中厚板連鑄坯表面無缺陷生產實踐

2018-03-17 01:16:37張立標

山東冶金 2018年1期

張立標

1 前言

山鋼股份濟南分公司煉鋼廠6#板坯連鑄機于2015年6月投產，設計鑄坯坯型尺寸為200/250 mm×（1 600～2 300）mm×（2 500～4 100）mm，品種結構以普碳鋼、普通低合金鋼、船板鋼、高強鋼、管線鋼、海工鋼為主，軋制厚度為8～110 mm中厚板。自投產以來，連鑄坯表面質量不穩定，軋制后鋼板表面裂紋、表面夾雜較多，產生了大量的協議板和廢品板，嚴重影響了品種鋼的質量。分析發現，主要是鑄坯表面裂紋和表面夾渣導致了鋼板軋制過程產生裂紋和結疤等表面缺陷，給生產造成經濟損失，影響了品牌形象。為此，本研究對鑄坯缺陷產生的原因進行了分析，提出了改進控制措施，取得了較好的效果。

2 鑄坯缺陷分析及控制

2.1 鑄坯外弧角橫裂缺陷分析與控制

2.1.1 缺陷分析

生產過程中連鑄鑄坯外弧角部形成的與拉坯方向垂直的橫向裂紋，通常隱藏于皮下1～2 mm，長度一般5～20 mm，該缺陷經軋制后在鋼板邊部形成“W”形或“M”形山峰狀裂紋。鑄坯及軋制后鋼板裂紋缺陷形態見圖1。

圖1 火焰處理后鑄坯表面裂紋形態

2.1.2 控制措施

1）扇形段對弧精度控制。扇形段合箱前順弧輥間偏差控制在±0.05 mm以內，在線段間順弧精度控制在±0.15 mm以內。

2）結晶器冷卻水量的優化。結合以往的連鑄經驗，對結晶器進出水溫差和寬窄邊的熱流通量比例進行跟蹤，對比分析結晶器水流量變化對連鑄坯角裂的影響，確定寬窄最佳水量及水槽內水流速。

3）結晶器窄邊銅板錐度的優化。6#連鑄機結晶器的外弧側銅板垂直不收縮，內弧側銅板為自上至下收縮1 mm的非垂直形式，這直接導致了連鑄坯坯殼在結晶器內凝固情況的差異。根據結晶器銅板磨損情況，采取了適當減小窄邊銅板倒錐度的措施。

4）結晶器窄邊足輥間隙的優化。結晶器窄邊原設計為4根足輥、6個噴嘴，足輥均比窄邊銅板的延長線凸出5 mm，鑄坯出結晶器后受到較大的擠壓，設計不合理。通過減小窄邊足輥間隙，由5-5-5-5改為5-2-2-2，改進后鑄坯角裂情況明顯好轉。

5）彎曲段邊部噴嘴噴淋優化。數據統計顯示，相近情況下，1 820 mm斷面連鑄坯出現外弧角橫裂的比例為2 200 mm斷面連鑄坯的3～3.5倍。生產1 820 mm的連鑄坯角橫裂比例明顯偏高。經過分析論證，本著保證可以生產1 820 mm和2 200 mm斷面的原則，將新上線彎曲段S0～S5內外弧每排第5根噴嘴堵死（合計32個噴嘴），同時對噴淋水量進行了調整，確保冷卻水流密度不變。改進后，1 820 mm斷面的連鑄坯角裂爐次量下降了28.5%，2 200 mm斷面的連鑄坯角裂爐次量下降了51%。

2.1.3 控制效果

通過對連鑄坯外弧角橫裂缺陷產生的原因分析及采取相應改進措施后，鑄坯表面缺陷得到了很好控制。鑄坯外弧角橫裂缺陷發生率由25.2%降低到0.03%以下。

2.2 鑄坯表面夾雜缺陷分析與控制

2.2.1 缺陷分析

因鑄坯表面夾雜導致的鋼板表面缺陷呈現出增多趨勢，夾雜缺陷為鑲嵌于連鑄鑄坯表面或皮下1～2 mm處的渣狀物，呈白色或灰白色，硬度稍高，形狀不規則，面積大小及數量不確定。該缺陷經軋制后在鋼板表面同樣呈白色或灰白色夾雜。

對鋼板表面夾雜處取樣進行掃描電鏡分析，掃描電鏡形貌及成分含量分別見圖2和表1。

圖2 鋼板夾雜掃描電鏡形貌

表1 缺陷處夾雜物成分 %

從表1分析結果來看，夾雜缺陷處成分出現了Na元素，說明其與保護渣成分存在一定關系。

調查發現，中間包開澆第1爐的影響較大，第1爐平均缺陷率為2.44%，其余爐次平均缺陷率僅0.07%。澆注第1爐時過熱度控制情況與鋼板夾雜缺陷率存在明顯關系。第1爐澆注過程中因結晶器內流場不穩定，導致未融化的保護渣被卷入鋼水，靠近結晶器彎月面處的鋼水凝固速度較快，被卷入的保護渣無法得到充分上浮便被凝固在坯殼內，形成鑄坯表面或皮下夾渣。

2.2.2 預防措施

1）提高中間包開澆第1爐鋼水過熱度至20～30℃，確保開澆初期結晶器內保護渣化渣良好。2）在保證安全生產的基礎上，盡量減少對開澆初期結晶器內鋼液面攪動頻率及幅度，以降低因液面異常波動導致保護渣嵌入初生坯殼中。3）在保證出結晶器安全坯殼厚度的基礎上，盡量快速將拉速提起，以降低中間包開澆初期結晶器內鋼水溫度偏低對保護渣熔化的影響，以盡快穩定結晶器流場。

2.2.3 取得的效果

以上措施實施后，鋼板表面夾雜缺陷率大幅降低，尤其開澆第1爐尤為明顯，鋼板夾雜缺陷率由月均1.32%降低至0.13%以下。

3 結語