1、連鑄結(jié)晶器銅管對鋼水質(zhì)量提出了很嚴格的要求,所謂連鑄鋼水質(zhì)量主要是指:
1.1鋼水溫度:連鑄鋼水的要求是:低過熱度、穩(wěn)定、均勻。
1.2鋼水純凈度:最大限度的降低有害雜質(zhì)(如S、P)和夾雜物含量,以保證鑄機的順行和提高鑄坯質(zhì)量。如鋼水中S含量大于0.03%,容易產(chǎn)生鑄坯縱裂紋,鋼水中夾雜物含量高,容易造成弧形鑄機鑄坯中內(nèi)弧夾雜物集聚,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
1.3鋼水的成分:保證加入鋼水中的合金元素能均勻分布,且成分控制在較窄的范圍內(nèi),保證產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性。
1.4鋼水的可澆性,要保持適宜的穩(wěn)定的鋼水溫度和脫氧程度,以滿足鋼水的可澆性。如鋁脫氧,鋼水中Al2O3夾雜含量高,流動性差,容易造成中間包水口堵塞而中斷澆注。
因此要根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量和連鑄工藝要求,對連鑄鋼水溫度、成分和純凈度進行準確和適度的控制,有節(jié)奏地、均衡地供給連鑄機合格質(zhì)量的鋼水是連鑄生產(chǎn)順利的首要條件。
2、對連鑄鋼水澆注溫度的要求:
合理選擇澆注溫度是連鑄的基本參數(shù)之一。澆注溫度偏低,會使鋼水發(fā)粘,夾雜物不易上浮;結(jié)晶器表面鋼水凝殼,導致鑄坯表面缺陷;水口凍結(jié),澆注中斷。澆注溫度太高會使1)耐火材料嚴重沖蝕,鋼中夾雜物增多;鋼水從空氣中吸氧和氮;出結(jié)晶器坯殼薄容易拉漏;會使鑄坯柱狀晶發(fā)達,中心偏析加重。
如果說不合適的澆注溫度在模鑄時還能勉強澆注,而連鑄時就會造成麻煩(如拉漏、凍水口),因此對連鑄鋼水溫度要比模鑄嚴格得多。對連鑄鋼水溫度的要求是:
?。?)低過熱度,在保證順利澆注的前提下過熱度盡量偏下限控制,小方坯一般控制在20~30℃。
(2)均勻,實際上鋼包內(nèi)鋼水溫度是上下偏低,而中間溫度高,這樣會造成中間包鋼水溫度也是兩頭低中間高,不利于澆注過程的控制,因此要求鋼包內(nèi)鋼水溫度上下均勻。
?。?)穩(wěn)定,連澆時供給的各爐鋼水溫度不要波動太大,保持在10℃范圍內(nèi)。
3、澆注溫度的確定:
連鑄澆注溫度是指中間包鋼水溫度。鋼水澆注溫度包括兩部分:一是鋼水凝固溫度(也叫液相線溫度),因鋼種不同而異。二是鋼水過熱度,即超過凝固溫度的值。以TC代表澆注溫度,TL代表液相線溫度,ΔT代表鋼水過熱度,則:
TC=TL+ΔT
計算TL有不同的公式,常用的公式如下:
TL=1537℃-[88C%+8Si%+5Mn%+30P%+25S%+5Ca%+4Ni%+2Mo%+2V%+1.5Cr%]
如Q235鋼(原A3鋼)合金化后鋼包鋼水成分為:C0.15%、Si0.25%、Mn0.45%、P0.025%、S0.025%.將各成分代入公式得:
TL=1537℃-[88×0.15+8×0.25+5×0.45+30×0.025+25×0.025]=1518℃
也就是說,鋼水開始凝固溫度為1518℃。對于C=0.10~0.20%鋼,鋼水凝固溫度一般波動在1510~1520℃。
過熱度ΔT的確定原則與產(chǎn)品質(zhì)量有關(guān)。對于中厚板材,為減輕鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析,ΔT以偏低為好(10~15℃)。這樣根據(jù)鋼種計算得到了液相線溫度,再加上過熱度就可得到澆注溫度,也就是說澆注過程中間包所需要保持的鋼水目標溫度。實踐證明,控制好中間包鋼水目標溫度是保證連鑄機產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵工藝參數(shù)。必須予以充分重視。
