亢少華  關文博

（山西建邦集團通才工貿有限公司  山西  043400）

摘  要：鑄坯脫方是最普遍，最常見的一種缺陷。脫方嚴重不僅會導致漏鋼，直接威脅到生產，同時脫方的鑄坯在軋制過程中，由于鑄坯變形量大，不能咬入軋輥還會造成堆鋼事故，或在初軋、中軋、精軋段不能軋制愈合脫方引起的裂紋缺陷，造成軋制爛鋼，嚴重影響軋制生產。同時，因鑄坯脫方導致生產拉速被限制，制約產能效益。本文從鑄坯脫方影響的因素：鋼水成份、溫度拉速、結晶器銅管、結晶器水質、二冷配水等方面分析，提出我廠控制脫方的應對措施。

關鍵詞 ：連鑄；小方坯；脫方；控制

山西建邦集團在連鑄高拉速生產過程中時常出現因噴咀堵塞造成鑄坯嚴重脫方的現象，一旦出現脫方連鑄機拉速會受到限制，降低了連鑄機臺時產量，同時它的出現常伴有角部縱向裂紋和面部縱向裂紋的出現，嚴重時會造成漏鋼事故的發生。另外脫方還嚴重影響到線棒下道軋制工序中軋機的正常咬入，造成軋制事故。因此目前方坯生產過程中如何有效減小脫方，控制脫方的產生是當前工藝人員面臨的重要問題。

1  鑄坯脫方機理與危害

1.1  脫方機理

鑄坯脫方是指連鑄方坯和矩形坯發生切向變形，致使4個角不成直角，通常是一對銳角和一對鈍角,是小方坯生產過程中常見的質量缺陷。

一般認為，脫方主要是由于結晶器和二冷段區域冷卻不均勻造成的，導致冷卻不均勻的因素有結晶器嚴重磨損、結晶器振動偏擺、二冷噴淋管偏斜、二冷噴咀堵塞等。根據目前研究造成脫方的主要根源還是在結晶器內與二冷階段冷卻不均。

 由于鋼水進入結晶器內強制冷卻的過程中，坯殼凝固較快，較早收縮形成氣隙，氣隙使得坯殼傳熱受阻。出結晶器時角部最弱，鑄坯容易產生變形。當結晶器內冷卻不均勻，造成坯殼厚度存在差異，出結晶器后會在凝固收縮的過程中會在鋼水靜壓力的作用下產生脫方；在二冷區噴水冷卻時，會加劇這一現象，加之若二次冷卻不均，即使在結晶器內凝固較均勻的坯殼，也會因為二冷區域冷卻不均，同樣會導致脫方。

1.2  脫方危害

1、鑄坯脫方的危害有以下幾方面：

2、脫方往往伴隨著角部縱向裂紋和面部縱向裂紋；

3、脫方并伴隨一定程度的鼓肚，嚴重時會產生漏鋼事故，影響鑄機正常生產；

4、脫方坯吊運困難，吊運過程中極易出現散夾，容易砸壞設備和引發安全事故；

5、脫方還會造成加熱爐推鋼倒鋼現象，鑄坯難以咬入軋機孔型，給軋制帶來一定的困難，且易扭轉出現折疊缺陷。

2  生產現狀

2.1  鑄機基本參數的影響

我廠現有六機六流方坯連鑄機兩座，斷面為160×160mm小方坯。主要生產鋼種為Q195、Q235、HPB300、HRB400（E）、HRB500E、MG335、MG400、MG500等。其中2#連鑄機的設計基本參數見表1。

表1 連鑄機基本參數

3  影響因素

3.1  工藝影響

（1）成分影響：鋼的收縮量決定于鋼含碳量和溫度 (相變)，高溫坯殼的線收縮對脫方有直接影響。當【C】 =0.1% 時 , 在結晶器內坯殼的線收縮最大，也最容易產生脫方。高碳鋼比低碳鋼容易產生脫方是因為在彎月面以下20- 50㎜處，高碳鋼比低碳鋼的線收縮要小，熱流要大，容易引起結晶器外壁間歇沸騰，造成坯殼厚度不均勻，有效坯殼厚度變薄。鋼中P高時，可減少坯殼在結晶器內的有效厚度，使彎月面以下 20 - 50㎜處熱流增加，容易產生間歇沸騰，也就容易脫方。與低碳鋼相比，P更容易使高碳鋼脫方，鋼種硫含量大于0.03%時更容易出現脫方。

（2）澆注溫度、澆注速度對脫方的影響：當鋼水過熱度大，脫方的幾率就越大。過熱度高的鋼水熱導出量大，容易造成鑄坯表面熱流不均，而拉速高時小方坯熱流密度大，高熱流易導致鑄坯在斷面上熱量不均勻導出，這兩點原因都會并使坯殼的不均勻生長，當高拉速生產的過程中較高的過熱度更會加劇脫方。

（3）水口對中影響：根據目前研究，認為脫方的形成與坯殼的四個面凝固不均勻或是坯殼的四個角凝固不均勻有關。這兩種理論的共同點都反映出脫方缺陷是在結晶器內熱流最大的地方產生，是由于坯殼凝固不均勻形成的。在澆注的過程中，當注流偏斜時，鋼水會持續沖刷該區域，導致該區域凝固坯殼減薄，而相對區域凝固坯殼相應加厚，當注流偏斜嚴重時會加劇這一現象，使坯殼凝固不均，從而造成脫方。

