连铸坯表面的纵向凹陷、裂纹形成原因及对策.pdf

莱钢科技 2 0 0 3年 8月 连铸坯表面的纵 向凹陷 裂纹形成原 因及对策 宁 伟 肖 强 孙兴德 炼钢厂 职教 中心 摘要 针对 4 连铸机矩形坯凹陷 纵裂产生的原 因 从 钢水成分 工艺条件 操 作条件 结晶器 状 况 保护渣的性能几个方面进行 了分析 并阐述 了解决措施 关键词 矩形坯表面纵向凹陷裂纹措施 Ab s t r a c t T o c o u n t e r t h e r e a s o n s o f l o n t u d i n al s h ri n k a g e d e p r e s s i o n a n d f a c i a l c r a c k i n t h e N o 4 c o n t i n u O i l S c a s t e r we a na l y s e t he e l e me n t o f mo l t e n s t e e l t e c h n i c al c o nd i t i o n o p e r a t i n g c o n di t i o n mo l d c o nd i t i o n t h e p e r f o r man c e o f s l a g p o wd e r an d e x p a t i a t e o n t he s o l v i n g me asur e s Ke y W o r d s r e c t a n g l e b i l l e t l o n g i t u d i n al s h ri n k a g e d e p r e s s i o n f a c i al c r a c k me asu r e s 1 前言 炼钢厂 4 连铸机是 1 9 9 8年 1 1 月建成投产 的 在成功的解决了达产 起步漏钢等问题后 进入 2 0 0 1年铸坯凹陷 纵裂成 了影响生产的主要 问题 特别是生产 2 3 0 mm 2 3 0 mm断面时 拉速超过 1 3 米 分时铸坯凹陷 纵裂较为严重 拉速受到了限 制 并且因凹陷和纵裂多次引起 了漏钢 严重地影 响了正常的生产 下面对产生凹陷 纵裂的原因及 解决措施进行论述 2 连铸坯表面纵 向凹陷 裂纹的形成机理及 原 因分析 2 1 连铸坯表面纵向凹陷 裂纹 的形成机理 连铸坯表面纵向凹陷 裂纹 的形成机理是多种 因素综合作用的结果 其形成的基本条件是 1 初生坯壳厚度的不均匀 在坯壳薄弱处产生局部应 力集中 2 沿树枝晶元素 C M n S P的局部 偏析 裂纹 的开 口和扩展 总在偏析 严重处 3 纵向凹陷 裂纹是在结晶器弯月面附近产生的 2 2 连铸坯表面纵向凹陷 裂纹原 因分析 2 2 1 钢水成分的影响 1 碳含量 的影响 炼钢厂 4 连铸机生产的铸坯 主要是 Q 2 3 5一B S S 4 0 0 碳 含 量 在 0 1 4 0 2 2 含 碳 0 0 9 0 1 7 亚包晶钢连铸坯纵裂纹发生率显著高于其他 碳含量的钢坯 亚包晶钢连铸坯纵裂纹发生率显著 高的原因是凝固过程或凝固后 6 一 相变引起 的体积收缩所导致的不均匀传热和不均匀凝固造成 铸坯凹陷 凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位 慢 结晶组织粗化 对裂纹敏感性强 坯壳出结晶 器后受到喷水冷却和钢水的膨胀作用 在凹陷的薄 弱处造成应力集中而产生裂纹 坯壳表面凹陷越 深 坯壳厚度不均匀性就越严重 纵裂出现的几率 越大 漏钢后对 留在结晶器 内的坯壳厚度进行测量 结果发现内弧侧坯壳厚度比其余三个面的要薄 厚 度不均匀性严重 在浇注过程 中 控制向内弧侧加 入保护渣的量是较困难的 影响保护渣的润滑和结 晶器 的传 热效 果 且 内弧侧 的成分偏 析严重 因 此 内弧侧坯壳的严重不均匀性是铸坯表面凹陷及 纵裂形成 的条件 2 S及 Mn S的影响 钢中 s P 对钢的高温性能有较大的影 响 s 含量高 生成的 F e S 在连铸坯凝固过 程中以液态聚集在晶界 降低了钢的高温强度和塑 性 表面凹陷的深度则随 s 的增加而加深 统计 2 3 0 m m 2 3 0 m m断面 1 8 7炉 其中铸坯 表面凹陷和纵裂 2 8炉 Mn S与凹陷 纵裂纹 的关 系见表 1 3 3 维普资讯 宁伟 等 连铸坯表面的纵向凹陷 裂纹形成原因及对策 第4期 总第 1 0 6期 表 1 Mn S与 凹陷 纵 裂发生率 Mn S 小于 l 0 l 1 一l 5 l 6 2 0 大于 2 0 合计 凹陷 纵裂炉数 4 l 9 4 l 2 8 统计路数 6 4 8 8 4 4 9 1 8 7 凹陷 纵裂发生率 6 7 3 