提高小板坯纯净度的攻关措施

提高小板坯纯净度的攻关措施

李勇军  李  瑞  杨  勇

（信钢公司技术中心、炼轧厂技术科）

摘  要：针对小板坯夹杂物，分析其具体来源，采取针对的措施来降低夹杂物，提高铸坯质量，具体措施是提高一倒挡渣出钢、保证吹氩效果、连铸全保护浇注，提高耐材质量，尤其是大中包套管等，小板坯夹杂物得到了有效的控制。

关键词：一倒出钢；吹氩效果；全保护浇注；耐材质量

1 前言

安钢集团信阳钢铁有限公司炼轧厂（简称信钢）现有3座100吨转炉，3台连铸机（2台5机5流的方坯连铸机和一台4机4流的小板坯连铸机，其中2#连铸机为小板坯连铸机，产品为断面130mm×350mm，130mm×400mm，130mm×435mm，130mm×470mm，130mm×500mm五种断面的小板坯），2台LF钢包精炼炉，3套国内先进的干法静电除尘器，4套二次除尘设备，900吨侧兑式混铁炉一座。具备年产300万吨的规模（其中小板坯100万吨，小方坯200万吨），主要生产普碳钢、优碳钢、低合金钢等钢种。

2#小板坯连铸机从2008年投产以来，因市场经济比较好，客户对普碳钢的要求不是特别严格，随着经济的发展，客户对小板坯的质量要求越来越高，不仅成分合格，内部夹杂物要尽量少，这样才能保证产品质量，但小板坯夹杂物一直比较多，严重影响了小板坯质量的进一步提高。

2 夹杂物的危害

连铸中夹杂物分为内生夹杂物和外生夹杂物。内生夹杂物主要是脱氧产物，主要取决于钢中溶解氧，在钢包精炼搅拌，大部分夹杂物上浮。外生夹杂物主要包括钢水与环境（空气、包衬、炉渣、水口等）的二次氧化、下渣和卷渣形成的夹渣，外来夹杂物粒径比较大，组成复杂，来源广泛，偶然性分布，对产品性能危害最大。钢水中夹杂物过多，在钢水凝固过程中，容易加重凹陷、脱方、中心偏析、三角裂纹、纵裂纹等的危害程度，同时会造成材上各个方向的力学性能不一致，甚至出现废材（线状缺陷、表面起皮、孔洞缺陷等）。比如2011年11月12日带钢生产的带卷上有表面起皮现象，如下图：

3 夹杂物来源

3.1、内生夹杂物主要是一次脱氧产物和二次脱氧产物，在冶炼终点加入脱氧剂去除钢水中溶解氧，造成一次脱氧产物，然后随着温度的降低等，钢水中化学平衡打破，产生二次脱氧产物。其中钢水中溶解氧是夹杂物的源头。

3.1.1、终点温度：终点温度和［O］熔的关系如下图：

3.2 外来夹杂物，主要包括钢水与环境（空气、包衬、炉渣、水口等）的二次氧化产物、下渣和卷渣形成的夹渣，包括炉渣卷入（炼钢炉渣、中间包覆盖剂、结晶器保护渣）和耐火材料熔损卷入（钢包耐火材料和中间包耐火材料以及大中包套管等）。钢中夹杂物虽然很小，但是对钢材质量的影响很大，我们对它进行了检测和研究。如6月11日生产坯子做的低倍看有石英质中包套管侵蚀后进入钢坯的白色夹杂物。

低倍检测如下图：

通过以上金相高倍显微镜下观察根据夹杂物在显微镜下的特征，可以定性定量地鉴定钢中非金属夹杂物的形态和级别，并按有关标准判定钢的质量进而找出夹杂物类型，有针对性的改进工艺，尽可能减少有害夹杂物的含量，提高产品质量。

4 降低夹杂物的措施

4.1 提高一倒命中率，尽量减少后吹。温度和成分一倒命中，避免后吹，减少钢水中氧含量，从源头开始控制夹杂物数量。从去年开始加强冶炼操作，一倒命中率逐渐提高，由65%提高到72%。

4.2 提高钢包烘烤效果，加快钢包周转，降低出钢温度。异常钢包（新包、黑包等）上线前钢包内烘烤温度必须达到800℃以上，同时加快钢包周转，减少钢包温降，可以进一步降低出钢温度。

4.3、双挡渣出钢，加强钢包吹氩效果。出钢时采用挡渣帽和挡渣球，尽量减少转炉下渣，因为转炉里钢渣氧势都比较高。吹氩过程中尽量不要裸露，避免钢水与空气二次氧化，同时要保证吹氩时间和吹氩强度，使钢水中夹杂物充分上浮。

4.4 连铸全保护浇注。连铸采用大包套管+氩封，中包采用侵入式水口+密封垫，同时中包钢水液面覆盖碱性吸渣剂，大包见渣关包，勤溢渣，保证中包满包浇注，避免中包液面波动造成的卷渣。

4.5 提高钢包、中包耐火材料质量和大中包套管质量。大中包套管材质由石英质材质改为耐侵蚀的铝碳质材质，这样不仅套管使用寿命提高了，减少了更换套管的次数，避免了因换套管造成卷渣的几率，也减少了套管侵蚀对钢水的污染。

4.6 结晶器采用液面自动控制，保证结晶器波动在±5mm以内，避免了钢水卷渣。

5 效果

经过一系列的改进措施后，对夹杂物进行跟踪检测，2015年4月至2016年8月以来夹杂物月平均值的趋势，整体来看夹杂物级别趋势是降低的，整体洁净度有所改善。下图为金相高倍带钢检验每月夹杂物平均值。

经过一系列措施，夹杂物类型还是以C类硅酸盐系夹杂为主，从形态来看主要由大型夹杂转变成小型夹杂，数量也稍有减少。宏观来看铸坯夹杂物造成的质量异议大大减少，尤其是2015年7月以来，没有一起因为夹杂物造成的质量异议，效果极其明显。下图为改善后夹杂物分布和形态金相检测夹杂物示例图：

6 结束语

6.1降低出钢温度，提高一倒命中率,降低钢中夹杂物；

6.2双挡渣出钢，加强钢包吹氩效果，减少夹杂物来源和利于夹杂物上浮；

6.3提高大中包耐火材料质量和大中包套管质量，减少外来夹杂物；

6.4连铸全保护浇注，减少二次氧化带来的夹杂物。

参考文献：

[1] 王雅贞 张岩 《新编连续铸钢工艺及设备》（第2版）,北京，冶炼工业出版社,2010年。

[2] 蔡开科 《连铸坯质量控制》, 北京，冶炼工业出版社,2010年。

[3] 王雅贞 张岩 张红文《氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备》（第2版）,北京，冶炼工业出版社,2005年。