不銹鋼板坯表面生產質量控制

張俊昌

摘 要：隨著我國建筑業的不斷發展，不銹鋼被廣泛使用。現就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行探討，簡述了不銹鋼生產的工藝和裝備，針對如何提高不銹鋼連鑄坯表面質量這一要點提出了一些工藝對策和技術對策，以期為相關方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：不銹鋼板坯；質量控制；工藝對策；技術對策

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0022-02

眾所周知，不銹鋼是一種具有高合金含量和高表面質量的鋼品種，其具有焊接性、耐腐蝕性、耐熱性等許多優點，被廣泛應用于各行各業中。但隨著我國建筑、冶金等行業的發展，對不銹鋼的質量提出了更高的要求。因此，控制好不銹鋼的生產質量尤為重要。

1 不銹鋼板坯生產工藝和裝備

不銹鋼板坯生產工藝和裝備為：1座90 t超高功率交流電弧爐，3座45 tAOD精煉爐，1座45 tLF爐，1臺1 280 mm立式板坯連鑄機和板坯修磨設備。其中，電弧爐煉鋼采用全冷廢鋼冶煉工藝。

2 提高不銹鋼連鑄坯表面質量的工藝對策

不銹鋼鑄坯表面質量與以下幾方面有關：①鋼水的潔凈度。在澆鑄前、澆鑄中，鋼水氧化物夾雜物的形成和帶入都會影響連鑄坯表面質量。②結晶器內鑄坯坯殼形成時的工況是否穩定。③合理的結晶器振動參數。雖然影響連鑄坯表面質量的環節主要在結晶器部分，但二冷段冷卻制度的合理優化和流線上設備精度對表面質量也起至關重要的作用。

2.1 全流程鋼水潔凈度集成控制

通過實施全流程的潔凈鋼工藝攻關，初步建成具有特色的短流程潔凈不銹鋼生產平臺。電弧爐環節通過加強廢鋼檢驗和爐料結構管理，引進先進的輔助技術，實現粗鋼水條件下的低成本、高效率穩定控制（兌鋼溫度、成分精度，確保減少AOD耐火材料侵蝕和調合金量）。精煉環節實施二級模型自動煉鋼、精確控碳、減少過氧化和優化還原，結合成分窄化和目標控制技術，少渣煉鋼、自動吹氬。連鑄環節進行嚴格的無氧化保護澆注和結晶器液面自動控制等非穩態澆注控制技術。經過技術攻關前后主要潔凈度指標變化如圖1所示。

圖1 潔凈鋼攻關前后主要潔凈度指標變化（單位：%）

圖1中，A為化學成分穩定控制率；B為夾雜物級別穩定控制率；C為連鑄低倍級別穩定控制率；D為中包溫度目標命中率。

優化、高效的工序協同，實現了全流程的潔凈度管控，形成了管控指標評價體系，為潔凈連鑄坯的生產奠定了基礎。

2.2 連鑄工藝技術優化改進

為了提高不銹鋼連鑄坯的表面質量，2004年某煉鋼廠對立式連鑄機進行整體改造，將結晶器振動方式改為液壓非正弦振動方式，同時對二冷配水進行改造，使其形成汽水霧化冷卻動態控制的先進冷卻模式，并結合不銹鋼鋼種特殊、品種復雜的特點，增加多個弱冷模。2012年，改進了結晶器液面控制系統，提高了結晶器液面控制水平，液面波動在±1 mm以內的比例達到95%以上。使用第三代中包液壓快換，使高連澆過程水口更換和稀土鋼等特殊品種生產過程中的水口更換更安全、快速、可靠，避免了換水口時表面的接痕和卷渣。改進二冷水反沖洗過濾系統，這樣有效防止了二冷段噴嘴堵塞。改進中間包蓋結構，提高包蓋壽命和保溫效果，減少耐火材料剝損等，為提高不銹鋼表面質量打下堅實的硬件基礎。

在生產過程中，統計近一年多來振動參數調整、保護渣優化前后各5 000塊連鑄坯表面情況，總結發生在立式連鑄機鑄坯表面上的缺陷主要有深振痕、裂紋、凹陷、夾渣、夾雜、渣坑等，其出現頻率如表1所示。

