中厚板連鑄坯表面無缺陷生產實踐分析

周立平

摘要：唐鋼中厚板公司煉鋼廠投產的2號板坯連鑄機鑄坯表面質量非常不穩定，不僅表面存在大面積的裂紋，而且內部的夾雜數量也很多，在使用的過程中會很大程度地影響軋制質量。而如果能夠在控制的過程中能夠有效地控制外弧角裂紋，則會有效改善鑄坯表面存在的缺陷，中厚板連鑄坯表面的質量也會得以明顯的改善。鑄坯外弧角裂痕和缺陷的發生率可以從25.6%降低到0.6%，鋼板內部夾雜的缺陷也會在很大程度上得以降低。

關鍵詞：中厚板；連鑄坯；無缺陷生產；實踐策略

1、鑄坯缺陷分析及控制

1.1鑄坯外弧角橫裂缺陷分析與控制

1.1.1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1～2mm，長度一般5～20mm，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。

在生產的過程中，整個中厚板連鑄機鑄坯斷面的尺寸過大，其鑄坯凝固的時間過長，因此其中心很容易發生偏析、疏松和縮孔的現象。而即便是在后期加熱的過程中也很難被消除。而通過分析才得知，在連鑄生產的過程中，連鑄機械扇形段開口度設定的量最為精準，鑄機在輕壓下，模型凝固末端會準確地捕捉其壓下的量。

1.1.2控制措施

1）扇形段對弧精度控制[2]。扇形段合箱前接弧輥間偏差控制在±0.05mm以內，在線段間接弧精度控制在±0.15mm以內。

2）在通過優化冷卻水量的過程中，尤其需要結合以往澆注的經驗來對結晶器進出的水溫差和寬窄內部的熱流通量的比例進行全面的跟蹤，之后再就結晶器內部水流量的變化對連鑄坯角裂的影響進行全盤介紹，從而才能夠確定寬窄內部最佳的水量和水槽內的水流速度。

3）全面對結晶器內部窄邊銅板錐度進行全面的優化。先將連鑄結晶器的銅板始終處于垂直而不收縮的狀態，之后將內部的銅板由上到下收縮1mm，以便能夠讓其使用保持非垂直的狀態[3]。而這樣的設計也直接導致了連鑄坯坯殼在結晶器內部存在差異。而之后尤其需要根據結晶器內部銅板磨損的狀況來適當地減小窄邊銅板的倒錐措施。

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、4個噴嘴，足輥均比窄邊銅板的延長線凸出5mm，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）據有關數據顯示，在相同的情況下，2100mm斷面連鑄坯要比1600mm斷面連鑄坯出現裂紋的比例要高3.5倍。根據相關的數據結果分析，為了能夠更好地遵循1600mm和2100mm斷面的原則，弱化角部冷卻可以將新上線彎曲段的SO-S5內外弧最外側噴嘴堵死，增加復切閥門，并對噴淋的水量進行全面的調整，只有這樣才能夠保證冷卻水流的密度始終保持不變。改進過之后，1600mm斷面連鑄角裂爐次量下降了28.6%，2100mm斷面的連鑄坯角裂爐次量下降了55%。

1.1.3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。

1.2鑄坯表面夾雜缺陷分析與控制

1.2.1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1～2mm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如表1所示。

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。

而在調查的過程中可以明顯發現，中間包開澆第1爐過程中將會產生較大的影響。正因為第1爐本身的缺陷率為2.38%，而其余爐次平均的缺陷僅僅只達到了0.05%。因此，在澆注第1爐的過程中，如果結晶器內部的流場存在不穩定的現象，那么自然會導致還沒有來得及被融化的保護渣會卷入鋼水內部。而又因為越接近結晶器彎月處的鋼水凝固的速度相當快，因此被卷入內部的保護渣自然沒有辦法更好地上浮于已經凝固的坯殼，最終形成了皮下夾渣。

1.2.2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，要盡量減少在開澆初期結晶器內鋼液面攪動的頻率和攪動的幅度，從而有效地降低由于液面異常而引發的使得保護渣嵌入坯殼中。

3）要確保當結晶器處于安全坯殼厚度的基礎上，以最快的速度拉出來，并由此降低在開澆初期結晶器內部鋼水較低的溫度對保護渣產生的影響，以便能夠盡快地穩定結晶器的流場。

1.2.3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。由此可見，中厚板連鑄坯表面在生產實踐的過程中取得了很好的效果。

2、結束語

扇形段對弧精度、結晶器窄邊錐度和結晶器之間的間隙設備的參數以及連接連鑄坯角部裂紋本身都有很大的影響。而結晶器內部本身的水量、流速、彎曲段上部的冷水分布和配水量與鑄坯角部裂紋的控制都有一定的影響。而在之后通過電鏡分析之后，鑄坯表面缺陷明顯夾雜著保護渣的成分[4]。

參考文獻：

[1]朱苗勇.現代冶金學[M].北京：冶金工業出版社，2016（4）：259-263.

[2]雷明杰.神經網絡和遺傳算法在中厚板軋機中的應用研究[J].鄭州大學碩士學位論文，2015（8）：159-163.

[3]李曉剛，李坤，黃彩虹.中厚板軋機液壓自動控制系統[J].唐山銅鐵集團微爾自動化有限公司，河北唐山，2016（3）：289-293.

（作者單位：河北鋼鐵集團唐鋼中厚板公司）