·758· 北京科技大学学报 第36卷 性造成的.一方面，目前的宽厚板大多覆盖中碳钢、 2.1铸坯尺寸 包晶钢、合金钢等钢种，浇铸难度大，裂纹敏感性强； 根据调查，24例黏结全部发生在现场浇铸220 同时因断面和尺寸较大，特别是过大的宽度，保护渣 mm厚的铸坯.图1给出了220mm厚不同宽度的铸 流入均匀性恶化，上述因素共同作用下的收缩不均 坯浇铸炉数比率与黏结比率。其中，炉数比率为该 易诱发黏结、纵裂等表面缺陷-山，另一方面，与常 断面浇铸炉数与总浇铸炉数(2216炉)的比率，黏结 规板坯相比，宽厚板连铸拉速低，结晶器下口铸坯表 比率为该断面黏结次数与总黏结次数(24次)的比 面温度明显下降，保护渣沿浇铸方向的服役温度区 率.图1中可以看出，黏结主要发生在2090、2290 间显著拉长，对保护渣的均匀熔化、流入、铺附、相变 和2690mm宽度的铸坯，分别为7次、3次、14次，三 以及稳定的渣耗提出了更高要求，是引发结晶器与 种尺寸铸坯的浇铸炉数占总浇铸炉数的60.8% 铸坯黏结的重要因素2-1)，也是宽厚板有别于常规 2090和2290mm宽度相近，合计发生黏结10次.尽 板坯的特殊性.此外，调研中发现，目前的漏钢预报 管2690mm浇铸的炉数比率仅为13.1%，但发生14 模型往往直接沿用常规板坯的温度阈值、报警门槛 次黏结，占黏结总次数58.3%.在铸坯厚度相同的 或触发条件：然而，因拉速、断面及保护渣服役条件 前提下，结晶器与铸坯的黏结几率随铸坯宽度的增 等因素差异明显，结晶器黏结的温度行为及预报算 大显著上升.分析其中的原因，根据以往的渣耗统 法很难被直接复制，导致宽厚板漏钢报警准确率低， 计，单位面积渣耗随铸坯尺寸的增大而减小：随铸坯 误报率也维持在较高水平. 宽度增加，保护渣熔化与流入的均匀性显著降低，黏 本文结合国内某宽厚板连铸生产现场，跟踪浇 结风险增大.另一方面，在窄面热流与坯壳厚度变 铸过程中的实测数据，对经排查和确认后的24例黏 化不大的情况下，浇铸更宽的铸坯时，因窄面收缩、 结漏钢样本进行分析统计，通过探讨铸坯尺寸、拉 摩擦等作用而传向铸坯宽面中心的力矩不断增加， 速、液位波动等主要工艺因素对黏结漏钢的影响，考 宽面的鼓胀、收缩及应力应变增大，由此导致局部区 察黏结时结晶器宽面热流、窄面热流以及窄面与宽 域结晶器与铸坯直接接触而黏结的可能性增加.因 面热流比值的变化，分析工艺因素、热流对宽厚板黏 此，从降低黏结的角度出发，在浇铸更宽断面的铸坯 结漏钢的影响，为宽厚板黏结漏钢的预防提供参考· 时，保护渣工况均匀性，以及窄面热流与锥度的控制 是需要格外关注的问题 实验条件 2.2拉速 宽厚板铸机为弧型板坯连铸机，铸机半径 与常规板坯一致，更高的拉速将导致宽厚板黏 10.75m,冶金长度28.8m.结晶器铜板长900mm, 结漏钢几率上升.图2是220mm厚不同宽度铸坯 铸坯宽度为1800~2700mm,主要生产断面为220 浇铸炉数比率和黏结次数随拉速的变化.出于顺行 mm和320mm的厚板坯，两种规格铸坯最高工作拉 和稳妥考虑，现场在浇铸宽厚板时多以较低的拉速 速分别为1.2和0.7mmin-1.为了细致考察铸坯 生产，如图2(a)所示.然而，三种断面随着拉速的 黏结的形成和发展过程，结晶器铜板采用大密度的 增加，黏结次数均明显增加，尽管拉速仅小幅提高 热电偶布置方式：在宽面密集埋设19列热电偶，间 0.05~0.1mmin-1,而黏结次数则迅速增加1倍或 距150mm,窄面1列：沿浇铸方向，着重关注弯月面 以上.