CN109261921A - 中薄板坯连铸漏钢的预判方法 - Google Patents

中薄板坯连铸漏钢的预判方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中薄板坯连铸漏钢的预判方法，所述连铸过程中，结晶器的窄宽面热流密度比高于1.0且宽面热流密度低于1500kw/m2时，则预判发生粘结漏钢；结晶器的窄面热流密度低于1400kw/m2且窄宽面热流密度比值低于0.9时，则预判发生裂纹漏钢。本方法依据结晶器热流密度和宽窄面热流密度比的变化规律，找出潜在漏钢发生前结晶器热流的变化特点，浇注过程中适时监控结晶器热流密度和宽窄面热流密度比，发现潜在漏钢的热流变化趋势，及时采取措施，避免漏钢发生。本方法通过监控结晶器热流密度和窄宽面热流密度比情况，提前预知和预判漏钢的发生趋势，其判断的时间比漏钢预报系统反应的更早，可进一步降低漏钢预报报警时所造成的停车损失。

Description

中薄板坯连铸漏钢的预判方法
技术领域
本发明涉及一种连铸工艺，尤其是一种中薄板坯连铸漏钢的预判方法。
背景技术
漏钢事故是连铸生产过程中最大的恶性事故，漏钢不仅会造成连铸停机、设备损坏，还带来钢水回炉、生产混乱、增加工人劳动强度，造成巨大经济损失等后果。连铸工序做为转炉-精炼-连铸-轧机生产流程的咽喉，其生产的稳定是整条生产线实现高效高作业率生产的关键。因此，控制连铸漏钢发生，保证连铸生产顺行成为众多钢铁企业的主要研究方向。
漏钢是凝固坯壳出结晶器后，抵抗不住钢水静压力的作用，在坯壳薄弱处断裂而使钢水流出。造成连铸漏钢原因较多，不同的原因又使漏钢表现出不同的类型，漏钢的类型主要包括裂纹漏钢和粘结漏钢。为了控制连铸漏钢的发生，除保证钢水洁净度、良好的保护渣性能、合适的工艺参数、良好的结晶器流场和稳定的结晶器液面等工艺措施外，比较普遍的措施是采用在结晶器铜板内埋设热电偶，检测结晶器内的温度变化为基础的漏钢预判系统，检测和预判漏钢的发生。
中薄板坯连铸机与常规板坯连铸相比，其结晶器厚度只有150mm～180mm，具有拉速高，结晶器空间小，结晶器内紊流程度高，保护渣熔化条件差等特点，这给漏钢控制带来诸多不利影响。中薄板坯连铸的漏钢率远高于常规板坯连铸，因此漏钢控制是中薄板坯连铸的控制难点和重点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种预判准确的中薄板坯连铸漏钢的预判方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述连铸过程中，结晶器的窄宽面热流密度比高于1.0且宽面热流密度低于1500kw/m2时，则预判发生粘结漏钢；结晶器的窄面热流密度低于1400kw/m2且窄宽面热流密度比值低于0.9时，则预判发生裂纹漏钢。
本发明所述连铸的结晶器厚度为150mm～180mm，工作拉速为1.5m/min～2.2m/min。
本发明所述中薄板坯的厚度规格为150～180mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明依据结晶器热流密度和宽窄面热流密度比的变化规律，找出潜在漏钢发生前结晶器热流的变化特点，浇注过程中适时监控结晶器热流密度和宽窄面热流密度比，发现潜在漏钢的热流变化趋势，及时采取措施，避免漏钢发生。本发明通过监控结晶器热流密度和窄宽面热流密度比情况，提前预知和预判漏钢的发生趋势，其判断的时间比漏钢预报系统反应的更早，可进一步降低漏钢预报报警时所造成的停车损失，对于没有装备漏钢预报系统的板坯连铸机，控制漏钢发生的作用更大。因此对于板坯连铸机具有很好的推广应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
板坯连铸机结晶器四个面的传热状态可以通过各自的热流密度宏观的表现出来，结晶器各面的热流密度和窄宽面热流比的高低可以反应出坯壳和铜板的接触状态，保护渣的润滑传热状态，也就可以间接反应出坯壳在结晶器中的生长状态和生长的均匀性，因此监视或控制结晶器各面的热流情况，并根据热流情况及时采取必要措施，对于控制板坯连铸机漏钢发生意义重大。
