大圓坯低碳鋼表面裂紋的改善

郝廣鵬，毛成杰，王國(guó)強(qiáng)，石榮民

( 特鋼事業(yè)部)

摘要: 大圓坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的低碳鋼有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鑄坯表面裂紋缺陷，通過對(duì)浸入式水口插入深度、保護(hù)渣的使用、結(jié)晶器系統(tǒng)以及二次冷卻強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)化，降低了低碳鋼表面裂紋的缺陷。

關(guān)鍵詞: 大圓坯; 表面裂紋; 表面溫度; 冷卻強(qiáng)度

0 前言

新區(qū)連鑄自投產(chǎn)以來，生產(chǎn)部分低碳鋼連鑄坯時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同程度的表面裂紋缺陷，并遺傳給其后的軋制產(chǎn)品，導(dǎo)致出現(xiàn)軋制廢品。為了提高鑄坯質(zhì)量，必須對(duì)低碳鋼連鑄坯表面裂紋的成因進(jìn)行分析，找到解決的辦法。

1 低碳鋼表面裂紋的成因分析

引起鑄坯產(chǎn)生表面裂紋的因素有很多，連鑄生產(chǎn)過程中的溫度控制、冷卻控制、液面穩(wěn)定性控制、振動(dòng)參數(shù)控制及矯直控制對(duì)低碳鋼鑄坯裂紋的產(chǎn)生均有明顯影響。

1． 1 浸入式水口深度對(duì)表面裂紋的影響

浸入式水口插入過深時(shí)，從水口出口流出的鋼水帶到彎月面上的熱量不足，保護(hù)渣熔化不均勻，而浸入式水口插入深度過淺時(shí)，結(jié)晶器液面波動(dòng)大，液渣無法均勻流入結(jié)晶器與坯殼之間的空隙，令坯殼的凝固不均勻，引起表面裂紋。影響浸入式水口插入深度的因素有:

1) 中間包升降設(shè)備可靠性低，四個(gè)液壓缸升降不一致。

2) 液壓缸有時(shí)會(huì)泄壓造成中間包偏斜。

3) 中間包在使用中變形嚴(yán)重。

1． 2 保護(hù)渣對(duì)表面裂紋的影響

選用的保護(hù)渣不合適，使用過程中變性，主要原因?yàn)榈吞间摫Ｗo(hù)渣適應(yīng)能力不強(qiáng)，鋼水過熱度高對(duì)保護(hù)渣性能造成影響，綜合作用導(dǎo)致保護(hù)渣保障能力差，間斷出現(xiàn)表面裂紋缺陷。保護(hù)渣加入量的控制也不嚴(yán)格，結(jié)晶器中的保護(hù)渣時(shí)常過厚或過薄。

1． 3 結(jié)晶器對(duì)表面裂紋的影響

1) 結(jié)晶器在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，結(jié)晶器銅板和足輥會(huì)逐漸發(fā)生磨損、變形或位移，使初生坯殼受到損傷，從而導(dǎo)致連鑄坯裂紋缺陷。

2) 結(jié)晶器的錐度不合適。結(jié)晶器錐度過小，與連鑄坯的凝固線收縮率不適應(yīng)，產(chǎn)生的氣隙大，熱阻增加，坯殼生長(zhǎng)慢，回溫快; 錐度過大，連鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦力增加，而且低碳鋼摩擦力比中碳鋼摩擦力高出15% ～ 20%，低碳鋼坯殼厚度不均勻性也強(qiáng)，振痕深，表面更易產(chǎn)生橫裂紋。

3) 振動(dòng)參數(shù)不合適。橫裂紋與振痕是共生的，振痕深度增加，橫裂紋發(fā)生幾率增加，要減少橫裂紋就要減少振痕深度，振痕深度取決于振動(dòng)頻率、振幅、負(fù)滑脫時(shí)間。

4) 結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度偏大，結(jié)晶器彎月面初生坯殼不均勻，導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生縱裂紋。

1． 4 二冷強(qiáng)度對(duì)表面裂紋的影響

二冷水的配水量不合理，采用的動(dòng)態(tài)二冷配水模型只令二冷水量與拉速相匹配，冷卻強(qiáng)度過大，鑄坯表面溫度偏低，斷面內(nèi)溫度梯度增大，熱應(yīng)力提高，使坯殼薄弱處應(yīng)力集中，極易發(fā)生裂紋，而原有的微小裂紋處在過大的冷卻速度下也會(huì)擴(kuò)展成明顯的裂紋。

