CSP连铸机典型漏钢的特征及原因分析

杨 鹏

（河钢集团邯钢公司连铸连轧厂，河北 邯郸 056015）

连铸机的主要作用就是对高温钢水进行持续浇筑，为了保证浇筑质量，需要对漏钢问题进行严格控制，通过控制钢水成分、温度等方式可以较少漏钢带来的危害，进而提高浇筑效果。因此，有必要对CSP连铸机漏钢特征与原因进行分析。

1 CSP连铸机漏钢类型与原因

高温钢水在结晶器内部发生凝固时，将会出现凝固收缩的情况，此时体积将会变小。通常情况下，凝固收缩问题可以分为相变收缩、温降收缩两个不同的阶段，钢水在凝固时会因为各种原因而导致浇筑出的胚壳出现局部脆弱的问题，进而发生漏钢的情况。漏钢问题发生时，往往会伴随着非常大的声音，并且在顶弯区域能够看到钢花喷出[1]。除此之外，还能够在主控室的钢水液位监控中，发现液位大幅下滑，漏钢问题出现时，其曲线多会表现出小幅下降转大幅下降或始终急速下降的趋势。在钢水浇筑时，漏钢问题非常常见而且很难避免，因为其产生的原因非常复杂，CSP连铸机较为典型的漏钢问题可以分为以下几种。

1.1 粘结型漏钢

粘结型漏钢是极为常见的漏钢问题，一般会在结晶器出口发生。在CSP连铸机运行期间，初生坯壳会在结晶器周围生成热点，热点会在拉坯作用下出现破裂，粘结在结晶器钢板上，在坯壳经过下口气隙区时，如果裂口无法及时焊合，就会导致漏钢问题的发生。在发生粘结型漏钢时，坯壳振痕会出现不对称的情况，而且在多数时间都会在结晶器的内部残留一截坯壳。粘结型漏钢的出现原因大致可以分为以下几种。

1.1.1 保护渣

当保护渣自身的理化性能无法与钢种、钢水温度等参数匹配时，就有可能出现粘结型漏钢的问题，因为保护渣的熔化速度、熔点等参数性能都将会影响到CSP连铸机的浇筑质量。例如，当保护渣的粘度、熔点高且熔化速度慢时，就会在钢水拉速慢且温度低时出现热流低的问题，进而产生粘结型漏钢。在加入保护渣时，保护渣应该避免出现过薄的问题发生，因为薄板坯在连铸期间其冷却速率非常快，而且散热能力极强，因此对于绝热保温有着非常严格的要求，所以CSP连铸应该尽量采用厚渣操作的工作模式，尽量将粉渣层控制在合理范围内，从而避免钢液面出现裸露的情况。与此同时，更小的容重还能够确保渣层下部分的疏松与保温性能，所以还应该将保护渣的容重尽量控制在0.7g/cm3左右。除此之外，连铸钢水还会因为脱氧、引流、保护等问题而导致氧化铝夹杂物的含量出现大幅上升，夹杂物混入结晶器时，会使保护渣碱度、熔点等参数发生改变。在保护渣含水量大于1%后，结晶器由水分解而出现的氢，将使保护渣中的二氧化硅还原，进而提高保护渣的整体碱度与熔点，此时也有可能导致粘结型漏钢问题的出现[2]。

1.1.2 结晶器液面波动与钢水紊流

在CSP连铸机运行期间，若结晶器液面波动较大，就容易导致保护渣出现下渣质量问题，因为波动的液面将会导致下渣不均匀，此时便会在坯壳局部位置产生热点，进而导致粘结型漏钢问题的发生。能够造成液面波动问题的原因有很多，例如振动器偏振、液面控制系统故障等，此外，若连铸期间存在CSP连铸机的问题，同样会导致粘结型漏钢的情况出现。因为在钢水紊流较为严重时，就会出现卷渣问题，钢水对坯壳进行冲击之后，将有可能造成卷渣漏钢、粘结型漏钢问题的发生，所以为了保证连铸质量，就需要对结晶器的液面波动与钢水紊流问题进行合理管控，以此来保证CSP连铸机的运行效果。

