柳钢4#板坯表面纵裂的控制

1、柳钢 4 号板坯表面纵裂的控制摘要 根据柳钢转炉炼钢厂 4 号板坯连铸机投产后的生产实践，分析了连铸板坯发生表面纵裂 的原因，通过采取相应的措施，使表面纵裂板坯比例降到较低水平。关键词 连铸板坯 表面纵裂 措施1 前言柳钢转炉炼钢厂 4 号板坯连铸机是一台一机一流直弧型板坯连铸机， 2004 年 11月 30 日热试 投产，设计生产能力 120万吨/年。4号板坯投产初期主要生产的品种是裂纹不敏感的Q2 3 52和Q 3 4 5钢，铸坯表面纵裂问题不明显。2005年46月因铸机扇形段原装备件已用完、离线安装检测精度不高、 线上安装精度也无法保证等原因， 铸坯中间裂纹、 三角区裂纹相当严重， 虽经

2、多次整改，但内部质量还是没有明显好转。为了减轻内部裂纹，我厂于6月底对Q 2 3 5钢 的成份进行了调整，主要针对 C，钢中C含量由按中上限控制改为按中下限控制。经此调整， 内裂确实明显减轻，表面纵裂却大幅度增加，7月份纵裂铸坯的比例粗略统计达38%, C含量在裂敏感区时超过 60%，导致大批量的废品，金属收得率低，对板材的质量和性能影响很大。为此， 从2005年8月下旬开始，我厂组织了对铸坯纵裂的攻关，系统分析了板坯纵裂的成因，并采取 了相应的控制措施，取得了显著效果。2 连铸机主要技术参数机型：一机一流直弧型板坯连铸机（ 7 点弯曲、 6 点矫直）设计生产能力： 120万吨年 基本半径：

3、9000mm 铸机垂直段高度： 2.59m 冶金长度： 32.389m浇铸断面：（200、220、250）X（ 14001800） mm2 浇铸钢种：普碳钢、优碳钢、低合金钢、锅炉容器钢、汽车大梁钢、船板钢、耐侯钢、家电 用钢、汽车用钢铸机工作拉速：0.81.7m/min （目前正常工作拉速 1.0 1.2m/min ） 引锭杆装入方式：下装式结晶器：长900mm，铬锆铜铜板，内表面镀镍或钴镍合金 中包浇铸方式：塞棒控制保护浇铸：浸入式水口 + 保护渣（人工） 结晶器液面控制：自动（涡流）3 原因分析板坯表面纵裂出现在铸坯的宽面凹陷底部，以内弧中部居多。通过检查发现裂纹深度 120mm ,宽度

4、0.54mm，长度不均匀，有的贯穿整个板坯宽面，部分裂纹通过表面火焰清理 不能消除。我厂分析论证后认为，表面纵裂起源于结晶器内冷却的不均匀。由于在结晶器内坯 壳冷却不均匀，厚度差别大，在结晶器和二冷区内冷却不均匀就会引起坯壳不均匀收缩，在中 间部位拉伸应力集中导致坯壳薄弱部位被撕裂；或由于凝固收缩受到阻力产生微裂纹，在二冷 区分冷却不均匀，使裂纹进一步扩大、加剧。4 影响因素影响 4 号板坯表面纵裂的因素主要有 :4.1 工艺因素1) 化学成分( 1)钢中 C 含量柳钢4#板坯生产的碳钢要求的C 含量总的分布范围在 0.060.25%,如果要求在 0.09 0.15%，正好是钢水凝固的亚包晶区

5、 , 此类钢在凝固时发生包晶反应，并伴随较大的线收缩，该部 位坯产生凹陷，坯壳与铜壁之间形成气隙，传热效率降低，坯壳较薄或重熔，应力集中作用下容 易产生裂纹。( 2)钢中 P、 S、As原料条件和冶炼操作不稳定，造成钢中 P、S、As 等有害元素含量偏高。 P、S 均是钢中裂纹 敏感元素，钢中S高时，钢中形成低熔点的FeS在晶界聚集会诱发晶间裂纹； 钢中P或As高时, 恶化晶界，铸坯传热的不均匀性增加。2) 浇注温度和拉坯速度 浇注温度高、拉速快容易引起结晶器内热流大和坯壳变形，致使坯壳厚度减薄，坯壳的强度和刚度降低，会使初生坯壳在不均衡力作用下产生裂纹。拉速不稳定会使传热不均匀性增加，使 裂

