2号连铸机结晶器液位波动的原因及处理

武钢CSP连铸结晶器液面波动控制实践朱志强武钢股份条材总厂2012-7-10主要内容工艺装备与背景概述典型液面波动的特点及原因 控制液面波动的措施结论一、背景与工艺装备1. 背景薄板坯连铸机由于结晶器厚度薄，容积小，其流动强度是传统厚板坯铸机的3-4倍，高拉速下容易产生液面波动，极易发生卷渣，恶化保护渣的熔化、润滑与传热，导致薄板坯出现裂纹、凹陷、夹杂等质量缺陷，严重时还将导致漏钢事故。

2.武钢CSP连铸机主要设备工艺参数3250mm弯曲半径10305mm 冶金长度18185mm 铸机长度5段7个冷却区，17个冷却回路扇形段数自动（Co60放射源）结晶器液面控制1100mm 结晶器长度漏斗型冷坯宽度：900—1600mm 结晶器类型72mm结晶器：70—50mm （液芯压下后）92mm结晶器：90—70mm （液芯压下后）浇铸厚度（扇形段5出口）：72/92mm 浇铸厚度（结晶器出口）900—1600mm 浇铸宽度（标称或冷宽度）2.8—6.0m/min 拉速33t 中包容量170t 钢包容量技术参数项目二、结晶器液面波动的特点及原因分析实际生产中，拉速、过钢量的变化对液面波动的影响是显著的，但除此之外，浇注过程中仍出现了一些异常情况导致的结晶器液面波动，这些异常导致的结晶器液面波动现象的特征也是不一样的。

根据这些结晶器液面异常波动的特点，结晶器液面波动可分为：·包晶反应与鼓肚现象·共振现象·液位检测与控制系统故障·结晶器流场异常1.包晶反应与鼓肚现象鼓肚现象是连铸过程中的常见现象，常见于高拉速、大断面铸坯尺寸的钢种连铸生产条件下，主要原因是冷却不足、坯壳强度不足以抵抗钢水静压力，导致铸坯在两排辊子之间产生鼓肚，鼓肚时产生泵吸效应，导致结晶器液面下降，随着拉坯的进行，鼓肚区域在同一排辊子之间被挤压，液相穴内钢水又回流到结晶器内，导致结晶器内钢水又迅速上涨，如此反复，结晶器内液面呈有节奏的锯齿状的波动。

圆坯连铸开浇过程中液面波动的原因下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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二、项目简介图1 塞棒和液面检测2.3 项目的立项背景2013年以来，邯宝公司炼钢厂随着品种钢产量的增加，结晶器液面波动时有发生，经统计，平均每月结晶器液面波动次数120多炉的钢水生产出铸坯必须经过处理才能使用，其中设备原因如塞棒传感器、液位传感器、扇形段位置传感器等造成的液面波动占40%；工艺原因如水口堵塞、吹氩不当、钢水成分等造成的液面波动占60%。

有时液面波动过大时造成连铸事故停浇每月2次左右，给厂的生产组织和成本带来很大冲击。

国与邯宝炼钢厂同类型连铸机的厂家大约有7-8家，它们厂的结晶器液面波动大多控制在±3mm以，其中包括超低碳钢生产；而邯宝炼钢厂结晶器液面波动大多控制在±5mm以就有些困难，尤其是低碳合金钢、超低碳钢生产时液面波动较大。

进入2014年5月份以来，两台连铸机多次出现结晶器液面波动大的状况，为此邯宝炼钢厂于2014年6月批准实施了《连铸机结晶器液位波动攻关课题》。

2.4技术方案的制定针对存在的诸多疑难问题，我们逐项提出了解决方案。

1）针对炼钢工艺原因引起的液位波动，我们主要从中包吹氩制度的优化、图2 吹氩不当引起的间歇性液面波动情况措施及处置方法：1）改进氩气连接密封方法首先确保气源充足，无漏气：开启氩气气源，把阀门开启最大并确认压力表有压力显示，检查氩气管路末端气流充足，用装有肥皂水的喷水壶检查SEN 机构上水口、机构氩封，确保无漏气；检查中间氩气管路和塞棒氩气管路，确保无漏气。

喷水壶检测管路是否漏气如图3：图3 喷水壶检查管路是否漏气2）检测中包上水口的透气性在浇注过程中，中包上水口透气性的好坏直接影响到中包上水口的吹氩效果，中包上水口吹氩是为了在水口壁四周形成均匀的氩气膜，以防止或减少夹杂物在水口壁附着，进而减少水口径的缩小和堵塞。

