連鑄坯角部缺陷產(chǎn)生的原因分析及改進(jìn)

梁靜召、田鵬、高建國(guó)、韓德文、馬如龍

（河鋼承鋼板帶事業(yè)部，河北承德，067002）

摘要: 在板坯生產(chǎn)過(guò)程中針對(duì)連鑄坯角部產(chǎn)生的裂紋缺陷進(jìn)行工藝分析，通過(guò)調(diào)整結(jié)晶器保護(hù)渣性能、連鑄二冷水的配比、優(yōu)化結(jié)晶器工藝參數(shù)、提高設(shè)備精度等措施，連鑄坯角部裂紋缺陷比例明顯降低，熱軋板卷因鑄坯角部產(chǎn)生的翹皮缺陷得到明顯的改善。

關(guān)鍵詞: 連鑄坯; 角部裂紋; 原因分析; 改進(jìn)

1 前言

河鋼承鋼煉鋼廠板坯連鑄機(jī)于2008年投產(chǎn)，目前已經(jīng)開發(fā)出100多個(gè)鋼種，隨著品種鋼質(zhì)量要求的不斷提升，在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中角部裂紋對(duì)卷板表面質(zhì)量產(chǎn)生了極大的影響，嚴(yán)重影響了卷板的成材率及合同兌現(xiàn)率，尤其是在酸洗板冷軋基料生產(chǎn)的過(guò)程中，由于鑄坯的角部缺陷，造成鑄坯修磨比例在不斷的增加，酸洗基板的綜合合格率較低。為此，對(duì)鑄坯角部產(chǎn)生裂紋缺陷的原因進(jìn)行分析，針對(duì)每項(xiàng)原因制定有效的措施，鑄坯角部質(zhì)量得到明顯的改善，熱卷卷板的成材率大幅度提升。

2連鑄機(jī)基本參數(shù)

河鋼承鋼目前有2臺(tái)2×（900-1650）板坯連鑄機(jī)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力350萬(wàn)噸/年，采用了液壓振動(dòng)、動(dòng)態(tài)二冷水、動(dòng)態(tài)輕壓下、氫氧切割等先進(jìn)技術(shù)。連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)見表1.

表1   連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)

3 現(xiàn)狀分析

隨著當(dāng)前品種鋼數(shù)量的不斷增加，在生產(chǎn)過(guò)程中在鑄坯的角部出現(xiàn)橫裂紋（見圖1），軋制后在鋼卷的邊部出現(xiàn)嚴(yán)重的邊部翹皮缺陷，典型的鋼種為當(dāng)前生產(chǎn)的中碳包晶鋼，主要體現(xiàn)的鋼種為SS400、SS400含硼鋼，從宏觀上看，角部出現(xiàn)的裂紋主要發(fā)生在鑄坯的內(nèi)弧的角部，在振痕的波谷處，深度在3mm左右，軋制后在鋼卷上主要集中在邊部10-20mm的位置，表面的為細(xì)小翹皮缺陷。

圖1 鑄坯邊部角裂

4板坯角部裂紋缺陷的原因分析

通過(guò)對(duì)板坯角部缺陷進(jìn)行跟蹤分析，產(chǎn)生的位置主要發(fā)生在板坯的邊部振痕的波谷處，因此，判斷產(chǎn)生角部缺陷的主要原因是在結(jié)晶器內(nèi)，主要位置發(fā)生在結(jié)晶器彎月面處。初生坯殼在結(jié)晶器彎月面處發(fā)生拉斷和焊合，造成初生坯殼產(chǎn)生重疊，造成在后期冷卻的過(guò)程中出現(xiàn)裂紋，尤其是冷卻和矯直的過(guò)程中，在連鑄坯的角部產(chǎn)生橫裂紋。造成鑄坯產(chǎn)生角部裂紋缺陷主要和結(jié)晶器的振動(dòng)參數(shù)、保護(hù)渣的熔化速度、中包過(guò)熱度、連鑄機(jī)的拉坯速度等有直接關(guān)系。

4.1中包過(guò)熱度

中間包內(nèi)鋼水的溫度制定影響到結(jié)晶器內(nèi)鋼水的溫度，過(guò)熱度越高，結(jié)晶器內(nèi)的鋼水溫度就高，在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生的坯殼就薄，由于鋼水在結(jié)晶器內(nèi)靜壓力較大，薄的坯殼不能承受住鋼水的靜壓力，會(huì)造成坯殼拉斷，產(chǎn)生缺陷。中間包內(nèi)鋼水過(guò)熱度過(guò)低，結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣的熔化速度就會(huì)變慢，造成保護(hù)渣液渣層數(shù)量減少，不能有效的填充到結(jié)晶器和坯殼之間的縫隙內(nèi)，增加拉坯阻力，在結(jié)晶器彎月面處產(chǎn)生裂紋。

