连铸小方坯表面横裂的控制.pdf

2 0 0 4年 6月 l 6 第 2 0卷 第 3期 炼钢 S t e e l ma ki n g J u n 2 0 0 4 Vo 1 2 0 No 3 连铸小 方坯 表面横 裂 的控 制 李贵顺 李树强 崔庆成 康东安 安阳钢铁集团有限公司 第一炼轧厂 河南 安阳 4 5 5 0 0 4 摘要 根据安钢第一炼轧厂近几年的连铸生产实践 系统分析了连铸小方坯发生横裂的原因 其影 响因素主要有振动参数 二次冷却 拉速 保护渣的性能及操作因素 通过采取相应的措施 使方坯横 裂废品率降到较低水平 关键词 方坯 横裂 措施 中图分 类号 T F 7 7 7 3 文献标识码 B文章 编号 1 0 0 2 1 0 4 3 2 0 0 4 0 3 0 0 1 6 0 3 Co n t r o l o n Cr o s s W i s e Cr a c k o n S u r f a c e o f Co nt i nu o u s Ca s t i n g Bi l l e t s L I Gu i s h u n L I S h u q i a n g C UI Qi n g c h e n g K ANG D o n g a n Th e No 1 S t e e l ma k i n g a n d Ro l l i n g P l a n t o f An y a n g I r o n S t e e l C o L t d a n y a n g 4 5 5 0 0 4 Ch i n a Ab s t r a c t On t h e b a s i s o f p r o d u c t i o n p r a c t i c e o f t h e c o n t i n u o u s c a s t e r a t No 1 S t e e l ma k i n g p l a n t o f ANGANG i n t h e r e c e n t y e a r s t h e p r e s e n t p a p e r a n a l y z e s s y s t e ma t i c a l l y c a u s e s t o t h e c r o s s wi s e c r a c k s o c c u r r i n g o n t h e s u r f a c e o f t h e b i l l e t s Th e a f f e c t i n g f a c t o r s a r e f o u n d t o b e o s c i l l a t i o n p a r a me t e r s s e c o n d a r y c o o l i n g c o n d i t i o n s d r a wi n g s p e e d p r o p e r t i e s o f mo u l d f l u x a n d o p e r a t i n g p r o c e s s Co u n t e r me a s u r e s h a v e a l r e a d y b e e n t a k e n t o r e d u c e t h e r e j e c t e d r a t e o f t h e b i l l e t s d u e t o t h e c r o s s wi se c r a c k t o a r e l a t i v e l y l o we r l e v e 1 Ke y wo r d s b i l l e t c r o s s wi s e c r a c k me a s u r e 表面横裂是小方坯连铸在高拉速生产过程 中 常见的表面缺陷之一 导致大批量 的废 品 降低 金属收得率 横裂产生的原因有很多 主要有结 晶器振动参数 二次冷却 拉速 保护渣性能等 2 0 0 1 年 1 月 为进一步提高安阳钢铁集团有限公 司第一炼轧厂 以下简称安钢一炼轧 小方坯连铸 的产量 拉速由设计拉速1 6 3 0 m mi n 提高到 3 4 3 8 m mi n 后 方坯表面出现横裂 为此我 们进行了跟踪 综合分析 了方坯横裂 的成因并采 取 了相应的控制措施 取得 了显著效果 1 连铸机主要技术参数 机型 R o k o p弧形连铸机 流数 2机 2流 铸机半径 5 2 5 m 矫直方式 单点矫直 结晶器形式 结晶器水量 结晶器水压 浇铸钢种 铸坯断面 2 原因分析 弧形喷淋式 8 0 t h 0 6 M P a HRB 3 3 5 1 2 0 r n lT t 1 2 0 r n lT t 方坯横向裂纹多出现在铸坯的内弧侧振痕波 谷处 从裂纹处取样进行金相检查发现 裂纹深 7 9 1T i m 宽0 2 1 1 T i m 处于铁素体网状区 也 正好是 初生奥氏体晶界 晶界处还有 N质 点 沉淀 因此降低 了晶界的结合力 同时硫印图显 示裂纹断面区域有成群的或单个的小黑点 说 明 有 的聚集 这类夹杂破坏 了钢 的整体性和 延续性 铸坯矫直时 内弧侧受拉应力作用 由 于振痕缺陷效应而产生了应力集中 如果正处于 作者简介 李贵顺 1 9 7 4 一 男 汉族 河南安阳人 安阳钢铁有限公司第一炼轧厂 助理工程师 维普资讯 第 3期 李贵顺 等 连铸小方坯表面横裂的控制 1 7 7 0 0 9 0 