大包保护浇铸的原理和影响效果的因素

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前言

电炉厂大、小方坯连铸机经公司品种结构的不断调整，目前已实现了全特钢的品种结构。为保证铸坯的质量，电炉厂在铸机的保护浇铸上采取了整体水口浇铸、中包灌氩、大包加垫圈氩封保护等措施，实现了全保护浇铸的工艺要求，对品种的提升及质量的稳定发挥了极其重要的作用。但是连铸的保护浇铸是一个要求非常严格的过程，稍有不慎，就会使钢水受到污染，降低钢材的品质及质量的稳定性。大包保护作为保护浇铸最难控制的环节，受到很多因素的影响，值得认真研究。本文就保护浇铸的影响因素及防范措施谈一下自己的观点。

1大包保护浇铸的设计原理

1．1大包套管碗口内部形状设计目前，连铸大包保护套管与钢包滑动水口连接通常有两种形式，主要是通过对套管碗口内部形状设计不同，与滑动水口形成不同的密封面达到密封的效果。如图1所示:从图1可以看出，设计方案一中大包套管碗口内壁与滑动水口的接触面要比方案二大得多，因此方案一，更利于实现密封。

1．2大包氩封大包在浇铸时，钢水经过大包套管进入中间包，由于负压的作用，会从大包套管和滑动水口连接部位吸入大量的空气，从而降低密封的有效性，因此炼钢厂通常使用密封圈加氩封的形式隔绝空气的吸入。实行氩封保护的大包保护套管在碗口内壁均匀的分布着透气口(如图2)，浇铸时接入一定压力的氩气，就会形成一个氩气帘，从而隔绝空气的进入。图2大包保护套管透气孔示意图保护圈的主要作用是塞紧由于大包套管和滑动水口间硬质耐材连接产生的缝隙，有非熔化型和熔化型，可有效防止空气吸入。

2实际生产中影响大包保护效果的因素分析

2．1大包保护套管氩气入口压力的保证进入大包保护套管的流量和压力对氩封效果的影响十分明显。在氩气管路、大包套管完好的情况下，只有氩气达到一定的压力，才能在大包保护套管碗口形成可靠的氩气幕帘，阻止空气的吸入。氩气的压力在保证中间包冲击区钢渣液面不发生翻动的情况下越大越好，由于氩气的压力和流量存在一定的对应关系，只要氩气压力恒定，流量则必然在一定的数值范围内，因此可以通过监控氩气的流量来监控氩封的效果。电炉厂引进的氩气控制装置可轻松的显示氩气压力一定时氩气流量的数值。如压力一定时，流量较指导值偏大，则必然存在氩气管路漏气的现象;反之如流量较指导值偏小，则必然存在管路堵塞的情况，应立即进行检查维护，否则就会影响氩封的效果。

2．2大包套管碗口内壁和大包滑动水口外壁的清洁使用同锥度的大包保护套管浇铸，大包套管碗口内壁和大包滑动水口外壁的清洁十分重要，如粘有钢渣，则必然会造成密封面间隙的增大，即使使用密封垫圈和氩封，仍会使空气吸入(如图3所示)。大包滑动水口外壁的清洁主要是在钢包准备时进行检查，如有钢渣粘附，用钢丝刷清理即可。大包套管碗口内壁的清洁可用一种头部象淋浴莲喷头的氧枪烧氧实现。

2．3大包机械手压力的保证大包套管和滑动水口的密封状况与大包机械手所给的压紧力密切相关，压紧力一般由油缸或气缸提供，可达40～60kg以上。压紧力越大越利于密封，但压力过大会造成设备和耐材的损坏，因此一般控制在一定的范围内。如电炉厂大方坯连铸机机械手压力由油缸提供，设定工作压力为50kg，能实现可靠地压紧密封效果。

2．4钢包的垂直度在使用同锥度的大包保护套管时，大包回转台上浇铸的钢包必须做到垂直，否则会严重影响保护效果。这是因为钢包不垂直，必然造成大包套管的歪斜，影响大包套管和中包冲击区耐材的寿命。操作人员为了保证正常浇铸，必然要力求大包套管垂直，从而造成大包保护套管和滑动水口密封面的破坏，严重影响保护效果。保证钢包的垂直度应加强对钢包耳轴部位的检查和维护，确保转动灵活，使钢包利用自重保持垂直，如耳轴转动不灵活，钢包到达连铸大包台时不能依靠自重保持垂直，应采取外力使其保持垂直，这一点对大包保护浇铸非常关键。

2．5钢包的自开率钢包的自开是大包保护浇铸的一个至关重要的因素，如钢包不能自开，就必须通过烧氧引流，这时会造成大量的氧进入钢水中，同时部分未经过保护的钢水进入中包冲击区，这对钢水的污染是最大的，因此做好大包保护浇铸必须要大幅度地提高钢包的自开率。据分析，钢包的自开率与引流砂的材质、灌砂方式以及出钢时钢水冲击点的位置有关，必须综合考虑，才能保证高的钢包自开率。

2．6大包套管浸入式开浇技术的应用大包保护还需要考虑的是，在连浇炉大包开浇时，最佳的状况是将大包保护套管插入中包冲击区的钢液面以下再拉开滑板浇铸，这样可避免钢水的裸漏影响保护效果。但是使用传统的大包套管时，如将大包保护套管插入钢液面中拉开钢包滑板，由于大量钢水注入中包受到钢液面的阻力作用，会造成大包套管碗口冒钢，影响钢包滑板机构的安全，因此大多采取先不将大包保护套管插入中包冲击区的钢液面，而是开浇后迅速将钢包下降，使大包保护套管插入钢液面，这种方式会造成钢水短时间裸漏。现在一种大包套管浸入式开浇技术的应用，解决了这一问题，主要是将大包套管设计成上小下大的喇叭形来实现，目前还未在炼钢厂广泛应用，可进行试验，将对保护浇铸产生显著效果。

3结语

连铸的大包保护浇铸是连铸保护浇铸的一个非常重要的环节，也是受到影响因素最多、最易出现问题的环节，必须从设计、操作、设备维护、耐材质量、钢包状况等多方面做好工作，才能使大包保护浇铸可靠。近年来，电炉厂通过对影响大包保护浇铸的因素进行研究，采取措施，使浇铸过程中的大包保护浇铸效果明显提高，含铝钢发粘及钢水吸氧、吸氮状况显著改善，对提升电炉钢的质量和品质产生显著效果。