轴承钢GCr15矩形坯280-360皮下角裂产生原因及改进措施

轴承钢轴承钢 gcr15gcr15 矩形坯矩形坯 280 360280 360 皮下皮下 角裂产生原因及改进措施角裂产生原因及改进措施 本文通过对轴承钢 gcr15 矩形连铸规格 280 360 坯料的皮 下角裂产生原因进行了分析 并提出了合理的改进措施 华菱锡钢特钢有限公司炼钢厂生产轴承钢 gcr15 总体实物 质量较好 但存在皮下角裂的问题 一直没有解决好 产生了 一些用户质量异议 本厂生产的轴承钢 连铸断面为 280 360 红送至棒材厂轧成 40 120 的棒材 供穿管用户穿 管后 易产生外折 供锻打用户 易产生开裂 针对这种情况 公司下决心解决这个技术问题 本文针对此问题进行了分析讨 论 并提出了合理的改进措施 冶炼轴承钢冶炼轴承钢 gcr15 工艺流程工艺流程 废钢 生铁经过合理的配比装入料篮 100 吨超高功率交流 偏心底电弧炉 100 吨双工位 lf 钢包炉 100 吨双工位 vd 真空 脱气炉 4 机 4 流方坯连铸机 连铸机主要参数 见下表连铸机主要参数 见下表 1 表表 1 铸流数量 4 铸机半径 12m 矫直半径 12 16 5 30 m 浇铸断面 280 x360 mm 拉速 280 360 规格 0 5 0 75m min 冶金长度 约 24m 钢水流量调节 机电塞棒系统 结晶器类型 管式 长度 780 mm 水缝 3 25mm 电磁搅拌 内置式结晶器 ems 振动台 液压 结晶器液位探测 放射性元素 cs137 二次冷却 气雾冷却 生产轴承钢生产轴承钢 gcr15 化学成份及连铸过程控制参数化学成份及连铸过程控制参数 3 1 轴承钢 gcr15 化学成份按 gb t18254 标准的成份执行 3 2 改进措施前的连铸过程控制参数 表 2 保护渣及相关参数 规格 mm保护渣一冷水 l min 二冷水 比 水量 l kg 振幅 mm 电搅频率 hz 电搅电流 a 280 360 高碳保护渣 30000 282 002 0650 温度与拉速控制 过热度 2020 4040 50 拉速 m min 280 3600 600 580 550 50 过热度按不低于 20 控制 实际过热度低于 20 的情况 增加 5 10 拉速 皮下角裂描述及统计皮下角裂描述及统计 从以上典型的四个低倍样照片可以看出皮下角裂 所选低 倍照片很严重 肉眼可见 的特征 4 1 1 皮下角裂均出现在角部附近区域 并与表面垂直 4 1 2 严重的皮下角裂均开始出现在皮下约 10 20mm 处 长度约 10mm 4 1 3 出现皮下角裂的部位均出现了铸坯偏离角纵向凹陷 主要产生在侧弧 凹陷离角部 20 40mm 处 4 1 4 铸坯出现表面凹陷同时产生了鼓肚 即鼓肚的同时产 生了偏离角纵向凹陷 4 1 5 四个角部附近同时出现皮下角裂的机率较低 4 2 皮下角裂统计与分析 4 2 1 统计 32 炉轴承钢 偏离角皮下角裂评级见下表 3 表 3 钢种炉数0 级0 5 级1 级1 5 级2 级2 5 级3 级4 级 gcr1532116108321 从表 3 可以看出 1 5 级以下 包括 1 5 级 的角部皮下角裂共计 18 炉 占比例为 56 2 级以上包括 2 级 级共 14 炉 占比例为 44 对于 1 5 级以下的皮下角部裂纹 在合适的压缩比轧制 下 裂纹一般能够焊合 对于 2 级及其以上的皮下角部裂纹 很容易出现焊合不了的情况 极易产生用户质量异议 因此 1 5 级以上的皮下角裂成为必须要解决的课题 4 3 现场连铸坯情况 从现场连铸坯表面质量来看 连铸坯内弧 两侧弧均出现 偏离角纵向凹陷 有的流比较严重 有的流比较轻 有的流几 乎没有出来偏离角纵向凹陷 四个流产生偏离角纵向凹陷的程 度不一 皮下角裂原因分析皮下角裂原因分析 从皮下角裂的的特征及现场连铸表面质量情况 产生偏离 角纵向凹陷的地方由于变形应力 在坯壳薄弱处不能抵抗应力 的作用而产生皮下角裂 经综合研究 分析 运用排除的方法 排除结晶器保护渣 冷却水质 钢种化学成份等问题 分 析出偏离角纵向凹陷产生原因主要有以下几个因素 5 1 连铸坯角部冷却过强或者冷却不均 而冷却过强或不 均有以下几个因素 5 1 1 结晶器一次冷却水量过大 一次冷却水量 3000 l min 现在冷却水温差在 