以2090mm宽度铸坯为例，在1.1和1.2m· 及其之下附近区域的黏结和剧烈热交换，电偶分三 min-拉速下浇铸的炉数比分别为7.0%和6.1%， 排设置，分别距结晶器上口210、325和445mm,共 大体相同，其黏结次数由2次增至5次：对于断面更 布置120支热电偶，液位控制在100mm. 加宽大的2690mm铸坯，以1.0mmin1生产的炉数 比为6.6%，漏钢次数为4次，而以1.05mmin-1浇 2 浇铸工艺对黏结漏钢的影响 铸的炉数比仅约1.7%，却发生10次黏结.一方面， 通过对该铸机五个月的2216炉浇铸数据调查 拉速提高使结晶器内坯壳厚度减薄，造成铸坯单位 分析，同时对照现场黏结报警历史记录及对应的铜 面积渣耗下降，铸坯与结品器黏结的几率显著上升 板温度和浇铸工艺，以典型的黏结温度模式和黏结 尤其对于大断面铸坯、较高拉速下液渣流入与结晶 痕迹为判别依据，剔除误报后，确认有效黏结报警 器传热的均匀性控制更加值得注意.与常规板坯连 24例，作为本文后续统计分析的数据样本.下面分 铸相比，拉速对宽厚板黏结的影响更加显著.如何 别从铸坯尺寸、拉速、液位波动、黏结位置等方面，分 优化浇铸工艺，有效预防黏结，是进一步提高宽厚板 析宽厚板黏结漏钢工艺因素影响. 拉速需要考虑的首要问题北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 性造成的． 一方面，目前的宽厚板大多覆盖中碳钢、 包晶钢、合金钢等钢种，浇铸难度大，裂纹敏感性强; 同时因断面和尺寸较大，特别是过大的宽度，保护渣 流入均匀性恶化，上述因素共同作用下的收缩不均 易诱发黏结、纵裂等表面缺陷［8 － 11］． 另一方面，与常 规板坯相比，宽厚板连铸拉速低，结晶器下口铸坯表 面温度明显下降，保护渣沿浇铸方向的服役温度区 间显著拉长，对保护渣的均匀熔化、流入、铺附、相变 以及稳定的渣耗提出了更高要求，是引发结晶器与 铸坯黏结的重要因素［12 － 13］，也是宽厚板有别于常规 板坯的特殊性． 此外，调研中发现，目前的漏钢预报 模型往往直接沿用常规板坯的温度阈值、报警门槛 或触发条件; 然而，因拉速、断面及保护渣服役条件 等因素差异明显，结晶器黏结的温度行为及预报算 法很难被直接复制，导致宽厚板漏钢报警准确率低， 误报率也维持在较高水平． 本文结合国内某宽厚板连铸生产现场，跟踪浇 铸过程中的实测数据，对经排查和确认后的 24 例黏 结漏钢样本进行分析统计，通过探讨铸坯尺寸、拉 速、液位波动等主要工艺因素对黏结漏钢的影响，考 察黏结时结晶器宽面热流、窄面热流以及窄面与宽 面热流比值的变化，分析工艺因素、热流对宽厚板黏 结漏钢的影响，为宽厚板黏结漏钢的预防提供参考． 1 实验条件 宽厚板 铸 机 为 弧 型 板 坯 连 铸 机，铸 机 半 径 10. 75 m，冶金长度 28. 8 m． 结晶器铜板长 900 mm， 铸坯宽度为 1800 ～ 2700 mm，主要生产断面为 220 mm 和 320 mm 的厚板坯，两种规格铸坯最高工作拉 速分别为 1. 2 和 0. 7 m·min － 1 ． 