宋部軍

(東北特鋼集團北滿特殊鋼有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾161041)

北滿特鋼電渣爐用電極坯料，單相電渣爐用電極錠，三相電渣爐用軋坯。電極錠截面為圓形，而且錠身較長，表面順裂情況發(fā)生較多。2013年10月，新上一臺噴丸設備，要求所有電極錠重熔前全部噴丸。因此，電極錠不允許再有順裂現(xiàn)象。煉鋼分廠對電極錠順裂問題進行立項研究。

1 現(xiàn)狀

2013年電極錠順裂發(fā)生情況，較多，具體情況，見表1，實物照片，見圖1，現(xiàn)有電極錠，具體尺寸，見表2。

表1 2013年電極錠生產(chǎn)及順裂支數(shù)

圖1

表2 電極錠圖紙尺寸

由以上數(shù)據(jù)看，錠身越長，直徑越大的電極錠順裂傾向越大。

2 理論分析

鋼液注入到鋼錠模內(nèi)，由于澆注鋼液溫度較高，約在1 500℃以上，而鋼錠模的溫度在30～80℃，因此鋼液受到模壁的激冷作用，使接觸模壁的鋼液瞬間得到較大的過冷度，并以最大的凝固速度結晶。另外，鋼液與粗糙的模壁表面接觸，形成大量結晶核心。由于在鋼錠模表面上存在著大量的結晶核心，以及在強烈快速冷卻條件下，不允許晶核繼續(xù)長大，晶粒之間的相互影響又妨礙長大，結果在鋼錠的最外層形成細小的等軸晶帶，晶粒是無定向和無規(guī)則的，這就是所謂激冷層［1］。

在鋼錠上激冷層的厚度并不均勻，厚薄主要受下列因素的影響:

(1)注溫注速。如果注溫越高或注速越快，鋼液在模內(nèi)溫度就越高，獲得的過冷度就越小，激冷層也就越薄。

(2)模壁厚度和模溫。模壁厚度大，在單位時間內(nèi)自鋼液吸收的熱量就越多，即冷卻強度大，激冷層厚。模溫的影響也與此相同。模溫低，冷卻強度大，易使激冷層變厚。

(3)錠型。錠型對激冷層的影響主要表現(xiàn)在冷卻面上。一般是單位鋼液所具有的冷卻面越大，激冷層越厚，如方型鋼錠的激冷層比圓形鋼錠激冷層厚。

激冷層相當于鋼錠表皮的外衣，具有一定的保護作用。但它的厚度要適當，太薄經(jīng)受不住鋼液的靜壓力易使鋼錠產(chǎn)生順裂或在加工時產(chǎn)生裂紋;太厚會使激冷層各處收縮不一，容易出現(xiàn)應力過大而產(chǎn)生裂紋。激冷層的合適厚度一般應為5～15mm［2］。

針對以上分析，煉鋼分廠從以下方面采取措施:

(1)澆注溫度

根據(jù)實際測定，煉鋼分廠過熱度按60℃設定。煉鋼分廠注溫按下式計算:

T澆注溫度=T熔+60℃±5℃

式中:T熔為鋼的熔點，60℃為過熱度，5℃為澆注溫度的波動范圍。

鋼水達到鋼包盛鋼量上限，澆注溫度的波動范圍控制在不超過±5℃。

2)澆注速度

澆注速度與澆注溫度緊密配合。加快澆注速度相當于提高澆注溫度。所以高溫時應慢注，低溫應快注。對裂紋傾向大的鋼種(如高速鋼)，不宜快注。對于流動性差的鋼種(如含鈦、鋁、鉻的高合金鋼)，不宜慢注。

(3)鋼錠模溫度

經(jīng)過邱紹岐等人統(tǒng)計分析，模溫控制30～80℃，鋼錠的裂紋發(fā)生率最低［1］。電極錠的模溫按此溫度控制。

(4)其他

因考慮成本因素，未增加壁厚。考慮電渣爐冶煉工藝，未改變截面形狀。

3 結語

2014年2月和3月，共產(chǎn)電極錠284支，涉及鋼種有高速鋼、模具鋼、合金結構鋼、軸承鋼。僅有2支發(fā)生順裂。順裂發(fā)生率明顯降低。

［1］張承武，煉鋼學.冶金工業(yè)出版社，1991.

［2］邱紹岐，等編，電爐煉鋼原理及工藝.冶金工業(yè)出版社，1996.