中薄板坯连铸机结晶器采用组合式，由两个宽面铜板和两个窄面铜板组成，通过匹配不同的窄面铜板宽度，使得结晶器由四块铜板组成的空间厚度可以达到150mm～180mm，结晶器的空间相对狭小。该连铸机的工作拉速为1.5m/min～2.2m/min，与常规板坯铸机相比，中薄板坯连铸机具有拉速高，结晶器空间小，结晶器内紊流程度高，保护渣熔化条件差等特点，这给漏钢控制带来诸多不利影响。中薄板坯连铸机每块铜板都有单独的供水回路，供应冷却水用于带走结晶器内高温钢水的热量，将钢水凝固成带液芯的连铸坯，每块铜板的进水管路和出水管路上都分别安装测温温度计，用于适时检测浇注过程中每块铜板的进水温度和出水温度，计算机系统采集这些数据，将其换算成结晶器四个面的热流密度，并适时显示在主控室监控计算机屏幕上，操作人员可以时刻看到结晶器四个面的热流密度数值和热流密度曲线。
本中薄板坯连铸漏钢的预判方法采用下述技术方案：
（1）粘结漏钢控制：对于中薄板坯连铸机粘结漏钢的控制，要同时关注宽面热流密度值和窄宽面热流密度比两个方面，当宽面热流密度呈逐渐降低趋势，并且宽面热流密度低于窄面热流密度，即窄宽面热流密度比高于1.0时为粘结趋势，代表宽面处于粘结状态或即将粘结状态，宽面坯壳将承受较高的摩擦力，如同时发现宽面热流密度较低，宽面热流密度低代表宽面坯壳薄，当宽面热流密度低于1500kw/m2， 如此时不及时采取措施，任其发展下去，宽面坯壳薄到一定的程度，和前面承受较高的摩擦力两个条件叠加在一起，就非常容易发生粘结漏钢。因此，本预判方法中，当同时发现窄宽面热流密度比高于1.0和宽面热流密度低于1500kw/m2时，则预判要发生粘结漏钢，要及时采取降低拉速、更换结晶器保护渣等措施，可有效控制中薄板坯连铸机粘结漏钢的发生。
（2）裂纹漏钢的控制：对于中薄板坯连铸机裂纹漏钢的控制，要同时关注窄面热流密度值和窄宽面热流密度比两个方面，当窄面热流密度呈逐渐降低趋势，且窄面热流密度小于1400kw/m2，窄宽面热流密度比值低于0.9时，代表窄面坯壳薄，这种情况下，窄面往往出现鼓肚，如此时不及时采取措施，任其发展下去，就会造成宽面偏离角位置出现凹陷和裂纹，而发生裂纹漏钢。因此，本预判方法中，当同时发现窄面热流密度小于1400kw/m2，窄宽面热流密度比值低于0.9时，则预判要发生裂纹漏钢，要及时采取降低拉速、增加窄面足辊水量等措施，增加窄面坯壳厚度，可有效控制中薄板坯连铸机裂纹漏钢的发生。
（3）结晶器热流密度的检测点包括宽面内弧、宽面外弧、窄面右侧、窄面左侧等。粘结漏钢发生前，两个宽面热流密度（宽面内弧、宽面外弧）同时下降，两个窄面热流密度（窄面右侧、窄面左侧）同时上升，两个窄面的热流密度高于两个宽面的热流密度是典型的粘结趋势，这种情况下窄右/宽内、窄右/宽外、窄左/宽内和窄左/宽外的比值都会高于1.0。因此，粘结漏钢按所有窄宽面热流密度比均高于1.0来预判。裂纹漏钢发生前，总是某一侧窄面的热流密度下降较快，两个宽面的热流密度变化不大，这种情况下总会该侧窄面和某一个宽面的热流密度的比值首先小于0.9，这是典型的裂纹发生趋势，因此，裂纹漏钢按任意一个窄宽面热流密度比值低于0.9来预判。
粘结漏钢发生前，两个宽面热流密度同时下降，绝大多数情况下，两个宽面的热流密度偏差不大，同时降低到1500kw/m2以下。也有个别情况，两个宽面的热流密度相差的多一点，一个宽面热流密度降低到1500kw/m2以下，另一个宽面热流密度为1500kw/m2多一点。热流密度大小可以代表相对应铸坯面坯壳的厚薄程度，因此本方法将任意一个宽面热流密度低于1500kw/m2作为判据来预判粘结漏钢。同理，将任意一个窄面热流密度小于1400kw/m2作为判据来预判裂纹漏钢。
实施例1：本中薄板坯连铸漏钢的预判方法具体如下所述。
中薄板坯连铸机浇注钢种J55，使用专用微合金保护渣，工作拉速1.7m/min，浇注过程中宽面热流密度逐渐降低，并且降低到1500kw/m2以下，窄宽面热流密度比达到1.0以上，当时操作人员没有注意此问题，没有及时采取相应措施，导致铸坯宽面外弧侧粘结漏钢的发生。漏钢发生前宽面热流密度和窄宽面热流密度比的情况如表1所示。
表1：漏钢前热流密度情况
实施例2：本中薄板坯连铸漏钢的预判方法具体如下所述。
中薄板坯连铸机浇注钢种API-B，使用专用保护渣，工作拉速1.8m/min，随着浇注的进行，宽面热流密度一路逐渐降低到1486.2kw/m2～1491.5kw/m2，窄宽面热流密度比达到1.13～1.19，如表2所示，操作人员采用本方法预判后，密切关注此种异常情况，及时将拉速降低到1.6m/min，并对结晶器保护渣采用了换渣操作，用专用工具将已经变性的保护渣从结晶器中取出，然后再加入新保护渣，采取措施后宽面热流密度逐步提升到1500kw/m2以上，窄面热流密度逐渐降低，并且窄宽面热流密度比降低到1.0以下。观察生产出的铸坯，降速换渣前铸坯宽面有明显的粘结痕迹，降速换渣后铸坯质量良好，避免了漏钢发生，保证了生产顺行。