2.2.2 結晶器流場優化

結晶器流場的分布情況不僅影響結晶器內鋼水的流動軌跡、夾雜物上浮效果，還影響著坯殼內的溫度分布和凝固行為。同時，對保護渣的熔化特性和坯殼的生長規律也有一定影響。結晶器流場的分布情況對連鑄坯的潔凈度和表面質量影響重大。紊亂的流場，勢必造成結晶器卷渣、振痕不規則，甚至翻皮、漏鋼。

通過對結晶器流場分布情況進行分析后，對水口的參數和插入深度進行了調整優化，確保結晶器內鋼水的流動軌跡符合溫度合理分布，有利于夾雜上浮，同時保證振痕規則、平直。

通過對結晶器流場進行優化，同時對原有結晶器液面控制系統進行改造升級，引進渦流塞棒控制系統，大大提高了結晶器液面波動控制水平，鑄坯質量提升效果也不錯。

2.2.3 結晶器保護渣技術

1 280 mm立式板坯連鑄機，由于拉速低、品種多、鋼種特性復雜、過熱度高等自身特性，對保護渣的適應性要求特別高。為此，以具有包晶反應的304系鋼種系列為主，開展了多次保護渣技術攻關，在此基礎上，進一步對含Ti鋼、耐熱鋼、雙相鋼等特殊鋼種展開研究，效果十分明顯。

以304系鋼種為例，由于包晶反應時先析出的向轉化會發生體積收縮，容易導致鑄坯表面出現深振痕、凹陷，收縮嚴重時導致初生坯殼內產生較大應力。如果該應力得不到釋放，甚至被不均勻冷卻或結晶器液面嚴重波動加劇，就會在鑄坯表面產生縱裂紋。因此，這類鋼種需要在結晶器內使用弱冷，均勻坯殼厚度，減小應力的作用。

3 工藝效果及特殊品種鋼的技術對策

通過對工藝技術實施連續優化、升級、集成，不僅在生產效率上得到大幅度的提升，而且在產品質量上也創下了歷史紀錄。304連鑄坯無修磨比例直線上升，修磨損失率明顯降低，全鋼種綜合修磨率降到歷史最低水平——1.01%，軋后退廢率也大幅度下降，達到歷史最低水平——0.54%.

面對未來越來越激烈的市場競爭，唯一的辦法就是在穩定提高生產效率、降低生產成本的同時，開發、生產和經營高附加值鋼種，增強高附加值鋼種的實現能力和營銷能力。立式連鑄機在這方面將大有作為。首先是在生產高合金含量的鋼種方面，由于高合金鋼的普遍特性是合金含量高、導熱性差、鋼水流動性不好、液相線和固相線溫度區間窄等，尤其是在一些含有特殊成分和易裂鋼種方面，立式連鑄機能夠克服這些問題，但需要不斷對這類鑄機進行新技術優化、改造和集成，例如安裝電磁冶金技術、二冷段精度和冷卻系統智能控制技術等。

4 結束語

綜上所述，不銹鋼作為多種領域里的重要材料，保障其生產質量對促進多種領域的生產尤為重要。以上就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行了探討，并提出了一些有效的工藝對策和技術對策，相信對不銹鋼板坯表面生產質量的控制有一定的幫助。

參考文獻

[1]楊軍.高表面質量不銹鋼板坯連鑄工藝研究[J].鋼鐵，2007（09）.

[2]楊軍，顧學紅，邵世杰，等.含鈦鐵素體不銹鋼連鑄板坯質量解析及工藝對策[J].鋼鐵，2010（04）.

〔編輯：劉曉芳〕

Stainless Steel Slab Surface Production Quality Control

Zhang Junchang

Abstract： With the continuous development of China's construction industry， stainless steel is widely used. Now on the surface of stainless steel slab production quality control are discussed， outlines the stainless steel production technology and equipment， how to improve the surface quality of stainless steel billet main points raised some process measures and technical measures in order to provide reference and the relevant aspects reference.