一旦上水口发生堵塞，塞棒控流就会发生波动，造成结晶器液面波动增大。

在中包上水口上线前，采用离线上水口透气检测装置对中包上水口透气性进行检查，对于中包上水口透气性检测良好（一方面要求检测装置背压在0.1-0.6bar围；另一方面还要用装有肥皂泡水的喷水壶对整个上水口壁进行检查，要求上水口壁四周气泡弥散均匀）的才能上线安装。

结晶器液面波动的原因结晶器液面波动是指在结晶器中，液体表面出现波动的现象。

这种波动往往是由于结晶器中的一些因素引起的。

本文将探讨结晶器液面波动的几个主要原因。

温度变化是引起结晶器液面波动的一个重要因素。

在结晶过程中，温度的变化会导致溶液的密度发生变化，从而引起液面的波动。

当温度升高时，溶液的密度会减小，液面会上升；而当温度降低时，溶液的密度会增大，液面会下降。

这种温度引起的液面波动通常是周期性的，具有一定的规律性。

搅拌速度也会对结晶器液面波动产生影响。

在结晶器中，搅拌速度越快，液体中的溶质就会更好地分散在溶液中，从而使结晶器液面波动更加剧烈。

当搅拌速度较慢时，溶质的分散程度较低，液面波动较小。

因此，结晶器液面波动的幅度与搅拌速度之间存在一定的正相关关系。

结晶器的形状和尺寸也会对液面波动产生影响。

结晶器的形状和尺寸会影响溶液中的溶质分布情况和流动速度，进而影响液面的波动。

例如，当结晶器的底部较窄时，液体在结晶器中的流动速度会增加，从而导致液面波动更加剧烈。

而当结晶器的底部较宽时，液体的流动速度较慢，液面波动较小。

溶液中的溶质浓度也会对结晶器液面波动产生影响。

当溶液中的溶质浓度较高时，溶质分子之间的相互作用力会增强，从而使液面波动更加剧烈。

而当溶质浓度较低时，溶质分子之间的相互作用力较弱，液面波动较小。

结晶器的工作条件也会对液面波动产生影响。

例如，当结晶器的工作压力较高时，溶液中的气体会更容易溶解，从而增加液面波动的强度。

而当结晶器的工作压力较低时，溶液中的气体溶解较少，液面波动较小。

结晶器液面波动的原因有多种，包括温度变化、搅拌速度、结晶器的形状和尺寸、溶液中的溶质浓度以及结晶器的工作条件等。

了解这些原因对于控制结晶器液面波动，提高结晶过程的稳定性和效率具有重要意义。

只有深入研究这些因素的作用机制，才能更好地应对液面波动带来的问题，为结晶工艺的优化提供科学依据。

总第２６５期２０１８年第１期ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＴｏｔａｌＮｏ．２６５２０１８，Ｎｕｍｂｅｒ１收稿日期：２０１７－０９－２７作者简介：任金亮（１９８５－），男，助理工程师，２０１２年毕业于河北科技大学冶金工程专业，现在河钢集团承钢公司从事炼钢工艺技术工作，Ｅ－ｍａｉｌ：４９７４４３７９４＠ｑｑ．ｃｏｍ包晶钢板坯连铸机结晶器液面波动的原因任金亮，宋银财，张桂林，秦治国（河钢集团承钢公司板带事业部，河北承德０６７００２）摘要：在板坯连铸机实际生产操作中发现，生产包晶钢的时候明显存在结晶器液面波动的问题。