6、纹延伸、扩展。3) 保护渣性能 保护渣的碱度、粘度、熔点、熔速等性能不理想，与钢种特性、铸机性能不适应，渣膜导热性能太好或容易变性 , 渣膜厚度不均匀，影响坯壳均匀凝固。4) 浸入式水口 浸入式水口中孔尺寸、侧孔形状、侧孔大小、侧孔倾角和浸入深度不合理，钢水在结晶器内的流场不理想，造成钢水温度场不合理和液渣层厚度不均匀，从而使坯凝固和生长不均匀。水口 对中不好或蚀损过大，钢流偏斜，坯壳的不均匀性加剧。5) 加保护渣操作 不按勤、匀、少的要求加保护渣，或过于频繁地挑渣条，影响液渣填充坯壳与铜壁之间的间隙，容易破坏凝固传热的稳定性，热应力扩大导致纵裂产生。6) 钢水脱氧程度 钢水的纯净度及氧化性影

7、响坯壳在结晶器内凝固的均匀性和坯壳厚度，从而对纵裂产生影响。水口结瘤也会使结晶器内的钢水流场发生变化，从而影响凝固传热的均匀稳定。7) 二冷配水控制二次冷却各区水量分配不合理，造成铸坯纵裂扩展延伸。4.2 设备因素1) 结晶器振动及液面控制 振动参数不合理，结晶器液渣层受拉速变化的影响大，渣膜厚度的均匀性受到影响。结晶器振动不平稳(偏摆严重)、液面波动过大(有时达 10mm)，使铸坯在结晶器内受力不均匀，增加 结晶器内传热的不均匀程度，加剧坯壳厚度的不均匀性，加剧纵裂的产生和扩展延伸。2) 结晶器使用情况锥度过小、铜板局部磨损严重、镀层不规则剥落及变形达到一定程度等因素，都可能造成 结晶器内初

8、生坯壳厚度不均匀，影响传热的均匀性，严重到一定程度时产生裂纹。3）结晶器冷却水质结晶器冷却水质影响铜壁温度。水质不好时，从冷却水中沉积到铜板外壁上的水垢会引起铜板局部热阻升高，严重时产生间歇沸腾和铜板变形，促使纵裂产生。4）结晶器漏钢预报结晶器漏钢预报系统准确率太低（只达到50%），误报太多，漏钢报警时必须降拉速处理，报警解除后又必须提拉速，在降速提速过程凝固传热不稳定，容易产生纵裂。5）扇形段辊子磨损及变形可使铸坯偏离弧线，使铸坯各部位受力不均匀，应力作用使铸坯纵裂扩展。6）二冷喷嘴喷嘴数量少、喷嘴布置不合理和喷嘴设计不当或喷嘴偏位、堵塞、脱落，造成冷却不雾化效果差、覆盖不好，二次冷却不均匀

9、，铸坯纵裂被延伸扩展，裂纹铸坯比例和裂纹严重程度明显增加。5 控制表面纵裂的措施1） 调整常炼钢种的内控成分，在钢材性能有保证的前提下避开 C 含量0.090.15%的裂纹敏感 区。2）和保护渣供货厂家共同协商研讨，根据钢种特点，通过生产验证不断改进保护渣性能。3）优化冶炼操作制度，改善脱磷、脱硫、脱氧效果，提高成分内控命中率、冶炼周期合格率和中间包钢水温度合格率，并加强生产组织管理，稳定生产节奏，减少拉速波动。4）优化结晶器钢水流场。多次进行优化结晶器流场试验，摸索出比较合理的浸入式水口插入深 度和结晶器液面高度，改善结晶器钢水温度场，提高坯壳尤其是初生坯壳的均匀性。5） 规范浇钢工加保护渣

10、操作，纠正错误的操作习惯，保证“黑面”。6）对结晶器漏钢预报系统的安装和维护加强管理，提高漏钢报警的准确率。7）优化结晶器振动参数，对振动参数曲线进行修改，合理控制负滑脱时间，稳定结晶器润滑和 传热效果。同时加强振动装置和液面自动控制系统的监控、维护，减少结晶器振动偏摆和液面波 动。8）改善结晶器冷却水质，减少水垢沉积所造成的不利影响。9）优化喷嘴布置、二冷水分配和配水控制，并加强喷嘴检查与维护，提高二次冷却的均匀性和 合理性。10）加强设备的检查与管理，提高备件修复、备件装配和检修的工作质量。6效果针对实际生产中存在的问题采取相应的控制措施后，我厂4号板坯表面纵裂的控制取得了明显效果。表面纵裂铸坯的比例逐步下降，目前Q235钢C 按中上限控制时纵裂率已低于3%和刚开始攻关时的2005年8月份比较，下降了 15%上；如按C 下限控制，纵裂率约为10%和 攻关前比较，下降了 25% 2005年7月2006年3月各月铸坯纵裂率见表 1:表1 柳钢4号板坯铸坯纵裂率（包括全部钢种）月份05.705.805.905.1005.1105.1206.106.206.3裂纹铸坯比例%381913