4 5 角部冷却太强 5 1 2 铜管角部 r 角 10mm 太小 致使角部冷却太强 铸 坯在结晶器强冷后 到二冷室回温 极易产生回温裂纹 5 1 3 宽面与窄面角部冷却不均匀 结晶器水缝不均匀 水 缝约 3 25mm 5 2 出结晶器的坯壳过薄 足辊对弧不准 没有有效的支 撑出结晶器的坯壳而产生鼓肚 有鼓肚必然有凹陷 凹陷部位 往往产生皮下角裂 铜管长度为 780mm 拉速约 0 6m min 很可能导致出结 晶器下口坯壳太薄 如果坯壳太薄 足辊对弧精度不够 坯壳 不能得到有效的支撑 即产生鼓肚 形成凹陷 产生了变形应 力 导致裂纹的产生 出现皮下角裂 5 3 足辊喷嘴喷水角度问题 集中在角部进行冷却 铸坯有的面喷嘴集中喷在角部附近 使铸坯本面收缩加剧 另一个角面冷却较弱 铸坯收缩较弱 这样使得角部两侧冷却 不均匀 铸坯两个面的冷却收缩不同 这样使得铸坯靠近角部 冷却强的区域被 挤 成折皱 即形成凹陷 产生了变形应力 导致裂纹的产生 5 4 铜管下口磨损情况 5 4 1 结晶器倒锥度是否合适 使用结晶器总锥度为 1 19 m 抛物线锥度 从更换下来的结晶器铜管来看 下口磨 损比较均匀 结晶器铜管锥度合适 5 4 2 从拆下来的铜管 寿命达到 800 炉以上 过钢量达到 20000 吨 观察 铜管四个面磨损比较均匀 但磨损不严重 锥度合适 坯壳表面收缩能够与铜管内壁的锥度有效的配合 未产生了较大的间隙 一般不会产生冷却不均匀的现象 轴承钢轴承钢 gcr15 皮下角裂采取的改进措施皮下角裂采取的改进措施 根据以上对轴承钢 gcr15 皮下角裂产生的原因进行分析 制定出了解决皮下角裂的改进措施 6 1 调整结晶器一冷却水量 从水量 3000 l min 调整至 2800 l min 使冷却水进出温差控制在 5 7 降低水速和提高 进出水温度可以提高弯月面处热流 这样内外弧热面温度相似 从而可以消除内弧偏离角纵向凹陷或皮下内裂 6 2 重新设计铜管角部 r 角 经与铜管制作厂家仔细讨论 后 决定把原 r 角为 10mm 改到 r 角为 25mm 这样增加了角 部铜管壁厚度 有效地降低了角部传热过快的现象 使角部冷 却减弱 6 3 拆除所有的结晶器 重新装配结晶器铜管 足辊 确 保水缝均匀达到 3 25mm 确保足辊内外弧及两侧弧的支撑辊的 对弧精度达到 0 20mm 6 4 调整足辊喷嘴 更换半堵塞或者全堵塞的喷嘴 确保 喷淋架安装位置的准确 确保喷嘴在铸坯四个面喷水均匀 6 5 降低足辊喷水量 总的比水量从 0 28 kg t 降至 0 24kg t 主要降低足辊的全水喷水量 6 6 选用初中期结晶器铜管 更换后期结晶器铜管 使所 采用的结晶器铜管锥度更接近于原始锥度 同时解决铜管变形 的问题 要求所使用的铜管寿命 700 炉 寿命大于 700 炉的铜 管拆下检查铜管内腔质量情况 测量尺寸 合符要求的再继续 使用 不符合的报废 采取改措施后铸坯皮下角裂取得的效果采取改措施后铸坯皮下角裂取得的效果 采取以上措施之后 轴承钢偏离角皮下角裂得到了大幅度 的改善 统计生产的 28 炉轴承钢低倍检验数偏离角皮下角裂评 级见下表 4 表 4 钢种炉数0 级0 5 级1 级1 5 级2 级2 5 级3 级4 级 gcr1528156421000 从上表 4 可以看出 0 级占了大部分 共 15 炉 占总炉数的比例为 53 6 0 5 级至 1 5 级以下 包括 1 5 级 的角部皮下角裂共计 12 炉 占总炉数的比例为 42 9 2 级的 1 炉 占总炉数的比例为 3 6 2 级以上没有出 现 1 5 级及其以下的比例达到 96 4 轴承钢连铸坯偏离角皮下角裂得到了根本性的解决 轴承钢连铸坯偏离角皮下角裂产生的原因主要是角部冷却 太强和足辊对弧精度不够以及一冷二冷冷却参数的不合适 因 此根据我厂实际情况采取以下措施解决了此类轴承钢连铸坯缺 陷 调整结晶器一冷却水量 从水量 3000 l min 调整至 2800 l min 降低一次冷却强度 降低足辊喷水量 总的比水量 从 0 24 kg t 降至 0 20kg t 主要降低足辊的全水喷水量 增大铜管角部 r 角 对于我厂 280 360 规格的连铸铜管 把 r 角从 10mm 改到 r 角为 25mm 是合适的 这样增加了角部 铜管壁厚度 有效地降低了角部传热过快的现象