連鑄坯卷渣對冷軋鋼帶的質量影響及解決措施*

王 雷， 王德炯

(南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業部， 江蘇 南京 210035)

連鑄坯卷渣對冷軋鋼帶的質量影響及解決措施*

王 雷， 王德炯

(南京鋼鐵股份有限公司特鋼事業部， 江蘇 南京 210035)

通過對冷軋鋼帶出現的起皮、分層等質量缺陷進行分析，找出連鑄澆注過程中結晶器鋼水液面波動是造成卷渣現象的主要原因，據此采取一系列解決措施，最終解決了冷軋鋼帶的此類質量問題。

連鑄； 冷軋； 卷渣； 起皮； 分層

引 言

南京鋼鐵股份有限公司(以下簡稱“南鋼”)參照GB/T699-2008標準所生產的，厚度為2.0～9.0 mm、寬度為125～320 mm優質碳素及優質錳鋼熱軋窄帶鋼，用戶經過酸洗后均需要進行冷軋工藝，冷軋成品厚度為0.1～6.0 mm，最終加工成刀具、鋸片、卷尺、鏈片、五金工具等，公司熱軋帶鋼月產量為4萬多噸，用途十分廣泛。

但是，統計公司全年質量異議時發現，質量異議集中反映為鋼帶的起皮、分層缺陷；采用掃描電鏡的方式對鋼材的起皮和分層處進行能譜分析，總能發現有K，Na等鋼中不該存在的保護渣成分。

1 鋼帶生產加工工藝流程

1.1 連鑄坯生產工藝流程

100 t頂底復吹轉爐冶煉→100 t LF爐精煉→連鑄坯料→檢驗→熱送至帶鋼廠。

1.2 熱軋帶鋼生產工藝流程

入爐加熱→粗軋→精軋→檢驗→卷取→打包→入庫。

1.3 冷軋鋼帶加工工藝流程

熱軋帶鋼氧化鐵皮破碎→酸洗→粗軋→精軋→檢驗→卷取→打包→入庫，用戶根據用途進行淬、回火等熱處理工藝。

2 缺陷分析及解決措施

2.1 缺陷分析

2.1.1 分析方法

采用線切割的方式制取試樣，通過鑲嵌、打磨、拋光、酒精超聲清洗后，做截面觀察，采用掃描電鏡配合能譜儀，檢測皮下縫隙及分層間隙中的成分含量。

2.1.2 起皮缺陷形貌及分析

冷軋鋼帶起皮缺陷類似長條小結疤狀，有時也呈現發紋狀、龜紋狀、塊狀或魚鱗狀，鋼帶上下表面均有出現，一般在鋼帶兩邊距離邊部15～50 mm內分布，在鋼帶全長方向上呈現斷續分布[1]。

以冷軋鋼帶65Mn為例，熱軋帶鋼由2.15 mm冷軋至0.8 mm時出現起皮缺陷，起皮缺陷形貌如圖1 所示， 掃描電鏡對起皮處進行能譜分析如圖 2所示，分析結果如表1所示，發現有大量的K，Na等保護渣成分。

圖1 65Mn冷軋起皮形貌

圖2 起皮處能譜分析

2.1.3 分層缺陷形貌及分析

冷軋鋼帶分層缺陷呈長條狀，有時也呈現發紋狀，存在于鋼帶邊部，一般距離上表面和下表面較近，在鋼帶全長方向上呈現間斷分布。

以冷軋鋼帶45Mn加工鏈片為例，熱軋帶鋼由7.5 mm冷軋至4.5 mm時出現分層缺陷，分層缺陷形貌如圖3所示，采用掃描電鏡對分層處進行能譜分析如圖4所示，分析結果如表2所示，也發現有大量的K，Na，Cl等保護渣成分。

圖3 45Mn冷軋分層形貌

圖4 45Mn分層處能譜分析

表1 起皮處能譜分析結果/%

表2 分層處能譜分析結果/%

2.2 原因分析

2.2.1 連鑄機工藝參數

該連鑄機從熱調試到順產已經有2年時間，為盡快達產達效，連鑄機澆注時采用的是可更換的兩段式分體式鋯質鋁碳浸入式水口，具體連鑄機參數如表3所示。

2.2.2 卷渣原因分析

根據以上冷軋鋼帶起皮、分層缺陷的分析結果，基本斷定連鑄坯卷渣的原因是由于結晶器內鋼水液面波動造成，而影響鋼水液面波動的主要因素有：澆注自動控制系統的影響、振動系統的影響、人工操作的影響、鋼水質量的影響。[2]

