连铸生产20号钢方坯的初步实践

辉南四中

连铸生产20号钢方坯的初步实践

葛惠宇

摘　要　介绍了湘潭钢铁公司第二炼钢厂连铸生产供轧制无缝钢管用的150mm×150mm断面20号钢连铸坯的试生产及批量生产的情形,对钢水质量、温度、拉坯速度、冷却配水制度等阻碍铸坯质量的情形进行了分析与总结,并据此提出质量操纵措施。
关键词　炼钢　连铸　20号钢　无缝管坯

Preliminary Practice in Continuous Casting of 20# Steel Billet

Ge Huiyu
(Xiangtan Iron & Steel Group Co. Ltd.)

Abstract　Thie paper introduces continuous casting of 20#回家的滋味 steel billets (150mm×150mm) for rolling seamless tubes in trial and batch production in No.2 steelmaking Plant of Xiang tan Iron & Steel Group Co.Ltd. The factors influencing billet quality, such as quality and temperature of molten steel, casting speed and cooling water supply have been analyzed herein, upon which quality control measures have been put forward.
Keywords　steelmaking　continuous casting　20#steel　seamless bloom

1　前　言

为适应市场需要,湘潭钢铁公司第二炼钢厂于1997年4月转炉试生产和批量生产了150mm×150mm20号钢连铸坯。针对20号钢的冶金特性,在生产过程中,对钢水质量、连铸温度、拉坯、二冷配水等方面的操纵做了些有益的尝试,通过实践摸索出该钢种连铸生产工艺及质量操纵制度，为今后规模生产奠定了基础。

2　炼钢及连铸设备情形

湘潭钢铁公司二炼钢厂现有1座900t混铁炉,2座公称容量为50t的顶底复吹转炉(实际平均出钢量75t),2座钢包吹氩喂线精炼站,1座LF钢包精炼炉(未正式使用),由于受气源等因素限制,转炉底吹系统未上,每炉钢平均冶炼周期为40min,炉后钢水罐容量为90t,钢水经精炼站吹氩、调温顺喂丝处理后吊至钢包回转台浇注。
该厂现有2台连铸机,2号为4机4流克虏伯连铸机,于1995年1月投产,3号为8机8流罗克普连铸机,于1996年9月投产,连铸机的要紧技术参数见表1。

表1　连铸机要紧技术参数

项目	2号连铸机	3号连铸机
机型	克虏伯全弧形	罗克普全弧形
机数及流数	4机4流	8机8流
铸坯规格/mm×mm×mm	150×150×1200(240×240×3800)	150×150×1200
弧形半径/m	9/17.5	8
冶金长度/m	17.06	11.7
工作拉速/m.min-1	1.7	1.7
流间距/mm	1250	1250
钢水罐容量/t	90	90
中间罐容量/t	22	30
结晶器铜管长度/mm	700	810
引锭杆形式	链式	刚性
二次冷却	足辊水冷:一区、二区气水冷却	一区水冷、二区Ⅰ段、Ⅱ段水冷
切割方式	火焰切割	火焰切割

3　20号钢连铸工艺操纵原则

20号钢在浇注凝固过程中会发生如下包晶反应:
δFe(固)+L(液)→γFe(固)
(温度约在1495℃)
随着上述反应,会显现如下特性:产生较大的体积收缩(约3.57%)和线收缩;锰、硫、磷、碳等元素在铁素体(δFe)和奥氏体(γFe)中扩散能力和分配系数对凝固后偏析有严峻阻碍,具有特定的强度性质和热塑性。由于20号钢包晶反应收缩、扩散、偏析及强度与塑性的变化,阻碍坯壳在结晶器中的形成,在进一步冷却凝固过程中对热应力及机械应力较敏锐,因而容易产生内部及表面裂纹等缺陷,属于低碳钢中质量难保证的品种。我厂生产的连铸坯要紧用于生产无缝管管坯,而无缝钢管穿管工艺对连铸坯表面及边、角裂纹较敏锐,若铸坯上存在一定程度的这些缺陷,将导致无缝管显现外析、表面裂纹等质量问题,降低轧制合格率及成材率。因此,制定20号钢合格的钢水质量操纵及连铸工艺制度,专门是确保连铸钢水在结晶器、二冷段得到较弱的、平均而有效的冷却,操纵好凝固过程,是保证20号钢连铸坯实物质量的关键所在。

4　试生产情形

1997年4月湘钢二炼钢厂在2台连铸机上试生产了4炉164.64t 20号钢150mm×150mm小方坯,试生产情形如下:
4.1　钢水质量的操纵
4.1.1　钢液成分
20号钢冶炼按内控成分C:0.18%～0.20%、Si:0.20%～0.30%、Mn:0.40%～0.60%、P:≤0.030%、S:≤0.020%冶炼。
4.1.2　脱氧及炉后处理
钢水采纳罐内脱氧,终脱氧剂的加入量见表2。

