S WRH82B鑄坯凝固質(zhì)量控制

董光欣 趙振華 薛慶國

(1.北京科技大學(xué)；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

S WRH82B鑄坯凝固質(zhì)量控制

董光欣1，2趙振華2薛慶國1

(1.北京科技大學(xué)；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

針對安鋼SWRH82B鋼生產(chǎn)的工藝現(xiàn)狀，研究了拉速、過熱度、二冷配水等工藝參數(shù)對于鑄坯中心縮孔、疏松和偏析等內(nèi)部質(zhì)量的影響。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了鑄坯凝固組織的研究，測量了二次枝晶間距，進(jìn)一步了解連鑄工藝參數(shù)對鑄坯凝固組織的影響。

S WRH82B 鑄坯 凝固 工藝參數(shù) 二次枝晶

0 前言

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

1 工藝流程及設(shè)備基本參數(shù)

S WRH82B的生產(chǎn)工藝流程為：100 t LD/100 t FSF—LF—150mm×150mm六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)—高速線材軋機(jī)，方坯連鑄機(jī)的主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 鑄機(jī)基本參數(shù)

2 影響SWRH 82B鑄坯凝固質(zhì)量的因素分析

2.1 工藝參數(shù)對鑄坯低倍及偏析的影響

1)拉速對鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的影響。在連鑄其他工藝參數(shù)不變的情況下，單純改變拉速參數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 中心碳偏析、縮孔及疏松缺陷評級結(jié)果

由表2可以看出，對于SWRH 82B小方坯，在其他工藝參數(shù)基本不變的條件下，隨著拉速的降低，方坯的內(nèi)部質(zhì)量得到了改善。高拉速下中心偏析和疏松嚴(yán)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(dāng)拉速在2.2 m/m in～2.3 m/m in時，鑄坯低倍質(zhì)量及中心偏析水平達(dá)到最佳。

2)過熱度對鑄坯內(nèi)部質(zhì)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(qū)域，并限制柱狀晶的生長。文獻(xiàn)解釋在柱狀晶結(jié)晶前沿形成成分過冷區(qū)，產(chǎn)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(jié)晶前沿形成的成分過冷區(qū)越大，越有利于等軸晶的產(chǎn)生和生長[1]。過熱度與鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的試驗(yàn)情況見表3。

表3 中心碳偏析、縮孔及疏松缺陷評級結(jié)果

由表3可以看出，在較低過熱度的情況下，鑄坯的中心點(diǎn)成分與其他點(diǎn)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(shù)逐漸增大，不利于內(nèi)部質(zhì)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(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵[2]。綜合SWRH82B小方坯的內(nèi)部質(zhì)量穩(wěn)定及生產(chǎn)順行兩方面考慮，過熱度應(yīng)該控制在20℃～30℃，最高不能超過35℃。

3)二冷配水對鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的影響。改善鑄坯中心碳偏析和縮孔可以通過優(yōu)化連鑄二次冷卻得到控制。國內(nèi)外學(xué)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(yōu)化二冷配水影響連鑄坯質(zhì)量的研究鮮有報(bào)道。本次課題嘗試在現(xiàn)有比水量下通過優(yōu)化二冷各段的水量分配來改變連鑄坯的凝固狀況，達(dá)到降低連鑄坯中心碳偏析和縮孔的目的。

現(xiàn)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(nèi)部和表面質(zhì)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(qū)之上，以保證良好的鑄坯質(zhì)量。適當(dāng)降低零段的水量，可以使兩相區(qū)變寬。兩相區(qū)窄容易使柱狀晶生長，兩相區(qū)寬有利于形成等軸晶。兩相區(qū)寬度增加，鋼中的疏松可能嚴(yán)重，氣體和夾雜物含量可能會增多，但區(qū)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(tài)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(shù)，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(chǎn)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(jié)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(fā)生了枝晶粗化[4]。由趨勢線可以看出：

1)低拉速有利于細(xì)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(jié)構(gòu)。

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(qū)域，小方坯中心可以獲得精細(xì)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?yàn)閷τ谛嗝骅T坯，冷卻強(qiáng)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(qiáng)冷可以起到細(xì)化晶粒的作用。

4 改進(jìn)措施

為獲得良好的SWRH 82B鑄坯凝固質(zhì)量，從而提高線材產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量，

book=50,ebook=142具體分析以充分發(fā)揮各系統(tǒng)的長項(xiàng)，鋼鐵企業(yè)在決定M ES和 ERP的整合方案時，還要充分考慮企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和管理模式的特點(diǎn)，采用合適的方案。

通過以上原因分析，針對干熄焦生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，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?fàn)t內(nèi)火焰噴出灼傷搶修人員。根據(jù)現(xiàn)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(dǎo)鏈把料斗臺車沿導(dǎo)軌平移至極限位。現(xiàn)場操作驅(qū)動裝置驅(qū)動爐蓋臺車把爐蓋打開，提升機(jī)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(nèi)環(huán)上，并且爐蓋上注水，防止臨時爐蓋溫度較高而發(fā)生變形，同時中控室人員控制好預(yù)存段壓力。

3.3 水封槽焊縫的補(bǔ)焊

打開水封槽底部放空口，把水封槽內(nèi)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(yù)存段溫度在900℃左右，如果水封槽內(nèi)長時間缺水，極易產(chǎn)生熱應(yīng)力使水封槽焊縫加大，處理段區(qū)域兩側(cè)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(jìn)行補(bǔ)焊。