表2：采取措施前热流密度情况
实施例3：本中薄板坯连铸漏钢的预判方法具体如下所述。
中薄板坯连铸机浇注钢种J55，使用专用保护渣，工作拉速1.7m/min，随着浇注的进行，宽面热流密度逐渐降低到1488.1kw/m2～1490.1kw/m2，窄宽面热流密度比达到1.02～1.04以上，如表3所示，操作人员采用本方法预判后，密切关注此种异常情况，及时将拉速降低到1.5m/min，并对结晶器保护渣采用了换渣操作，用专用工具将已经变性的保护渣从结晶器中取出，然后再加入新保护渣，采取措施后宽面热流密度逐步提升到1500kw/m2以上，窄面热流密度逐渐降低，并且窄宽面热流密度比降低到1.0以下。观察生产出的铸坯，降速换渣前铸坯宽面有明显的粘结痕迹，降速换渣后铸坯质量良好，避免了漏钢发生，保证了生产顺行。
表3：采取措施前热流密度情况
实施例4：本中薄板坯连铸漏钢的预判方法具体如下所述。
中薄板坯连铸机浇注钢种SPHC，使用低碳保护渣，工作拉速1.8m/min，在整个浇次过程中窄面左侧热流密度呈逐渐降低趋势，窄面左侧热流密度降低到1386.3kw/m2，窄面左侧和宽面内弧侧的热流密度比降低到0.88，当时操作人员没有注意此问题，没有及时采取相应措施，导致宽面内弧靠近左侧窄面位置发生偏离角裂纹漏钢。漏钢发生前窄面热流密度和窄宽面热流密度比的情况如表4所示。
表4：漏钢前热流密度情况
实施例5：本中薄板坯连铸漏钢的预判方法具体如下所述。
中薄板坯连铸机浇注钢种SPHC，使用低碳保护渣，工作拉速1.8m/min，浇注过程中窄面左侧热流密度逐步降低1396.9kw/m2，窄面左侧热流密度和宽面内弧的热流密度比降低到0.85，如表5所示，操作人员密切关注此种异常情况，并检查铸坯的窄面形状，发现铸坯左侧窄面存在明显的鼓肚，采用本方法预判后，及时将拉速由1.8m/min降低到1.6m/min，将窄面足辊的冷却水量提高30%。观察生产出的铸坯，采取措施前，铸坯左侧窄面存在明显的鼓肚，在宽面内弧靠近左侧窄面的位置存在明显的纵向凹陷缺陷，即将发展成裂纹。采取措施后，铸坯左侧窄面鼓肚现象消失，宽面内弧靠近左侧窄面位置的凹陷缺陷消失，从而避免了裂纹漏钢的发生。
表5：采取措施前热流密度情况
统计案例：（1）河北某钢厂采用本预判方法之前，中薄板坯连铸过程中，统计发生窄宽面热流密度比高于1.0并且宽面热流密度低于1500kw/m2共20批次，其中6批次被常规预判方法所预判，14批次没有被常规预判方法所预判；没有被常规预判方法所预判的批次中，有12批次发生粘结漏钢，有2批次未发生粘结漏钢。
（2）河北某钢厂采用本预判方法之前，中薄板坯连铸过程中，统计发生窄面热流密度小于1400kw/m2并且窄宽面热流密度比值低于0.9共20批次，其中0批次被常规预判方法所预判，20批次没有被常规预判方法所预判；没有被常规预判方法所预判的批次中，有16批次发生裂纹漏钢，有4批次未发生裂纹漏钢。
（3）河北某钢厂采用本预判方法之前采用常规预判方法，每20批次中薄板坯连铸，约12批次发生粘结漏钢、约16批次发生裂纹漏钢。采用本预判方法之后，每600批次中薄板坯连铸，约1批次发生粘结漏钢、约1批次发生裂纹漏钢；采取本预判方法后中薄板坯连铸机一年漏钢1～2次。由此可见，本预判方法有效地提升了预判的准确率，有效的降低了漏钢的发生率。

Claims (3)

1.一种中薄板坯连铸漏钢的预判方法，其特征在于：所述连铸过程中，结晶器的窄宽面热流密度比高于1.0且宽面热流密度低于1500kw/m2时，则预判发生粘结漏钢；结晶器的窄面热流密度低于1400kw/m2且窄宽面热流密度比值低于0.9时，则预判发生裂纹漏钢。
2.根据权利要求1所述的中薄板坯连铸漏钢的预判方法，其特征在于：所述连铸的结晶器厚度为150mm～180mm，工作拉速为1.5m/min～2.2m/min。
3.根据权利要求1或2所述的中薄板坯连铸漏钢的预判方法，其特征在于：所述中薄板坯的厚度规格为150～180mm。
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