帶鋼表面裂紋原因分析及改進措施研究

張李鵬 吳志會 王慶 付有彭 王哲

摘要：隨著轉爐廢鋼上量、過程工藝變動、保護渣不斷引進新廠家等原因，鋼廠鑄坯及帶鋼表面縱裂紋日益嚴重，影響產品質量與現場穩定生產，針對此種情況，通過對各類缺陷樣品進行分析化驗明確了裂紋產生的主要原因，并通過保護渣調整、工藝參數優化、設備精度調整等措施進行改善，裂紋改判率由0.30%降低至0.04%。

關鍵詞：裂紋;保護渣;插入深度

1 前言

為了響應公司降本經營方針，廢鋼上量導致鋼中微量元素（Cu、Zn、As、Sn等）含量升高，凝固過程中在奧氏體晶界析出，弱化晶界降低了初生凝固坯殼的抗拉強度，此外保護渣不斷引進新廠家，不斷優化改進以適應現場生產節奏，此過程中裂紋情況進一步加劇，2019年因帶鋼表面縱裂缺陷月改判率最高達0.30%。

2 現狀及原因分析

1、裂紋改判情況

2、裂紋原因分析

（1）廢鋼加入量

廢鋼上量導致鋼水中夾雜物水平呈現上升趨勢，一方面鋼中夾雜物不能有效去除，凝固過程被初生坯殼捕獲，在后續軋制過程形成線狀缺陷，另一方面鋼中夾雜物含量升高，保護渣吸附大量夾雜物后理化性能發生變化，尤其是熔點、粘度指標，導致保護渣不能均勻地流入結晶器;此外鋼中微量元素含量升高，凝固過程中在晶界析出弱化，降低了坯殼抵抗外力的能力，在收縮應力、相變應力、摩擦力等作用下開裂。

通過添加不同量的廢鋼進行試驗對比，廢鋼量與裂紋率有輕微正相關性。

裂紋率和廢鋼重量（t） 的 Pearson 相關系數 = 0.041

P 值 = 0.01

由上圖可見，廢鋼量的提升與裂紋標記率無明顯對應關系，不是影響裂紋產生的主要原因。

（2）成分

裂紋發生率與C、P、S有正相關性，與Ca、Ca/Als負相關性，與微量元素Cu、Zn、As、Sn等無明顯相關性。

（3）保護渣

目前不斷引進新保護渣廠家，但由于新保護渣在使用過程中不穩定因素大，存在質量波動，不能很好適應現場工藝生產：

從上圖可知，不同廠家保護渣使用過程裂紋率差別較大，同時現場保護渣試用過程存在問題較多：渣條、振痕、熱電偶不穩定、熱流波動等。

（4）工藝制度

①水口插入深度

裂紋標記率與爐次順序有明顯相關性，分析原因有以下2點：

a.隨澆注的進行，水口插入深度不斷變深，上循環流帶到彎月面處的熱量減少，導致彎月面處熱量不足，化渣效果不好，液渣流入不均勻;

b.澆注后期保護渣不斷吸附鋼中夾雜后物性發生變化，粘度、熔點升高，液渣流入不均;

②冷卻制度

上圖可知，不同冷卻制度與裂紋標記率無明顯對應性。

綜上：保護渣、水口插入深度是影響裂紋產生的主要原因，鋼水成分是影響裂紋產生的次要原因。

3 改善措施

1、保護渣

聯系各保護渣廠家針對現場實際情況，通過對保護渣理化性能進行優化調整，改善凝固坯殼在結晶器內的凝固行為，降低其傳熱能力，減小坯殼收縮應力，降低裂紋出現幾率，后對各類改進保護渣在不同產線、不同鋼種進行全面試驗，找出最適合現場生產的保護渣類型。

經過幾個月的試驗，在廠家與制造部共同努力下，調整出適應現場生產質量的保護渣，并針對不同產線、不同鋼種形成使用規范。

2、工藝優化：

①變渣線參數優化，調整中包車高度，改善水口插入深度，增強上循環流強度，避免插入過深導致的化渣不良。

②結晶器錐度向上調整，增強銅板對坯殼的支撐;

3、成分溫度控制

鋼水成分溫度窄范圍控制，低碳鋼C含量按照C≤0.05控制，避免C含量偏高對初生坯殼收縮的影響，此外降低中間包過熱度，按照17-27℃進行管控，避免因過熱度高造成的柱狀晶發達，以此提高初生坯殼的強度并減少其受力，避免裂紋產生。

4、設備精度

每澆次對結晶器與零號段進行接弧，檢修時對扇形段進行進行接弧并校正，定期檢查二冷噴嘴，噴嘴堵塞率≤1.5%，保證設備精度。

四、應用效果：

采取上述措施后，帶鋼裂紋改判率由最高的0.30%降低至目前0.04%，帶鋼裂紋明顯減少，生產質量穩定性大幅度提高。

五、小結

1、目前裂紋產生的主要原因為新引進的保護渣不能滿足現場工藝條件的變化，此外廢鋼上量導致鋼中夾雜物增多，保護渣吸附夾雜后物性發生變化，不能發揮原有的作用，加劇了裂紋的產生。

2、通過采取保護渣性能優化、工藝優化等措施，裂紋改判率降低至0.04%。

參考文獻：

[1] 王潤生，有害元素Sn、Pb含量對不銹鋼熱加工性能的影響，2 0 0 0，2 1 （ l ） ： 10;

[2] 洪兵雄，CSP薄板坯表面縱裂原因及防止措施[J]， 鋼鐵釩鈦，2004（02）

作者簡介：

張李鵬（1992-），男，本科，2014年畢業于東北大學冶金工程專業。日照鋼鐵控股集團有限公司，助理工程師，主要從事連鑄工藝技術相關工作。