连铸普碳钢Q235B纵裂控制周海龙.doc

连铸普碳钢Q235B纵裂控制摘 要：针对攀钢板坯连铸普碳钢Q235B纵裂问题，本文从钢水成分，保护渣性能，连铸工艺方面分析了纵裂产生的原因并提出了相应的解决措施。关键词： 连铸 纵裂 钢水成分 结晶器保护渣Research on problem of longitudinal cracks on plainCarbon steel grade Q235B by continuous castingZHOU Hai long(Vanadium Recovery And Steelmaking plant of PZH Steel,Panzhihua 617062,Sichuan,China) Abstract: Referring to the problem of longitudinal cracks on plain carbon steel grade Q235B produced by Pan Gang slab caster, This article will describe reasons for longitudinal cracks and provide corresponding solutions based on analysis about liquid steel chemical constitution and continuous casting process.Key words: continuous casting, longitudinal cracks, liquid steel chemical constitution, exploitation and application of mould powder1 前言普碳钢是攀钢板坯连铸主要产品之一，其代表钢种为Q235B，攀钢板坯连铸自投产以来，普碳钢表面质量良好，但自去年开始生产该钢种时，纵裂问题比较突出，按照管理规定，凡是纵裂超标者务必下线人工清理后方可输送到下一道工序，这不仅增加了工人的劳动强度和生产成本，而且也不利于产品表面质量的提高。本文分析了产生纵裂的原因并提出了相应的解决措施；通过半年时间对生产的详细跟踪，普碳钢纵裂问题得到了有效控制。2 普碳钢Q235B纵裂特征及原因分析普碳钢Q235B纵裂的宏观特征见图1，浇注方向图1 Q235B纵裂的宏观特征普碳钢纵裂一般沿铸坯的浇铸方向的中部产生，长度从20300mm不等，严重时可贯穿整块坯子，宽度为27mm，深度为25mm。2003年3月份生产普碳钢Q235B时纵裂情况见表1所示，纵裂率（炉）达6.51%。表1 2005年19月份生产普碳钢Q235B纵裂情况生产炉数/炉产生纵裂炉数/炉炉纵裂率/生产块数/块产生纵裂块数/块块纵裂率/445296.51%32341043.21造成普碳钢Q235B纵裂原因较复杂，但大致可从钢水成分和工艺因素两方面加以分析。2.1 钢水成分对Q235B表面纵裂影响通常，凡是能改善钢的高温力学性能的元素都能阻止铸坯表面产生纵裂，而恶化钢的高温力学性能的元素将促使铸坯表面纵裂增加，影响Q235B表面纵裂的钢水成分主要是指C、Mn/S，Q235B化学成分见表2。表2 Q235B化学成分 CSiMnSPCuNi0.12200.12300.30.70.0450.0450.30.32.1.1 碳含量的影响图2 碳含量与纵裂的关系图2为Q235B表面纵裂与钢中C关系，从图2可以看出， C=0.12%0.14%时纵裂发生率最高，这是因为C=0.12%0.14%的钢在凝固过程中发生包晶转变（L+）产生体积收缩，从而产生应力集中。具有包晶点成分的钢（C=0.18%）体积收缩量最大，而实际浇铸的Q235B含Mn有扩大区因素的影响，所以实际包晶成份点会向FeC相图左下方转移，因此造成C=0.13%左右的钢收缩量最大，当收缩量大时沿纵向产生的应力集中也大，从而增加了纵裂倾向。