S WRH82B鑄坯凝固質量控制

董光欣 趙振華 薛慶國

(1.北京科技大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

S WRH82B鑄坯凝固質量控制

董光欣1，2趙振華2薛慶國1

(1.北京科技大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

針對安鋼SWRH82B鋼生產的工藝現狀，研究了拉速、過熱度、二冷配水等工藝參數對于鑄坯中心縮孔、疏松和偏析等內部質量的影響。在實驗室進行了鑄坯凝固組織的研究，測量了二次枝晶間距，進一步了解連鑄工藝參數對鑄坯凝固組織的影響。

S WRH82B 鑄坯 凝固 工藝參數 二次枝晶

0 前言

安鋼第一煉軋廠從2004年開發SWRH82B，產量從最初的1000 t/月提高到目前的2萬 t/月，而且產品質量已逐漸得到高端市場用戶的認可。安鋼生產的SWRH82B高碳鋼線材主要用于制作高強度低松馳預應力鋼絲和鋼絞線，該產品被廣泛用于高層建筑，大跨度橋梁，水利設施等重點工程。用戶對線材質量要求很高。安鋼從2004年開始試制該類線材，產品質量基本穩定，但由于受到小方坯凝固質量的影響，產品質量存在波動，用戶在拉拔鋼絞線過程中，容易發生脆斷。因此，必須對連鑄工藝進行優化，改善小方坯凝固質量，最終達到穩定SWRH82B盤條質量的目的。

1 工藝流程及設備基本參數

S WRH82B的生產工藝流程為：100 t LD/100 t FSF—LF—150mm×150mm六機六流方坯連鑄機—高速線材軋機，方坯連鑄機的主要設備技術參數見表1。

表1 鑄機基本參數

2 影響SWRH 82B鑄坯凝固質量的因素分析

2.1 工藝參數對鑄坯低倍及偏析的影響

1)拉速對鑄坯內部質量的影響。在連鑄其他工藝參數不變的情況下，單純改變拉速參數，試驗結果見表2。

表2 中心碳偏析、縮孔及疏松缺陷評級結果

由表2可以看出，對于SWRH 82B小方坯，在其他工藝參數基本不變的條件下，隨著拉速的降低，方坯的內部質量得到了改善。高拉速下中心偏析和疏松嚴重，中心縮孔等級較高；低拉速下中心偏析和疏松得到了改善，但中心縮孔有惡化的趨勢。

隨著拉速的提高，中心疏松及偏析逐漸增大，而中心縮孔與拉速呈“V”字性變化，當拉速在2.2 m/m in～2.3 m/m in時，鑄坯低倍質量及中心偏析水平達到最佳。

2)過熱度對鑄坯內部質量的影響。低過熱度有利于增大鑄坯在凝固過程中等軸晶的形核幾率和生長區域，并限制柱狀晶的生長。文獻解釋在柱狀晶結晶前沿形成成分過冷區，產生大量新的晶核并長大為等軸晶，封鎖柱狀晶的生長。過熱度越低，結晶前沿形成的成分過冷區越大，越有利于等軸晶的產生和生長[1]。過熱度與鑄坯內部質量的試驗情況見表3。

表3 中心碳偏析、縮孔及疏松缺陷評級結果

由表3可以看出，在較低過熱度的情況下，鑄坯的中心點成分與其他點的偏析接近1.0，偏析得到了控制，而隨著過熱度的增大，鑄坯中心偏析指數逐漸增大，不利于內部質量的提高。特別是過熱度超過40℃時，鑄坯的中心縮孔、疏松和偏析都有極大的惡化。

控制高碳鋼過熱度是獲得良好內部質量的關鍵[2]。綜合SWRH82B小方坯的內部質量穩定及生產順行兩方面考慮，過熱度應該控制在20℃～30℃，最高不能超過35℃。

3)二冷配水對鑄坯內部質量的影響。改善鑄坯中心碳偏析和縮孔可以通過優化連鑄二次冷卻得到控制。國內外學者對通過增加或減弱二冷比水量來減輕連鑄偏析的研究很多，但對如何改善優化二冷配水影響連鑄坯質量的研究鮮有報道。本次課題嘗試在現有比水量下通過優化二冷各段的水量分配來改變連鑄坯的凝固狀況，達到降低連鑄坯中心碳偏析和縮孔的目的。

現有連鑄二冷工藝采用的配水方案在零段時鑄坯表面溫度偏低，此處鑄坯表面溫度波動比較大，溫度下降和回升速度偏高，按照冶金凝固原則，高的表面溫度變化速度不利于保證連鑄坯的內部和表面質量。

