CN109365770A

CN109365770A - 一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法

Info

Publication number: CN109365770A
Application number: CN201811382681.7A
Authority: CN
Inventors: 刘洪银; 陈永生; 陈显著; 焦金鹏; 王丰宝; 姜晓艳; 宁伟; 咸光勇; 高岩
Original assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Current assignee: Shandong Iron and Steel Group Co Ltd SISG
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-02-22

Abstract

本发明涉及一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法，包括：连铸开浇前，引锭杆头部插入结晶器底部后，用引锭头熏烤装置熏烤引锭杆头部和结晶器内腔表面；以及，提升封引锭杆头部用铁屑的质量，使用铁屑烘烤炉，并烘烤铁屑；以及，用铁屑封完引锭杆头部后，连铸在40分钟内开浇，同时在开浇前2个小时内，保持二冷室内的蒸汽引风机为一直开启状态，保持二冷室内空气相对湿度不大于80％。本发明使用专用铁屑烘烤装置及引锭头熏烤装置，保持引锭头干燥，铁屑无水分和油泥；减少二冷室蒸汽对结晶器内铁屑物料的影响；避免不稳定的开浇拉速吸入氩气泡。

Description

一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地涉及一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法。

背景技术

在炼钢领域，一般将位于铸坯表面附近的大孔洞叫表面气泡缺陷，将位于铸坯表面附近的缩小而密集的气孔叫表面针孔缺陷。表面气孔缺陷在有氧化铁皮覆盖的情况下也能被发现，铸坯表面气孔缺陷是在结晶器内产生的，其大小形状无一定规律，其产生原因是由于浇注过程中结晶器内钢水中的气体没有及时从钢液中上浮排出，未及时排出的气体被结晶器内逐渐凝固的坯壳捕捉而形成铸坯表面气泡缺陷。

结晶器内钢水中的气体的来源主要有：潮湿的冶金辅料、浸入式水口的氩封气体被卷入至钢水中、连铸二冷室内的水蒸汽。

在整个浇次钢坯中，连铸开浇头坯是表面质量最差的铸坯，其主要原因有：

(1)、连铸刚开浇时拉速不稳定，拉速从0逐渐增大到稳定拉速。不稳定的拉速造成结晶器钢液面波动和水口内钢液流速波动，结晶器钢液面波动易使结晶器弯月面钢液捕捉空气气泡，水口内钢液流速波动易使钢流捕捉氩封气泡。

(2)、开浇钢水接触新中间包、封引锭头冷料、引锭头、结晶器内腔表面，这些部位的水份易进入钢水中形成气泡。

影响开浇头坯表面质量的因素主要有：连铸开浇前，连铸二冷室内的潮湿气体在引锭杆头部和结晶器内腔表面形成的露珠、用于封引锭杆的铁屑易混有油污和水份、浸入式水口的氩封气体被卷入至钢水中。

目前公开的现有技术中关于解决连铸开浇头坯表面气孔缺陷方面的有：专利申请CN201810404399.8-降低连铸头坯气泡的方法、专利申请CN201710994818-一种减少超低碳钢铸坯皮下气泡方法、专利申请CN201810373042-防止连铸坯近表层气孔缺陷的连铸工艺、肖卫军等人所写的文章《铸坯皮下气泡的成因分析与预防措施》，下面对这些技术优缺点分别进行阐述。

专利申请201810404399.8-降低连铸头坯气泡的方法，该发明公开了一种降低连铸头坯气泡的方法，其在连铸头坯开浇前，向中间包水口处加入硅钙粉1.2～1.6kg/吨钢。本方法通过采用在连铸第一炉开浇前向中间包水口处加入硅钙粉，利用硅钙粉与钢水中的氧发生反应将其固定而排出，从而降低了连铸头坯气泡的出现，有效地提高了铸坯质量，降低了生产成本。该发明能脱除钢水中的氧，能抑制生成CO气泡的碳氧反应，但无法脱除由于水汽进入钢水中形成的气泡。

专利申请CN201710994818-一种减少超低碳钢铸坯皮下气泡方法，涉及一种减少超低碳钢铸坯皮下气泡方法，包括转炉冶炼、RH炉精炼和连铸工艺，通过喂入细小铝丸或用氩气吹入铝粉，同时减少钢水与氧、氮接触，将中包自由氧控制在70ppm以下，可防减少铸坯皮下产生气泡，操作简便有效，能够得到高质量的超低碳钢，并用于加工制造铸坯和盘条的产品。该发明也只是对钢水进行深脱氧，能抑制生成CO气泡的碳氧反应，但无法脱除由于水汽进入钢水中形成的气泡。