9 6 4 7 6 2 0 1 5 O 可见 Mn S小于 1 5时凹陷 纵裂纹发生率显 著提高 2 2 2 结晶器的影响 凹陷 裂纹的产生与结 晶器使用状况有直接关 系 若结晶器铜板 管 磨损严重 倒锥度不合 适 内表面变形以及铜板划伤严重等情况下就易产 生凹陷 纵裂 统计 两个月 时间 的凹陷 纵 裂 3 8 炉 其结晶器通钢量关系见 图 2 从 图中明显看出 结 晶器通钢量越大 凹陷 裂纹发生率越高 2 2 3 工艺条件和操作条件的影响 1 钢水过热度的影响 中间包钢水过热度越高 结晶器内生成的坯壳 越薄 承受应力的能力就越差 坯壳薄弱处越易产 生 凹陷 裂纹 2 拉速 的影响 拉速越高 在结晶器生成的坯壳越薄 坯壳不 均匀性越严重 调查 中发现对与生产 2 3 0 mm 2 3 0 m m端面铸坯 当拉速大于 1 3 分时 凹陷 裂纹发生率明显提高 3 一冷 二冷的影响 连铸生产过程中 较强的一冷 二冷强度 可 通 钢 量 千 吨 加重铸坯的凹陷 产生纵裂 4 机 目前 的二冷方式 为足辊 一段强冷 与原设计相 比 足辊 一段水 量增大 二段 三段的冷却水量基本不变 由于表 面传热速率突然减小 中心热量继续向外传递 使 凝固壳产生 回热引起坯壳膨胀 施加到凝 固前沿 的 张应力 超过了钢高温允许的强度和临界应变而产 生裂纹 4 连铸机原设计 的结 晶器 水量为 1 7 8 m h流 因漏钢曾一度加大到 2 6 0 m h流 生产 中认识 到 这个 问题后 结 晶器水 流量减 到 1 6 0 2 0 0 m h 流 铸坯凹陷 裂纹明显减少 同样二冷水 比水量 由原来 的 0 9 L k g增加到 1 5 L k g以及二冷段维护 不好 喷嘴堵塞等造成二冷冷却过强和冷却不均 加剧了凹陷 纵裂的程度 4 操作的影响 浇注过程的操作影响结晶器的传热和保护渣的 润滑 对铸坯凹陷 裂纹也有较大的影响 主要体 现在水 V I 的对 中 保护渣 的加入 液面的控制 水 口插入深度等方面的不规范 操作中习惯性和随意 性较大 0 0 5 0 5 一 L 5 1 5 2 5 2 5 3 5 3 5 4 5 4 5 5 5大于5 5 发生率 图 1 通钢量与凹陷 纵裂发生率关系图 2 2 4 保护渣的影响 4 连铸机采用保护渣熔点 1 1 9 0 C 熔速 4 0 s 动力粘度 1 3 0 0 为 0 2 5 P a s 使用的保护渣 消耗量高 0 9 一 1 O k g t 钢 渣 下转第3 6页 6 5 4 3 2 l 0 维普资讯 刘晓玲 特钢厂 1 连铸厂房的采光通风设计 第 4期 总第 1 0 6期 2 通风设计 因连铸车问有较大的发热量 为改善车间的环 境 保证安全生产 改善工人的劳动条件 就必须 进行通风与换气 而自然通风是高温及热辐射车间 的首选措施 自然通风的好坏 很大程度上取决于 车间内气流组织是否合理 侧窗及天窗的选型等主 要因素 在这里仅介绍窗的选 型 天窗的选型 热 车问的自然通风常常是在热压和风压同时作用下进 行 在这种情况下 气流状况是 比较复杂的 当风 压小于热压时 迎风面的排气 口可排气 当风压等 于热压时 迎风面的排气 口停止排气 只靠背风面 的窗 口排气 当风压大于热压时 迎风面的排气 口 不但不能排气 反而出现倒灌现象 这时 需要关 闭迎风面的排气 口 打开背风面的排气 口 风向是 随时变化的 根据风向的变化随时关闭背风面和迎 风面的排气 口 这在实际中是办不到的 因此须采 取闭风措施 以利于充分发挥排气口的排气作用 最有效的办法是使排气 口固定在负压 区内 无论有 无大风 排气 口都能稳定地排 出热气流来 负压 区 是根据风受阻时将跃过阻碍物 在阻碍物 的背风面 而形成的 为此 在设计中采用了在天窗前的一定 距离设 置纵 向挡风板 使窗口与挡风板之间形成负 压区 以保证天窗稳定排气 为保证挡风板内为负 压区 将天窗下部侧板 做成 L形 使进入此 区 的 气流在窗下形成涡流 不致影响天窗的排气 挡风 板采取 了垂直式 与矩形天窗一起形成为矩形闭风 天窗 侧 窗 的选 型 在 厂 房 西 南 侧 的底 部 及 6 O m平台的南侧 均设置 了阻 力系数 小 流量大 射流方 向好 便于开启 的立转钢侧窗作 为进风 口 在 吊车梁顶部设置了中悬钢侧窗 配合天窗作为排 气 口 车间内大量的热量正对天窗布置 使大部分 气流排出路线短捷 形成了良好 的通风环境 审稿人 王广连 上接第 3 4页 圈多 易结壳 初始 粘度偏低易 使凹陷 纵裂 增加 因此 从 减少 粘连 降低 凹 陷 纵裂 节约成本考虑 适 当地提高保护渣的粘 度是必要的 3 减少铸坯表面纵 向凹陷 裂纹的措施 3 1 控制钢中 s P 的含量 锰硫比保 持在 l 5以上 保证钢的高温性能 3 2 降低钢