因此，將零段水量降低，并增加Ⅰ段水量能夠使連鑄坯的表面溫度場趨于平緩，并保持在高溫脆性區之上，以保證良好的鑄坯質量。適當降低零段的水量，可以使兩相區變寬。兩相區窄容易使柱狀晶生長，兩相區寬有利于形成等軸晶。兩相區寬度增加，鋼中的疏松可能嚴重，氣體和夾雜物含量可能會增多，但區域偏析將有所緩和。

2.2 影響二次枝晶臂間距的因素

在金屬凝固過程中，金屬以樹枝晶的形式生長是一種主要方式。樹枝晶的大小與形態對金屬的性能有很大影響，其中樹枝晶間距是一個重要的參數，二次枝晶間距支配著決定材料特性的偏析行為[3]。

從不同生產工藝條件下的SWRH 82B坯樣上截取試樣，測量二次枝晶臂間距后，作圖找出變化趨勢。二次枝晶間距變化趨勢如圖1所示。

圖1 二次枝晶間距變化趨勢

由圖1可以看出，8個坯樣雖然工藝條件有所差別，但是測量結果基本上都表明了二次枝晶間距的變化趨勢：距離坯殼越近的地方，二次枝晶臂間距越小，而距離鑄坯中心越近的地方二次枝晶臂間距就越大，二次枝晶臂間距隨著距離坯殼距離的增大而增大。這表明，在凝固過程中，二次枝晶發生了枝晶粗化[4]。由趨勢線可以看出：

1)低拉速有利于細化鑄坯的凝固組織，減小二次枝晶臂間距，所以采取較低的拉速可以得到致密的鑄坯結構。

2)降低過熱度有利于在凝固過程中限制柱狀晶的生長，增大等軸晶的形核和生長的區域，小方坯中心可以獲得精細的顯微組織如圖2所示。

圖2 距鑄坯中心15mm處的顯微組織

3)隨著二冷比水量的增加，冷卻速率加快，二次枝晶臂間距減小。因為對于小斷面鑄坯，冷卻強度較大，鑄坯凝固速度較快。說明凝固速度快，易于生成枝晶間距小的凝固組織，所以采用二冷強冷可以起到細化晶粒的作用。

4 改進措施

為獲得良好的SWRH 82B鑄坯凝固質量，從而提高線材產品的實物質量，

book=50,ebook=142具體分析以充分發揮各系統的長項，鋼鐵企業在決定M ES和 ERP的整合方案時，還要充分考慮企業產品結構和管理模式的特點，采用合適的方案。

通過以上原因分析，針對干熄焦生產工藝特點，通過采取如下措施，解決了爐頂水封槽漏水問題。

3.1 制作臨時爐蓋

臨時爐蓋的作用是防止爐內火焰噴出灼傷搶修人員。根據現場測量，用厚度為10mm的鋼板焊制一個直徑為2650mm，周邊高度為150mm的臨時爐蓋，爐蓋上并焊有兩組支撐架。如圖2所示。駛，爐蓋臺車和支撐料斗的料斗臺車通過銷軸連接組成一體，把爐蓋臺車和

圖2 臨時爐蓋示意圖

料斗臺車連接的銷軸拿掉，使兩個臺車分離，用導鏈把料斗臺車沿導軌平移至極限位。現場操作驅動裝置驅動爐蓋臺車把爐蓋打開，提升機上的電動葫蘆提升臨時爐蓋吊裝至水封槽上，將臨時爐蓋上的三個支架支撐放在水封槽的內環上，并且爐蓋上注水，防止臨時爐蓋溫度較高而發生變形，同時中控室人員控制好預存段壓力。

3.3 水封槽焊縫的補焊

打開水封槽底部放空口，把水封槽內部的水放空，用扁鏟把水封槽底部水垢清理干凈。由于干熄焦預存段溫度在900℃左右，如果水封槽內長時間缺水，極易產生熱應力使水封槽焊縫加大，處理段區域兩側用耐火泥料封堵，快速處理焊接，水封槽焊縫用抗氧化性焊條進行補焊。

3.4 檢查處理結果

焊縫焊好以后，水封槽注滿水。當臨時爐蓋上的水基本蒸發完以后，電動葫蘆把臨時爐蓋提起。通過觀察，水封槽底部圓周方向不再漏水。

4 效果

1)經過一段時間的運行，爐頂水封運行正常，沒有發現滲水、滴水現象，干熄焦循環氣體中 H2濃度小于3％，CO濃度小于6％，為干熄焦的安全生產提供了保障。

2)從發現水封槽漏水到處理完畢用時4 h，干熄焦裝置的迅速恢復降低了因焦炭質量以及焦炭水分波動對高爐的影響。

3)干熄焦爐頂水封槽漏水的及時處理，確保了各設備的正常運轉，降低了爐口水封槽下部耐火材料的腐蝕，延長了爐體的使用壽命。

5 結語

水封槽內的不銹鋼壓縮空氣管及水管沿圓周方向的噴嘴在結構上還需在年修時對其進一步改進；在維護干熄焦穩定生產時，加強對爐頂水封槽的點檢，制定嚴格的水封管理制度。這種措施處理水封槽漏水，在同行業具有較大的推廣價值。

[1]潘立慧，魏松波.干熄焦技術.北京：冶金工業出版社，2004：332-334.

