连铸断钢预防：成因、影响与解决方案全解析

连铸液态钢断钢事故概述

在液态钢连续铸造（CC）过程中，最严重的灾难性工艺故障之一就是液态钢断钢。断钢发生在结晶器下方，当凝固钢 strand 的钢壳破裂或撕裂时。导致 strand 固体外壳破裂、内部液态钢溢出并损坏连铸机设备的原因有多种。

断钢是连续铸造过程中最有害的事故。这类事故不仅造成巨大经济损失，还是连铸机操作人员的严重安全隐患。断钢会导致 strand 停机，造成生产时间损失和得率大幅下降，每次断钢都会带来显著的直接经济损失。恢复连铸机 strand 通常需要漫长的周转时间，包括清理 strand 设备内溢出的钢材，并/或更换受损设备部件。

断钢成因分析

传热管理相关因素

断钢通常是因为钢壳壁太薄，无法支撑其上方的液态钢柱。这往往与传热管理相关的多种根本原因有关：

连铸结晶器冷却水流量不当或 strand 冷却水喷淋系统紊乱，导致凝固液态钢热量移除不足，固体外壳增厚过慢。
strand 内钢液拉速过快，即使强化冷却喷淋，钢壳也来不及凝固至所需厚度。
来液钢水温度过高（过热度大），最终凝固点下移至结晶器下方更远位置；若该点低于矫直辊，钢壳在矫直应力作用下破裂。

结晶器内物理异常与损伤

结晶器内初期凝固期间钢壳的物理不规则或损伤也会导致断钢：

结晶器内过度湍流导致钢壳花纹不规则、异常生长，并夹带渣滴或浮渣进入钢壳，降低壁厚强度。
钢壳粘结结晶器表面并撕裂（粘结型断钢）：钢壳在结晶器约束下于液面处破裂，液态钢立即从破裂处流出。现代结晶器配备仪表和计算机控制系统，通常能检测粘结并暂时降低铸速使钢壳重新凝固愈合。但若撕裂发生在结晶器出口附近或严重程度超预期，钢壳离开结晶器后仍可能断钢。粘结型断钢占连铸断钢总数的 75%–80%，主要原因之一是结晶器润滑不良。
裂纹导致断钢：铸钢角部凝固延迟或振动痕迹导致的钢壳薄弱部位在结晶器下方立即破裂。
浮渣夹带导致断钢：因浮渣夹带致使凝固延迟形成的钢壳薄弱部位在结晶器下方破裂。