专利申请CN201810373042-防止连铸坯近表层气孔缺陷的连铸工艺，该发明公开了一种防止连铸坯近表层气孔缺陷的连铸工艺，其对结晶器盖板处蒸汽进行防护，防止蒸汽进入结晶器；所采用保护渣的粒度0.5～1.0mm占50wt％及以上、水分含量≤0.4wt％；如使用凸底浸入式水口插入深度控制在105～155mm，如使用扁凹底浸入式水口插入深度控制在140～145mm；采用整体实心塞棒进行浇注。本工艺通过防护蒸汽、保护渣的选择、水口插入深度的控制以及采用实心塞棒，有效地防止了连铸坯皮下气孔、针孔缺陷的发生，从而减少因皮下气孔缺陷造成的质量损失和清理工序成本；具有铸坯质量良好，节省清理费用，提高热送比例、节能环保等特点。该发明对连铸正常浇注过程中如何防止连铸坯近表层气孔缺陷进行了阐述，但未对开浇时刻如何防止连铸坯近表层气孔缺陷进行阐述。连铸正常浇注时刻和连铸开浇时刻的作业环境完全不同，连铸开浇时刻的作业环境更恶劣，连铸开浇前，连铸二冷室内的潮湿气体易在引锭杆头部和结晶器内腔表面形成露珠、用于封引锭杆的铁屑易混有油污，这些因素都易引起开浇头坯的表面气孔缺陷。

肖卫军等人所写的文章《铸坯皮下气泡的成因分析与预防措施》(2012年钢锭技术与管理研讨会论文集P196-202)中通过加强对钢水的脱氧、减少钢水的过热度、加长中间包的烘烤时间达到消除铸坯皮下气泡的效果，但未对开浇时刻如何防止连铸坯近表层气孔缺陷进行阐述。连铸正常浇注时刻和连铸开浇时刻的作业环境完全不同，连铸开浇前，连铸二冷室内的潮湿气体易在引锭杆头部和结晶器内腔表面形成露珠、用于封引锭杆的铁屑易混有油污，这些因素都易引起开浇头坯的表面气孔缺陷。

综上所述，影响开浇头坯表面质量的因素主要有：连铸开浇前，连铸二冷室内的潮湿气体在引锭杆头部和结晶器内腔表面形成的露珠、用于封引锭杆的铁屑易混有油污和水份、浸入式水口的氩封气体被卷入至钢水中。目前公开的现有技术还没有针对这些影响开浇头坯表面质量因素的解决方案。

发明内容

为了解决以上技术的不足，本发明的目的在于，本发明提供一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法，包括：

连铸开浇前，引锭杆头部插入结晶器底部后，用引锭头熏烤装置熏烤引锭杆头部和结晶器内腔表面；以及，

提升封引锭杆头部用铁屑的质量，使用铁屑烘烤炉，并烘烤铁屑；以及，

用铁屑封完引锭杆头部后，连铸在40分钟内开浇，同时在开浇前2个小时内，保持二冷室内的蒸汽引风机为一直开启状态，保持二冷室内空气相对湿度不大于80％。

作为优选地，所述引锭头熏烤装置为长杆状火焰喷枪，杆长1～2m，所用燃烧气体为煤气，熏烤方式为来回移动引锭头熏烤装置。

作为优选地，所述铁屑烘烤炉为用钢板焊接的桶状烤炉，其容积为0.05～0.2m³，将铁屑烘烤炉安装在浸入式水口烘烤炉侧壁上。

作为优选地，所述烘烤铁屑的时间为1～3小时，烘烤铁屑温度为300～400℃。

作为优选地，所述蒸气引风机的功率为50～150千瓦时，抽吸口直径为500～1000mm，抽吸口与结晶器下口距离为3～5米，抽吸气能力为1000～10000m³/h。

作为优选地，所述方法还包括优化浸入式水口氩封流量和开启时间，开浇拉坯长度达到6m时开启氩封阀门，浸入式水口氩封流量为4L/min。

使用引锭头熏烤装置，引锭头熏烤装置为火焰喷枪，在封引锭杆前用火焰喷枪充分熏烤引锭头部和结晶器内腔表面，将引锭头部和结晶器内腔表面的水珠熏烤干净。

提升封引锭杆头部用铁屑的质量，减少油污含量，控制原料铁屑中油污含量小于0.5％，水份小于0.5％，并烘烤铁屑1～3小时，铁屑烘烤温度为300～400℃，使铁屑中的油污充分碳化，水份充分挥发掉。