4.2拉坯速度不穩(wěn)定

連鑄要求執(zhí)行恒拉速，在生產(chǎn)過(guò)程中由于上下道工序的銜接問(wèn)題，會(huì)造成拉速波動(dòng)，跟蹤生產(chǎn)過(guò)程顯示，尤其是在升降拉速的過(guò)程中，鑄坯角部缺陷（鸚鵡嘴狀）會(huì)增加到70%以上，主要原因是在升降拉速的過(guò)程中結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流場(chǎng)發(fā)生變化，造成鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝結(jié)時(shí)間發(fā)生變化，在彎月面處結(jié)晶器坯殼會(huì)變薄和變厚，引起鑄坯冷卻強(qiáng)度發(fā)生變化，造成鑄坯角部裂紋的出現(xiàn)。

4.3保護(hù)渣性能

在板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的過(guò)程中，保護(hù)渣的理化指標(biāo)對(duì)鑄坯質(zhì)量有著十分明顯的影響，在保護(hù)渣的理化指標(biāo)中粘度的大小是連鑄坯表面質(zhì)量關(guān)鍵因素，因此，在合理的拉坯速度下，盡量降低保護(hù)渣的粘度，提升鑄坯表面質(zhì)量。

4.4振動(dòng)參數(shù)

結(jié)晶器的振動(dòng)參數(shù)對(duì)鑄坯表面振痕的深淺有直接的影響，尤其是在低拉速的生產(chǎn)條件下，需要適當(dāng)降低結(jié)晶器振動(dòng)負(fù)滑脫時(shí)間，提高振動(dòng)頻率，改善連鑄坯振痕深度，減少鑄坯產(chǎn)生角部橫裂紋的邊界條件。

4.5二冷水冷卻

在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，二冷水的大小對(duì)鑄坯質(zhì)量，尤其會(huì)影響到鑄坯的表面質(zhì)量的好壞，二冷水的流量和壓力不均會(huì)造成鑄坯的表面冷卻不均，因冷卻不均產(chǎn)生的應(yīng)力造成鑄坯角部出現(xiàn)橫裂紋。

5解決對(duì)策與效果

針對(duì)在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成鑄坯角部產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，取得了良好的效果。

5.1嚴(yán)格過(guò)熱度控制

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的鋼種對(duì)中間包的過(guò)熱度進(jìn)行劃分，尤其是包晶鋼的中間包過(guò)熱度必須控制在15-30℃之間，目標(biāo)過(guò)熱度控制在20℃。中間包溫度命中率提升到95%以上。

5.2恒拉速操作

根據(jù)生產(chǎn)鋼種的斷面要求，合理控制連鑄拉速（見表2），強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，通過(guò)優(yōu)化控制轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄的時(shí)間配比，降低工序間影響因素，保證拉速穩(wěn)定。

表2連鑄拉速

5.3 優(yōu)化保護(hù)渣性能

針對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程中的拉速，對(duì)保護(hù)渣的粘度進(jìn)行優(yōu)化，兩者合理的乘積范圍在0.15-0.35之間。針對(duì)結(jié)晶器保護(hù)渣粘度在0.1-0.2Pa.s范圍，調(diào)整至0.20-0.25Pa.s范圍內(nèi)，在合理的拉速范圍內(nèi)通過(guò)粘度調(diào)整來(lái)提升鑄坯表面質(zhì)量。

5.4優(yōu)化振動(dòng)參數(shù)

優(yōu)化振動(dòng)參數(shù)主要是對(duì)負(fù)滑脫時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，以拉速為1.1 m/min為例，將振頻調(diào)整到155f(r/min)，負(fù)滑脫時(shí)間調(diào)整為0.138適當(dāng)降低了結(jié)晶器振動(dòng)負(fù)滑動(dòng)時(shí)間，降低了鑄坯表面振痕。

5.5合理控制二冷水

在原設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為保證生產(chǎn)順行，設(shè)計(jì)的二冷水冷卻強(qiáng)度過(guò)大，針對(duì)不同的鋼種對(duì)二冷水表進(jìn)行優(yōu)化，將整體水量下調(diào)10%，尤其是針對(duì)包晶鋼和中高碳鋼的二冷水實(shí)現(xiàn)弱冷。每個(gè)澆次二冷水的水嘴進(jìn)行檢查和更換，避免由于二冷水水嘴堵塞造成的冷卻強(qiáng)度不均。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)踐證明，在連鑄坯生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)中間包過(guò)熱度的控制、恒拉速標(biāo)準(zhǔn)化制度的執(zhí)行、保護(hù)渣性能的優(yōu)化、二冷水工藝的優(yōu)化及振動(dòng)參數(shù)的調(diào)整，鑄坯表面質(zhì)量得到明顯提升，鑄坯綜合合格率提升到98%以上，降低了卷板邊部翹皮的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)

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