王 雷， 王德炯

(南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業(yè)部， 江蘇 南京 210035)

連鑄坯卷渣對(duì)冷軋鋼帶的質(zhì)量影響及解決措施*

王 雷， 王德炯

(南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業(yè)部， 江蘇 南京 210035)

通過(guò)對(duì)冷軋鋼帶出現(xiàn)的起皮、分層等質(zhì)量缺陷進(jìn)行分析，找出連鑄澆注過(guò)程中結(jié)晶器鋼水液面波動(dòng)是造成卷渣現(xiàn)象的主要原因，據(jù)此采取一系列解決措施，最終解決了冷軋鋼帶的此類質(zhì)量問(wèn)題。

連鑄； 冷軋； 卷渣； 起皮； 分層

引 言

南京鋼鐵股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)參照GB/T699-2008標(biāo)準(zhǔn)所生產(chǎn)的，厚度為2.0～9.0 mm、寬度為125～320 mm優(yōu)質(zhì)碳素及優(yōu)質(zhì)錳鋼熱軋窄帶鋼，用戶經(jīng)過(guò)酸洗后均需要進(jìn)行冷軋工藝，冷軋成品厚度為0.1～6.0 mm，最終加工成刀具、鋸片、卷尺、鏈片、五金工具等，公司熱軋帶鋼月產(chǎn)量為4萬(wàn)多噸，用途十分廣泛。

但是，統(tǒng)計(jì)公司全年質(zhì)量異議時(shí)發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量異議集中反映為鋼帶的起皮、分層缺陷；采用掃描電鏡的方式對(duì)鋼材的起皮和分層處進(jìn)行能譜分析，總能發(fā)現(xiàn)有K，Na等鋼中不該存在的保護(hù)渣成分。

1 鋼帶生產(chǎn)加工工藝流程

1.1 連鑄坯生產(chǎn)工藝流程

100 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→100 t LF爐精煉→連鑄坯料→檢驗(yàn)→熱送至帶鋼廠。

1.2 熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝流程

入爐加熱→粗軋→精軋→檢驗(yàn)→卷取→打包→入庫(kù)。

1.3 冷軋鋼帶加工工藝流程

熱軋帶鋼氧化鐵皮破碎→酸洗→粗軋→精軋→檢驗(yàn)→卷取→打包→入庫(kù)，用戶根據(jù)用途進(jìn)行淬、回火等熱處理工藝。

2 缺陷分析及解決措施

2.1 缺陷分析

2.1.1 分析方法

采用線切割的方式制取試樣，通過(guò)鑲嵌、打磨、拋光、酒精超聲清洗后，做截面觀察，采用掃描電鏡配合能譜儀，檢測(cè)皮下縫隙及分層間隙中的成分含量。

2.1.2 起皮缺陷形貌及分析

冷軋鋼帶起皮缺陷類似長(zhǎng)條小結(jié)疤狀，有時(shí)也呈現(xiàn)發(fā)紋狀、龜紋狀、塊狀或魚鱗狀，鋼帶上下表面均有出現(xiàn)，一般在鋼帶兩邊距離邊部15～50 mm內(nèi)分布，在鋼帶全長(zhǎng)方向上呈現(xiàn)斷續(xù)分布[1]。

以冷軋鋼帶65Mn為例，熱軋帶鋼由2.15 mm冷軋至0.8 mm時(shí)出現(xiàn)起皮缺陷，起皮缺陷形貌如圖1 所示， 掃描電鏡對(duì)起皮處進(jìn)行能譜分析如圖 2所示，分析結(jié)果如表1所示，發(fā)現(xiàn)有大量的K，Na等保護(hù)渣成分。

圖1 65Mn冷軋起皮形貌

圖2 起皮處能譜分析

2.1.3 分層缺陷形貌及分析

冷軋鋼帶分層缺陷呈長(zhǎng)條狀，有時(shí)也呈現(xiàn)發(fā)紋狀，存在于鋼帶邊部，一般距離上表面和下表面較近，在鋼帶全長(zhǎng)方向上呈現(xiàn)間斷分布。

以冷軋鋼帶45Mn加工鏈片為例，熱軋帶鋼由7.5 mm冷軋至4.5 mm時(shí)出現(xiàn)分層缺陷，分層缺陷形貌如圖3所示，采用掃描電鏡對(duì)分層處進(jìn)行能譜分析如圖4所示，分析結(jié)果如表2所示，也發(fā)現(xiàn)有大量的K，Na，Cl等保護(hù)渣成分。

圖3 45Mn冷軋分層形貌

圖4 45Mn分層處能譜分析

表1 起皮處能譜分析結(jié)果/%

表2 分層處能譜分析結(jié)果/%

2.2 原因分析

2.2.1 連鑄機(jī)工藝參數(shù)

該連鑄機(jī)從熱調(diào)試到順產(chǎn)已經(jīng)有2年時(shí)間，為盡快達(dá)產(chǎn)達(dá)效，連鑄機(jī)澆注時(shí)采用的是可更換的兩段式分體式鋯質(zhì)鋁碳浸入式水口，具體連鑄機(jī)參數(shù)如表3所示。

