯壳厚度极不均匀，很容易导致铸坯凝固收缩时局部应力集中而产生裂纹，若形成的裂纹不能抵抗坯壳内钢液的静压力，则会引发漏钢事故。

(2)避免钢液沸腾导致的钢液吸气、卷渣等质量缺陷。钢液沸腾不仅会导致钢液面裸露而从大气中吸氧、吸氮等，而且还会把保护渣等卷入钢液中，导致铸坯卷渣等质量缺陷。

(3)避免钢液飞溅的安全事故。结晶器内钢液沸腾很容易引起钢水飞溅，对连铸操作工的安全形成很大的威胁。若结晶器内钢液严重沸腾，钢液溢出结晶器就极易引发安全事故。

(4)本发明所用铝条可以采用炼钢常用铝线的剩余料剪切而成，既回收了余料，又防止了开浇飞溅，一举多得。此外，本发明的开浇方法还具有成本低(按连铸一个浇次生产7炉钢测算，成本仅0.0013元/吨钢)，本发明的开浇方法的成本约为现有技术中采用的各种挡板的成本的10％。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (3)

1.一种半沸腾钢连铸的开浇方法，其特征在于，所述开浇方法包括以下步骤：

将促凝钢板放置在结晶器内的引锭头上；

在促凝钢板上摆放2～4根金属铝条，并通过在金属铝条上设置钢板或钢条来固定金属铝条以防止金属铝条在开浇过程中浮起到钢液面，其中，金属铝条的规格为∮10～15mm，长度50～100mm；

进行开浇。

2.根据权利要求1所述的半沸腾钢连铸的开浇方法，其特征在于，所述半沸腾钢的氧活度为20～50ppm。

3.根据权利要求1所述的半沸腾钢连铸的开浇方法，其特征在于，所述进行开浇的步骤将钢流控制为正常浇注钢流的1/3～1/2进行开浇。