Key words： stainless steel slab； quality control； craft countermeasures； technical countermeasures

摘 要：隨著我國建筑業的不斷發展，不銹鋼被廣泛使用。現就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行探討，簡述了不銹鋼生產的工藝和裝備，針對如何提高不銹鋼連鑄坯表面質量這一要點提出了一些工藝對策和技術對策，以期為相關方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：不銹鋼板坯；質量控制；工藝對策；技術對策

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0022-02

眾所周知，不銹鋼是一種具有高合金含量和高表面質量的鋼品種，其具有焊接性、耐腐蝕性、耐熱性等許多優點，被廣泛應用于各行各業中。但隨著我國建筑、冶金等行業的發展，對不銹鋼的質量提出了更高的要求。因此，控制好不銹鋼的生產質量尤為重要。

1 不銹鋼板坯生產工藝和裝備

不銹鋼板坯生產工藝和裝備為：1座90 t超高功率交流電弧爐，3座45 tAOD精煉爐，1座45 tLF爐，1臺1 280 mm立式板坯連鑄機和板坯修磨設備。其中，電弧爐煉鋼采用全冷廢鋼冶煉工藝。

2 提高不銹鋼連鑄坯表面質量的工藝對策

不銹鋼鑄坯表面質量與以下幾方面有關：①鋼水的潔凈度。在澆鑄前、澆鑄中，鋼水氧化物夾雜物的形成和帶入都會影響連鑄坯表面質量。②結晶器內鑄坯坯殼形成時的工況是否穩定。③合理的結晶器振動參數。雖然影響連鑄坯表面質量的環節主要在結晶器部分，但二冷段冷卻制度的合理優化和流線上設備精度對表面質量也起至關重要的作用。

2.1 全流程鋼水潔凈度集成控制

通過實施全流程的潔凈鋼工藝攻關，初步建成具有特色的短流程潔凈不銹鋼生產平臺。電弧爐環節通過加強廢鋼檢驗和爐料結構管理，引進先進的輔助技術，實現粗鋼水條件下的低成本、高效率穩定控制（兌鋼溫度、成分精度，確保減少AOD耐火材料侵蝕和調合金量）。精煉環節實施二級模型自動煉鋼、精確控碳、減少過氧化和優化還原，結合成分窄化和目標控制技術，少渣煉鋼、自動吹氬。連鑄環節進行嚴格的無氧化保護澆注和結晶器液面自動控制等非穩態澆注控制技術。經過技術攻關前后主要潔凈度指標變化如圖1所示。

圖1 潔凈鋼攻關前后主要潔凈度指標變化（單位：%）

圖1中，A為化學成分穩定控制率；B為夾雜物級別穩定控制率；C為連鑄低倍級別穩定控制率；D為中包溫度目標命中率。

優化、高效的工序協同，實現了全流程的潔凈度管控，形成了管控指標評價體系，為潔凈連鑄坯的生產奠定了基礎。

2.2 連鑄工藝技術優化改進

為了提高不銹鋼連鑄坯的表面質量，2004年某煉鋼廠對立式連鑄機進行整體改造，將結晶器振動方式改為液壓非正弦振動方式，同時對二冷配水進行改造，使其形成汽水霧化冷卻動態控制的先進冷卻模式，并結合不銹鋼鋼種特殊、品種復雜的特點，增加多個弱冷模。2012年，改進了結晶器液面控制系統，提高了結晶器液面控制水平，液面波動在±1 mm以內的比例達到95%以上。使用第三代中包液壓快換，使高連澆過程水口更換和稀土鋼等特殊品種生產過程中的水口更換更安全、快速、可靠，避免了換水口時表面的接痕和卷渣。改進二冷水反沖洗過濾系統，這樣有效防止了二冷段噴嘴堵塞。改進中間包蓋結構，提高包蓋壽命和保溫效果，減少耐火材料剝損等，為提高不銹鋼表面質量打下堅實的硬件基礎。

在生產過程中，統計近一年多來振動參數調整、保護渣優化前后各5 000塊連鑄坯表面情況，總結發生在立式連鑄機鑄坯表面上的缺陷主要有深振痕、裂紋、凹陷、夾渣、夾雜、渣坑等，其出現頻率如表1所示。