结晶器液面波动的问题致使生产出来的成品表面有裂纹缺陷，直接造成铸坯的不合格率上升。

介绍了连铸机的分类、包晶钢连铸工艺以及结晶器液面波动表现形式。

分析了连铸机液面波动产生的原因，并提出了优化措施。

认为连铸机坯壳厚度不均匀、板坯拉出结晶器阶段产生“鼓肚”、设备精度不够、钢种特性、保护渣的状态以及冷却温度的设定均有可能导致结晶器液面波动。

通过对保护渣性能、冷却制度、液面控制系统等方面优化调整，板坯连铸机包晶钢结晶器液面波动情况明显改善，产品质量的稳定性得到大幅提高。

关键词：包晶钢；板坯连铸；结晶器；液面波动中图分类号：ＴＦ７７７．１ 文献标识码：Ｂ文章编号：１００６－５００８（２０１８）０１－００５６－０４ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３－１１７２．２０１８．０１１３ＲＥＡＳＯＮＳＦＯＲＭＯＵＬＤＳＵＲＦＡＣＥＦＬＵＣＴＵＡＴＩＯＮＯＦＳＬＡＢＣＡＳＴＥＲＤＵＲＩＮＧＴＨＥＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＯＦＰＥＲＩＴＥＣＴＩＣＳＴＥＥＬＲｅｎＪｉｎｌｉａｎｇ，ＳｏｎｇＹｉｎｃａｉ，ＺｈａｎｇＧｕｉｌｉｎ，ＱｉｎＺｈｉｇｕｏ（ＢｏａｒｄａｎｄｂｅｌｔｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＣｈｅｎｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｅ，Ｈｅｂｅｉ，０６７００２）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｍｏｕｌｄｓｕｒｆａｃｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｐｐｅａｒｅｄｉｎａｓｌａｂｃａｓｔｅｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｓｔｅｅｌ．Ｉｔｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｃｒａｃｋｄｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｆｉｎｉｓｈｅｄｐｒｏｄｕｃｔ，ｗｈｉｃｈｄｉｒｅｃｔｌｙｃａｕｓｅｓｔｈｅｒｉｓｉｎｇｏｆｕｎｑｕａｌｉｆｉｅｄｒａｔｅｏｆｔｈｅｓｌａｂ．Ｔｈｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｓｔｅｅｌａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｏｆｍｏｌｄｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｓａｔｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｕｎｅｖｅｎｓｈｅｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｔｈｅｂｕｌｇｅｐｈｅ ｎｏｍｅｎｏｎ，ｔｈｅｐｏｏｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｍｏｌｄｆｌｕｘａｎｄｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｏｆｃｏｏｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍａｙｌｅａｄｔｏｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｏｕｌｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｏｌｄｆｌｕｘｓｔａｔｅ，ｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｌｉｑｕｉｄｌｅｖｅｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｍｏｌｄｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｓｌａｂｃａｓｔｅｒｉｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙｈａｓｂｅｅｎｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｓｔｅｅｌ；ｓｌａｂｃａｓｔｉｎｇ；ｍｏｌｄ；ｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ０　引言常规要求板坯连铸机在生产过程中把结晶器的液面波动控制±３ｍｍ的范围之内。

包晶钢结晶器液位波动的控制王大龙（首钢迁钢公司炼钢分厂，河北迁安）摘要：本文分析了直弧连铸机浇注包晶钢时结晶器液位波动产生的原因，并介绍了首钢迁钢公司炼钢分厂采取的控制措施，包括调整结晶器冷却水量、二冷制度、采用专用保护渣、以及提高铸机的拉坯力等。

关键词：连铸；包晶钢；液位波动；拉速波动Practice on mold level fluctuation control of practice steelWANG Dalong(steel-making plant of SGQG, qian’an China)Abstract: The present paper analyzed the cause that the mold level fluctuation of vertical-bending type caster in casing the peritectit steel, and introduced the solution that the problem at steel-making plant of SGQG including adjustment of the mold cooling and secondary cooling schedules, use of special casting powder and increase in the drawing force and so on.Key words: continuous casting; peritectic steel; mold level fluctuation; speed fulctuation首钢迁钢现有两台板坯连铸机，为VAI设计的直弧形连铸机，从投产以来，浇铸含碳量在0.12-0.15%左右的包晶钢系列时，结晶器液位波动情况时有发生，同时拉速还有±0.01m/min幅度的波动，铸机被迫降低拉速进行浇注，液位波动严重时，结晶器液位自动控制系统也无法使用，给浇注带来了很大影响。

连铸工艺过程控制及结晶器液位波动事故解决办法一、连铸工艺过程掌握选择趋势画面中的结晶器液面掌握画面，观看结晶器液面与塞棒的运动趋势，通过总览画面，监视二冷水流量、压力、结晶器水量、压力及进水温度、进出水温差、宽面及窄面热流密度、塞棒开度、结晶器液面高度、拉矫机处铸坯的温度。

