連鑄保護澆鑄研究與控制*

王 郢， 徐建飛， 張建斌， 王昆鵬， 萬文華， 孫光濤

(中天鋼鐵集團有限公司, 江蘇 常州 213011)

引 言

連鑄保護澆鑄的好壞會影響鋼水潔凈度[1-2]；對于含鋁鋼，保護澆鑄的好壞還會影響鋼水的可澆性。一般采用增氮來評價保護澆鑄，通常澆鑄前后鋼水增氮量控制在0.0003%以內[3-4]，認為保護澆鑄控制較好。

針對方坯連鑄機，首先對連鑄保護澆鑄控制現狀進行了調研，在此基礎上，從包蓋結構、開澆前吹氬方式等方面提出了保護澆鑄控制方法。

1 保護澆鑄現狀調研

以方坯連鑄機澆鑄的低碳鋼Q195和中碳鋼10B33為例，鋼包容量為130 t。通過對澆鑄前鋼水、中間包鋼水取樣進行w(N)分析，了解該方坯連鑄機保護澆鑄控制現狀，具體結果如表1，2所示?？梢钥闯?，目前主要是頭爐澆鑄過程二次氧化嚴重，部分爐次在鋼包澆鑄到60 t時增氮量控制較好，但還有部分爐次在鋼包澆鑄到120 t時增氮量依舊較大；非頭爐鋼水澆鑄過程增氮量控制較好。

表1 Q195澆鑄過程鋼水增氮量/%

表2 10B33澆鑄過程鋼水增氮量/ %

2 頭爐保護澆鑄優化

2.1 塞棒孔和烘烤孔密封

為了防止中間包內鋼水發生二次氧化，烘烤前即對塞棒孔、烘烤孔和沖擊區進行密封，具體密封方法如下：①塞棒孔: 準備4塊600 mm×600 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ130 mm圓孔，將該針刺毯套于塞棒尾部，并將塞棒與針刺毯接觸部位填放高溫毯或針刺毯進行二次封堵，然后蓋上鐵蓋板，防止烘烤過程中針刺毯被吹走。②烘烤孔: 準備3塊600 mm×1000 mm×50 mm的耐高溫針刺毯，中心加工出Φ300 mm圓孔，將該割好的針刺毯平鋪于烘烤孔位置，并將割出的圓孔與烘烤孔對齊。烘烤孔密封標準：烘烤器全壓下后無縫隙、不躥火。③沖擊區: 沖擊區東面用針刺毯疊層封堵，其它三個面在沿烘烤孔邊緣各墊放一條耐高溫針刺毯。沖擊區密封標準：烘烤器全壓下后無縫隙、不躥火。

圖1(a)為烘烤前示意圖，圖1(b)為烘烤時塞棒孔和烘烤孔示意圖，圖1(c)為烘烤時沖擊區示意圖，可以看出，采用這一方法，烘烤時未發現“躥火”現象，說明塞棒孔、烘烤孔和沖擊區被很好的密封；相比原有的密封方式(如圖2所示)，密封效果得到了很好的改進。

圖2 改進前的塞棒孔、烘烤孔和沖擊區烘烤狀態

2.2 中間包密封

為了更好地密封中間包，包蓋與中間包縫隙采用高溫耐火棉進行密封，同時，2個包蓋間采用高溫耐火泥進行密封，如圖3所示。

圖3 包蓋與中間包縫隙以及兩個包蓋間的縫隙示意圖

2.3 吹氬方式優化

原有工藝開澆前通過向中間包內插入一根氬氣管進行吹氬以驅趕空氣，采用這一方法，一方面吹Ar時間較短，同時是敞開吹Ar，認為吹Ar效果不好；為此，提出了包蓋吹Ar，一方面借助包蓋密封進行吹Ar，同時可以較長時間的吹Ar，其中間包蓋吹Ar設計方式如圖4所示。

圖4 包蓋吹氬示意圖(圓點為吹氬口)

中間包烘烤結束后，抬起烘烤器，采用耐高溫針刺毯將烘烤孔和沖擊區蓋住，然后通過包蓋進行中間包吹氬，以驅趕中間包內空氣。開澆時，將沖擊區上方耐高溫針刺毯移走，然后迅速進行鋼包開澆，鋼包內鋼水流入5-10 t到中間包時，打開烘烤孔上方耐高溫針刺毯，然后迅速加入中間包覆蓋劑，以最大化減少鋼水二次氧化。

3 效果分析

對方坯連鑄機澆鑄的軸承鋼開展試驗。鋼包澆鑄時，在鋼包下方有兩個中間包，其中左中間包采用優化后的包蓋密封方式，右中間包采用原有密封方式。開展兩次工業試驗，每次試驗時，對一個澆次第一爐開澆前的鋼水取樣，開澆時再對中間包鋼水取樣，通過分析氮含量，得到的結果如表3，4所示?？梢钥闯?，通過對中間包密封進行優化，開澆不同階段鋼水增氮量得到了顯著降低。

表3 開澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第1次試驗)

表4 開澆第1爐澆鑄前后鋼水的w(N) (第2次試驗)

4 結束語

(1)方坯連鑄生產中，主要是頭爐保護澆鑄控制較差，連澆爐保護澆鑄控制較好。

(2)通過對中間包包蓋密封進行優化(包括塞棒孔、烘烤孔、沖擊區的密封)，以及吹氬方式的優化等，頭爐鋼水澆鑄時增氮量得到了顯著降低。