3.4 檢查處理結(jié)果

焊縫焊好以后，水封槽注滿水。當(dāng)臨時爐蓋上的水基本蒸發(fā)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(jīng)過一段時間的運(yùn)行，爐頂水封運(yùn)行正常，沒有發(fā)現(xiàn)滲水、滴水現(xiàn)象，干熄焦循環(huán)氣體中 H2濃度小于3％，CO濃度小于6％，為干熄焦的安全生產(chǎn)提供了保障。

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

3)干熄焦?fàn)t頂水封槽漏水的及時處理，確保了各設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，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(jié)語

水封槽內(nèi)的不銹鋼壓縮空氣管及水管沿圓周方向的噴嘴在結(jié)構(gòu)上還需在年修時對其進(jìn)一步改進(jìn)；在維護(hù)干熄焦穩(wěn)定生產(chǎn)時，加強(qiáng)對爐頂水封槽的點(diǎn)檢，制定嚴(yán)格的水封管理制度。這種措施處理水封槽漏水，在同行業(yè)具有較大的推廣價值。

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

[2]羅時政，喬繼軍，張丙林.干熄焦生產(chǎn)操作與設(shè)備維護(hù).北京：冶金工業(yè)出版社，2009：50-51.

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

6 參考文獻(xiàn)

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3.2 安裝臨時爐蓋

裝入臺車在驅(qū)動裝置的作用下，沿軌道來回行勢的，“為”有一定基礎(chǔ)和競爭力的，“為”市場空間大，潛力強(qiáng)的。對選準(zhǔn)的業(yè)務(wù)，要深入調(diào)研認(rèn)真分析，制定出符合實(shí)際、科學(xué)合理，對企業(yè)的健康發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義的發(fā)展規(guī)劃。要按照整體發(fā)展規(guī)劃，全方位做好規(guī)劃的落實(shí)工作，集中資源，發(fā)揮優(yōu)勢，在做專的基礎(chǔ)上做強(qiáng)，在做強(qiáng)的基礎(chǔ)上爭取做大，培育形成幾個有市場競爭力的企業(yè)。

2)按照現(xiàn)代企業(yè)制度的要求，進(jìn)一步理順母子公司管理體制。隨著國企改革的深入進(jìn)行，分子公司產(chǎn)權(quán)多元化等多種形式的改革逐步推進(jìn)，非鋼企業(yè)已經(jīng)獨(dú)立成為一支新型企業(yè)，都要按照現(xiàn)代企業(yè)制度的要求，理順母子公司管理體制。要產(chǎn)權(quán)清晰，建立完善企業(yè)法人制度，使經(jīng)營組織人格化，獨(dú)立開展工作。要權(quán)責(zé)明確，既要下放權(quán)力，又要量化責(zé)任，要在經(jīng)營上放手、政策上放寬、管理上放心。要管理科學(xué)，權(quán)力機(jī)構(gòu)、監(jiān)督機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間責(zé)任明確，并且互相制約，每一方利益都得到保障，同時對企業(yè)行為又能夠合理約束。

3)優(yōu)化整合，提升競爭優(yōu)勢。要針對非鋼產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)分散、專業(yè)及產(chǎn)品雷同的問題，采取有效措施，進(jìn)行非鋼產(chǎn)業(yè)的組織、業(yè)務(wù)整合和重組，同時突破現(xiàn)有非鋼產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)格局，有計(jì)劃、有步驟地培育和組建一批各具特色的專業(yè)化公司，形成非鋼支柱產(chǎn)業(yè)或主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)群體。在培育和建立支柱產(chǎn)業(yè)中，要堅(jiān)持有重點(diǎn)、有選擇、有所為、有所不為的思想，根據(jù)市場發(fā)展趨勢和當(dāng)前實(shí)際，對那些有發(fā)展前景、市場競爭力強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)，給予重點(diǎn)扶持，促其加快發(fā)展。對一些基礎(chǔ)差、技術(shù)落后、成本高、產(chǎn)品無銷路的經(jīng)營實(shí)體，采取關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)，從根本上扭轉(zhuǎn)局面。

4)拓寬融資渠道，加大對非鋼產(chǎn)業(yè)的投入力度。各鋼鐵企業(yè)可根據(jù)自身實(shí)際，選擇一批前景好、效益優(yōu)的項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)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(dǎo)分子公司根據(jù)發(fā)展的需求不斷更新設(shè)備，進(jìn)行工藝改進(jìn)，積極開展技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新，力求在裝備上、技術(shù)上能夠與主業(yè)相匹配，更好的滿足發(fā)展需求。

5 結(jié)語

后危機(jī)時代非鋼產(chǎn)業(yè)與鋼鐵主業(yè)相輔相成、不可分割，只有二者共同發(fā)展、共同繁榮，才能促進(jìn)集團(tuán)的全面發(fā)展。非鋼產(chǎn)業(yè)要健康發(fā)展，主業(yè)支持是基礎(chǔ)，合理定位是前提，市場化運(yùn)作是方向，科學(xué)管理是保障。準(zhǔn)確把握依托主業(yè)和自主發(fā)展的關(guān)系，科學(xué)定位，引資引智，自立自強(qiáng)，搶抓機(jī)遇，快速發(fā)展。

6 參考文獻(xiàn)

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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