2 改進(jìn)措施

2． 1 浸入式水口插入深度的改善

1) 在中間包車的液壓閥臺(tái)側(cè)增設(shè)液壓平衡馬達(dá)，定期校正位置傳感器，平衡各個(gè)液壓缸的升降，保證四個(gè)液壓缸升降一致。

2) 按渣線要求制作不同規(guī)格的墊塊，變?cè)€時(shí)選用合適規(guī)格的墊塊放置到中包升降框架下面，以防液壓缸泄壓造成中包偏斜。

3) 增加中間包的鋼板厚度，在中間包上加焊加強(qiáng)筋，減少中間包的變形量，同時(shí)根據(jù)中包變形量確定各流的水口長(zhǎng)度，確保水口底端平齊一致，進(jìn)而保證插入深度的一致。

2． 2 保護(hù)渣使用的改善

1) 選用合適的保護(hù)渣。保護(hù)渣消耗量需要滿足潤(rùn)滑，以防止黏結(jié)產(chǎn)生縱裂紋，也要滿足淺振痕，以防止橫裂紋。選擇堿度、粘度和結(jié)晶溫度的正確組合，對(duì)低碳鋼來說就能達(dá)到防止產(chǎn)生裂紋的效果。

2) 優(yōu)化加保護(hù)渣的操作，保護(hù)渣在結(jié)晶器中的厚度控制在35 ～ 50 mm，液渣層厚度在7 ～ 10 mm，確保保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)均勻熔化，使液渣層保持穩(wěn)定。

2． 3 結(jié)晶器系統(tǒng)的改善

1) 強(qiáng)化對(duì)結(jié)晶器使用狀況的監(jiān)控力度，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器銅板和足輥發(fā)生嚴(yán)重的磨損、變形或位移時(shí)，及時(shí)更換和修復(fù)。

2) 采用合適的結(jié)晶器錐度。對(duì)新上線的結(jié)晶器銅板的表面質(zhì)量和倒錐度進(jìn)行檢查，符合標(biāo)準(zhǔn)才能使用。

3) 定期對(duì)結(jié)晶器足輥、固定段、扇形段的對(duì)弧情況進(jìn)行檢測(cè)，保證準(zhǔn)確對(duì)弧。

4) 調(diào)整振幅和振頻。采用高頻率小振幅的振動(dòng)方式，減少偏振，降低負(fù)滑脫時(shí)間，使振痕深度降低，有利于減輕橫裂紋。

5) 調(diào)整結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度。調(diào)節(jié)結(jié)晶器冷卻水流量，調(diào)節(jié)前后的數(shù)值見表1 和表2，確保結(jié)晶器初始坯殼均勻生長(zhǎng)。

2． 4 二次冷卻改善

1) 建立溫度、拉速動(dòng)態(tài)配水模型。測(cè)量鑄坯表面溫度，利用測(cè)量值修正TWS 動(dòng)態(tài)溫度曲線，通過拉速來設(shè)定配水量，利用動(dòng)態(tài)溫度曲線實(shí)時(shí)修訂和穩(wěn)定配水量，確保連鑄坯表面溫度均勻、波動(dòng)小。

2) 二次冷卻采用弱冷。將三段式冷卻改為二段式冷卻，令活動(dòng)段下區(qū)不再噴水，設(shè)定合適的配水量，調(diào)整前后的數(shù)值見表3、表4，提高鑄坯的表面溫度，避免連鑄坯表面進(jìn)入700 ～ 900 ℃的第III 脆性溫度區(qū)，減少了在矯直區(qū)出現(xiàn)的表面裂紋。

3 結(jié)語

通過對(duì)浸入式水口插入深度，保護(hù)渣的使用，結(jié)晶器錐度、冷卻強(qiáng)度、振動(dòng)參數(shù)及二次冷卻強(qiáng)度等對(duì)低碳鋼表面裂紋的影響，提出了相應(yīng)的改善措施，大幅降低了鑄坯表面裂紋的缺陷，低碳鋼的鑄坯表面無缺陷率由原來的90%提高到目前的98． 97%。

參考文獻(xiàn)

［1］王世俊，郭甲男，周云，等． 南鋼熱軋中厚板表面裂紋缺陷分析［C］. 第七屆( 2009) 中國(guó)鋼鐵年會(huì)大會(huì)論文集( 中) ，2009．

［2］喻承歡，關(guān)開明，駱忠漢，等． 武鋼二煉鋼含Nb 鋼連鑄表面質(zhì)量的改進(jìn)［J］. 世界金屬導(dǎo)報(bào)，2002．

［3］劉建華，包燕平，孫維，等． H 型鋼表面裂紋成因分析［J］.鋼鐵，2006，8．