用铁屑封完引锭杆头部后，连铸必须在40分钟内开浇，以防止二冷室内的潮湿水汽污染铁屑和引锭头；同时在开浇前2个小时内，保持二冷室内的蒸汽引风机为一直开启状态，持续不断的抽吸二冷室内的潮湿水汽，保持二冷室内空气相对湿度不大于80％。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、使用专用铁屑烘烤装置及引锭头熏烤装置，保持引锭头干燥，铁屑无水分和油泥。

2、明确封引锭后的等待时间≤40min，连铸开浇前2个小时内保持蒸气引风机开启状态，减少二冷室蒸汽对结晶器内铁屑物料的影响。

3、明确浸入式水口氩封流量为4L/min，开浇拉坯长度达到6m时开启氩封阀门，避免不稳定的开浇拉速吸入氩气泡。

附图说明

图1为本发明轧材表面气泡缺陷示意图；

图2为本发明铁屑烘烤炉示意图；

图3为本发明引锭头熏烤装置示意图；

图4为本发明烘烤后的铁屑示意图；

图5为本发明熏烤引锭头的过程示意图。

附图标记：

1、轧材表面气泡缺陷；2、铁屑烘烤炉；3、引锭头熏烤装置；4、烘烤后的铁屑；5、引锭杆头部；6、结晶器内腔表面。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明所述的一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法作进一步详细的说明。

(1)连铸开浇前，引锭杆头部5插入结晶器底部后，用引锭头熏烤装置3熏烤引锭杆头部5和结晶器内腔表面6。所述引锭头熏烤装置3为长杆状火焰喷枪，杆长1～2m，所用燃烧气体为煤气，熏烤方式为来回移动引锭头熏烤装置3，使引锭杆头部5和结晶器内腔表面6均匀受热，将引锭杆头部5和结晶器内腔表面6上的水珠熏烤干净。

(2)提升封引锭杆头部用铁屑的质量，制作铁屑烘烤炉3来烘烤铁屑，所述铁屑烘烤炉3为用钢板焊接的桶状烤炉，其容积为0.05～0.2m³，将铁屑烘烤炉3安装在浸入式水口烘烤炉侧壁上，利用烘烤浸入式水口的富余热量来加热铁屑烘烤炉3，烘烤铁屑1～3小时，铁屑烘烤温度为300～400℃，使铁屑中的油污充分碳化，水份充分挥发掉，控制原料铁屑中油污含量小于0.5％，水份含量小于0.5％。

(3)利用烘烤后的铁屑4填封引锭杆头部5与结晶器内腔表面6之间的缝隙，并使密封用铁屑4的厚度高出引锭杆头部15～25mm。连铸开浇后，与冷态铁屑接触的钢液快速冷却，使钢液、铁屑、引锭杆头部凝固为一体，引锭杆与结晶器内坯壳连接成一体。

(4)用铁屑封完引锭杆头部后，连铸必须在40分钟内开浇，以防止二冷室内的潮湿水汽污染铁屑和引锭头；同时在开浇前2个小时内，保持二冷室内的蒸汽引风机为一直开启状态，持续不断的抽吸二冷室内的潮湿水汽，保持二冷室内空气相对湿度不大于80％。

所述蒸气引风机是指一种抽吸气体的一种设备，功率为：50～150千瓦时，抽吸口直径为：500～1000mm，抽吸口与结晶器下口距离为3～5米，抽吸气能力为1000～10000m³/h。

(5)优化浸入式水口的氩封流量和开启时间，刚开浇时并不开启氩封阀门，等开浇拉坯长度达到6m时开启氩封阀门，浸入式水口氩封流量为4L/min。避免开浇拉速波动导致氩气泡被水口内的钢流捕捉，尽量减少开浇阶段钢液中的气体含量。

实施例1

采用图2所示的烘烤炉来烘烤铁屑，采用图3所示的火焰喷枪来熏烤引锭杆头部和结晶器内腔表面。连铸机断面为250×1800mm，所产铸坯为宽厚板铸坯，所浇注钢种为Q345B、Q345D、AH32、Q235B等钢种。

(1)连铸开浇前，引锭杆头部5插入结晶器底部后，用引锭头熏烤装置3熏烤引锭杆头部5和结晶器内腔表面6。所述引锭头熏烤装置3为长杆状火焰喷枪，杆长1m，所用燃烧气体为煤气，熏烤方式为来回移动引锭头熏烤装置3，使引锭杆头部5和结晶器内腔表面6均匀受热，将引锭杆头部5和结晶器内腔表面6上的水珠熏烤干净。

