1 引言

2 生产工艺及钢水化学成分

本厂二号连铸机低碳钢SPCC钢种生产工艺为：铁水→转炉→LF精炼→板坯连铸机，本浇次连浇4炉。对生产事故浇次生产的4炉钢水取样，并进行化学成分统计分析，见表1。

表1 钢水成分/%

由表1可知，本浇次自开浇所有炉次钢水成分C、Si、Mn、P、S、Als和Ca均在标准要求范围内，没有异常成分。

3 生产工艺参数

3.1 冶炼工艺参数

3.2 塞棒位置变化

对事故停浇炉次浇注曲线进行分析，见图1。表2 生产工艺参数

图1 事故炉次塞棒位置及液面变化曲线由图1可知，第4炉13∶48开浇，14∶18塞棒位置开始由55mm上涨，14∶23时迅速上涨，14∶24涨至100 mm完全失控，导致生产中止，在塞棒位置急剧上涨前，结晶器液面没有较大波动，说明塞棒位置上涨是急剧偶发问题，导致塞棒位置短时间上涨的原因为结晶器内钢水短时间不能补给导致，说明塞棒头部与下水口碗部或水口内壁短时间堵塞。

3.3 塞棒头部电镜成分夹杂分析

对浇次事故停浇后中间包塞棒进行取样，头部形貌图见图2,横截面见图3。由图2可知，塞棒头部表层附着一层白色粉状粘附物，但是粘附物厚度约3 mm左右，对其切后横截面进行观察。由图3可知，塞棒表层与粉状粘附物之间存在一层灰白色致密层。

图2 塞棒头部形貌 

图3 塞棒横截面 

对塞棒头横截面由内到外成分进行扫描电镜能谱分析，分析结果见图4。由图4可知，塞棒头部横截面由内及外依次成分为：含有Mg、Ca、Al、O的塞棒耐材，表面截留物以钙铝酸盐为主，截留物厚度3～4 mm, 说明塞棒瞬时涨停与当时塞棒头部附着物短时间聚集垫高无关。

3.4 浸入式水口分析

由于中间包水口为整体水口，因此对停浇事故浸入式水口进行留存分析，由图5可知，水口内壁相对洁净，不存在内部堵塞问题，排除水口内壁结瘤堵塞导致塞棒位置涨停。

图4 塞棒头部截留物截面能谱分析

  通过对浸入水口碗部在修包区进行取样，发现水口碗部冷钢存在大型堵塞物缺位丢失，由图6可知，堵塞物占据通道口80%,导致钢水通道狭窄无法满足结晶器液位钢水供给，塞棒被迫抬高，最终停浇。由于堵塞物取样丢失，因此对堵塞物周围冷钢及粘附物进行扫描电镜成分分析(见图7),查找堵塞物来源。由图7可知，附着物较脆，主要成分为MgO、Al2O3、SiO2、CaO等，因此断定为镁铝尖晶石附着物掉入浸入水口碗部筒状区导致。

4 原因分析

塞棒位置上涨的主要原因是结晶器内液位与设定值相比偏低，导致塞棒位置抬高供给钢水，结晶器内液位不足主要因为中间包水口堵塞，钢水不能流入结晶器。中间包水口堵塞的原因有两种，第一种是因为钢水温度低、中间包或水口烘烤不良，钢水冷凝所致，保证连铸浇注钢水温度，但是本浇次中间包钢水均正常；第二种原因是水口内壁有附着物的沉积物造成水口内径狭窄最后堵塞，特别是浇注含铝钢时比较明显[2],本厂的连铸水口堵塞现象通过分析属于第二类。经过本浇次4炉钢水化学成分、生产工艺、停浇塞棒头部夹杂物和浸入式水口综合分析，可知塞棒停浇炉次钢水精炼处理时间偏短，作为铝脱氧钢来说，铝脱氧夹杂本身不能及时上浮，加之镁铝尖晶石复合夹杂含量超标，综合导致塞棒头部聚集结瘤成块，随着结瘤物的长大，在钢水冲刷下，掉入浸入水口，卡在水口碗部，导致浸入式水口碗部短时间堵塞，塞棒抬至高位仍无法满足结晶器钢水供给，最终被迫停浇。

图5 浸入式水口内壁示意图   

图6 水口碗部内径钢水堵塞物形貌  

图7 水口内径钢水堵塞物形貌成分扫描  

5 预防措施

5.1 降低转炉终点氧，控制转炉出钢下渣

5.2 提高钢包底吹效果和工艺

5.3 全程保护浇注

6 结语