监视热流图状况，发觉特别状况准时启动牯结循环。

监视FDA实时曲线，依据浇注状况准时调整拉速。

通过转换HMI画面，监控各设备和介质系统的运行状况，留意各液压系统油温、油位有无变化。

适时向结晶器内加入爱护渣，保持黑液面操作。

依据详细状况进行捞渣操作。

浇注过程中，利用中间包车自动升降来匀称水口的侵蚀。

二、结晶器液位波动事故。

一旦结晶器液位达到目标液位8%时，会消失闪耀(AUTOLEVEJL BUTTON)和可闻报警，应马上降低拉速。

为避开结晶器填充时不正确的干预，只有结晶器液位达到设定液位（目标液位的-10%），此程序才能激活。

1)溢钢事故。

当结晶器液位达到放射性检测范围的110%X以上时，消失蜂鸣和可视报警。

当结晶器液位超过110%时自动程序被激活，塞杆按给定的下降速度自动关闭，拉速保持恒定。

液位设定值为82%，当液位80%时，拉速降低到2 m/min，低于实际值但最小不低于2m/min。

假如液位低到离开了读数范围，则利用闸把打开塞杆（建议值为l2-16 mm）。

一旦液位达到读数范围，打开自动开关。

在浇钢工操作箱上会有信息提示操作工：由于高液位而降低了拉速。

为重新实现远程速度掌握，操作工应按远程速度掌握开关。

为实现拉速手动掌握模式，操作工应掌握电位计使拉速达到实际值然后按远程速度掌握按钮。

2)结晶器液位过低。

当结晶器液位低于16%时，此程序被激活。

以给定的下降速度关闭塞杆。

拉速为1.5 m/min。

假如消失漏钢，操作工应按漏钢事故按钮。

假如操作工想连续连铸，则应以手动或纯手功模式重建液位，一旦液位处于读数范围(15%)可采纳自动掌握。

影响连铸结晶器液面波动的因素有：1化学成分适当提高钢中Mn含量，降低S含量，可以提高钢中Mn/S。

可以减少硫化物在振痕处的聚集，减少钢的热脆倾向，缓解液面波动。

2结晶器保护渣保护渣采用高碱度、粘度和结晶温度时，结晶器铜板与初生坯壳中的渣膜中结晶相增加，坯壳稳定，可以避免由于不均匀性造成的结晶器液面波动。

3结晶器冷却制度适当降低结晶器冷却数量可使坯壳生长均匀，抑制液面波动产生。

4二冷水制度传统上二次冷却采用弱冷制度，会造成二冷区铸坯坯壳生长减慢及坯壳表面高温度，加剧铸坯鼓胀倾向，液面波动产生。

5钢水过热度减少进入结晶器中钢水的过热度，减小了钢水与铜板的温差和降低板坯壳层的热应力和收缩应力，增加了凝固速度，缓解了液面波动。

综上所述，控制结晶器液面波动主要应采取以下措施：1改善结晶器保护渣采用专用结晶器保护渣，提高保护渣融化温度、粘度，通过改变成分增加碱度。

2冷却水量控制降低结晶器冷区水量，使铸坯坯壳生产均匀，抑制结晶器液面波动产生。

3二冷控制降低二冷区上部的目标温度，增大二冷区上部区域（主要为1、2、3段）冷却强度，减轻铸坯鼓肚倾向，缓解液面波动现象。

4其它方面另外，在成分控制及过热度方面也应加强控制。

在现有基础上，降低钢水中硫含量，提高钢水Mn/S，缓解液面波动。

异型坯腹板纵裂纹产生原因分析张婕，王学新，王淑华，张利平（莱芜钢铁集团有限公司，山东莱芜271104）摘要：针对异型坯的特点，通过对异型坯的凝固特性和应力分析，找出了异型坯腹板纵裂纹产生的原因：冷却不均匀造成的温度分布不均匀以及各种复杂应力的集中是产生纵裂纹的根源，结晶组织粗大是产生纵裂纹的诱因，钢中成分和保护渣的性能是纵裂纹形成的重要影响因素。

关键词：异型坯；腹板；纵裂纹；应力；保护渣中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2007）05-0046-02 Analysis of the Cause for the Longitudinal Cracks in Web Plates of Beam BlankZHANG Jie, WANG Xue-xin, WANG Shu-hua, ZHANG Li-ping（Laiwu Iron and Steel Group Corporation, Laiwu 271104, China）Abstract: Aiming at the characteristics of beam blank and through analysis of its solidification characteristics and the stress, causes of longitudinal cracks in web plates of beam blank were found out: uneven temperature distribution caused by uneven cooling and the concentration of various complicated stresses are the origin of longitudinal cracks, coarse crystalline structures are their inducements and thecompositions of steel and performance of protecting slag are important factors in the formation of longitudinal cracks.Key words: beam blank; web plate; longitudinal crack; stress; mould power1 前言热轧H型钢是一种经济断面型材，具有优良的力学性能和优越的使用性能，尤其是大规格热轧H型钢，广泛应用在建筑、电力、水利、能源、化工、石油等领域，而近终型异型坯是生产H型钢的最理想的坯料。

浅论板坯连铸结晶器钢水液位波动（改3）浅论马钢CSP连铸结晶器液位波动故障杨勇马钢第一钢轧总厂胡正君马钢第一钢轧总厂摘要:以马钢CSP连铸发生的液位波动为例，对其进行分析，以及作出一些预防手段。