(2)提升封引锭杆头部用铁屑的质量，制作铁屑烘烤炉3来烘烤铁屑，所述铁屑烘烤炉3为用钢板焊接的桶状烤炉，其容积为0.05m³，将铁屑烘烤炉3安装在浸入式水口烘烤炉侧壁上，利用烘烤浸入式水口的富余热量来加热铁屑烘烤炉3，烘烤铁屑3小时，铁屑烘烤温度为300℃，使铁屑中的油污充分碳化，水份充分挥发掉，控制原料铁屑中油污含量小于0.5％，水份含量小于0.5％。

(3)利用烘烤后的铁屑4填封引锭杆头部5与结晶器内腔表面6之间的缝隙，并使密封用铁屑4的厚度高出引锭杆头部15mm。连铸开浇后，与冷态铁屑接触的钢液快速冷却，使钢液、铁屑、引锭杆头部凝固为一体，引锭杆与结晶器内坯壳连接成一体，结晶器内铸坯能被引锭杆顺利拉出。

所述蒸气引风机是指一种抽吸气体的一种设备，功率为：50千瓦时，抽吸口直径为：500mm，抽吸口与结晶器下口距离为3米，抽吸气能力为1000m³/h。

通过以上措施的实施，铸坯未出现开浇针孔问题，开浇头坯表面气孔缺陷得到彻底解决和控制，铸坯一次检验合格率由99.38％提高至99.95％，创造直接经济效益600万元/年。

实施例2

采用图2所示的烘烤炉来烘烤铁屑，采用图3所示的火焰喷枪来熏烤引锭杆头部和结晶器内腔表面。连铸机断面为300×1800mm，所产铸坯为宽厚板铸坯，所浇注钢种为Q345B、Q345D、AH32、NM450、Q890等钢种。

(1)连铸开浇前，引锭杆头部5插入结晶器底部后，用引锭头熏烤装置3熏烤引锭杆头部5和结晶器内腔表面6。所述引锭头熏烤装置3为长杆状火焰喷枪，杆长2m，所用燃烧气体为煤气，熏烤方式为来回移动引锭头熏烤装置3，使引锭杆头部5和结晶器内腔表面6均匀受热，将引锭杆头部5和结晶器内腔表面6上的水珠熏烤干净。

(2)提升封引锭杆头部用铁屑的质量，制作铁屑烘烤炉3来烘烤铁屑，所述铁屑烘烤炉3为用钢板焊接的桶状烤炉，其容积为0.2m³，将铁屑烘烤炉3安装在浸入式水口烘烤炉侧壁上，利用烘烤浸入式水口的富余热量来加热铁屑烘烤炉3，烘烤铁屑1小时，铁屑烘烤温度为400℃，使铁屑中的油污充分碳化，水份充分挥发掉，控制原料铁屑中油污含量小于0.5％，水份含量小于0.5％。

(3)利用烘烤后的铁屑4填封引锭杆头部5与结晶器内腔表面6之间的缝隙，并使密封用铁屑4的厚度高出引锭杆头部25mm。连铸开浇后，与冷态铁屑接触的钢液快速冷却，使钢液、铁屑、引锭杆头部凝固为一体，引锭杆与结晶器内坯壳连接成一体，结晶器内铸坯能被引锭杆顺利拉出。

所述蒸气引风机是指一种抽吸气体的一种设备，功率为：150千瓦时，抽吸口直径为：1000mm，抽吸口与结晶器下口距离为5米，抽吸气能力为10000m³/h。

通过以上措施的实施，铸坯未出现开浇针孔问题，开浇头坯表面气孔缺陷得到彻底解决和控制，铸坯一次检验合格率由99.41％提高至99.97％，创造直接经济效益700万元/年。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种减少连铸开浇头坯表面气孔缺陷的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述引锭头熏烤装置为长杆状火焰喷枪，杆长1～2m，所用燃烧气体为煤气，熏烤方式为来回移动引锭头熏烤装置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁屑烘烤炉为用钢板焊接的桶状烤炉，其容积为0.05～0.2m³，将铁屑烘烤炉安装在浸入式水口烘烤炉侧壁上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘烤铁屑的时间为1～3小时，烘烤铁屑温度为300～400℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸气引风机的功率为50～150千瓦时，抽吸口直径为500～1000mm，抽吸口与结晶器下口距离为3～5米，抽吸气能力为1000～10000m³/h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括优化浸入式水口氩封流量和开启时间，开浇拉坯长度达到6m时开启氩封阀门，浸入式水口氩封流量为4L/min。