薄板坯连铸机低碳钢塞棒上涨原因探讨(炼钢生产技术会议))

2010年炼钢-连铸生产技术会议
薄板坯连铸机低碳钢塞棒上涨原因探讨
郑伟栋黄文杰唐志军郝强
（河北钢铁集团邯钢公司河北邯郸 056015）
摘要：结合邯钢生产实践，对CSP连铸机低碳钢塞棒上涨原因进行了分析并提出了预防措施，有效减少了事故停浇次数。

关键词：CSP，低碳钢，塞棒上涨
Discussion and Analysis for Stopping Rising on
Low Carbon Steel of Thin Slab Caster
ZHENG Wei-dong HUANG Wen-jie TANG Zhi-jun HAO Qiang
(Hebei Iron & Steel Group HanGang Company, Handan, Hebei, 056015)
Abstract: Through the causes analysis put forward prevent measures for stopping rising on low carbon steel of Handan CSP caster. The accident can be reduced effectively.
Key Words: CSP，low carbon steel，stopping rising
1 前言
邯钢CSP薄板坯连铸机主要生产低碳钢、SS400、Q345A/B等铝镇静钢种，其中低碳钢占总产量的60%以上，低碳钢主要为冷轧备料。

在CSP连铸机生产低碳钢过程中，多次出现塞棒上涨事故停浇，甚至开浇不成功，对正常生产组织造成了很大影响，给公司造成了巨大的经济损失。

本文结合邯钢生产实践，通过大量实际生产数据，对CSP薄板坯连铸机生产低碳钢塞棒上涨原因进行了分析，并提出了预防措施，目前塞棒上涨事故停浇已得到有效控制，为公司生产稳定顺行创造了良好条件。

2 薄板坯低碳钢塞棒上涨的机理
邯钢CSP薄板坯连铸机通过塞棒机构控制塞棒的开度，实现结晶器液位控制系统稳定地控制钢水从中包到结晶器中，当液位控制系统检测到结晶器中的钢水液位后，将实际值和设定值进行比较，如果实际液位与设定液位有偏差，控制系统将自动进行补偿调节：当结晶器钢水液位高于设定值，塞棒将下压减小开度；当结晶器钢水液位低于设定值，塞棒将上抬增加开度。

造成塞棒上涨即塞棒持续上抬的直接原因是流入结晶器内的钢水逐渐减少，为满足结晶器钢水液位要求，塞棒逐步上涨。

造成流入结晶器内的钢水逐渐减少的根本原因是高熔点夹杂物逐步附着在侵入式水口下部内壁（一侧或两侧）、水口上部碗部区域，部分附着物被钢水冲刷掉进入结晶器,导致结晶器液面控制曲线在相应点剧烈波动,随着夹杂物的越积越多，塞棒逐步上涨。

3 CSP低碳钢塞棒上涨的影响因素
3.1钢水钙含量及钙铝比
作者简介：郑伟栋（1974—），男，钢铁冶金高级工程师，zhtzwd@.
3.1.1 CSP连铸机第一炉钢水Ca含量统计分析
CSP连铸机低碳钢第一炉钢水Ca含量对开浇成功与否有重要影响，通过对CSP薄板坯连铸机开浇成功与开浇不成功（不能起步或起步后塞棒上涨严重）炉次钢水Ca含量情况进行了统计（表1、图1）表明，开浇成功与开浇不成功精炼出站样平均Ca含量分别为65.6ppm、51.2ppm，成品样平均Ca含量分别为27.4ppm、20.6ppm，Ca损失率分别为58.23%、59.77%。

表1 CSP低碳钢开浇第一炉钢水Ca含量统计
类别精炼样Ca含量/ppm 成品样Ca含量/ppm Ca损失率/% 开浇成功65.6 27.4 -58.23 开浇不成功51.2 20.6 -59.77
图1 CSP低碳钢开浇第一炉钢水Ca含量统计（ppm）
由于第一炉开浇，中间包钢水需要一个填充过程。

填充期间，中间包内没有渣层保护，长水口没有浸入熔池，钢水与空气接触，吸N2和O2，发生二次氧化，产生大量夹杂，没有时间上浮。

中间包钢水开浇过程中氧含量和氮含量会明显上升，中间包钢水填充1.5 min，w(N)高达160~170ppm，w(TO)为80ppm左右[1]。

从表1、图2可以看出，开浇成功炉次钢水精炼样及成品样Ca含量均高于开浇不成功炉次，钢水Ca 损失率均在60%左右，故要求CSP低碳钢第一炉钢水精炼出站样Ca含量控制在60ppm左右，确保CSP连铸机开浇成功。

3.1.2 CSP低碳钢连拉炉次钢水Ca含量统计分析
对CSP低碳钢连拉炉次钢水Ca含量进行统计（表2、图2）表明，正常炉次、塞棒上涨炉次精炼出站样平均Ca含量分别为49.4ppm、34.2ppm，成品样平均Ca含量分别为28.0ppm、18.7ppm，Ca损失率分别为43.30%、45.03%。