4、出鋼溫度的確定:
當中間包鋼水目標溫度確定之后,如何確定煉鋼爐的出鋼溫度呢?出鋼溫度可表示為:
T出=TC+ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4
ΔT1為出鋼溫度損失。對轉(zhuǎn)爐出鋼溫度損失的經(jīng)驗數(shù)據(jù)是:大于50t轉(zhuǎn)爐,出鋼時間為3~6min,平均溫降為10℃/min;小于50t轉(zhuǎn)爐,出鋼時間為2~4min,平均溫降為15℃/min;一般出鋼溫降在40~60℃。
ΔT2為吹氬攪拌(或其他爐外處理)鋼水溫降(轉(zhuǎn)爐吹氬時間一般為3~5min)。吹氬鋼水溫降與鋼包容量、吹氬時間有關(guān)。吹氬引起的溫降為4~6℃/min。
ΔT3為鋼包運輸、靜置時間的鋼水溫降。鋼包內(nèi)鋼水自然溫降與鋼包襯耐火材料質(zhì)量、鋼包加覆蓋劑或加蓋等有關(guān)。一般為1~1.5℃/min。
ΔT4為澆注過程中鋼水溫降,一般是小于1℃/min。
以某廠50t鋼包為例,鋼種為Q235,計算得TL=1510℃,測定的各階段鋼水溫度損失為:ΔT1=60℃,ΔT2=30℃,ΔT3=6℃,ΔT4=45℃,所以T出:
T出=1510+30+60+30+6+45=1681℃
也就是說出鋼溫度為1681℃。
出鋼后鋼包在各階段的鋼水溫降,可用插入式熱電偶進行實際測定,進行統(tǒng)計分析,得出平均值。然后制成圖或表來指導生產(chǎn)。
5、減少鋼包過程溫降的措施:
影響鋼包過程溫降最突出的因素是鋼包容積、包襯材質(zhì)及使用狀況。生產(chǎn)實踐表明,下述保溫措施是行之有效的:
5.1鋼包加砌絕熱層,減少包襯散熱損失。如110t鋼包加砌30mm厚的絕熱層,溫降速度比無絕熱層平均降低20~40%,出鋼后40min,包內(nèi)鋼水溫度降低17~20℃。
5.2鋼包高溫烘烤:如70t鋼包采用快速烘烤裝置,烘烤15min包襯溫度可達850℃以上,烘烤的鋼包平均溫降由80~90℃減少到30~60℃。
5.3紅包出鋼:加快鋼包周轉(zhuǎn),提高鋼包襯溫度。35t鋼包紅包出鋼,可使出鋼溫度平均下降17℃。
5.4鋼包表面加碳化稻殼或保溫材料,減少熱損失。
5.5鋼包加蓋。這一方面可使鋼包長時間有效保溫,還可使鋼液面上的熔渣保持為液態(tài),便于注后清渣,另外可減少包襯散熱,提高鋼包溫度。
采用上述措施,可以減少鋼包過程溫降,有利于連鑄鋼水溫度的穩(wěn)定性。
6、調(diào)節(jié)鋼水溫度的幾項措施:
6.1在實際生產(chǎn)中,由于原料和操作等因素影響,往往出鋼溫度控制得不那準確,往往比預定的出鋼溫度要高。為滿足連鑄澆注溫度的要求,出鋼后對鋼水溫度進行調(diào)節(jié),一般的方法是:
?。?)攪拌法。在鋼包頂部或底部吹入氬氣攪拌鋼水,使鋼包上下部溫度和成分均勻。
?。?)攪拌+冷廢鋼。在吹氣攪拌的同時,加入輕型、清潔廢鋼,借助于廢鋼熔化吸熱來降溫。鋼水溫度降低1℃,需加廢鋼0.7kg/t。
6.2如果按預定目標溫度出鋼,鋼水又要進行爐外精煉處理,由于處理過程中的熱損失,就不能保證所要求的中間包澆注溫度,這樣需要在鋼包進行熱補償,采用方法有:
?。?)電弧加熱法:利用石墨電極產(chǎn)生高溫電弧(4000℃)加熱鋼水。鋼包容量越大,加熱效率越高。如20t鋼包,加熱效率為30%,250t鋼包,加熱效率為75%,升溫速度為3~6℃/min。
(2)感應加熱法:利用線圈產(chǎn)生的交流磁場在鋼水中產(chǎn)生感應電勢使其鋼水加熱。加熱效率可達70%,升溫速度為2.5℃/min。
?。?)等離子加熱法:氣體(如氬、氮)被加熱到高溫會變成等離子狀態(tài),利用高溫等離子體(溫度可達3000℃以上)來加熱鋼水,升溫速度為5~6℃/min,熱效率可達70~80%。