关键词: 液位波动分析Superficially discuss the HMO application on Masteel CSP Caster Y angY ong Masteel Hot Mill Plant Hu Zhengjun Masteel Hot Mill Plant Abstract:According to the deviation of mould level happened on Masteel CSP Caster，analyse the cause and take some effective measure .Keyword:Deviation of mould level analysis1.引言结晶器液位控制系统在CSP连铸系统中起很重要的作用，是不可缺的。

结晶器液位控制系统否正常运行，直接关系到连铸是否能够成功开浇，以及是否能够正常生产。

本文将简单介绍MLC系统并重点对在MLC系统中发生的液位波动故障进行分析。

2.结晶器液位控制系统（MLC系统）结晶器液位控制系统用于自动开浇并在浇铸期间保持钢水液位在预设恒定液位上，任何对预设恒定液位偏移都通过塞棒位置调整来补偿。

结晶器液位控制系统执行以下功能自动开浇（结晶器钢水填充）浇铸期间结晶器液位测量与控制塞棒监视功能辐射单元监视事故时塞棒快速关闭MLC系统位于结晶器上部，而MLC 驱动部分为一个带有电动伺服单元的塞棒控制箱来控制其位置，测量系统是一个辐射单元用于实际钢水液位测量。

结晶器液位控制的任务是在浇铸操作期间保持液位在一指定的高度和在开浇时以恒速填充结晶器，与指定结晶器液位的偏差都由改变中包的塞棒位置来调节钢水注入结晶器流量来补偿。