表2 CSP低碳钢连拉炉次钢水Ca含量统计
类别精炼样Ca含量/ppm 成品样Ca含量/ppm Ca损失率/% 正常炉次49.4 28.0 -43.32 塞棒上涨炉次34.2 18.8 -45.03
图2 CSP低碳钢连拉炉次钢水Ca含量统计（ppm）
从表2、图2可以看出，正常炉次钢水精炼样及成品样Ca含量均高于塞棒上涨炉次，钢水Ca损失率均在45%左右，故要求CSP低碳钢连拉炉次钢水精炼样Ca含量控制在50ppm左右。

3.1.3 CSP低碳钢Ca/Als统计分析
对CSP低碳钢正常炉次、塞棒上涨炉次Ca/Als进行统计（表3）表明，正常炉次精炼出站样Ca/Als、成品样Ca/Als均高于塞棒上涨炉次，为提高钢水可浇性，要求第一炉钢水Ca/Als控制在0.18左右，连浇炉次钢水精炼出站样Ca/Als控制在0.15左右，确保成品样Ca/Als在0.09~0.15。

表3 CSP低碳钢连拉炉次钢水Ca/Als统计
类别精炼样Ca/Als 成品样Ca/Als
正常炉次0.147 0.096
塞棒上涨炉次0.088 0.056
3.2 CSP低碳钢Alin（夹杂铝）含量统计分析
对CSP低碳钢正常炉次、塞棒上涨炉次Alin含量进行统计（表4）表明，正常炉次精炼出站样及成品样平均Alin含量均低于塞棒上涨炉次，成品样比精炼样Alin升高11ppm左右，尤其是第一炉钢水与空气接触机会多，二次氧化严重，Alin含量升高20ppm左右。

故要求加强钢水纯净度控制，保证钢水净吹时间，尽可能保证钢水精炼出站样Alin含量控制在25ppm以下。

表4 CSP低碳钢Alin统计
类别精炼样Alin/ppm 成品样Alin/ppm
正常炉次24 35
塞棒上涨炉次33 45
3.3 CSP低碳钢精炼后期补铝操作
对塞棒上涨炉次精炼过程分析表明，精炼后期补铝操作，极易引起塞棒上涨事故停浇。

精炼后期补铝，产生的Al2O3夹杂尺寸小，不利于夹杂物碰撞长大并且没有充分时间上浮去除[2]。

故要求精炼前期加强钢水过程Als控制，以利于高熔点Al2O3夹杂形成簇状物上浮去除。

如后期必须要进行补铝操作，为了尽可能降低补铝对钢水质量及可浇性造成影响，要保证补铝后到钙处理前的时间至少在10min以上，并保证钢水静吹时间至少在5 min以上，确保夹杂物充分上浮。

3.4 钢水精炼时间
钢液中的夹杂主要靠聚集上浮入渣去除，在有吹氩搅拌的条件下，钢液中全氧的变化与精炼时间呈指数关系，达到一定的精炼时间后，钢液中的全氧达最低，所以，从去除夹杂物的角度，必须保证一定的精炼时间。

但精炼时间过长，钢液在高温下和熔渣、大气以及耐火材料长时间接触，钢水中的Als二次氧化及钢包耐材熔损产生大量小颗粒夹杂，悬浮在钢水中难以去除，极易造成塞棒上涨甚至漏钢事故。

故要求加强生产组织，尽可能避免钢水压站时间过长对钢水质量造成影响。

3.5 钢包烧氧
在生产中多次出现钢包不自开烧氧后塞棒上涨现象，据有关资料介绍，烧氧对中间包钢水w(TO)有显著影响[3],钢包烧氧可以使中间包钢水w(TO)上升15ppm以上。

故要求严格钢包热修操作、选择优质引流砂等措施，提高大包自开率，尤其是连铸第一炉钢水，要求使用包况良好的周转包确保自开，避免诸多不利因素叠加严重影响钢水质量，造成塞棒上涨事故停浇。

4 结论
（1）为减少CSP低碳钢塞棒上涨事故停浇，第一炉钢水精炼出站样Ca含量应控制在60ppm左右，Ca/Als 控制在0.18左右；连浇炉次钢水精炼出站样Ca含量应控制在50ppm左右，Ca/Als控制在0.15左右。

（2）钢水精炼出站样Alin含量尽量控制在25ppm以下。

（3）尽可能避免精炼后期补铝操作，确需补铝则要保证补铝后到钙处理前的时间至少在10min以上。

（4）要保证钢水精炼时间，同时要避免钢水压站时间过长。

（5）钢包烧氧对钢水质量有严重影响，要尽可能避免CSP连铸第一炉钢包烧氧。

参考文献：
[1] 高海潮等. CSP连铸浸入式水口结瘤案例研究.钢铁.2005.11.
[2] 成国光等.《新编钢水精炼暨铁水预处理1500问》.北京：中国科学技术出版社，2007.3.
[3] Hughes P.Improvement in the Internal Quality of Continuously Cast Slabs at Lukens Steel[J].Iron and Steelmaker,1995,22(6):35.。