2.2.2 卷渣原因分析

根據(jù)以上冷軋鋼帶起皮、分層缺陷的分析結(jié)果，基本斷定連鑄坯卷渣的原因是由于結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)造成，而影響鋼水液面波動(dòng)的主要因素有：澆注自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響、振動(dòng)系統(tǒng)的影響、人工操作的影響、鋼水質(zhì)量的影響。[2]

表3 連鑄機(jī)參數(shù)

2.3 影響因素

2.3.1 工藝裝備的影響

該連鑄機(jī)澆注自動(dòng)控制系統(tǒng)及振動(dòng)系統(tǒng)由上海某知名連鑄機(jī)公司設(shè)計(jì)、制造和供貨，投產(chǎn)運(yùn)行不久，從日常的使用及設(shè)備點(diǎn)檢過(guò)程來(lái)看，運(yùn)行比較正常，因此，完全可以排除工藝裝備的影響。

2.3.2 人工操作的影響

采用人工添加的方式，在結(jié)晶器內(nèi)分多批次、少量加入保護(hù)渣。結(jié)晶器振動(dòng)為高頻、小振幅式，正常情況下結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)控制在±5 mm以內(nèi)，如有異常致使鋼水液面超過(guò)10 mm，必須將波動(dòng)段割除進(jìn)行降級(jí)或判廢處理。因此，在添加保護(hù)渣的過(guò)程中，不允許隨意攪動(dòng)結(jié)晶器內(nèi)鋼水或頻繁撈取渣條。

在更換兩段式分體浸入式水口時(shí)，需將更換水口前、后3 m長(zhǎng)的連鑄坯割除，進(jìn)行降級(jí)或判廢處理，但卷渣段的連鑄坯有可能割除不夠干凈。

2.3.3 鋼水質(zhì)量的影響

為了提高優(yōu)質(zhì)碳素及錳鋼熱軋窄帶鋼內(nèi)在質(zhì)量，鋼水LF爐處理均采用Al脫氧、Ca處理的工藝，鋼中w(Al)為0.010%～0.040%，鋼中多余的Al2O3鈣處理時(shí)生成低熔點(diǎn)的12CaO·7Al2O3，比較易于上浮被鋼包頂渣所吸收。鈣處理質(zhì)量直接影響鋼水的流動(dòng)性，而鋼水的流動(dòng)性又是影響結(jié)晶器鋼水液面波動(dòng)的主要原因。

另外，在鋼水澆鑄的過(guò)程中，中間包與浸入式水口之間保護(hù)不到位極易造成鋼中w(Al)與空氣中的氧結(jié)合生成高熔點(diǎn)的Al2O3，附在浸入式水口內(nèi)壁造成中間包注流失控，引起結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動(dòng)，從而卷渣。[3]

鋼水Al脫氧及Ca處理的工藝反應(yīng)式如下：

2Al+3O=Al2O3

Ca+O=CaO

7Al2O3+12CaO=12CaO·7Al2O3

2.4 解決措施

(1)加強(qiáng)工藝裝備的點(diǎn)檢及維護(hù)，每次停產(chǎn)檢修均使用便攜式主動(dòng)檢測(cè)裝置對(duì)振動(dòng)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，確保工藝設(shè)備良好運(yùn)行。

(2)延長(zhǎng)鋼水軟吹氬時(shí)間，由原來(lái)的15 min增加到20 min，促進(jìn)夾雜物尤其是12CaO·7Al2O3充分上浮，以提高鋼水的流動(dòng)性。

(3)連鑄兩段式分體浸入式水口澆注改用內(nèi)裝整體式水口澆注，徹底解決中間包與浸入式水口之間保護(hù)不到位的問(wèn)題，基本做到鋼水無(wú)氧化的保護(hù)澆注，避免水口蓄流，同時(shí)將浸入式水口插入深度控制在90～100 mm，減少澆注時(shí)鋼水流動(dòng)對(duì)結(jié)晶器液面的擾動(dòng)。

(4)單次連澆爐數(shù)控制在12爐以內(nèi)，不僅能解決長(zhǎng)時(shí)間澆注情況下，耐材侵蝕對(duì)鋼水的污染，也能解決更換兩段分體式浸入式水口時(shí)，對(duì)卷渣段坯料剔除不到位造成的卷渣殘余。

3 結(jié) 論

(1)徹底解決了更換兩段式分體浸入式水口時(shí)卷渣段剔除不干凈問(wèn)題，從源頭避免連鑄坯卷渣現(xiàn)象對(duì)熱軋帶鋼的質(zhì)量影響。

(2)降低了熱軋帶鋼在冷軋過(guò)程中因起皮、分層缺陷造成質(zhì)量異議的幾率，同時(shí)也提高了南鋼熱軋帶鋼的內(nèi)在質(zhì)量。

[1] 吳 進(jìn)，徐在新，周云松，等.熱軋帶鋼邊部起皮缺陷影響因素分析[J].鋼鐵研究，2012，40(2)：56—58.

[2] 蔡開(kāi)科.澆注與凝固[M].北京:冶金工業(yè)出版社，1987.

[3] 賀道中，蘇振江，周志勇.鋁脫氧鋼水鈣處理熱力學(xué)分析與應(yīng)用[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010，24(3)：5—9.

2015-08-05

王 雷，工程師。E-mail：wanglei1@njsteel．com．cn

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