2.2.2 結晶器流場優化

結晶器流場的分布情況不僅影響結晶器內鋼水的流動軌跡、夾雜物上浮效果，還影響著坯殼內的溫度分布和凝固行為。同時，對保護渣的熔化特性和坯殼的生長規律也有一定影響。結晶器流場的分布情況對連鑄坯的潔凈度和表面質量影響重大。紊亂的流場，勢必造成結晶器卷渣、振痕不規則，甚至翻皮、漏鋼。

通過對結晶器流場分布情況進行分析后，對水口的參數和插入深度進行了調整優化，確保結晶器內鋼水的流動軌跡符合溫度合理分布，有利于夾雜上浮，同時保證振痕規則、平直。

通過對結晶器流場進行優化，同時對原有結晶器液面控制系統進行改造升級，引進渦流塞棒控制系統，大大提高了結晶器液面波動控制水平，鑄坯質量提升效果也不錯。

2.2.3 結晶器保護渣技術

1 280 mm立式板坯連鑄機，由于拉速低、品種多、鋼種特性復雜、過熱度高等自身特性，對保護渣的適應性要求特別高。為此，以具有包晶反應的304系鋼種系列為主，開展了多次保護渣技術攻關，在此基礎上，進一步對含Ti鋼、耐熱鋼、雙相鋼等特殊鋼種展開研究，效果十分明顯。

以304系鋼種為例，由于包晶反應時先析出的向轉化會發生體積收縮，容易導致鑄坯表面出現深振痕、凹陷，收縮嚴重時導致初生坯殼內產生較大應力。如果該應力得不到釋放，甚至被不均勻冷卻或結晶器液面嚴重波動加劇，就會在鑄坯表面產生縱裂紋。因此，這類鋼種需要在結晶器內使用弱冷，均勻坯殼厚度，減小應力的作用。

3 工藝效果及特殊品種鋼的技術對策

通過對工藝技術實施連續優化、升級、集成，不僅在生產效率上得到大幅度的提升，而且在產品質量上也創下了歷史紀錄。304連鑄坯無修磨比例直線上升，修磨損失率明顯降低，全鋼種綜合修磨率降到歷史最低水平——1.01%，軋后退廢率也大幅度下降，達到歷史最低水平——0.54%.

面對未來越來越激烈的市場競爭，唯一的辦法就是在穩定提高生產效率、降低生產成本的同時，開發、生產和經營高附加值鋼種，增強高附加值鋼種的實現能力和營銷能力。立式連鑄機在這方面將大有作為。首先是在生產高合金含量的鋼種方面，由于高合金鋼的普遍特性是合金含量高、導熱性差、鋼水流動性不好、液相線和固相線溫度區間窄等，尤其是在一些含有特殊成分和易裂鋼種方面，立式連鑄機能夠克服這些問題，但需要不斷對這類鑄機進行新技術優化、改造和集成，例如安裝電磁冶金技術、二冷段精度和冷卻系統智能控制技術等。

4 結束語

綜上所述，不銹鋼作為多種領域里的重要材料，保障其生產質量對促進多種領域的生產尤為重要。以上就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行了探討，并提出了一些有效的工藝對策和技術對策，相信對不銹鋼板坯表面生產質量的控制有一定的幫助。

參考文獻

[1]楊軍.高表面質量不銹鋼板坯連鑄工藝研究[J].鋼鐵，2007（09）.

[2]楊軍，顧學紅，邵世杰，等.含鈦鐵素體不銹鋼連鑄板坯質量解析及工藝對策[J].鋼鐵，2010（04）.

〔編輯：劉曉芳〕

Stainless Steel Slab Surface Production Quality Control

Zhang Junchang

Abstract： With the continuous development of China's construction industry， stainless steel is widely used. Now on the surface of stainless steel slab production quality control are discussed， outlines the stainless steel production technology and equipment， how to improve the surface quality of stainless steel billet main points raised some process measures and technical measures in order to provide reference and the relevant aspects reference.

