方圆坯连铸关键工艺技术研究
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摘要： 在合金钢的生产以及具有较高强度的无缝钢管的制造中，均需运用到方圆坯的生产工艺，主要包括转炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及方圆坯连铸等步骤。这些产品对质量的要求较高，因其连铸的面积较小，故在进行浇灌、冷却时容易发生表面断裂等现象，为了能够有效的解决此类问题，本文对方圆坯连铸关键工艺技术进行相关的研究，主要包括提高钢水可浇性、结晶器冷却工艺等方面。
Abstract： In the production of alloy steel and manufacturing of high intensity seamless steel pipe， the square billet production technology is essential， mainly including the converter smelting， refining outside the furnace， vacuum degassing and square billet continuous casting and other steps. These products demand higher quality. Due to the small continuous casting area， surface fracture may happen in casting and cooling. In order to effectively solve such problems， this paper studies the key technology of square billet continuous casting， mainly including steel casting， moulds cooling process， etc.
关键词： 方圆坯连铸；连铸工艺；表面质量；内部质量
Key words： square billet continuous casting；continuous casting process；surface quality；internal quality
中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0045-02
0 引言
现在对合金钢的生产以及具有较高强度的无缝钢管的制造都需要运用到方圆坯的生产工艺，主要包括转炉冶炼、炉外精炼、真空脱气以及方圆坯连铸等步骤。这些产品对质量的要求较高，因其连铸的面积较小，故在进行浇灌、冷却时容易发生表面断裂等现象，故定制科学、合理的铸造工艺，解决其会发生的断裂等方面的问题是生产高质量方圆坯的关键步骤。本文将选取已投产的方圆坯连铸机作为研究对象，对方圆坯连铸关键工艺技术进行探究，现报告如下。
1 方圆坯连铸关键技术研究
提高钢水可浇性关键技术研究：因为需要铸造的方圆坯断面较小，浇铸的内径也小，因此在对其进行浇铸是需要将水口的开度尽量放低。就目前的绝大部分方圆坯的组成而言其中含有不少的铝，这将对浇铸产生不利影响，更加难以保证钢水的可浇性。容易使得钢水流出，从而导致水口出现阻塞等断流现象。
1.1 钢水变流原因分析 钢水出现变流主要是因为水口发生阻塞引起的，这主要由于水口出现粘结物从而引发阻塞，这种粘结物的成分中主要含Al2O3（具体成分见表1）。因此，阻塞水口主要是由于原材料中的Al2O3等含在其中从而使在浇灌时粘结在其内壁，引发阻塞。
1.2 钢水变流控制技术 对于阻塞水口的Al2O3来说，可以通过以下技术将其进行控制，即：避免转炉冶炼“深吹”，出钢碳≥0.05%；优化脱氧工艺，保证吹氩时间≥8min；使用白渣技术，将钢铁中的包渣的氧化性进行有效降低。若是在钢种中要求含有铝的，需要通过前置钢中铝的含量对其进行有效的控制。在之后的连铸工艺上，应尽可能的不配加铝，在整个过程中需要时刻扬按照保护浇铸的原则操作，可以适当的将铸机的拉速进行调高。
1.3 钢水变流控制效果 在严格按照上述工艺执行后，流次断浇的概率由原来因水口阻塞引发的12.9%下降到了低于2%。单中包连浇炉数由原来的平均4～5炉提高到8～10炉。
2 提高铸坯表面质量关键技术研究
2.1 结晶器冷却工艺研究
2.1.1 结晶器冷却制度的确定 一般方圆坯的连铸拉速均较高，在结晶器的区域之内铸坯冷却所需要的时间较短，并且圆坯对于冷却的均匀性的要求较高，故在对结晶器进行设计冷却制度时需要确保结晶器的坯壳厚度适当，同时还需要保证其较为均匀，因此在对其设计时需要时刻注意冷却水的速度以及水量，具体见表2。
2.1.2 结晶器冷却制度的应用效果 ①结晶器热流分布。从方圆坯连铸机的结晶器的热流分布情况来看，可将结晶器的热流控制在1700kW/m2以下，这样可以使得坯体在进行冷却时其在结晶器中可实行均匀的要求，从而减少铸坯的表面发生缺陷的概率。②结晶器区域凝固坯壳厚度分布。对结晶器的坯壳厚度进行观察，发现在连铸时结晶器中的坯壳在浇铸时坯体较为均匀，其在结晶器的出口处厚度可以实行有17到18mm厚，满足要求。故研究制定的结晶器冷却制度能够促进结晶器内初生坯壳厚度均一且稳定的生长，可以有效的降低因为坯体厚度不均匀而导致坯体出现表明断裂等现象，提高铸坯的整体质量。
2.2 连铸保护渣技术研究
2.2.1 保护渣理化性能设计 为了确保方圆坯可以将拉速进行提高，以及确保结晶器可以达到较大的锥度，需要保证机器的度足够高，这就需要使用到的保护渣粘度和熔点都较低，粘度≤0.5Pa・s，熔点≤1200℃。将保护渣的碱性进行适当的提高可以起到使结晶器能够有均匀传热的特性，一般碱度选择在0.90～1.20的保护渣最为适宜。由于圆坯的制作工艺要求要高于方坯，故在选择保护渣是其碱度、熔点以及粘度都要比方坯高一些。根据上述原则，方坯和圆坯的保护渣具体成分见表3。
2.2.2 保护渣使用效果 ①结晶器内熔化状况。无论是方坯还是圆坯，其保护渣在结晶器当中一般都有非常好的流动性以及铺展性，其熔化的较为均匀，这使得方坯以及圆坯可以实行正常生产制造。②液渣层厚度和消耗量。对方坯以及圆坯的保护渣的液渣厚度进行观察，发现当工作的拉速在1.20到1.69m/min时，其厚度将控制在9到12mm之间，这样可以使结晶器里不出现漏钢或是卷渣等现象，这样操作将会使保护渣的消耗量上升，同时起到结晶器壁与坯壳的作用。
2.3 提高铸坯表面质量整体应用效果
2.3.1 铸坯表面质量 方圆坯的表面质量得到提高，其无缺陷率可达到98.95%和98.13%，具体见表4。
2.3.2 铸机拉速 通过采用合理的结晶器冷却制度和保护渣，铸机拉速平均提高了0.3～0.4m/min，见表5。
2.3.3 漏钢率 在经过以上的相应措施后，铸机的拉速得到了稳步的提高，并且铸机的漏钢率也得到了显著的降低，从以前的每月平均漏5次到现在的每月平均漏0.5次。
3 小结
对于方圆坯的连铸工艺，因其连铸的面积较小，故在进行浇灌、冷却时容易发生表面断裂等现象，为了能够有效的解决此类问题，本文认为可以通过确定结晶器冷却制度、合理使用保护渣、有效提高铸机拉速等对此现象进行改进，以实现减少方圆坯表面质量的缺陷率。
参考文献：
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