连铸机水口结瘤分析及预防措施探讨

连铸机水口结瘤分析及预防措施探讨

伍帅

中冶华天南京工程技术有限公司 江苏南京 210019

摘要：在钢铁生产的过程中，连铸机是重要的基础设备，能够实现规格固定的连续浇筑作业。在连铸机生产时，出水口结瘤是一类最常见的故障，对最终的钢材生产质量会产生很大的影响，必须要引起企业关注并做好水口结瘤工作的分析与预防工作，针对常见各类影响问题做好生产过程中的操作管理，不断提升连铸机设备的生产水平，避免影响连铸生产的正常工序。以下就通过介绍连铸机水口结瘤的概况，结合其相关影响因素，针对结瘤原因和预防对策展开分析。

关键词：连铸机；水口结瘤；分析及预防

引言：

随着我国钢铁工业生产技术的不断提升，在设备应用、生产管理和问题预防等方面都有较大的改善，比如对于连铸机出水口结瘤的问题也形成了较为细致的分析。在钢水流经连铸机进行浇铸的过程中，由于温度控制不当会出现水口结瘤的情况，若不及时进行清理处理会导致水口堵塞等问题，对连铸机设备和正常生产作业都会产生较大的影响。在预防连铸机水口结瘤问题时，需要根据实际生产过程进行逐步分析，做好钢水生产中的流动性优化提升。

1. 连铸机水口结瘤的概述

连铸机的生产作业是将钢水连续注入结晶器形成规格确定的连铸坯，是目前钢铁工业生产当中最重要的形式方法之一，和我国的基础工业技术发展之间有十分密切的联系。在钢水不断流经的过程中，连铸机中间包内的出水口位置会逐渐出现结瘤堵塞的情况，后续塞棒开启的过程也会受到一定的影响，连铸作业就会被紧急中断，在水口处会有大量的过热钢水出现冷钢凝结的现象，属于生产中的一种常见事故风险。不同的生产过程所造成的水口结瘤原因有很大的区别，在进行预防处理的过程当中也需要进行分类讨论，根据其塞棒曲线的变化特性来判断水口结瘤问题的严重度和影响性，使最终的生产过程和钢水的液位高度等更加可控，不断提升连铸坯的生产质量。

2. 连铸机水口结瘤的影响因素和原因分析

（一）钢水低温结瘤

在钢水不断流动形成连铸生产的过程中，必须要保持在一定的高温状态之下才能够具有更好的流动性，一旦出现低温情况就容易导致钢水粘稠凝结的问题，在水口位置处的结瘤效果也会明显增加，对后续的铸钢生产带来了一定的威胁。在炼钢时会向钢水中加入脱氧剂等材料，这些物质混入在钢水中必须要通过较强的流动特性使其呈现出上浮状态，为后续的过滤处理和结瘤预防起到较好的促进性作用。在钢水温度不断下降的过程中，这一流动特性也会被抑制，其中混入的各类夹杂物会逐渐沉积在钢水的内部，在出水口位置处就会产生结瘤和堆积的情况，不利于后续连续作业生产的开展^[1]。

（二）夹杂物堵塞结瘤

在炼钢生产过程当中需要加入脱氧剂、合金元素等，由于各类化学反应和中间产物的堆积，会导致钢水当中含有大量的夹杂物，在流动生产的过程当中会导致水口结瘤问题的出现，且由于实际生产过程夹杂物生成的可控度低，必须要根据不同类型和含量的夹杂物情况进行可靠的预防处理。由于不同钢种在生产过程当中的要求和标准存在较大的差异，所需要进行控制处理的杂质物质也有一定区别，如铝镇静钢中的铝含量不可过高，但适量的铝元素更有利于对钢水当中的氮元素进行固定，可以避免钢材过脆和质量不佳的问题。钢水中的杂质在不断积累的过程中会逐渐结瘤并形成堵塞，严重者会造成连铸机中间包水口的损坏，是一种较为严重的设备故障问题。

