沈 艷 鄧向陽 張艷軍 謝 有

(中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇213011)

近年來風(fēng)力發(fā)電、核電、海洋石油鉆井平臺(tái)、造船等對(duì)大型寬厚板類產(chǎn)品的需求量在日趨增加，同時(shí)對(duì)該類產(chǎn)品的質(zhì)量也提出了非常嚴(yán)格的要求，目前生產(chǎn)厚板和特厚板的坯料有模鑄扁鋼錠、鍛壓坯、初軋板坯及連鑄板坯等。采用模鑄梅花鋼錠初軋坯生產(chǎn)寬厚板，其生產(chǎn)流程長，效率低，投資大，能耗高，成材率低，而采用連鑄板坯，往往受到規(guī)格及壓縮比的限制難以滿足用戶的要求，因此大型模鑄扁錠更適合作為特殊鋼板和特厚鋼板的坯料。

1 寬厚鋼板無損檢測(cè)不合缺陷分析

目前我公司生產(chǎn)的13 t～45 t模鑄下注扁鋼錠產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)非常大，軋成寬厚鋼板后無損檢測(cè)合格率只有60%左右，不僅造成了大量的材料報(bào)廢，成本損失非常大，嚴(yán)重影響了企業(yè)效益，同時(shí)還影響了用戶交貨期。

鋼板無損檢測(cè)不合缺陷類型為點(diǎn)狀或點(diǎn)狀密集型缺陷，缺陷分布區(qū)域也比較一致(如表1、圖1所示)，主要分布在頭部(冒口)寬度中心區(qū)域，向尾部延伸超過鋼錠高度一半以上，缺陷分布深度為鋼板厚度12附近。無損檢測(cè)按GBT 2970—2016 Ⅲ級(jí)執(zhí)行。

為查找缺陷原因，對(duì)鋼板頭部進(jìn)行了低倍酸洗檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在150 mm和180 mm厚鋼板頭部存在不同程度的疏松缺陷(其局部形貌如圖2所示)，主要分布在鋼板兩個(gè)寬度14線之間，在厚度方向主要集中在中心部位。這種分布方式與鋼板無損檢測(cè)不合的分布區(qū)域極為相似，由此可以判定：鋼板無損檢測(cè)不合是由坯料內(nèi)部的中心偏析、疏松和內(nèi)部裂紋等缺陷所致，而在隨后的軋制過程中這些低倍缺陷沒有被有效壓合，最終導(dǎo)致了鋼板無損檢測(cè)不合格，所以對(duì)于特厚板來說，軋制速率和高溫階段的單道次壓下量(變形向心部滲透的能力)以及堆垛緩冷對(duì)特厚板無損檢測(cè)有一定的影響。

圖2 150 mm厚鋼板頭部低倍缺陷圖片
Figure 2 Macroscopic defects in the head of 150 mm thick steel plate

表1 寬厚鋼板無損檢測(cè)情況Table 1 Non-destructive test situations of wide and thick steel plates

表2 改進(jìn)后的模鑄扁錠煉鋼生產(chǎn)工藝參數(shù)Table 2 The improved process parameters of steelmaking for die casting flat ingot

2 模鑄扁錠冶煉及軋制工藝改進(jìn)措施

為提高鋼板無損檢測(cè)合格率，針對(duì)模鑄扁錠中存在的低倍缺陷，解決措施主要如下：

(1)增加冒口容積：采用加高圈，其中13 t～20 t鋼錠在錠模頂端使用100 mm高的加高圈，對(duì)應(yīng)的冒口內(nèi)插板高度從原來的500 mm增至600 mm，相應(yīng)的冒口容積從原來的14%提高至16%；30 t～45 t鋼錠在錠模頂端加120 mm高的加高圈，對(duì)應(yīng)的冒口內(nèi)插板高度從原來的550 mm增至670 mm，相應(yīng)的冒口容積從原來的15%提高至17.5%。冒口容積的有效提升，增加了冒口處補(bǔ)縮的鋼水量，從而可以有效減輕中心縮孔、疏松等低倍缺陷，并可以增加冒口吸收上浮的夾雜物的能力，提高了鋼水純凈度。

(2)適當(dāng)降低鋼水的澆注過熱度，將澆注過熱度由改進(jìn)前的45～50℃，降低至40～45℃，將扁錠錠身部位的平均澆注速度由170 mmmin～190 mmmin降低至140 mmmin～160 mmmin，將冒口補(bǔ)縮澆注時(shí)間延長1 min以上，錠身澆注過程保持注流注速的平穩(wěn)，冒口補(bǔ)縮過程做到逐步縮流，直至最后大包水口結(jié)死斷流。過熱度及澆注速度的降低均能有效控制鋼錠凝固過程中柱狀晶的生長，有利于等軸晶的生長，從而提高鋼錠內(nèi)部強(qiáng)度，并能降低鋼錠的中心偏析、疏松、縮孔等低倍缺陷。改進(jìn)后的模鑄扁錠煉鋼生產(chǎn)工藝參數(shù)見表2。

(3)增強(qiáng)冒口的保溫作用，盡可能延長冒口處鋼液的凝固時(shí)間，確保冒口處鋼液能對(duì)錠身處的凝固縮孔進(jìn)行充分的補(bǔ)縮，當(dāng)冒口補(bǔ)縮到13左右時(shí)，逐步添加高效發(fā)熱劑，具體使用量為2.5 kgt～3 kgt，冒口補(bǔ)縮結(jié)束后立即加入30 kg～40 kg碳化稻殼對(duì)冒口處鋼液進(jìn)行保溫。此外，為防止鋼錠產(chǎn)生裂紋等缺陷，對(duì)脫模及脫冒口時(shí)間做出了嚴(yán)格的要求。

(4)鋼錠本身帶有中心疏松、偏析、縮孔等低倍缺陷，通過澆注過程的改進(jìn)可以適當(dāng)減輕這些缺陷，但是很難徹底消除，因此改善軋制工藝條件，可以對(duì)鋼錠坯料帶來的低倍缺陷進(jìn)行有效彌補(bǔ)。具體措施：增加高溫階段單道次壓下量，采用低速軋制，使變形充分向心部滲透，壓合疏松、縮孔缺陷。

3 結(jié)語

(1)通過分析研究發(fā)現(xiàn)，造成寬厚鋼板無損檢測(cè)不合格的原因主要是由其對(duì)應(yīng)的坯料(模鑄扁錠)中存在的大量中心疏松、中心偏析、縮孔等

低倍缺陷在軋制過程中沒有很好地壓合造成的。

(2)針對(duì)中心疏松、縮孔、中心偏析等低倍缺陷，公司對(duì)鋼錠模設(shè)計(jì)參數(shù)尤其是冒口設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，增加了冒容比，提高了冒口的補(bǔ)縮能力，同時(shí)對(duì)澆注過熱度和澆注速度等澆注工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，減少了鋼錠內(nèi)柱狀晶比例，增加了等軸晶比例，從而提高了鋼錠的致密度，改善了鋼錠的低倍質(zhì)量，另外還對(duì)軋制工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，自2019年下半年以來我公司生產(chǎn)的13 t～45 t下注模鑄扁錠坯料軋制的鋼板，經(jīng)無損檢測(cè)后，尚未出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象。