宽板坯连铸机生产包晶钢结晶器液面波动原因分析∗高新军㊀徐㊀刚㊀郭永谦（安阳钢铁股份有限公司）摘要㊀分析了宽板坯连铸机生产包晶钢时结晶器液面波动产生的原因，发现钢水凝固过程包晶反应引起的坯壳不均匀是造成结晶器液面波动的主要因素，而根据钢水实际成分计算的包晶点碳含量与钢水实际碳含量的差值超过某个范围会加剧坯壳的不均匀，进而对结晶器液面波动有影响㊂通过优化钢水成分，控制计算包晶点碳含量与实际碳含量的差值，解决了超宽板坯连铸机生产包晶钢结晶器液面波动过大的生产难题，稳定了连铸机生产和铸坯质量㊂关键词㊀宽板坯㊀包晶钢㊀结晶器液面波动ＡＮＡＬＹＳＥＳＯＮＭＯＬＤＬＥＶＥＬＦＬＵＣＴＵＡＴＩＯＮＡＴＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮＯＦＰＥＲＩＴＥＣＴＩＣＳＴＥＥＬＯＮＷＩＤＥＳＬＡＢＣＡＳＴＥＲＧａｏＸｉｎｊｕｎ㊀ＸｕＧａｎｇ㊀ＧｕｏＹｏｎｇｑｉａｎ（ＡｎｙａｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＳｔｏｃｋＣｏ．，Ｌｔｄ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ㊀Ｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｍｏｌｄｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｗｉｄｅｓｌａｂｃａｓｔｅｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｓｔｅｅｌｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｆｏｒｍｏｌｄｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗａｓｔｈｅｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓｏｆｓｔｒａｎｄｓｈｅｌｌｃａｕｓｅｄｂｙｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｓｏｌｉｄｉｆ⁃ｙｉｎｇｏｆｌｉｑｕｉｄｓｔｅｅｌ．Ｉｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｂｅｔｗｅｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔａｔｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｐｏｉｎｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｃｔｕａｌｈｅａｔａ⁃ｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｑｕｉｄｓｔｅｅｌａｎｄａｃｔｕａｌｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔａｒｅｂｅｙｏｎｄａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｒ，ｔｈｅｕｎｅｖｅｎｎｅｓｓｏｆｓｔｒａｎｄｓｈｅｌｌｗａｓｅｎｈａｎｃｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｍｏｕｌｄｌｅｖｅｌ．Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｂｅｔｗｅｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｎ⁃ｔｅｎｔａｎｄａｃｔｕａｌｃａｒｂｏｎｃｏｎｔｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｈａｄｂｅｅｎｓｅｔｔｌｅｄ；ｔｈｅｐｒｏｄｕｃ⁃ｔｉｏｎａｎｄｓｌａｂｑｕａｎｔｉｔｙｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ㊀ｗｉｄｅｓｌａｂ㊀ｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｓｔｅｅｌ㊀ｍｏｌｄｌｅｖｅｌｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ０㊀前言安钢第二炼轧厂宽板坯连铸机投产于２００５年，由于其宽厚比大，以铸坯表面纵裂纹为代表的铸坯质量缺陷控制困难，因此钢水成分设计时尽可能避开包晶钢成分（即钢中碳含量０．０９％ ０．１４％）㊂但随着产品开发需要，某些钢种的成分设计无法避开包晶钢范围，超宽板坯在生产包晶钢的过程中，遇到结晶器液面波动的问题，对连铸机生产安全和铸坯质量构成较大威胁，在对液面波动原因进行分析的基础上，采取对应措施，解决了这一难题，保证了超宽板坯连铸机包晶钢的顺利生产㊂１㊀超宽板坯生产包晶钢结晶器液面波动问题１．１㊀安钢超宽板坯连铸机主要参数安钢超宽板坯连铸机投产于２００５年８月，主要设备及技术从西马克公司引进，其工艺参数见表１㊂１．２㊀超宽板坯结晶器液面控制系统简介安钢超宽板坯连铸机结晶器液面控制系统包括结晶器液面检测系统和控制系统，是一个双闭环回表１㊀安钢超宽板坯连铸机的主要技术参数项目工艺参数机型直结晶器多点弯曲多点矫直弧形板坯连铸机基本弧半径／ｍｍ６６７０拉速范围／（ｍ㊃ｍｉｎ－１）０．２ ２冶金长度／ｍｍ１８６８７铸坯厚度／ｍｍ１５０铸坯宽度／ｍｍ１６００ ３２５０路控制系统，其结晶器液面检测方式为射源，控制的执行单元采用液压缸㊂该系统自投产以来运行良好，对于一般钢种采用自动控制时，结晶器液面波动控制在ʃ３ｍｍ的比率达到９９．５％以上㊂１．３㊀超宽板坯连铸机生产包晶钢结晶器液面波动特点安钢超宽板坯连铸机生产包晶钢过程中，遇到最大的问题就是结晶器液面波动，波动情况如图１所示，图中标注的横向曲线为结晶器实际液面㊂该结晶器液面波动的特点有：（１）结晶器液面波动开始时间：从第二炉中后㊀２０１８年２月河㊀南㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｅｂ．㊀２０１８㊀第２６卷㊀第１期ＨＥＮＡＮＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．２６㊀Ｎｏ．１∗联系人：高新军，高级工程师，河南．安阳（４５５００４），安阳钢铁股份有限公司第二炼轧厂技术质量科；㊀收稿日期：２０１７ １０ ２８期开始，其时拉速达到目标拉速后２５ｍｉｎ左右；（２）结晶器液面波动幅度：从正常的结晶器液面波动范围ʃ３ｍｍ开始逐步增加，最大时可达到ʃ８ｍｍ；（３）波动频度：波动周期为１５ｓ １５．５ｓ，一个波动周期平均浇注长度为２７９ｍｍ ２８１ｍｍ；（４）减小结晶器液面波动的调整措施：增加或减少结晶器冷却水㊁二次冷却水均无法抑制结晶器液面波动，降低拉速，结晶器液面波动幅度减小；（５）铸坯表面状况：结晶器液面波动对应的铸坯表面出现横向凹陷，类似振痕，如图２所示，其间距为１４０ｍｍ左右㊂图１㊀宽板坯包晶钢浇注曲线图２㊀包晶钢结晶器液面波动期间生产的铸坯表面情况１．