1.1.3 操作工艺与其他原因

当操作工艺不当时，就有可能连铸期间钢水中的氧化铝夹杂物与氢的含量过高，进而导致保护渣性质发生改变，在钢水拉速出现频繁变化时，也会导致下渣质量出现问题，进而产生粘结型漏钢。除此之外，若结晶器钢板划伤过于严重或漏斗存在严重磨损时，也会影响到连铸质量，并导致漏钢问题的发生。

1.2 卷渣漏钢

保护渣卷入、耐材卷入等问题情况出现后，都会导致卷渣漏钢情况的出现。在坯壳进入格栅之前，因为坯壳丧失了支撑，所以在钢水静压力的作用下，将会产生漏钢的问题。在漏钢发生后，通常可以在残坯漏钢位置处发现相对较为明显的结渣。通常情况下，卷渣漏钢问题通常会在结晶器出口位置、格栅位置处产生，而漏钢表现出的曲线，则会以液位缓慢下降、或者在小幅下降之后突然大幅下滑的形式出现。

在SEN设计期间，如果设计不合理，就有可能导致SEN插入过浅、对中不良、穿孔破裂等问题，这些问题都有可能导致保护渣出现卷入漏钢的问题发生，而在加入保护渣时，如果操作人员的操作方式、捞渣作业不合理，也有可能导致卷渣问题的出现。所以为了避免因为保护渣卷入而产生漏钢的情况，就应该针对SEN设计与操作工艺做出严格规范。例如限制操作人员在液位相对较低时进行捞渣，并按照活动侧从中心到两边的捞渣顺序，固定侧的捞渣顺序相反。在捞渣过程中，必须保证操作人员的动作足够轻柔，并确保每次都要捞干净，避免出现渣圈碎裂等问题的发生，在调宽、改变拉速时应该严禁挑选渣圈。除此之外，夹杂物、耐火材料卷入漏钢同样是较为常见的卷渣漏钢问题，需要重点关注。

1.3 开浇漏钢

1.3.1 结晶器准备不足

在正式开始浇筑之前，如果结晶器自身的使用时间相对较长，就有可能导致变形问题的发生，如果没有针对变形做出修磨处理，就有可能在CSP连铸机启动时因为启动速度过快、过慢而导致开浇坯壳拉破漏钢，若钢板宽窄面相互之间的缝隙过大，也会导致开浇时出现毛刺漏钢的情况发生。当钢板表面的划痕、压痕超出0.5mm时，将会导致开浇粘结漏钢的情况发生。若在封引锭期间其丢失块长度不足、塞纳板长度不足，同样会导致开浇漏钢的问题出现。此外，丢失快连接较松、引锭杆变形后，也会导致CSP连铸机运行时发生开浇漏钢的情况[3]。

1.3.2 工艺操作问题

在CSP连铸机运行时，操作人员的技术水平非常关键，若个人专业能力不足，就会因为操作问题而导致漏钢情况的发生。例如在中间包钢水过热度小于20℃时，如果开浇之后无法快速完成设备启动，就会导致钢水搭桥的问题发生，严重时甚至还会导致出现坯壳破裂漏钢的情况。通常情况下，在钢水过热度超出45℃后，如果在开浇时，拉速达到了应有的速度但是却没有及时对锥度进行调整，就会出现开浇漏钢的情况。

1.4 裂纹漏钢

在裂纹漏钢出现之后，铸坯通常可以拉出扇形段，而且裂纹漏钢所产生的坯壳破裂面积往往非常大，所以将会对CSP连铸机的正常运行带来较为严重的影响。通常情况下，裂纹漏钢是在热应力、机械应力的影响下形成的，当各种应力超出坯壳承受极限时，就会带动坯壳产生破裂的情况，从而出现裂纹漏钢。