Key words： stainless steel slab； quality control； craft countermeasures； technical countermeasures

摘 要：隨著我國建筑業的不斷發展，不銹鋼被廣泛使用。現就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行探討，簡述了不銹鋼生產的工藝和裝備，針對如何提高不銹鋼連鑄坯表面質量這一要點提出了一些工藝對策和技術對策，以期為相關方面提供參考和借鑒。

關鍵詞：不銹鋼板坯；質量控制；工藝對策；技術對策

中圖分類號：TF777 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0022-02

眾所周知，不銹鋼是一種具有高合金含量和高表面質量的鋼品種，其具有焊接性、耐腐蝕性、耐熱性等許多優點，被廣泛應用于各行各業中。但隨著我國建筑、冶金等行業的發展，對不銹鋼的質量提出了更高的要求。因此，控制好不銹鋼的生產質量尤為重要。

1 不銹鋼板坯生產工藝和裝備

不銹鋼板坯生產工藝和裝備為：1座90 t超高功率交流電弧爐，3座45 tAOD精煉爐，1座45 tLF爐，1臺1 280 mm立式板坯連鑄機和板坯修磨設備。其中，電弧爐煉鋼采用全冷廢鋼冶煉工藝。

2 提高不銹鋼連鑄坯表面質量的工藝對策

不銹鋼鑄坯表面質量與以下幾方面有關：①鋼水的潔凈度。在澆鑄前、澆鑄中，鋼水氧化物夾雜物的形成和帶入都會影響連鑄坯表面質量。②結晶器內鑄坯坯殼形成時的工況是否穩定。③合理的結晶器振動參數。雖然影響連鑄坯表面質量的環節主要在結晶器部分，但二冷段冷卻制度的合理優化和流線上設備精度對表面質量也起至關重要的作用。

2.1 全流程鋼水潔凈度集成控制

通過實施全流程的潔凈鋼工藝攻關，初步建成具有特色的短流程潔凈不銹鋼生產平臺。電弧爐環節通過加強廢鋼檢驗和爐料結構管理，引進先進的輔助技術，實現粗鋼水條件下的低成本、高效率穩定控制（兌鋼溫度、成分精度，確保減少AOD耐火材料侵蝕和調合金量）。精煉環節實施二級模型自動煉鋼、精確控碳、減少過氧化和優化還原，結合成分窄化和目標控制技術，少渣煉鋼、自動吹氬。連鑄環節進行嚴格的無氧化保護澆注和結晶器液面自動控制等非穩態澆注控制技術。經過技術攻關前后主要潔凈度指標變化如圖1所示。

圖1 潔凈鋼攻關前后主要潔凈度指標變化（單位：%）

圖1中，A為化學成分穩定控制率；B為夾雜物級別穩定控制率；C為連鑄低倍級別穩定控制率；D為中包溫度目標命中率。

優化、高效的工序協同，實現了全流程的潔凈度管控，形成了管控指標評價體系，為潔凈連鑄坯的生產奠定了基礎。

2.2 連鑄工藝技術優化改進

為了提高不銹鋼連鑄坯的表面質量，2004年某煉鋼廠對立式連鑄機進行整體改造，將結晶器振動方式改為液壓非正弦振動方式，同時對二冷配水進行改造，使其形成汽水霧化冷卻動態控制的先進冷卻模式，并結合不銹鋼鋼種特殊、品種復雜的特點，增加多個弱冷模。2012年，改進了結晶器液面控制系統，提高了結晶器液面控制水平，液面波動在±1 mm以內的比例達到95%以上。使用第三代中包液壓快換，使高連澆過程水口更換和稀土鋼等特殊品種生產過程中的水口更換更安全、快速、可靠，避免了換水口時表面的接痕和卷渣。改進二冷水反沖洗過濾系統，這樣有效防止了二冷段噴嘴堵塞。改進中間包蓋結構，提高包蓋壽命和保溫效果，減少耐火材料剝損等，為提高不銹鋼表面質量打下堅實的硬件基礎。

在生產過程中，統計近一年多來振動參數調整、保護渣優化前后各5 000塊連鑄坯表面情況，總結發生在立式連鑄機鑄坯表面上的缺陷主要有深振痕、裂紋、凹陷、夾渣、夾雜、渣坑等，其出現頻率如表1所示。