表2　终脱氧剂加入量

终点［C］/%	终脱氧剂加入量/kg.炉-1
终点［C］/%	Si-Al-Fe	Si-Ca
≥0.10	25	hans50
0.06～0.10	50	75

钢水处理:要求上台浇注前钢水须经5min以上吹氩处理。吹氩方式为氩顶吹,压力为0.25～0.30MPa。严禁暴吹吊吹,于精炼站进行喂硅-钙线处理,喂线量见表3。

表3　喂Si-Ca线量

终点［C］/%	Si-Ca线/m.炉-1
≥0.10	120
0.06～0.10	150

4.1.3　钢水温度操纵十大自然灾害发布
出钢温度为1720～1730℃,各浇次第一炉出吹氩站温度为1650～1655℃,连浇炉次出站温度较第一炉低10℃。
4.2　连铸工艺
4.2.1　生产预备
受试生产及现场各种因素限制,3号连铸机在试生产期间依照开1个中间包4机4流组织生产。要求钢水罐及中间罐洁净无杂物,钢水罐预先送到在线烘烤位,包衬温度＞800℃,确保红包受钢,中间包水口大火烘烤时刻1h以上,包衬烘烤时刻＞50min,3号连铸机采纳外装式下套式水口,水口直径Ø16mm。2号连铸机采纳内装式浸入式水口,水口直径Ø20mm,要求中间包液面达400mm才能开浇,浇注时中间包液面稳固在400～500mm。
4.2.2　连铸拉坯速度
借鉴国内兄弟厂20号钢生产体会,结合我厂的生产实际情形制定出20号钢连铸拉速(见表4)。

表4　150mm×150mm20号钢连铸拉速

中包/℃	＜1530	1530～ 1540	1541～ 1550	＞1551
拉速/m亡命刺客.min-1	≯1.75	1.70～ 1.60	1.60～ 1.50	≯1.50

4.2.3　二冷配水制度
依照两台连铸机二冷水环、喷嘴不同的分布方式,按照铸坯冶金凝固操纵准则,制定出二次配水制度为:比水量操纵在0.7L/kg左右,2号连铸机足辊、一区、二区水量按3:4:3操纵,3号连铸机水冷一区、二区Ⅰ段、二区Ⅱ按4:3:4水量操纵,水量依照拉速调剂。拉坯过程中可依照坯温酌情增减水量。
4.2.4　铸坯质量
试生产的4炉20号钢连铸坯尺寸及表面质量符合要求,但内部存在一定程度的边、角裂纹与中心裂纹,低倍质量不合格(见表5),只是依照分析,在生产过程中只要采取相应措施这些铸坯缺陷完全能够幸免。

表5　试生产20号钢150mm×150mm铸坯缺陷缘故分析

铸坯缺陷	产生缘故	现场观看情形
边、角裂纹	钢水过热度大,冷却强度大,冷却不平均,浇钢时铸坯回温严峻	钢水温度高,坯出二冷区角部发黑,且温度不平均
中心裂纹	钢水过热度高,二冷强度大	上台温度大多在1640℃以上,冷却强度实际达到0.8～1L/kg甚至更高。
皮下气泡	脱氧不良,爱护渣受潮	冷坯表面偶见针孔,进轧钢加热炉后,去掉氧化铁皮可见气泡、针孔

4.2.5　改进措施
(1)严格操纵上台温度和吹氩制度,将钢水过热度操纵在30℃以下。
(2)操纵冷却水量在0.70L/kg以下。
(3)浇钢前认真检查确认喷嘴安装角度,杜绝堵塞、歪装现象,确保二冷成效。
(4)改进3号连铸机的二冷进水方式,杜绝水条漏水现象,确保水量计量准确。
(5)依照连铸坯的坯温调剂水量,减少铸坯回温现象,保证连铸坯的矫直温度＞900℃,躲开钢的高温脆性区。
(6)减少过氧化钢,增大终脱氧剂加入量,依照终点［C］,将硅-铝-铁的加入量增至50～70kg/炉,硅-钙的加入量增至120～150kg/炉,在吹氩站按30m/炉的量喂入铝线,使钢中Al,在0.006%左右,幸免皮下气泡。
(7)加强爱护渣治理,受潮或未经烘烤的爱护渣严禁用于生产。

5　批量生产

依照试生产情形,我厂采取了质量改进措施,并于1997年4月下旬生产了86炉5504.22t 20号钢铸坯,其质量较有明显改善。

6　结　论

我厂生产的150mm×150mm20号钢小方坯连铸坯虽积存了初步体会,但如何说刚刚起步,工艺、质量操纵水平有待在进一步的实践中总结、完善和提高。要提高铸坯质量,满足轧管要求,必须连续做好以下几方面工作:
(1)把住钢水质量关,减少过氧化及脱氧不良钢,确保钢水成份、温度及可浇性满足连铸要求。
(2)进一步规范精炼站操作,严格执行吹氩操作制度,搞好生产全线温度及工序时刻治理,杜绝违章操作。
(3)严格执行连铸操作规程,提高操作工人质量意识,操作者应学会依照坯温等实际情形随时调整拉坯参数,动态操纵好铸坯实物质量。
上海电视台案件聚焦 (4)搞好结晶器、振动台、二冷水环、喷嘴、水阀、流量计等设备爱护、检修、检查,确保浇钢“硬件”满足要求。
(5)建立20号钢二冷配水动态操纵最佳模型,实现拉速和水量的串级操纵。

联系人:葛惠宇，湖南湘潭市(411101)湘潭钢铁集团第二炼钢厂技术科

作者单位：湘潭钢铁集团

参考文献

1　蔡开科主编.连续铸钢.北京:科学出版社,1990
2　陈家祥主编.连续铸钢手册.北京：冶金工业出版社,1991

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