４㊀结晶器液面波动的危害结晶器液面波动过大，会影响铸坯表面质量，引起铸坯表面夹渣㊁凹坑㊁纵裂等缺陷的几率增加；结晶器液面波动超过结晶器振动幅度时，会造成液渣流入坯壳与结晶器铜板的间隙不均匀，从而引起坯壳与结晶器铜板粘黏，并由此产生漏钢事故，对连铸生产顺行造成威胁㊂当采用较低拉速生产时，连铸浇注周期将增加，不仅降低连铸机的生产效率，带来炉机匹配困难的矛盾，而且造成中间包钢水过热度控制困难；并且对于某些钢种拉速较低时铸坯矫直时无法避开第三高温脆性区而引起批量矫直裂纹㊂２㊀包晶钢结晶器液面波动原因分析如果结晶器足辊或扇形段支撑辊出现弯曲，则该辊子旋转过程中其辊缝会呈周期性变化，该辊子对坯壳的挤压程度也呈周期性变化，从而引起坯壳内钢液周期性向上运动，引起结晶器液面的周期性变化㊂如前所述，结晶器波动一个周期内浇注长度为２７９ｍｍ ２８１ｍｍ，则出现问题的辊子直径应为８９ｍｍ左右，但连铸机没有此直径的辊子，因此排除了机械方面的原因㊂包晶钢容易引起结晶器液面波动㊂如果结晶器冷却不均匀，会发生同一高度处的初生坯壳进入包晶转变时间不一致的情况，即在冷却较弱处坯壳尚未进入包晶转变时，邻近位置由于冷却较强，坯壳已开始发生包晶转变㊂已开始发生包晶转变处坯壳，由于相变收缩而脱离开结晶器壁，气隙增大，传热减慢，坯壳变得较薄㊂而邻近尚未开始包晶转变处坯壳，由于坯壳与结晶器壁间的气隙小，坯壳仍快速增长，最终造成初生坯壳凝固厚度的不均匀［１］㊂另外，在生产实践中发现，浇注包晶钢时结晶器出现周期的超过允许值液面波动，这容易促进表面裂纹的产生，这种波动与弯月面区坯壳不均匀凝固铸坯发生的动态鼓肚有关［２］㊂铸坯出结晶器后在导向段内运行，钢水静压力导致铸坯在相邻两个辊子中间产生鼓肚，鼓肚铸坯经过下一对辊子时被压缩，导致结晶器液面上下波动，由于包晶钢铸坯坯壳的不均匀性，坯壳较厚和较薄铸坯壳鼓肚量不相同㊂结晶器液面控制系统会提高塞棒位置，向结晶器充填钢水㊂同时随拉坯进行，鼓肚区域到两个辊子中间被压缩，液相穴内钢水也向结晶器内填充钢水，使液面迅速上涨，使结晶器内坯壳生长更不均匀㊂如此反复，使结晶器液面波动迅速加剧㊂事实上，钢中其他元素对包晶点也有影响㊂有人研究了钢中其他元素对凝固模式及坯壳不均匀性的影响，他们用公式计算其他元素对包晶点碳含量ＣＢ的影响［３］，公式为：㊀ＣＢ＝０．１９６７＋０．００３６［Ａｌ］－０．０３１６［Ｍｎ］－０．０１０３［Ｓｉ］＋０．１４１１［Ａｌ］２＋０．０５［Ａｌ］［Ｓｉ］－０．０４０１㊃２㊃㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀河㊀南㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年第１期㊀［Ｎｉ］＋０．０３２５５［Ｍｏ］＋０．０６０３［Ｖ］－０．００２４［Ｃｒ］＋０．００１４２［Ｃｒ］２－０．０００５９［Ｃｒ］［Ｎｉ］＋０．０２６６［Ｗ］对于包晶钢当ＣＢ与钢水实际成分Ｃ的差别愈大，则钢水凝固过程中坯壳的不均匀性越大，结晶器液面波动幅度就越大㊂宽板坯连铸机出现结晶器液面波动的钢种化学成分见表２㊂钢水实际成分㊁ＣＢ计算值及结晶器液面波动情况见表３㊂表２㊀某包晶钢化学成分／ｗｔ％元素ＣＳｉＭｎＰＳＮｂＡｌＭｏ判定０．１ ０．１３０．１５ ０．３５１．４０ １．５０ɤ０．０１５ɤ０．００８０．０１８－０．０３０．０２－０．０４５０．１－０．１５控制０．１ ０．１３０．２０ ０．３０１．４２ １．５０ɤ０．０１０ɤ０．００３０．０２－０．０２５０．０２－０．０４５０．１－０．０１３表３㊀钢水实际化学成分、ＣＢ值及结晶器液面情况项目钢水实际化学成分／ｗｔ％ＣＳｉＭｎＡｌＭｏＣＢ范围ＣＢ Ｃ范围结晶器液面波动幅度情况１０．１０．２３１．４６０．０３６０．１０９０．１５２８０．０５２８波动剧烈，幅度大于ʃ８ｍｍ情况２０．１２０．２３１．４６０．０２５０．１１４０．１５２８０．０３２８有波动，幅度为ʃ５ ７ｍｍ情况３０．１３０．３１．４３０．０２９０．１１３０．１５３１０．０２３１正常，幅度小于ʃ３ｍｍ㊀㊀从表３可以看出，当包晶点碳含量ＣＢ与实际碳含量的差越大时，结晶器液面波动越大，反之亦然㊂现场的实际情况也印证了上述研究结论㊂由此看来，宽板坯结晶器液面波动的原因为包晶钢凝固过程中坯壳生长不均匀，坯壳在扇形段的导辊之间鼓肚引起的 泵 效应造成结晶器液面波动㊂当降低拉速时，坯壳厚度增加，坯壳在扇形段导辊间的鼓肚量减少，其对结晶器液面的影响减弱，结晶器液面趋于稳定㊂３㊀改进措施及效果根据分析的原因，决定对钢水成分进行优化以减弱结晶器液面波动，综合考虑炼钢成分控制水平㊁连铸工艺顺行㊁轧钢性能保证等方面的因素，该钢种优化后的化学成分见表４㊂表４㊀优化后包晶钢化学成／ｗｔ％元素ＣＳｉＭｎＡｌＭｏＣＢ范围ＣＢ Ｃ范围判定０．１２ ０．１４０．１５ ０．３５１．４０ １．５００．０２ ０．０４５０．１ ０．１５０．１５１ ０．１５１０．０１１ ０．０３１控制０．１２ ０．１３０．２０ ０．３０１．４２ １．５００．０２ ０．０４５０．１ ０．１３０．１５１ ０．１５２０．０２１ ０．０３２㊀㊀成分优化后，结晶器液面稳定，如图３所示㊂结晶器液面的稳定，结晶器液面波动小于ʃ３ｍｍ，连铸拉速保持了稳定，不仅实现了炉机匹配，而且铸坯的表面质量和内部质量均有所提高，为轧钢工序提供了优质坯料㊂４㊀结束语图３㊀钢水成分优化后浇注曲线㊀㊀通过分析找出安钢超宽板坯连铸机生产包晶钢时结晶器液面严重波动的原因，因包晶反应造成坯壳生长不均匀，在扇形段的辊子间坯壳鼓肚是引起结晶器液面波动的原因，当根据钢水合金成分计算的包晶点碳含量与钢水实际碳含量的差值越大，结晶器液面波动越大，通过优化钢水成分，将上述差值控制在０．０３２个百分点以下，可以稳定结晶器液面，保证连铸生产顺行和铸坯质量稳定㊂５㊀参考文献［１］㊀徐建飞．普碳钢成分与凝固过程包晶反应的关系研究［Ｄ］．重庆：重庆大学材料科学与工程学院，２０１３：４．［２］㊀蔡开科．连铸坯质量控制［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２０１０：１９８．［３］㊀Ｂｌａｚｅｋ，Ｋ．Ｅ．＆Ｏ．Ｌ．ＩＩＩ，ｅｔａｌ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｅｒｉｔｅｃｔｉｃｒａｎｇｅｆｏｒｓｔｅｅｌａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｉｒｏｎ＆ＳｔｅｅｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８（７）：８０．㊃３㊃㊀２０１８年第１期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀河㊀南㊀冶㊀金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

