提高板坯內部質量的工藝實踐

李世平

（九江萍鋼鋼鐵有限公司煉鋼廠，江西 九江 332000）

鑄坯內部質量指鑄坯是否具有正確的凝固結構以及內部裂紋、偏析、疏松等缺陷程度，同樣這些缺陷的大小、數量也應控制在合理的范圍內，否則將直接導致軋材質量不合格。鑄坯內部質量控制，通常通過對鑄坯內部缺陷控制來實現的，內部缺陷有內部裂紋、疏松、縮孔、偏析、夾雜（渣）和氣孔等，如圖1。實際生產中，對鑄坯內部質量控制通常依據鑄坯低倍狀況，優化工藝參數達到獲得高的內部質量的目的，從而降低生產成本。

圖1 連鑄坯內部缺陷

1 連鑄機主要技術參數

產量：150萬噸/年；連鑄機機型：直結晶器連續彎曲連續矯直弧形板坯連鑄機；連鑄機臺數×流數：1×1；連鑄機基本弧半徑：10 m；結晶器長度：900 mm；澆鑄厚度：170、210、250 mm 寬度 ：1500、1700、1900、2100mm ；中間包容量/液面高度：（正常）～27t/1035mm；（溢流）～30t/1105mm；鋼流控制方式：塞棒；流場控制：穩流器、擋渣堰、擋渣壩；水口內徑：上、下（凸底）水口（ Ф70mm）；彎曲段：1個；弧形扇形段(上輥傳動)：6個；矯直扇形段(上、下輥傳動)：2個；水平扇形段(上、下輥傳動)：5個。

2 優化前低倍樣情況

圖2 優化前低倍（A類中心偏析：1.5級中心疏松：1.0級中間裂紋：0.5級）

在2018年以前，由于工藝參數、設備狀況、操作穩定性等各方面都不夠成熟，人員操作不夠穩定，板坯連鑄機低倍起伏較大，主要集中在：B類中心偏析：2.0級；中心疏松：1.0級；中間裂紋：0.5級；角裂紋：0.5級；還經常會伴隨0.5級三角區裂紋和皮下氣泡。由此也給扎制方面帶來很多弊端，如：機械性能不合格、斷口分層、皮下氣泡等，每個月都會出大量扎制廢品量，直接影響到公司的經濟損失。

3 造成內部質量差的原因分析

鑄坯中心偏析、疏松和縮孔主要是由凝固過程中選分結晶和柱狀晶過于發達造成中心等軸區過小引發的。鑄坯內部裂紋主要由于生成過程都經過拉伸應力作用到凝固界面上，造成沿一次樹枝晶或等軸晶界開裂；從應力方面分，可分為凝固過程中產生的熱應力和機械應力造成的內部裂紋。結合本臺連鑄機分析如下：①由于澆注溫度高，或拉速快，或二冷強度過大使鑄坯柱狀晶過于發達造成中心等軸晶區過小引起的偏析，板坯中心偏析和疏松嚴重時造成的中心線裂紋。②中心等軸晶區過小使偏析元素（C、S、P等）增加，形成偏析；由于中心等軸區小，鋼液凝固收縮時鋼液不足，輕者產生疏松，重者形成縮孔或縮孔裂紋。③拉速變化大而頻繁時易產生（因二冷隨之變化時有滯后現象）中心線裂紋。④輥子不對中及開口度不合理，側輥開口度選擇不當，輥子磨損嚴重和接弧不良，彎曲不當（直結晶器彎曲段）產生的機械應力。⑤二冷強度不合理，二冷區鑄坯冷卻不均勻或者大面積堵塞造成回熱產生的應力，凝固末端冷卻強度過大產生大的熱應力。⑥鋼中含氫量過高（大于10ppm），凝固末期發生氫氣壓力大于鋼液靜壓力，從而妨礙鋼液補縮而生成大量縮孔導致中心線裂紋的產生。⑦結晶器錐度過小坯殼厚度薄易變形。

4 改善鑄坯內部質量的措施

（1）凈化鋼水。通過優化爐前工藝、二次精練、保護澆注等措施提高鋼水的質量，同時加強原材料干燥監管和檢查力度，由專人負責材料驗收，保證原材料每次干燥使用，減少鋼中P、S含量的同時，避免外界帶入氣體含量，提高鋼水純凈度。

（2）二冷水調整。采用弱冷制度，盡可能使回升溫度小于100℃/m，使二次冷卻區鑄坯表面溫度分布均勻，冷卻速度小于200℃/m，在矯直點表面溫度大于900℃，盡可能不帶液芯矯直，主要采用調整二冷水中部和邊部水量比例、比水量、提高水質及加強噴嘴檢查與更換。表1為水量優化情況。

表1 水量優化情況

（3）鑄機精度提高。鑄機精度要求：對弧應對中，減少機械應力，坯殼變形率控制低于允許的臨界值以下；控制好側輥開口度，保持好鑄坯斷面形狀。為了保證對弧準確、輥縫對中，控制二次冷卻區鑄坯受力與變形，每次校準輥縫和接弧情況進行多人多次確認，確保數據真實可靠，由于各種原因產生異常的扇形段及時下線，扇形段上傳感器以及相關的線路做到定期更換，同時，只要有輥縫報警的段子每次停機對輥縫進行重新標定，提高離線設備檢修監督和要求。

（4）恒拉速合格率。采用恒速澆注——保持坯殼均勻生長，保持平滑的液相穴形狀。完善各個環節，保證鋼水供應節奏，提高人員操作水平，增強異常情況下的應對能力以及減小鑄坯與結晶器粘結的幾率，從而提高恒拉速合格率。

（5）過熱度。采用鋼水低過熱度澆注，嚴格控制澆注溫度防止高溫澆注，擴大等軸區發展。

（6）輕壓下壓下區間調整。輕壓下技術，減少柱狀晶，增加中心等軸晶。通過調整輕壓下的壓下區間，盡可能保證在鑄坯的凝固末端準確進行壓下。

表2 壓下區間優化情況

（7）結晶器錐度。控制好結晶器錐度，保持足夠的坯殼厚度不變形；盡可能采用液面自動控制，穩定液面。

5 優化后效果

優化后鑄坯低倍基本上穩定在B類中心偏析：1.0級；中心疏松：0.5級；中間裂紋：0.5級；而且板材的非計劃率也大大降低。圖3為優化后低倍情況（B類中心偏析：1.0級中心疏松：0.5級中間裂紋：0.5級）。表3為2018年低倍和板材非計劃率統計情況。

表3 2018年低倍和板材非計劃率

圖3 優化后低倍樣

6 結語

（1）通過優化各項工藝、提高操作水平等措施把內部缺陷控制在合理范圍。

（2）內部質量的提高，扎制廢品率得到很好的控制，每月基本下降到0.40%以下，大大降低生產成本。