2.2.2 結晶器流場優化

結晶器流場的分布情況不僅影響結晶器內鋼水的流動軌跡、夾雜物上浮效果，還影響著坯殼內的溫度分布和凝固行為。同時，對保護渣的熔化特性和坯殼的生長規律也有一定影響。結晶器流場的分布情況對連鑄坯的潔凈度和表面質量影響重大。紊亂的流場，勢必造成結晶器卷渣、振痕不規則，甚至翻皮、漏鋼。

通過對結晶器流場分布情況進行分析后，對水口的參數和插入深度進行了調整優化，確保結晶器內鋼水的流動軌跡符合溫度合理分布，有利于夾雜上浮，同時保證振痕規則、平直。

通過對結晶器流場進行優化，同時對原有結晶器液面控制系統進行改造升級，引進渦流塞棒控制系統，大大提高了結晶器液面波動控制水平，鑄坯質量提升效果也不錯。

2.2.3 結晶器保護渣技術

1 280 mm立式板坯連鑄機，由于拉速低、品種多、鋼種特性復雜、過熱度高等自身特性，對保護渣的適應性要求特別高。為此，以具有包晶反應的304系鋼種系列為主，開展了多次保護渣技術攻關，在此基礎上，進一步對含Ti鋼、耐熱鋼、雙相鋼等特殊鋼種展開研究，效果十分明顯。

以304系鋼種為例，由于包晶反應時先析出的向轉化會發生體積收縮，容易導致鑄坯表面出現深振痕、凹陷，收縮嚴重時導致初生坯殼內產生較大應力。如果該應力得不到釋放，甚至被不均勻冷卻或結晶器液面嚴重波動加劇，就會在鑄坯表面產生縱裂紋。因此，這類鋼種需要在結晶器內使用弱冷，均勻坯殼厚度，減小應力的作用。

3 工藝效果及特殊品種鋼的技術對策

通過對工藝技術實施連續優化、升級、集成，不僅在生產效率上得到大幅度的提升，而且在產品質量上也創下了歷史紀錄。304連鑄坯無修磨比例直線上升，修磨損失率明顯降低，全鋼種綜合修磨率降到歷史最低水平——1.01%，軋后退廢率也大幅度下降，達到歷史最低水平——0.54%.

面對未來越來越激烈的市場競爭，唯一的辦法就是在穩定提高生產效率、降低生產成本的同時，開發、生產和經營高附加值鋼種，增強高附加值鋼種的實現能力和營銷能力。立式連鑄機在這方面將大有作為。首先是在生產高合金含量的鋼種方面，由于高合金鋼的普遍特性是合金含量高、導熱性差、鋼水流動性不好、液相線和固相線溫度區間窄等，尤其是在一些含有特殊成分和易裂鋼種方面，立式連鑄機能夠克服這些問題，但需要不斷對這類鑄機進行新技術優化、改造和集成，例如安裝電磁冶金技術、二冷段精度和冷卻系統智能控制技術等。

4 結束語

綜上所述，不銹鋼作為多種領域里的重要材料，保障其生產質量對促進多種領域的生產尤為重要。以上就不銹鋼板坯表面生產質量控制進行了探討，并提出了一些有效的工藝對策和技術對策，相信對不銹鋼板坯表面生產質量的控制有一定的幫助。

參考文獻

[1]楊軍.高表面質量不銹鋼板坯連鑄工藝研究[J].鋼鐵，2007（09）.

[2]楊軍，顧學紅，邵世杰，等.含鈦鐵素體不銹鋼連鑄板坯質量解析及工藝對策[J].鋼鐵，2010（04）.

〔編輯：劉曉芳〕

Stainless Steel Slab Surface Production Quality Control

Zhang Junchang

Abstract： With the continuous development of China's construction industry， stainless steel is widely used. Now on the surface of stainless steel slab production quality control are discussed， outlines the stainless steel production technology and equipment， how to improve the surface quality of stainless steel billet main points raised some process measures and technical measures in order to provide reference and the relevant aspects reference.

Key words： stainless steel slab； quality control； craft countermeasures； technical countermeasures