大圓坯低碳鋼表面裂紋的改善

郝廣鵬，毛成杰，王國強，石榮民

( 特鋼事業部)

摘要: 大圓坯連鑄機生產的低碳鋼有時會出現鑄坯表面裂紋缺陷，通過對浸入式水口插入深度、保護渣的使用、結晶器系統以及二次冷卻強度等各項指標的優化，降低了低碳鋼表面裂紋的缺陷。

關鍵詞: 大圓坯; 表面裂紋; 表面溫度; 冷卻強度

0 前言

新區連鑄自投產以來，生產部分低碳鋼連鑄坯時會出現不同程度的表面裂紋缺陷，并遺傳給其后的軋制產品，導致出現軋制廢品。為了提高鑄坯質量，必須對低碳鋼連鑄坯表面裂紋的成因進行分析，找到解決的辦法。

1 低碳鋼表面裂紋的成因分析

引起鑄坯產生表面裂紋的因素有很多，連鑄生產過程中的溫度控制、冷卻控制、液面穩定性控制、振動參數控制及矯直控制對低碳鋼鑄坯裂紋的產生均有明顯影響。

1． 1 浸入式水口深度對表面裂紋的影響

浸入式水口插入過深時，從水口出口流出的鋼水帶到彎月面上的熱量不足，保護渣熔化不均勻，而浸入式水口插入深度過淺時，結晶器液面波動大，液渣無法均勻流入結晶器與坯殼之間的空隙，令坯殼的凝固不均勻，引起表面裂紋。影響浸入式水口插入深度的因素有:

1) 中間包升降設備可靠性低，四個液壓缸升降不一致。

2) 液壓缸有時會泄壓造成中間包偏斜。

3) 中間包在使用中變形嚴重。

1． 2 保護渣對表面裂紋的影響

選用的保護渣不合適，使用過程中變性，主要原因為低碳鋼保護渣適應能力不強，鋼水過熱度高對保護渣性能造成影響，綜合作用導致保護渣保障能力差，間斷出現表面裂紋缺陷。保護渣加入量的控制也不嚴格，結晶器中的保護渣時常過厚或過薄。

1． 3 結晶器對表面裂紋的影響

1) 結晶器在長時間的使用過程中，結晶器銅板和足輥會逐漸發生磨損、變形或位移，使初生坯殼受到損傷，從而導致連鑄坯裂紋缺陷。

2) 結晶器的錐度不合適。結晶器錐度過小，與連鑄坯的凝固線收縮率不適應，產生的氣隙大，熱阻增加，坯殼生長慢，回溫快; 錐度過大，連鑄坯與結晶器間的摩擦力增加，而且低碳鋼摩擦力比中碳鋼摩擦力高出15% ～ 20%，低碳鋼坯殼厚度不均勻性也強，振痕深，表面更易產生橫裂紋。

3) 振動參數不合適。橫裂紋與振痕是共生的，振痕深度增加，橫裂紋發生幾率增加，要減少橫裂紋就要減少振痕深度，振痕深度取決于振動頻率、振幅、負滑脫時間。

4) 結晶器的冷卻強度偏大，結晶器彎月面初生坯殼不均勻，導致鑄坯產生縱裂紋。

1． 4 二冷強度對表面裂紋的影響

二冷水的配水量不合理，采用的動態二冷配水模型只令二冷水量與拉速相匹配，冷卻強度過大，鑄坯表面溫度偏低，斷面內溫度梯度增大，熱應力提高，使坯殼薄弱處應力集中，極易發生裂紋，而原有的微小裂紋處在過大的冷卻速度下也會擴展成明顯的裂紋。

2 改進措施

2． 1 浸入式水口插入深度的改善

1) 在中間包車的液壓閥臺側增設液壓平衡馬達，定期校正位置傳感器，平衡各個液壓缸的升降，保證四個液壓缸升降一致。

2) 按渣線要求制作不同規格的墊塊，變渣線時選用合適規格的墊塊放置到中包升降框架下面，以防液壓缸泄壓造成中包偏斜。

3) 增加中間包的鋼板厚度，在中間包上加焊加強筋，減少中間包的變形量，同時根據中包變形量確定各流的水口長度，確保水口底端平齊一致，進而保證插入深度的一致。

2． 2 保護渣使用的改善

1) 選用合適的保護渣。保護渣消耗量需要滿足潤滑，以防止黏結產生縱裂紋，也要滿足淺振痕，以防止橫裂紋。選擇堿度、粘度和結晶溫度的正確組合，對低碳鋼來說就能達到防止產生裂紋的效果。

2) 優化加保護渣的操作，保護渣在結晶器中的厚度控制在35 ～ 50 mm，液渣層厚度在7 ～ 10 mm，確保保護渣在結晶器內均勻熔化，使液渣層保持穩定。

2． 3 結晶器系統的改善

1) 強化對結晶器使用狀況的監控力度，發現結晶器銅板和足輥發生嚴重的磨損、變形或位移時，及時更換和修復。

2) 采用合適的結晶器錐度。對新上線的結晶器銅板的表面質量和倒錐度進行檢查，符合標準才能使用。

3) 定期對結晶器足輥、固定段、扇形段的對弧情況進行檢測，保證準確對弧。

4) 調整振幅和振頻。采用高頻率小振幅的振動方式，減少偏振，降低負滑脫時間，使振痕深度降低，有利于減輕橫裂紋。

5) 調整結晶器冷卻強度。調節結晶器冷卻水流量，調節前后的數值見表1 和表2，確保結晶器初始坯殼均勻生長。

2． 4 二次冷卻改善

1) 建立溫度、拉速動態配水模型。測量鑄坯表面溫度，利用測量值修正TWS 動態溫度曲線，通過拉速來設定配水量，利用動態溫度曲線實時修訂和穩定配水量，確保連鑄坯表面溫度均勻、波動小。

2) 二次冷卻采用弱冷。將三段式冷卻改為二段式冷卻，令活動段下區不再噴水，設定合適的配水量，調整前后的數值見表3、表4，提高鑄坯的表面溫度，避免連鑄坯表面進入700 ～ 900 ℃的第III 脆性溫度區，減少了在矯直區出現的表面裂紋。

3 結語

通過對浸入式水口插入深度，保護渣的使用，結晶器錐度、冷卻強度、振動參數及二次冷卻強度等對低碳鋼表面裂紋的影響，提出了相應的改善措施，大幅降低了鑄坯表面裂紋的缺陷，低碳鋼的鑄坯表面無缺陷率由原來的90%提高到目前的98． 97%。

參考文獻

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