張立標(biāo)

1 前言

山鋼股份濟(jì)南分公司煉鋼廠6#板坯連鑄機(jī)于2015年6月投產(chǎn)，設(shè)計鑄坯坯型尺寸為200/250 mm×（1 600～2 300）mm×（2 500～4 100）mm，品種結(jié)構(gòu)以普碳鋼、普通低合金鋼、船板鋼、高強(qiáng)鋼、管線鋼、海工鋼為主，軋制厚度為8～110 mm中厚板。自投產(chǎn)以來，連鑄坯表面質(zhì)量不穩(wěn)定，軋制后鋼板表面裂紋、表面夾雜較多，產(chǎn)生了大量的協(xié)議板和廢品板，嚴(yán)重影響了品種鋼的質(zhì)量。分析發(fā)現(xiàn)，主要是鑄坯表面裂紋和表面夾渣導(dǎo)致了鋼板軋制過程產(chǎn)生裂紋和結(jié)疤等表面缺陷，給生產(chǎn)造成經(jīng)濟(jì)損失，影響了品牌形象。為此，本研究對鑄坯缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，提出了改進(jìn)控制措施，取得了較好的效果。

2 鑄坯缺陷分析及控制

2.1 鑄坯外弧角橫裂缺陷分析與控制

2.1.1 缺陷分析

生產(chǎn)過程中連鑄鑄坯外弧角部形成的與拉坯方向垂直的橫向裂紋，通常隱藏于皮下1～2 mm，長度一般5～20 mm，該缺陷經(jīng)軋制后在鋼板邊部形成“W”形或“M”形山峰狀裂紋。鑄坯及軋制后鋼板裂紋缺陷形態(tài)見圖1。

圖1 火焰處理后鑄坯表面裂紋形態(tài)

2.1.2 控制措施

1）扇形段對弧精度控制。扇形段合箱前順弧輥間偏差控制在±0.05 mm以內(nèi)，在線段間順弧精度控制在±0.15 mm以內(nèi)。

2）結(jié)晶器冷卻水量的優(yōu)化。結(jié)合以往的連鑄經(jīng)驗，對結(jié)晶器進(jìn)出水溫差和寬窄邊的熱流通量比例進(jìn)行跟蹤，對比分析結(jié)晶器水流量變化對連鑄坯角裂的影響，確定寬窄最佳水量及水槽內(nèi)水流速。

3）結(jié)晶器窄邊銅板錐度的優(yōu)化。6#連鑄機(jī)結(jié)晶器的外弧側(cè)銅板垂直不收縮，內(nèi)弧側(cè)銅板為自上至下收縮1 mm的非垂直形式，這直接導(dǎo)致了連鑄坯坯殼在結(jié)晶器內(nèi)凝固情況的差異。根據(jù)結(jié)晶器銅板磨損情況，采取了適當(dāng)減小窄邊銅板倒錐度的措施。

4）結(jié)晶器窄邊足輥間隙的優(yōu)化。結(jié)晶器窄邊原設(shè)計為4根足輥、6個噴嘴，足輥均比窄邊銅板的延長線凸出5 mm，鑄坯出結(jié)晶器后受到較大的擠壓，設(shè)計不合理。通過減小窄邊足輥間隙，由5-5-5-5改為5-2-2-2，改進(jìn)后鑄坯角裂情況明顯好轉(zhuǎn)。

5）彎曲段邊部噴嘴噴淋優(yōu)化。數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，相近情況下，1 820 mm斷面連鑄坯出現(xiàn)外弧角橫裂的比例為2 200 mm斷面連鑄坯的3～3.5倍。生產(chǎn)1 820 mm的連鑄坯角橫裂比例明顯偏高。經(jīng)過分析論證，本著保證可以生產(chǎn)1 820 mm和2 200 mm斷面的原則，將新上線彎曲段S0～S5內(nèi)外弧每排第5根噴嘴堵死（合計32個噴嘴），同時對噴淋水量進(jìn)行了調(diào)整，確保冷卻水流密度不變。改進(jìn)后，1 820 mm斷面的連鑄坯角裂爐次量下降了28.5%，2 200 mm斷面的連鑄坯角裂爐次量下降了51%。

2.1.3 控制效果

通過對連鑄坯外弧角橫裂缺陷產(chǎn)生的原因分析及采取相應(yīng)改進(jìn)措施后，鑄坯表面缺陷得到了很好控制。鑄坯外弧角橫裂缺陷發(fā)生率由25.2%降低到0.03%以下。

2.2 鑄坯表面夾雜缺陷分析與控制

2.2.1 缺陷分析

因鑄坯表面夾雜導(dǎo)致的鋼板表面缺陷呈現(xiàn)出增多趨勢，夾雜缺陷為鑲嵌于連鑄鑄坯表面或皮下1～2 mm處的渣狀物，呈白色或灰白色，硬度稍高，形狀不規(guī)則，面積大小及數(shù)量不確定。該缺陷經(jīng)軋制后在鋼板表面同樣呈白色或灰白色夾雜。

對鋼板表面夾雜處取樣進(jìn)行掃描電鏡分析，掃描電鏡形貌及成分含量分別見圖2和表1。

圖2 鋼板夾雜掃描電鏡形貌

表1 缺陷處夾雜物成分 %

從表1分析結(jié)果來看，夾雜缺陷處成分出現(xiàn)了Na元素，說明其與保護(hù)渣成分存在一定關(guān)系。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中間包開澆第1爐的影響較大，第1爐平均缺陷率為2.44%，其余爐次平均缺陷率僅0.07%。澆注第1爐時過熱度控制情況與鋼板夾雜缺陷率存在明顯關(guān)系。第1爐澆注過程中因結(jié)晶器內(nèi)流場不穩(wěn)定，導(dǎo)致未融化的保護(hù)渣被卷入鋼水，靠近結(jié)晶器彎月面處的鋼水凝固速度較快，被卷入的保護(hù)渣無法得到充分上浮便被凝固在坯殼內(nèi)，形成鑄坯表面或皮下夾渣。

2.2.2 預(yù)防措施

1）提高中間包開澆第1爐鋼水過熱度至20～30℃，確保開澆初期結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣化渣良好。2）在保證安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，盡量減少對開澆初期結(jié)晶器內(nèi)鋼液面攪動頻率及幅度，以降低因液面異常波動導(dǎo)致保護(hù)渣嵌入初生坯殼中。3）在保證出結(jié)晶器安全坯殼厚度的基礎(chǔ)上，盡量快速將拉速提起，以降低中間包開澆初期結(jié)晶器內(nèi)鋼水溫度偏低對保護(hù)渣熔化的影響，以盡快穩(wěn)定結(jié)晶器流場。

2.2.3 取得的效果

以上措施實施后，鋼板表面夾雜缺陷率大幅降低，尤其開澆第1爐尤為明顯，鋼板夾雜缺陷率由月均1.32%降低至0.13%以下。

3 結(jié) 語

扇形段對弧精度、結(jié)晶器窄邊錐度、結(jié)晶器足輥間隙等設(shè)備參數(shù)設(shè)定對連鑄坯角部裂紋控制有一定影響；結(jié)晶器水量及流速、彎曲段上部二冷水分布及配水量對鑄坯角部裂紋控制有一定影響；通過電鏡分析，鑄坯表面夾雜缺陷與保護(hù)渣成分吻合；實踐證明，開澆第1爐鑄坯表面夾雜發(fā)生幾率高，通過采取提高鋼水過熱度、穩(wěn)定澆注等措施，可降低鑄坯表面夾雜。