倒角結晶器銅板結構創新

張雷

摘 要：通過對倒角結晶器銅板工藝結構完善，可有效、穩定地控制連鑄坯角橫裂紋缺陷以及鋼板邊部的折疊缺陷，從而提高生產率及降低成本。

關鍵詞：結構創新；工藝優化；經濟效益

Abstract：Through the perfect structure of chamfer copper plate technology，which can effectively and stably control Angle of continuous casting billet horizontal crack defects and fold defects of steel plate edge， so as to improve productivity and reduce cost.

Key words：structure innovation；process optimization；economic benefit

1 倒角銅板的技術特點

通過對槽形水縫、斜水縫、倒錐度、多錐度的參數變化來提高邊鑄坯角部質量，還可以通過改變到錐度、連鑄機的水流速度，以及拉速參數等，來幫助解決鑄坯角出現的縱橫裂紋現象，同時也能提升產品質量，增強產品的市場競爭力。

2 倒角銅板的結構創新方法

采用具有組合式冷卻水道，工作面包括平面區域和曲面區域（漏斗形式）， 窄面銅板內部分布有沿高度方向上下貫通的圓孔和矩形冷卻水道。改進的倒角結晶器窄面銅板設計的倒角有利于鑄坯窄面形狀的優化，倒角內部的組合式冷卻水道可以控制微合金鋼種邊角部的裂紋缺陷，有利于延長窄面銅板的使用壽命 。

3 倒角結晶器銅板結構創新案例

3.1 結構創新對鑄坯角橫裂紋及邊部折疊缺陷改進案例

某鋼廠1#鑄機、2#鑄機所生產的板坯角出現橫裂紋的幾率是非常高的，所以不得不對出現角橫裂紋的連鑄采取切角措施。但是對連鑄坯進行切角處理的工作量達到了17.2%，是非常大的處理量，這樣會嚴重影響鋼廠的生產成本和生產效率。這樣以來會嚴重影響鋼、扎兩個工作程序的正常運行，同時也將會造成鋼鐵料的浪費，如此更加劇了成本的投入。

這里分別對尺寸為25mm*25mm，35mm*35mm，30mm*40mm的倒角進行試驗，結果發現出現連鑄坯角橫裂紋的幾率由原來的數值降低到4.2%、1.6%、0.2%。根據對不同尺寸的倒角進行結晶器試驗表明，連鑄坯角出現橫裂紋的幾率會隨著倒角尺寸的不斷加大而降低，在倒角尺寸在30mm*40mm的情況下，能夠很好的解決連鑄坯角出現橫裂紋的現象。

但是隨著尺寸的不斷增大，連鑄坯角處出現縱裂紋的幾率也隨之增加了。所以，想要解決倒角連鑄坯角處出現縱裂紋的關鍵，就是保證倒角部位和其他部位的傳熱均勻穩定。通過倒角銅板倒錐度優化，盡管使得倒角連鑄坯角部縱裂紋發生率有所降低，但仍然沒有達到所期望的水平，因此對倒角結晶器的結構進行進一步的優化。

關于倒角結晶器的銅板優化問題，它主要是對結晶器的上口和下口，以及倒角斜面這幾處添加一個0.5mm的收縮量，也就說倒角的下口比上口的斜邊長度要減少0.5mm，總之就是倒角整體使用了一個為0.5mm的到錐度，錐度為1.1～1.35%/m，這樣主要是為使倒角部位以及附近的結晶器銅板能夠與連鑄坯殼緊緊的相連，避免因坯殼出現收縮現象而產生氣縫，這樣才能保證結晶器里面的連鑄坯的殼實現均勻生長，如此倒角部位的坯殼的支撐能力也會增強，從而才能更好的解決倒角的縱裂紋出現。

倒角結晶器結構的優化，不僅每面銅板采用了比較大的倒錐度，同時倒角部位的倒角半徑從結晶器上口到下口也逐漸減小，這樣的結構設計確保了結晶器內角部區域坯殼與銅板緊密接觸，從而消除了角部的縱裂紋缺陷。在實際生產應用中，倒角連鑄坯在普碳、低合金鋼 、中碳含Nb鋼與直角連鑄坯產生角橫裂紋的缺陷明顯降低。

使用倒角結晶器后連鑄坯倒角部位非常平整、光滑，振痕也很均勻，從中表明倒角結晶器結構設計、錐度設計以及與倒角結晶器相匹配的連鑄工藝參數都比較合理 。且倒角連鑄坯表面質量良好。

3.2 結構創新對延長窄面銅板的使用壽命改進案例

根據某個鋼廠的倒角下線窄面情況進行分析，該鋼廠的工藝拉速在0.8～0.95m/min的范圍內，這樣低的拉速最終會造成倒角鋼板的過鋼量較低的情況。出現這種現象的主要原因就是結晶器的窄面銅板下口，出現鋼板和鑄坯之間摩擦不均勻的情況。由于鑄坯下口的坯殼不僅厚還很硬，所以造成下口的銅板鍍層出現嚴重的磨損現象。還有就是鑄坯尖角處和中間的部分出現收縮不同步現象，從而造成窄面銅板下口的兩端磨損程度比中間部分更為嚴重，這樣以來窄面的銅板就會出現過銅量低的情況，所以就是提前下線了。想要通過提高窄面銅板的過鋼量以此來提高它的使用壽命，就要對窄面銅板的結構和表面的結構進行詳細的改善和設計。

首先就是在倒角部位使用變錐度的結構設計，具體來說就是在寬免的銅板和倒角出連接的地方，設計一個不斷變化的倒角錐度。

還可以通過對結晶器窄面的銅板鍍層結構進行改善來提高銅板的過鋼量。將原來0.3mm的窄面銅板上口的鍍層，以及下口為2mm的鍍層結構，改變成從下口開始計算提高1～300mm的倒角厚度，與兩邊的長度要有0～50mm的距離，整體要比原來的低0.5～1mm，鍍層也要改變成2.5～3mm。之后將以往為2mm的下口改成和鍍層結構一樣的變化。

經過對倒角的整體結構進行反復的改進設計，使用可以科學的倒角角度，然后對倒角面進行倒錐角技術設計，如此才大大的改善連鑄坯角出現的縱橫裂紋現象。另外，就是連鑄板坯倒角處利用結晶器能夠很好的改善鋼板邊部的折疊現象，從而為鋼廠帶來更大的經濟效益和社會效益。

通過對倒角面結構進行改善，很大程度上減少了鋼板的磨損量。目前鋼廠采用的過鋼量已經達到了4.2萬噸以上（以往的過鋼量是3萬噸），這也說明通過這樣的設計改進鋼板的過鋼量得到了很大的提高。此鍍層結構的改進可應于直角與倒角結晶器的任意鋼廠。

4 實踐應用及效果展望

對道教的結晶器進行創新改進，將會對未來的鋼廠發展帶來更為深遠的影響。從近幾年的市場發展來看，我國外都面臨著鑄坯質量問題，以及角部出現裂紋的現象，這也成為了冶金領域的一大難題。因此在板坯連鑄過程中進行倒角結晶器鋼板的設置，為解決這些問題提高了新的發展方向。它不僅能夠提高鑄坯的質量，還能解決鋼板邊緣部位出現的問題。 更有著成功應用的經驗，完全具備向社會推廣的條件。