为了细致考察铸坯 黏结的形成和发展过程，结晶器铜板采用大密度的 热电偶布置方式: 在宽面密集埋设 19 列热电偶，间 距 150 mm，窄面 1 列; 沿浇铸方向，着重关注弯月面 及其之下附近区域的黏结和剧烈热交换，电偶分三 排设置，分别距结晶器上口 210、325 和 445 mm，共 布置 120 支热电偶，液位控制在 100 mm． 2 浇铸工艺对黏结漏钢的影响 通过对该铸机五个月的 2216 炉浇铸数据调查 分析，同时对照现场黏结报警历史记录及对应的铜 板温度和浇铸工艺，以典型的黏结温度模式和黏结 痕迹为判别依据，剔除误报后，确认有效黏结报警 24 例，作为本文后续统计分析的数据样本． 下面分 别从铸坯尺寸、拉速、液位波动、黏结位置等方面，分 析宽厚板黏结漏钢工艺因素影响． 2. 1 铸坯尺寸 根据调查，24 例黏结全部发生在现场浇铸 220 mm 厚的铸坯． 图 1 给出了 220 mm 厚不同宽度的铸 坯浇铸炉数比率与黏结比率． 其中，炉数比率为该 断面浇铸炉数与总浇铸炉数( 2216 炉) 的比率，黏结 比率为该断面黏结次数与总黏结次数( 24 次) 的比 率． 图 1 中可以看出，黏结主要发生在 2090、2290 和 2690 mm 宽度的铸坯，分别为 7 次、3 次、14 次，三 种尺寸铸坯的浇铸炉数占总浇铸炉数的 60. 8% ． 2090 和 2290 mm 宽度相近，合计发生黏结 10 次． 尽 管 2690 mm 浇铸的炉数比率仅为 13. 1% ，但发生 14 次黏结，占黏结总次数 58. 3% ． 在铸坯厚度相同的 前提下，结晶器与铸坯的黏结几率随铸坯宽度的增 大显著上升． 分析其中的原因，根据以往的渣耗统 计，单位面积渣耗随铸坯尺寸的增大而减小; 随铸坯 宽度增加，保护渣熔化与流入的均匀性显著降低，黏 结风险增大． 另一方面，在窄面热流与坯壳厚度变 化不大的情况下，浇铸更宽的铸坯时，因窄面收缩、 摩擦等作用而传向铸坯宽面中心的力矩不断增加， 宽面的鼓胀、收缩及应力应变增大，由此导致局部区 域结晶器与铸坯直接接触而黏结的可能性增加． 因 此，从降低黏结的角度出发，在浇铸更宽断面的铸坯 时，保护渣工况均匀性，以及窄面热流与锥度的控制 是需要格外关注的问题． 2. 2 拉速 与常规板坯一致，更高的拉速将导致宽厚板黏 结漏钢几率上升． 图 2 是 220 mm 厚不同宽度铸坯 浇铸炉数比率和黏结次数随拉速的变化． 出于顺行 和稳妥考虑，现场在浇铸宽厚板时多以较低的拉速 生产，如图 2( a) 所示． 然而，三种断面随着拉速的 增加，黏结次数均明显增加，尽管拉速仅小幅提高 0. 05 ～ 0. 1 m·min － 1 ，而黏结次数则迅速增加 1 倍或 以上． 以 2090 mm 宽度铸坯为例，在 1. 1 和 1. 2 m· min － 1 拉速下浇铸的炉数比分别为 7. 0% 和 6. 1% ， 大体相同，其黏结次数由 2 次增至 5 次; 对于断面更 加宽大的 2690 mm 铸坯，以 1. 0 m·min － 1 生产的炉数 比为 6. 6% ，漏钢次数为 4 次，而以 1. 05 m·min － 1 浇 铸的炉数比仅约 1. 7% ，却发生 10 次黏结． 一方面， 拉速提高使结晶器内坯壳厚度减薄，造成铸坯单位 面积渣耗下降，铸坯与结晶器黏结的几率显著上升． 尤其对于大断面铸坯、较高拉速下液渣流入与结晶 器传热的均匀性控制更加值得注意． 与常规板坯连 铸相比，拉速对宽厚板黏结的影响更加显著． 如何 优化浇铸工艺，有效预防黏结，是进一步提高宽厚板 拉速需要考虑的首要问题． ·758·