盤螺軋裂堆鋼原因分析及改善

王際桂

（唐山鋼鐵集團有限責任公司， 河北 唐山 063000）

盤螺是唐山鋼鐵集團有限責任公司（以下簡稱唐鋼）高線1 號產線主要產品，按設計規劃高線由3號小方坯連鑄機（165 mm×165 mm 和150 mm×150 mm 兩個斷面）供坯，由于3 號機交工、熱試相對高線晚，因此高線也由2 號連鑄機（165 mm×165 mm）供坯。5 月底，3 號連鑄熱試成功，6 月高線2 號線發生3 起HRB400S 盤螺軋裂堆鋼事故（2 爐次為3 號連鑄供坯，1 爐次為2 號連鑄供坯），給生產帶來很大困擾，亟需找出軋裂、堆鋼原因，尋求解決措施，以避免類似事故再次發生。

1 軋裂裂紋處檢驗

1.1 軋裂形貌

2 號高線軋裂堆鋼處于中間道次，軋裂軋材直徑約20 mm，取樣觀察軋裂處形貌，軋裂類似劈裂狀，裂紋開裂位置較平整，某些開裂位置附近有白色異物（見圖1、圖2、圖3）。

圖1 軋裂附近白色異物

圖2 軋裂斷面相對平整

圖3 軋裂劈裂狀

1.2 金相顯微檢驗

把開裂試樣橫向切開，對橫斷面進行金相組織和掃描電鏡分析。

觀察軋裂位置金相組織，軋裂附近沒有脫碳現象，且軋裂附近珠光體組織相對較多（見圖4）。在橫斷面基體有脫碳的微小裂紋（見圖5）。判斷沒有脫碳的軋裂位置是由軋鋼過程軋制造成。而脫碳的小裂紋是由連鑄坯裂紋在加熱爐加熱時造成脫碳，在軋制時沒有焊合。

圖4 軋裂位置無脫碳圖

5 基體有脫碳裂紋

1.3 掃描電鏡分析

用掃描電鏡對金相試樣進行觀察和能譜分析，通過掃描電鏡掃描發現軋裂位置有聚集的夾雜物，在夾雜物聚集處照相，并打點進行能譜分析。如圖6、圖7 所示。由電鏡檢驗可以看到軋裂部位的夾雜物一般含有Ca、Si、Na、F、O、Mn 等。通過圖7 可以看出Ca、Si 含量，由其比值及含Na、F 成分可斷定其是由保護渣夾渣造成的。也有少量夾雜物能譜分析Al、Mg 峰值很高，其它很低。Al 是浸入式水口（鋁碳質）和滑塊（鋁碳質）的組成元素，Mg 是耐火材料組成元素。所以，由以上這些可以斷定軋裂位置的夾雜主要來自保護渣夾渣，也有劣質水口和包襯耐火材料在澆注過程中的熔損。

圖6 裂紋處夾雜物

圖7 裂紋處夾雜物能譜分析

2 工藝記錄查詢

發生軋裂堆鋼的三個爐次有2 爐次的連鑄坯是新熱試成功的3 號連鑄機生產。查詢連鑄主控室生產記錄，3 號機兩爐次連鑄坯生產日期分別為6 月6日和6 月17 日，連鑄澆序分別為中間包第4 包（中包鋼水過熱度19 ℃）和第2 包（中包鋼水過熱度50 ℃），生產備注澆鋼過程都有換滑塊和拉速波動。軋裂堆鋼1 個爐次為2 號連鑄機供坯，生產備注中包鋼水過熱度17 ℃，拉速2.7～3.3m/min，有拉速波動，本爐澆鋼過程雖然沒有換滑塊，但下一爐次更換了5 個流的滑塊和水口，表明滑塊水口已接近壽命期限，觀察更換下來的水口侵蝕較嚴重。

圖8 澆鋼過程液面波動

圖9 水口侵蝕嚴重

3 工藝分析及改善

按連鑄澆鋼操作要點，浸入式水口插入深度50～100 mm，澆鋼實際操作深度為50 mm，分析認為水口插入深度太淺，在更換水口、滑塊操作中常伴隨著拉速波動較大，會導致保護渣卷渣現象。在浸入式水口、滑塊壽命末期，或中包前期過熱度較高時，由于侵蝕較嚴重，可能導致劣質水口、滑塊和包襯耐材殘渣進入鋼水。在針對上述分析提出如下改善措施：

1）對滑塊水口質量進行檢驗，對其使用壽命等進行統計，制定來樣檢驗和定時更換措施；

2）細化更換水口、滑塊操作工藝，優化浸入式水口插入深度目標為55 mm，降低更換時拉速波動幅度；

3）優化鋼水溫度范圍，保證中包過熱度20～35 ℃，減少耐材侵蝕，使保護渣熔化良好的情況下并盡量保持恒拉速操作。

實行如上改善措施后，截止目前沒有發生類似軋裂堆鋼事故。

4 結論

通過對高線2 號線軋裂堆鋼事故試樣檢驗結果和理論分析，得出如下結論：

1）高線軋裂堆鋼事故主要是由連鑄坯卷渣造成的。

2）連鑄坯本身也存在有裂紋，在軋制過程沒有完全焊合。

3）浸入式水口插入深度太淺，在更換水口、滑塊操作中易引起結晶器液面波動造成卷渣。

4）需進一步優化連鑄工序鋼水溫度，避免溫度過高，減少耐材侵蝕。