3.2  設備因素

(1)結晶器倒錐度：在澆注的過程中，結晶器上部坯殼較薄，在鋼水靜壓力的作用下，坯殼緊貼在結晶器壁上，坯殼與結晶器傳熱效果好，坯殼生長較快；在結晶器下部，坯殼厚度可以抵抗鋼水靜壓力，由于結晶器內腔形狀與鋼種的凝固曲線不一致，結晶器與坯殼間產生氣隙，傳熱不均勻，從而產生脫方。

(2)結晶器的磨損情況：銅管磨損嚴重，鍍鉻層不規則脫落，變形達到一定程度，這些因素都可造成結晶器內初生坯殼厚度不均勻，在生產過程中，由于氣隙較大，冷卻不均勻，容易產生脫方變形并加劇這一現象；正常使用情況下，隨著結晶器過鋼量的增加，結晶器的磨損、變形和內表面的不平整加速了凝固殼厚度的不均勻性

(3)結晶器水縫：鑄坯的的冷卻是通過結晶器的冷卻水熱交換進行的，水縫中的水流量密度強烈影響傳熱系數，是保證冷卻能力的重要因素，水套變形或銅管尺寸不一，造成水縫精度不足，水縫不均勻會導致結晶器冷卻不均，從而導致脫方；因此結晶器設計過程要求角部承受的冷卻足夠，面部要求有高的水流速度來減少銅管變形；此外在角部開口的水流間隙有把相鄰兩個面的水流隔開的作用，此水流入口處的速度不均勻且不能調整；要保證均勻的水縫就必須要求水套的圓角與銅管的圓角同心。

(4)結晶器水質：由于邊界效應，結晶器水縫內冷卻水流動過程中沿銅管壁上的水膜流速低，如果結晶器水質硬度高，水中的Ca、Mg等離子容易沉積到銅管外壁上的水垢會引起銅壁局部熱阻升高，加劇間歇沸騰和銅管變形，從而促使鑄坯脫方。

(5)二冷區冷卻：二冷區域也是鑄坯凝固的主要區域，這一區域冷卻均勻性更加重要。在實際生產的過程中由于小方坯對弧不準輥道磨損等原因經常會造成鑄坯跑偏，加上水質差與漏鋼等生產事故的影響導致二冷區域噴水管變形，噴咀堵塞、部分脫落等情況，在很大程度上會影響二冷區域的均勻冷卻，若坯殼在結晶器內冷卻不均，存在脫方，會在二冷區域加劇這一現象。

(6)其他因素：如振動不平穩，拉矯壓力過大，拉矯輥不平行，這些因素也會導致坯殼冷卻不均或受力不均從而造成脫方。

4  控制措施

脫方是由結晶器和二冷段冷卻不均造成的，是多種因素綜合作用的結果，因此為了減少和降低脫方現象的發生需要從工藝和設備的角度上綜合考慮控制措施，我廠為了降低脫方對生產的影響針對結晶器磨損嚴重、噴咀堵塞等都制定了相應的技術規范：

(1)選取倒錐度合適的結晶器銅管，從而減小氣隙的發生，保證坯殼的均勻凝固，完善結晶器檢查管理制度，停機期間檢查銅管的磨損情況與倒錐度是否符合繼續生產，根據技術要求及時更換不合格的結晶器，從而降低結晶器對脫方的影響。

(2)每天檢測結晶器水，保證結晶器水質硬度達標，生產過程中控制結晶器進水溫度30-38℃。

(3)二冷區要嚴格對弧，確保二冷區冷卻均勻，及時更換磨損嚴重的支撐輥、導向輥。

(4)加強對二冷段的管理、檢查和維護，發現變形的噴淋管及時矯正、更換。

(5)二冷水中添加絮凝劑，同時二冷水進水管增加過濾器降低噴咀堵塞概率，同時停機時間，認真執行二冷區沖水制度，及時更換堵塞噴咀，保證噴咀齊全、無堵塞。

(6)澆注過程中出現脫方現象，可以通過合理降低拉速，保證浸入式水口對中，調節二冷區流量等方法減小和降低脫方量，將脫方量控制在規范以下。

5  結語

通過生產實踐表明 ,小方坯脫方是綜合因素 ,但結晶器倒錐度不符合工藝要求、二冷區對弧不準、噴淋管變形和噴咀堵塞是常見的工藝因素 ,因此在實際生產過程中要從工藝、設備手段齊抓共管才能有效控制和杜絕脫方事故的發生。

參考文獻

[1]  祁建軍, 成永久, 李中原,等. 小方坯脫方的工藝探討[J]. 包鋼科技, 2003, 29(0z1):45-46.

[2]  任靈元, 張建奎, 康樂. 小方坯脫方缺陷的研究與分析[C]// 2015年煉鋼品種,質量提升研討會論文集. 0.

[3]  李文芳. 方坯脫方機理及控制措施[J]. 酒鋼科技, 2012(3):340-343.