1.4.1 钢水成分

若钢水内部的碳含量在0.08%～0.16%时，浇注期间将会产生包晶反应，此时还会出现跳跃性体积收缩以及相变应力。如果此时冷却强度过高，就会产生表面裂纹。而在钢水内部磷含量较高时，将会在富集区出现低强度物质，而且还会在不同应力的影响下出现纵裂问题，进而引发漏钢现象的出现。当钢水内部硫含量相对较高时，如果在偏析情况下产生了低熔点的硫化亚铁，就会因为热脆而发生漏钢，但如果能够持续保证Mn/S比值大于30，便可以有效避免此类情况的发生。当钢水铜含量偏高时，会在晶界析出液态物质，此时便会发生裂纹，而氧含量过高则会影响到保护渣的性能，从而出现表面纵裂。所以钢水自身的成分问题极为关键，只有强化对于钢水成分的合理管控，才能够降低漏钢问题的发生。

1.4.2 钢水温度与二次冷却水

如果钢水自身的过热度不足15℃，则在低拉速的影响下，就会发生钢水搭桥的情况，还有可能导致漏斗区域变形应力提高，从而造成坯壳破裂。如果钢水的过热度大于40℃，还会在高拉速的情况下，出现热流过高的问题，此时坯壳将会在静压力的作用下产生破裂。扇形1段过冷时，热应力将出现大幅上升，并且还有可能导致坯壳产生纵裂漏钢的问题，如果扇形1段自身的冷却存在问题，则在死辊、黑石等问题出现时便会产生应力，进而影响到坯壳质量，这种漏钢问题一般会在扇形段的中、下位置出现。

2 CSP连铸机典型漏钢的控制对策

CSP连铸机的漏钢问题非常常见，而且在发生之后还会严重影响到连铸机的运行质量，所以必须强化对于漏钢问题的控制，以此来保证连铸效果。

2.1 操作优化

漏钢问题的出现与操作人员的个人能力息息相关，所以需要通过对操作方式进行合理优化，以此避免漏钢问题的发生。在此期间，应该注意强化操作人员的专业能力，例如通过培训的方式来提高操作人员的理论、实践能力，而且在操作过程中，还要体现做出操作规划，并要求操作人员严格按照规划方法来进行操作。除此之外，在优化操作方式之后，还需要注意提高钢水的品质，尽量确保能够白渣出站，在精炼操作的后期，为了避免影响到钢水的成分，应该避免出现补铝、氩气搅拌的问题出现，并将软吹的时间尽量控制在8分钟以上，这样才有效完成对于钢水成分与温度的合理管控，避免出现漏钢问题的发生[4]。

2.2 强化开浇检查

在开浇工作正式开始前，工作人员需要专门加强对于耐材质量的检查与确认，如果工作人员发现耐材存在脱落问题，则了可以利用长氧管将塞棒区域中的耐材拨开，以此来防止耐材脱落造成的影响。与此同时，还应该将中间包液位控制在20t以上然后进行开浇，这样能够完成对夹杂物上浮时间的合理管控。在开浇期间，可以针对结晶器中的钢流进行重点检查，如果在检查期间发现了夹渣问题，则要在第一时间对夹渣进行处理，避免在运行期间因为夹渣卷入坯壳而出现卷渣问题。除此之外，还应该在开浇前严格按照工艺要求对结晶器等设备进行合理检查，通过检查可以确认结晶器是否存在铜板变形、划分等问题，而且冷却水、二冷水的流量、水压等参数同样有可能造成漏钢问题的发生，所以必须在开浇之前全部做好准备。

2.3 钢包准备

在钢包区域需要针对钢包准备工作进行优化，尽量在运行期间保证红包出钢。而且还应该针对引流砂质量作出合理管控，以此来提高开浇期间的自开率。除此之外，还应该加强对于浇注时的保护，防止因为钢水的二次氧化的问题而影响到钢水的洁净程度。除此之外，还需要针对保护渣的性能进行合理调整，并保证钢种自身具有足够的适应性，而且为了进一步优化连铸效果，还需要专门在润滑、传热之间主动寻找控制点，以此来避免漏钢问题的发生。

3 结论

总而言之，在CSP连铸机的运行过程中，漏钢属于较为常见的问题，漏钢问题的出现不仅能够影响到浇注质量，还会促使设备的工作运行效率出现大幅下滑，进而降低经济效益。相信随着更多人了解到漏钢问题的严重性，CSP连铸机的漏钢问题一定能够得到完美解决。