3. 连铸机水口结瘤的预防与处理对策分析

（一）控制钢水温度

钢水温度过低会导致连铸机水口结瘤问题，且在持续性生产的过程中，钢水的流动性较差，其中的一些夹杂物无法得到较好的清除，造成这种结瘤堵塞的问题逐渐加剧。在生产过程中进行钢水温度的控制，需要关注可能会导致钢水降温的主要原因，特别是在不同的钢种的浇铸生产过程中，所需要控制的钢水出站温度也有很大的差异，需要结合实际进行科学管理^[2]。吹氩处理的时间一般为8min为宜，时间过长会导致钢水降温过大。同时需要着重关注是否存在液面裸露的问题，容易造成钢水底部的夹杂物上浮和结瘤加剧的情况。在生产过程中采用添加覆盖剂和钢包烘烤等处理方法，能够有效减少钢水的降温和散热，使出站时的钢水温度更符合规范生产的需求。另外，在控制钢包周转的数量、时间的过程中，实际离线时间不得过长，一般需要控制在40min内，否则会增加连铸机出水口结瘤的概率，不利于实现高效预防。

（二）减少夹杂物堆结

由于连铸机生产过程中存在的夹杂物、副产品种类较多，在控制夹杂物堆结的过程中需要做好分类管理，使整体结瘤情况更加可控。首先，二氧化硅夹杂物的引入主要是由于钢水当中硅元素的氧化，需要采用合理的脱氧技术处理，并使得这些脱氧的副产物能够在钢水当中顺利上浮进行过滤排出，避免在出水口形成结瘤。常见的脱氧原料包括了锰、铁、硅等，在添加的过程当中需要合理控制其顺序和用量。如2MnO·SiO

₂由于具有较好的液态特性，在实际生产过程当中，可以通过流动和碰撞的方式使一些固体颗粒物质上浮，不仅提高了钢水的洁净度，且在这一脱氧处理中，有效减少了二氧化硅的含量，具有较好的结瘤预防和排除的效果。其次，三氧化二铝夹杂物在预防处理的过程当中能够更好地减少钢水钢中的含铝量，这也是提升连铸坯质量和品质的重要环节，需要引起管理人员和技术人员的关注。在进行控制处理时，需要对转炉钢水的温度进行实时监测和调控，不超过1640℃为宜，并通过高拉碳的方式尽可能减少含氧量，结合吹氩使夹杂物更好地上浮，在保证连铸坯质量的同时优化生产过程^[3]。

（三）预防二次氧化

钢水经过吹氩处理后，氧、氮等含量能够得到更好的控制，且在不断吹动搅拌的过程中，钢水出现二次氧化的情况更加可控，是保证连铸机作业水平的重要方法。在吹氩处理的过程中，需要对其流速、用量等进行精准把控，若控制不当可能会引发钢水裸露、液面不稳的情况，对于安全生产和质量管理等会带来一定的影响。覆盖剂的应用是使钢水隔绝和空气中氧气接触的重要方法，同时还可以较好的利用其吸附作用，使钢水当中的一些杂质颗粒物质得到处理，具有更好的理化性能和质量优势^[4]。另外，在生产加工过程中钢包的外部需要有套管和密封装置作为保护连接，为避免有空气通过套管进入到钢水中，也需要在其外侧进行氩气的导入，同时关注管内的压强变化，使其在正压状态之下完成生产，使连铸作业过程当中可能出现的钢水二次氧化各类情况都得到较好的预防。

4. 结束语

总之，连铸机的水口结瘤问题较为重要，在钢铁生产制造过程中必须要加强重视并做好预防处理工作，确保生产过程安全流畅，提高产品质量。在钢水浇筑生产时，钢水的温度需要做好全程监控管理，通过吹氩、增加覆盖剂、等方式来控制钢水温度，使水口结瘤问题可以得到有效控制。在生产过程中会产生三氧化二铝、二氧化硅等夹杂物的堆结问题，为减少生产过程中的夹杂物含量，需要严格控制钢水中的氧含量，同时通过控制吹氩、清渣和增加密封装置等方式减少钢水的二次氧化，防止过多的夹杂物在水口处堆结，达到防止水口结瘤的目的。

参考文献：

1. 蔡小锋,赵家七,张连兵,马建超.铝镇静冷镦钢浇铸过程中连铸机水口结瘤的原因及预防[J].上海金属,2021,43(04):77-81.

2. 王高峰,曹晨巍,李杰,等.SAE8620H齿轮钢连铸水口结瘤的原因及预防措施[J].上海金属,2021,43(04):82-86.

3. 侯钢铁.浸入式水口结瘤引起的夹杂结疤缺陷特征及预防措施[J].金属世界,2015(05):39-45.

4. 成东全,李积鹏,阮强,杨鑫.CSP低碳铝镇静钢水中间包水口结瘤原因分析及预防措施[J].甘肃科技,2014,30(07):62-63+57.