圆坯连铸结晶器液面波动的原因及控制康伟;李浩【摘要】结合马钢特钢公司大圆坯生产实际情况,系统分析了影响圆坯连铸结晶器液面波动的因素,并采取了对应的控制措施,有效控制了结晶器液面波动,使铸坯质量稳定性大幅度提高,铸坯降级改判率和废品大幅度下降,为圆坯稳定浇注提供了保障.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】5页(P1-4,13)【关键词】圆坯;结晶器;液面波动;控制措施【作者】康伟;李浩【作者单位】马钢(集团)控股有限公司,安徽马鞍山 243003;马钢(集团)控股有限公司,安徽马鞍山 243003【正文语种】中文【中图分类】TF777引言连铸生产过程中，出现结晶器液面波动，不仅阻碍生产顺行，很大程度上还会影响铸坯质量。

随着结晶器液面波动的加剧，会使存在于铸坯皮下的非金属氧化物夹杂含量显著增加[1]，进而恶化成品铸坯的表面质量；同时，结晶器液面的波动也会造成结晶器内钢水的卷渣，导致铸坯内部氧化物夹杂含量超过标准，严重时会发生纵裂漏钢或渣漏等恶性生产事故[2]。

因此，为了提高连铸生产效率，同时获得良好的铸坯质量来满足客户需求，有必要研究结晶器液面波动的产生原因并制定相应控制措施。

马钢特钢公司使用的是一台意大利达涅利设计的五机五流连铸机，主要生产轨道交通用钢、汽车用钢、能源用钢、高端制造用钢，对铸坯质量要求十分严格，液面波动超过一定范围，直接影响铸坯质量。

笔者结合马钢特钢公司生产实际，研究圆坯连铸结晶器液面波动的影响因素，并提出改善液面波动的控制措施。

1 圆坯连铸生产工艺流程马钢特钢公司连铸圆坯工艺流程为：电弧炉初炼—LF精炼、调成分—RH脱气处理—CCM五机五流圆坯连铸机—铸坯缓冷—入库。

其主要参数指标如下：年产量：80万t；钢包容量：115 t；铸机流数：5流；铸坯断面直径：380 mm、450 mm、500 mm、600 mm、700 mm；铸坯定尺长度：3700～10000 mm；拉速范围：0.18～0.6 m/min；浇铸周期：45 min；设计平均连浇炉数：10炉。