0 脆化温度区 则会促成振痕波谷处 横向裂纹的生成 3 存在问题 1 结晶器振动采用导轨式振动机构 滑块 磨损严重 造成严重偏振 最大偏离 中心线达到 8 mm 2 振幅大 振频低 振痕较 深 负滑脱时 间较长 与拉速不匹配 3 二次冷却 比水量 1 2 L k g 二冷段较短 只有 1 6 m 造成坯壳 出二冷段 后 回温超 过 2 0 0 m 坯壳局部热应力集 中 且铸坯产生中 间裂纹 矫直时诱发成表面横裂 4 结晶器采用粉状保护渣 w A 1 2 O3 高达 1 6 5 粘度0 5 P a S 高拉速时 保护渣消耗 量较低 渣膜减薄 厚度不均匀 既降低铸坯传 热的均匀性 又增加了结晶器 内的摩擦阻力 易 产生横裂 5 中包使用高铝上水 口加塞棒控流 由于 上水 口不耐侵蚀 造成控流困难 结晶器液面波 动 1 5 r n l T l 致使部分保护渣来不及熔化即被卷 进坯壳内 形成夹渣 造成坯壳热阻力增 大 凝 固速度减慢 强度较弱 由于热应力和凝固收缩 应力的作用 在坯壳强度最薄弱处应力集 中而产 生角裂 过拉矫机后扩展成为横裂 4 改进措施 针对上述存在的问题 我们于 2 0 0 1年 8月 采取 了以下相应的措施 1 振动系统改为半板簧振动机构 结晶器 的弧线运动利用两对不同的偏心轮及连杆机构产 生 使结晶器只做弧形振动 而不能产生前后左 右的位移 运动轨迹误差不大于0 0 2 r n l T l 有效 地避免了导轨式振动的偏振 同时我们调整 了振 动参数 见表 1 表 1 振动参数对振痕深度的影响 振动 振幅 拉速 振频 负滑脱负滑振 方式1T l I n m mi n 次 mi n 时间 s 脱 痕 采用了高频率小振幅后 方坯表面振痕 明显 变浅 振幅和振频对振痕深度的影响见图 1 籁 频率 次 m i n b 图 1 振 幅和振频对振痕深度 的影响 2 二次冷却系统改造 在结晶器下部使用 扁平喷嘴强冷 二冷段 由1 6 m加长到5 2 m 实 行分段冷却 比水量提高到2 1 L k g 不仅保证 高拉速时坯壳出结晶器后 的强度 而且有利于奥 氏体的晶粒细化 我们根据中间包钢水温度和拉 速制定了冷却曲线 合理控制二冷段的冷却强度 和喷淋水的均匀性 改善了铸坯表面温度 的均匀 性 使回温幅度 1 0 0 m 同时对 于拉矫机冷 却设备用水 采取与热坯隔离控制的措施 避开 在 7 0 0 9 0 0 这个 脆化 口袋 区 进行矫直 有 效地防止了裂纹的产生 3 结晶器润滑采用预熔型颗粒保护渣 保 护渣的主要功能之一是使坯壳与结晶器之间保持 良好的润滑 减少磨擦力 保护渣润滑作用与形 成 的渣膜厚度 均匀性 和结构 有关 熔化 时间 长 熔化均匀性差 液渣层 中出现异相质点及析 晶温度 熔点增 高 都会恶 化保 护渣 的润滑性 能 增加摩擦力而导致坯壳产生横向裂纹 与原 来的粉渣相比 熔 渣层厚度稳定在 1 2 1 5 r n l T l 结 晶器结渣条现象少 铺展性好 适用拉速 2 3 8 m rai n 保护渣消耗量0 3 k g t 安钢一炼轧 在添加保护渣时采用少加 勤加 均匀加 保证 黑面操作 预熔型保护渣成分见表 2 表 2 预熔型保护渣各组分质量分数 渣型号 S i 0 2 C a O A 1 2 0 3 F e z 03 K 2 O C F H 2 O 物理性能如下 熔点 1 1 5 0 3 0 维普资讯 1 8 炼钢 第 2 0卷 软化点1 0 8 0 粘度0 3 5 P a S 1 3 0 0 粒度0 1 5 1 mm 的 9 0 4 中间包 使用镶 锆质 定径水 口加塞杆 控 流 结晶器液面波动 5 mm 拉速稳定 升降拉 速控制在0 2 m mi n 避免 了产生渣 圈 减少 了 方坯表面夹渣 5 效果 通过对小方坯高拉速情况下产生横裂 的原因 分析 以及针对实际生产中存在的问题 采取相 应的预防措施 铸 坯横裂控 制取得 了显 著的成 效 见表 3 表 3 铸坯表面横裂控制情况 6 结 论 1 我厂通过对连铸结 晶器振动系统 二冷 系统和控流系统的改造以及采用预熔型颗粒保护 渣 使连铸坯横裂率降低了0 2 6 2 结晶器 的振动参数对铸坯表 面质量影响 较大 高频率 小振幅 较低的负滑脱时 间可 以 使铸坯振痕变浅 减少横裂 3 合适 的二次冷却 有助于改善铸坯表面 温度的均匀性 应避免铸坯 回温 2 0 0 m 并 避开在 7 0 0 9 0 0 的温度区间进行矫直 4 保护渣物化性能是影响铸坯横裂的关键 因素 高拉速时应使用低熔 点 低粘 度 高熔化 速度的预熔颗粒保护渣 5 结晶器液面 的波动 5 r n l T l 稳定拉速 对减少铸坯横裂有利 6 除 上述 因素外 操作 方式 钢水温 度 结晶器的使用状况 钢水中的 优 Mn m s i 值 等 因素对小方坯的横裂也不容忽视 参 考 文 献 1 陈家祥 连续铸钢手册 M 北京 冶金工业出版社 1 9 9 0 1 2 87 9 收稿 日 期 2 0 0 2 1 2 2 8 上接第 1 2页 图 8 L s 与精炼渣碱度 R的关系 进行改质后可以得到高碱度还原渣 但是脱氧剂 及改质剂熔化性好 同时杂质元素含量要低 本 试验所用改质剂含硫较高 一定程度上影响 了脱 硫效果 使钢水增加 叫 S 约0 0 0 1 2 精炼渣 的碱度越 高 氧化性越低 越利 于反应 的进行 其脱 氧 脱硫精炼效果越好 见 图 5 7 8 渣洗作用越 明显 有条件在出钢后 先进行除渣处理后再进行钢渣改