趙建平，霍彥朋，王碩明，朱立光

(1.河北聯(lián)合大學冶金與能源學院，河北省現(xiàn)代化冶金技術重點實驗室，河北唐山063009;2.河北鋼鐵集團唐山鋼鐵有限責任公司，河北唐山063016)

0 引言

為了適應日趨嚴峻的市場競爭，在提高唐鋼的整體產品質量的同時，應堅持產品質量的持續(xù)穩(wěn)定性，做到與用戶更緊密的結合在一起，所以必須要求工藝、設備和自動化系統(tǒng)具有可靠、穩(wěn)定、準確的控制能力［1-4］。本次技術改造主要針對1700生產線表面縱裂紋質量缺陷進行原因分析，針對不同原因從設備、工藝等方面進行優(yōu)化，達到1700線成材率的進一步提高。

1 不同鋼種表面裂紋產生原因

縱裂紋缺陷為1700線連鑄連軋工序主要缺陷，2009年其判開發(fā)比例為0.20%，占總缺陷比例的45%。通過對板卷裂紋分析，主要原因為連鑄鑄坯存在裂紋，軋機軋制后不能愈合，形成沿材料軋制方向的不連續(xù)缺陷，其長度和深度各異，表觀為非平直的較細暗線。板卷和鑄坯裂紋缺陷如圖1所示:

圖1 板卷和鑄坯裂紋缺陷

1.1 低碳系列(SPHC等鋼種)

SPHC裂紋主要集中在開澆頭坯和換水口過程中，主要是由于液面波動導致彎月面處化渣不好，致使初生坯殼薄厚不均，鑄坯表面產生微裂紋。

1.2 中碳系列(SS400B、NA等鋼種)以及中碳合金系列(Q345B等鋼種)

1)設備問題:結晶器振動差、銅板表面質量與銅板冷卻差、二冷水冷卻不均(噴嘴堵塞或扇形段漏水)、扇形段積渣、扇形段對弧等原因導致的熱應力與機械應力增加，使鑄坯產生微裂紋。

2)鋼水問題:各別爐次鋼水S、N含量較高，導致形成硫化物或氮化物在晶界析出。

3)生產節(jié)奏問題:拉速波動導致的結晶器內鋼水流場不穩(wěn)定，影響初生坯殼生長。

1.3 低碳合金鋼系列(管線鋼、汽車大梁鋼等鋼種)

此類鋼種碳含量一般處在包晶區(qū)邊緣，凝固過程中發(fā)生包晶反應，鑄坯容易產生微裂紋;同時對設備要求比較高，例如一、二冷的冷卻、結晶器振動、扇形段狀態(tài)。

2 縱裂紋主要控制措施

2.1 優(yōu)化扇形段輥面設計

扇形段為鑄機二冷設備，在澆注過程中主要問題集中在噴嘴堵塞，扇形段死輥導致積渣，劃傷鑄坯等情況，惡化了二冷效果，對鑄坯表面和內部質量產生較大影響。扇形段積渣多集中在零號扇形段前三排輥和結晶器足輥，積渣主要是由于輥子不轉和輥面表面粘渣，扇形段輥子不轉的原因主要為輥子受熱導致甘油潤滑效果變差。為解決此類問題，采取的措施如下:

1)優(yōu)化零號扇形段使用壽命，目前控制為10～15天進行更換檢修。

2)開澆過程中，提快結晶器足輥以及零號扇形段上半部分的給水時間。

3)優(yōu)化結晶器足輥和零號扇形段前三排輥面，適當提高結晶器寬面足輥水量。

噴嘴堵塞主要是由于二冷水質差，導致夾雜物較多(目前已提高二冷水質)，同時二冷水管道和二冷氣銹蝕嚴重，導致鐵銹堵塞噴嘴。為解決此類問題，對二冷管道進行更換，由碳鋼管道更改為不愛銹蝕的不銹鋼管路，同時加強噴嘴檢查與更換力度，減少噴嘴堵塞。

