板坯角部橫裂紋原因分析與解決

劉連隊(duì)，吳明月

（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

1 引言

天鐵熱軋板有限公司連鑄1#連鑄機(jī)于2007年投產(chǎn)。隨著市場(chǎng)的變化，為了降低成本，產(chǎn)品的質(zhì)量控制難度加大，同時(shí)市場(chǎng)的要求也越來越高，加上設(shè)備在使用過程中不可避免的老化，1#連鑄機(jī)生產(chǎn)的板坯的缺陷越發(fā)明顯的體現(xiàn)出來。2012年第二季度，軋鋼工序板卷的判定出現(xiàn)了大批量的二級(jí)品，主要表現(xiàn)為結(jié)疤、翹皮，對(duì)于產(chǎn)品的一級(jí)品率造成很大的影響。通過對(duì)加熱爐返回坯的觀察，發(fā)現(xiàn)該批次板坯角部存在相當(dāng)嚴(yán)重的角部橫裂紋。為了保證下道軋鋼工序的質(zhì)量，必須對(duì)剩余板坯全部進(jìn)行邊部火焰清理，不但清理工作繁重，影響訂單的按時(shí)完成，而且板坯燒損嚴(yán)重，所以角部橫裂紋的解決成了緊要問題。

2 板坯角部橫裂紋的形貌特征

橫裂紋缺陷集中出現(xiàn)在鑄坯兩側(cè)角部邊緣，局部裂紋與鑄坯振痕共生，深度2～4 mm，最大處7 mm左右，嚴(yán)重鑄坯的裂紋向鑄坯中部和窄側(cè)方向延伸。對(duì)下線鑄坯精整前后進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，鑄坯表面角部裂紋均會(huì)不同程度地存在且其裂紋數(shù)量不等（見圖1）。

圖1 板坯角部橫裂紋的形貌特征

3 橫裂紋的產(chǎn)生機(jī)理

一般認(rèn)為板坯橫裂紋的形成與鋼水成分設(shè)計(jì)不當(dāng)、結(jié)晶器保護(hù)渣的傳熱不均產(chǎn)生的熱應(yīng)力、振動(dòng)參數(shù)的不合適造成的振痕過深、二冷水的造成的回溫或矯直溫度過低、設(shè)備精度不良產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力等所致。

4 排查分析

針對(duì)以上各因素，連鑄相關(guān)人員逐一進(jìn)行了排查：

（1）與其他廠家相同鋼種的成分進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)無較大差異。

（2）選用了其他廠家黏度較高的保護(hù)渣。

（3）通過計(jì)算將正常拉速的振頻略微提高，減少負(fù)滑脫時(shí)間。

（4）對(duì)正常拉速下的矯直溫度進(jìn)行測(cè)量，并且通過對(duì)二冷水的調(diào)整，有針對(duì)性地提高了矯直過程溫度，達(dá)到900℃以上。

經(jīng)過一周的調(diào)整和跟蹤，板坯角部橫裂紋在一定程度上有所改善，特別是在保護(hù)渣和振動(dòng)參數(shù)的調(diào)整上效果比較明顯，但是該缺陷并沒有完全消除，并且裂紋情況出現(xiàn)很大的波動(dòng)，其中有幾天出現(xiàn)反復(fù)的惡化，甚至回到了調(diào)整前的水平。經(jīng)過討論總結(jié)，一致認(rèn)為真正的缺陷形成原因可能沒有找到。

5 發(fā)現(xiàn)問題

重新分析解決該問題，決定對(duì)整個(gè)鑄機(jī)進(jìn)行一次全面的精度檢查，測(cè)量結(jié)果顯示扇形段開口度最大偏差0.4 mm，扇形段接弧最大偏差0.3 mm，綜合分析不是產(chǎn)生該缺陷的原因；對(duì)結(jié)晶器與0號(hào)段的接弧進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 對(duì)弧精度測(cè)量結(jié)果

于是對(duì)接弧進(jìn)行了調(diào)整，全部調(diào)整到偏差0.2mm以內(nèi)，對(duì)下線板坯進(jìn)行檢查，結(jié)果見表2。

表2 板坯檢查情況

2流的裂紋得到了消除，但是1流仍然嚴(yán)重，于是對(duì)結(jié)晶器與0號(hào)段的接弧再次進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果見表3。

表3 對(duì)弧精度復(fù)檢結(jié)果

通過以上數(shù)據(jù)，很明顯地發(fā)現(xiàn)1流的對(duì)弧精度嚴(yán)重超差或者發(fā)生了跑偏現(xiàn)象，可以確定角部橫裂紋缺陷的形成和結(jié)晶器0號(hào)段的接弧有著直接的關(guān)系。

通過和設(shè)備人員的溝通了解到，他們每周都會(huì)對(duì)結(jié)晶器、0號(hào)段的接弧情況進(jìn)行測(cè)量調(diào)整，在復(fù)檢過程中也發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)很不穩(wěn)定和跑偏情況。

6 綜合分析后產(chǎn)生的新問題

（1）投產(chǎn)后，設(shè)計(jì)院要求在接弧過程中，結(jié)晶器與0號(hào)段的基準(zhǔn)線向外偏0.3 mm，2#機(jī)投產(chǎn)后與其進(jìn)行對(duì)比，2#機(jī)結(jié)晶器與0號(hào)段接弧無偏差，數(shù)值為0 mm。

（2）1#對(duì)弧樣板為無磁鐵無卡位，需要人用木板頂住樣板的下端進(jìn)行固定，并且用水平儀放到樣板的頂端進(jìn)行測(cè)量，這就不可避免地由于人員變化引起力度大小造成偏差。

以上問題可能造成了對(duì)弧精度的長(zhǎng)期的偏差或不穩(wěn)定。

7 問題解決

（1）由于基準(zhǔn)線的測(cè)量復(fù)雜且不好操作，于是利用小澆次（計(jì)劃排產(chǎn)5爐以下）將原來的0.2 mm的變差分幾個(gè)階段分別調(diào)整到 0.3、0.25、0.15、0.10 mm，并且由同一組人進(jìn)行微調(diào)及相關(guān)跟蹤，結(jié)果見表4。

表4 各調(diào)整精度鑄坯檢驗(yàn)情況

（2）方向確定，將偏差直接調(diào)整為0 mm，繼續(xù)進(jìn)行跟蹤，見表5。

表5 0 mm精度板坯檢驗(yàn)情況

（3）對(duì)弧樣板的更換。為了從根本上解決缺陷問題，在確定正確偏差的情況下避免人為因素造成的質(zhì)量波動(dòng)，決定對(duì)以前的對(duì)弧樣板進(jìn)行改造更換。根據(jù)對(duì)其他廠家相同功能的對(duì)弧樣板的了解，首先將樣板下端的支持頂頭換成內(nèi)置磁鐵裝置，這樣樣板就可以和0段的輥?zhàn)游谝黄穑苊饬瞬煌藛T力度不同造成的測(cè)量不準(zhǔn)確，然后將水平尺直接固定在樣板的頂端，避免樣板頂端不干凈造成的測(cè)量偏差，使用時(shí)也十分簡(jiǎn)單方便，見圖2。

圖2 更換改進(jìn)后的對(duì)弧樣板

8 結(jié)束語

通過調(diào)整改進(jìn)，熱軋連鑄1#機(jī)的板坯角部橫裂紋得到了有效控制，自運(yùn)行以來，消除了由于表面橫裂紋造成的缺陷，連鑄板坯表面一檢合格率均在99.5%以上。

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