表3 連鑄機參數

2.3 影響因素

2.3.1 工藝裝備的影響

該連鑄機澆注自動控制系統及振動系統由上海某知名連鑄機公司設計、制造和供貨，投產運行不久，從日常的使用及設備點檢過程來看，運行比較正常，因此，完全可以排除工藝裝備的影響。

2.3.2 人工操作的影響

采用人工添加的方式，在結晶器內分多批次、少量加入保護渣。結晶器振動為高頻、小振幅式，正常情況下結晶器內鋼水液面波動控制在±5 mm以內，如有異常致使鋼水液面超過10 mm，必須將波動段割除進行降級或判廢處理。因此，在添加保護渣的過程中，不允許隨意攪動結晶器內鋼水或頻繁撈取渣條。

在更換兩段式分體浸入式水口時，需將更換水口前、后3 m長的連鑄坯割除，進行降級或判廢處理，但卷渣段的連鑄坯有可能割除不夠干凈。

2.3.3 鋼水質量的影響

為了提高優質碳素及錳鋼熱軋窄帶鋼內在質量，鋼水LF爐處理均采用Al脫氧、Ca處理的工藝，鋼中w(Al)為0.010%～0.040%，鋼中多余的Al2O3鈣處理時生成低熔點的12CaO·7Al2O3，比較易于上浮被鋼包頂渣所吸收。鈣處理質量直接影響鋼水的流動性，而鋼水的流動性又是影響結晶器鋼水液面波動的主要原因。

另外，在鋼水澆鑄的過程中，中間包與浸入式水口之間保護不到位極易造成鋼中w(Al)與空氣中的氧結合生成高熔點的Al2O3，附在浸入式水口內壁造成中間包注流失控，引起結晶器內鋼水液面波動，從而卷渣。[3]

鋼水Al脫氧及Ca處理的工藝反應式如下：

2Al+3O=Al2O3

Ca+O=CaO

7Al2O3+12CaO=12CaO·7Al2O3

2.4 解決措施

(1)加強工藝裝備的點檢及維護，每次停產檢修均使用便攜式主動檢測裝置對振動設備進行檢測，確保工藝設備良好運行。

(2)延長鋼水軟吹氬時間，由原來的15 min增加到20 min，促進夾雜物尤其是12CaO·7Al2O3充分上浮，以提高鋼水的流動性。

(3)連鑄兩段式分體浸入式水口澆注改用內裝整體式水口澆注，徹底解決中間包與浸入式水口之間保護不到位的問題，基本做到鋼水無氧化的保護澆注，避免水口蓄流，同時將浸入式水口插入深度控制在90～100 mm，減少澆注時鋼水流動對結晶器液面的擾動。

(4)單次連澆爐數控制在12爐以內，不僅能解決長時間澆注情況下，耐材侵蝕對鋼水的污染，也能解決更換兩段分體式浸入式水口時，對卷渣段坯料剔除不到位造成的卷渣殘余。

3 結 論

(1)徹底解決了更換兩段式分體浸入式水口時卷渣段剔除不干凈問題，從源頭避免連鑄坯卷渣現象對熱軋帶鋼的質量影響。

(2)降低了熱軋帶鋼在冷軋過程中因起皮、分層缺陷造成質量異議的幾率，同時也提高了南鋼熱軋帶鋼的內在質量。

[1] 吳 進，徐在新，周云松，等.熱軋帶鋼邊部起皮缺陷影響因素分析[J].鋼鐵研究，2012，40(2)：56—58.

[2] 蔡開科.澆注與凝固[M].北京:冶金工業出版社，1987.

[3] 賀道中，蘇振江，周志勇.鋁脫氧鋼水鈣處理熱力學分析與應用[J].湖南工業大學學報,2010，24(3)：5—9.

2015-08-05

王 雷，工程師。E-mail：wanglei1@njsteel．com．cn

TG249.7； TG335.12