2.1.2 Mn/S的影响钢中S对表面纵裂影响是因为S在晶界偏析及在奥氏体晶界析出造成的晶界脆化所致，从文献1的FeS相图可知，S只溶于钢液，而在固态铁中的溶解度及小，它和铁形成熔点为1190的FeS，FeS又与铁形成熔点更低的共晶体（989），当结晶完成时，钢中的S几乎全部集中到枝晶之间的剩余钢液中，并最后形成Fe+FeS共晶，从而增加纵裂倾向，但是S的偏析受到Mn的抑制，因为Mn与S的亲和力大于Fe与S的亲和力从而优先形成高熔点（1600）的MnS，S与Mn结合生成MnS降低了低熔点的FeS在晶界析出，所以合适的Mn/S比可减少纵裂的发生，研究认为2Mn/S40时S对纵裂影响最小。从发生纵裂炉次的Mn/S比情况看，Mn/S40的比例为77.2%。2.2 工艺因素对Q235B纵裂的影响研究表明3 ，纵裂是在铸坯弯月面产生，在二冷区得到扩展。因此凡能影响坯壳生长的所有工艺因素均能对Q235B纵裂造成不同程度影响。2.2.1 保护渣的影响保护渣在结晶器与坯壳之间形成的渣膜可对坯壳起到均冷、缓冷作用，合适的保护渣理化指标对减少纵裂有十分重要影响，保护渣的粘度及熔速对纵裂影响见图34，从图3可知，随着保护渣的粘度与熔速比增大，铸坯纵裂倾向越来越小。130014001250(f)/Pa纵裂纹指数图3 保护渣粘度对纵裂纹影响保护渣粘度，PaS; f渣系熔化时间,S; 攀钢目前浇铸Q235B使用的保护渣的理化指标见表3。生产实践表明： A渣纵裂比例最高，C渣纵裂次之，B渣纵裂最少。这是因为B渣的粘度与熔速比最大；此外具有较高的碱度（R1.1）的保护渣其结晶相比例高，在使用高碱度保护渣时，结晶器与铸坯之间具有较高比例的固相，因而有利于降低结晶器的热流，从而达到均冷、缓冷目的，减少纵裂的发生。表3 浇注Q235B结晶器保护渣主要理化指标厂家碱度粘度(Pas)熔速(s)（1250）熔点()(粘度/熔速)(Pa)A1.040.225211250.00423B1.280.642.410400.01415C1.170.172710750.0062962.2.2 结晶器液面波动的影响结晶器液面波动对纵裂的影响见图34，从图3可以看出，结晶器液面波动在5mm以内时纵裂影响指数最小。为了保持结晶器液位稳定，攀钢1#板坯连铸机于2001年新增了液位自动控制功能，但其投运效果不理想，2005年110月投运率仅为78.3%，而人工控制液位则因操作工技能参差不齐，难以长时间保证液位精度在控制范围内，因此势必增加纵裂倾向。纵裂纹指数结晶器中液面波动L/mm图4 结晶器液面波动对纵裂纹的影响2.2.3 包次头尾炉对纵裂的影响攀钢1#板坯连铸机单中包连浇炉数一般为79炉，统计发生的29炉Q235B纵裂，发现包次头尾炉占了32.2%，包次头尾炉纵裂发生率高的原因是头尾炉次与正常中间连浇炉次工艺条件不同，铸机拉速变化大从而导致二冷水流量波动较大所致。特别是快速升降速度时，对其影响更加显著。2.2.4 过热度过高的钢水过热度使坯壳变薄，从而增大纵裂发生几率，浇注Q235B的大量数据统计表明，当过热度大于25时，纵裂发生率显著增加，当过热度小于25时，纵裂发生率与过热度无明显关系。3 普碳钢纵裂的控制措施通过以上对Q235B纵裂原因的分析，采取了以下四项措施来控制普碳钢纵裂。（1）从Q235B的成分上加以调控，出钢C尽量避开最大包晶点即0.12%0.14%区间；严格控制出钢S，Mn按中上限控制，这样就提高了Mn/S比。（2）通过结晶器保护渣对比试验，找到了适合浇注Q235B的保护渣；即采用具有较高碱度和较高的粘度与熔速比的B厂保护渣适合浇注Q235B，同时对保护渣质量进行定期抽查以确保其质量稳定。（3）加强了对结晶器液位控制系统的维护,提高了其投运率，从而减少了因结晶器液面波动而增加铸坯纵裂倾向；规范对包次头尾炉升降速操作。（4）严格控制Q235B浇注温度在15301545范围。4 结语影响Q235B表面纵裂的主要原因是钢水C含量在0.12%0.14%范围，Mn/S比不高，结晶器保护渣性能不合适，钢水过热度高。通过对这些因素的控制，经过近半年的生产实践，Q235B纵裂得到了有效控制，统计2005年10月2006年4月974炉7402块铸坯，纵裂炉数发生率仅为2.13%，纵裂块数发生率仅为0.97%，比2003年3月分别降低了