2.2 穩(wěn)定鋼水成分

控制C含量主要是控制避開包晶區(qū)，減少鑄坯凝固時發(fā)生包晶反應導致鑄坯裂紋。例如澆注T510L鋼種時，在成分允許的范圍內，C含量盡量控制中下限。鋼水中S、N對裂紋有較大的影響，主要是形成硫化物和氮化物在晶界析出，軋制后形成裂紋缺陷。

以SS400B為例，圖2為鋼水C、B、N、S含量對裂紋的影響。目前澆注SS400B時，鋼水成分按中下限控制。

圖2 鋼水中元素含量對裂紋的影響

2.3 優(yōu)化結晶器振動

結晶器振動直接影響保護渣的流入，容易導致鑄坯粘結和鑄坯裂紋，圖3為比例閥與伺服閥振動時位移曲線及對偏擺的影響。1700線連鑄結晶器振動采用液壓振動，其液壓閥使用比例閥，但比例閥使用過程中存在振幅衰減大，偏擺大的缺陷。目前更改為伺服閥，大大改善了結晶器振動，振幅衰減量降低50%，偏擺量降低約50%。

圖3 比例閥與伺服閥振動時位移曲線及對偏擺的影響

2.4 銅板鍍層改進

全鍍層結晶器使用過程中，渣線部位(彎月面處)經常發(fā)生鍍層脫落情況，導致粘結漏鋼事故，因此目前使用的銅板采用上口裸鍍，即銅板上沿往下200～250mm處使用裸銅，很好的解決了鍍層脫落情況，減少了因鍍層脫落導致的鑄坯裂紋。同時，各別結晶器內部氧化鐵皮嚴重，導致水槽堵塞，影響銅板傳熱，也會導致鑄坯裂紋。圖4為結晶器內堵塞的氧化鐵皮，圖5為銅板鍍層脫落。

針對以上情況，加強結晶器檢查力度，合理使用結晶器，控制結晶器使用壽命，下線后結晶器進行解體沖洗，防止氧化鐵皮等夾雜物生成。

2.5 穩(wěn)定結晶器液面與拉速

澆注過程中，液面波動對彎月面處坯殼生長有較大影響，拉速波動會影響結晶器內鋼水流場，從而影響鑄坯表面質量。

通過與液面自動控制廠家結合，對渦流液面自動控制系統(tǒng)的參數進行優(yōu)化，對電動缸控制機構進行調整，目前正常澆注情況下，液面波動由±3 mm降低到±1.5 mm。澆注過程中采用恒拉速控制，減少拉速波動，恒拉速率由以前的75%提高到目前88%。

3 結論

1)噴嘴堵塞、死輥積渣等情況，對鑄坯表面和內部質量產生較大影響。

2)穩(wěn)定鋼水成分，減少鋼水夾雜物，控制鋼水C、S、N、B等含量可以減少鑄坯表面缺陷。

3)優(yōu)化結晶器振動，減少振幅衰減、偏擺，使用伺服閥比使用比例閥振幅衰減量降低50%，偏擺量降低約50%。

4)對渦流液面自動控制系統(tǒng)的參數進行優(yōu)化，對電動缸控制機構進行調整，液面波動由±3 mm降低到±1.5 mm，恒拉速率由以前的75%提高到目前88%，提高了鑄坯表面質量。

［1］ 秦影，劉輝霞等.連鑄坯低倍缺陷的產生原因及控制［J］，河北冶金，2004，142(4):41-43.

［2］ 朱世維，張秀云等.中厚板中間裂紋的研究及預防措施［J］，金屬鑄鍛焊技術，2010，(5):183-186.

［3］ 張典紅，呂世霞等.中厚板表面裂紋控制［J］.天津冶金，2010，(3):19-21.

［4］ 劉志勇，王振宗等.連鑄坯材的低倍檢驗［J］.冶金標準化與質量，1997，(9):28-32.