[2]羅時政，喬繼軍，張丙林.干熄焦生產操作與設備維護.北京：冶金工業出版社，2009：50-51.

ERP與M ES的集成對于鋼鐵行業信息化的發展是一個必不可少的階段，能大大提高企業的管理自動化水平。通過安鋼信息化建設，研究 ERP與M ES的集成方法，為鋼鐵企業信息化的規劃與實施提供了整體系統框架結構方面的參考，具有一定的推廣和借鑒意義。

6 參考文獻

[1]何永剛，黃麗華.我國鋼鐵企業信息系統應用研究[J].情報雜志.2007，7：52-54.

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[5]施燦濤，尹靜，李鐵克.鋼鐵企業 ERP與MES集成方法研究及應用[J].冶金自動化，2008，32(2)：20-24.

[6]叢培勇，范玉青，劉忠獻.ERP與MES集成關系研究[J].制造業自動化，2007，29(8)8：30-35.

3.2 安裝臨時爐蓋

裝入臺車在驅動裝置的作用下，沿軌道來回行勢的，“為”有一定基礎和競爭力的，“為”市場空間大，潛力強的。對選準的業務，要深入調研認真分析，制定出符合實際、科學合理，對企業的健康發展具有重要指導意義的發展規劃。要按照整體發展規劃，全方位做好規劃的落實工作，集中資源，發揮優勢，在做專的基礎上做強，在做強的基礎上爭取做大，培育形成幾個有市場競爭力的企業。

2)按照現代企業制度的要求，進一步理順母子公司管理體制。隨著國企改革的深入進行，分子公司產權多元化等多種形式的改革逐步推進，非鋼企業已經獨立成為一支新型企業，都要按照現代企業制度的要求，理順母子公司管理體制。要產權清晰，建立完善企業法人制度，使經營組織人格化，獨立開展工作。要權責明確，既要下放權力，又要量化責任，要在經營上放手、政策上放寬、管理上放心。要管理科學，權力機構、監督機構、執行機構之間責任明確，并且互相制約，每一方利益都得到保障，同時對企業行為又能夠合理約束。

3)優化整合，提升競爭優勢。要針對非鋼產業業務分散、專業及產品雷同的問題，采取有效措施，進行非鋼產業的組織、業務整合和重組，同時突破現有非鋼產業結構格局，有計劃、有步驟地培育和組建一批各具特色的專業化公司，形成非鋼支柱產業或主導產業群體。在培育和建立支柱產業中，要堅持有重點、有選擇、有所為、有所不為的思想，根據市場發展趨勢和當前實際，對那些有發展前景、市場競爭力強的產業，給予重點扶持，促其加快發展。對一些基礎差、技術落后、成本高、產品無銷路的經營實體，采取關、停、并、轉，從根本上扭轉局面。

4)拓寬融資渠道，加大對非鋼產業的投入力度。各鋼鐵企業可根據自身實際，選擇一批前景好、效益優的項目進行重點的投入、或引入社會資金和職工入股等多種融資渠道吸納資金。引導分子公司根據發展的需求不斷更新設備，進行工藝改進，積極開展技術改造和技術創新，力求在裝備上、技術上能夠與主業相匹配，更好的滿足發展需求。

5 結語

后危機時代非鋼產業與鋼鐵主業相輔相成、不可分割，只有二者共同發展、共同繁榮，才能促進集團的全面發展。非鋼產業要健康發展，主業支持是基礎，合理定位是前提，市場化運作是方向，科學管理是保障。準確把握依托主業和自主發展的關系，科學定位，引資引智，自立自強，搶抓機遇，快速發展。

6 參考文獻

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SOL ID IFICAT ION QUAL ITY CONTROL O F SW RH82B B ILLETS

Dong Guangxin1，2Zhao Zhenhua2Xue Q ingGuo1(1.University of Science and Techno logy Beijing；2.Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

A ccording to the p rocess situation ofSWRH 82B in Angang，this paper investigates the influence of casting speed，mo lten steel superheat，secondary coo lingwater etc p rocess param eters on billet central contraction cavity，looseness and segregation etc in ternal quality.W e stud ied so lid ification structu re of casting billet in labo rato ry，m easured the secondary dend rite space，and found out the effect of continuous casting p rocess param eters on so lidification structure.

SWRH82B billets so lidification p rocess param eters secondary dend rite

2010—4—30