连铸坯表面纵裂纹的控制

连铸坯表面纵裂纹的控制

连二钱学海摘要：针对柳钢转炉炼钢厂连铸二车间2009年年初表面纵裂纹率上升的情况，分析了表面纵裂纹的形成机理，结合连铸二车间的实际生产情况，认为产生表面纵裂纹的主要影响因素是：结晶器冷却强度不合理、保护渣选择不当、水口插入深度不合理、职工操作水平不稳定等，为此，采取了优化结晶器冷却、优化保护渣的使用、调整水口插入深度、稳定操作水平等一系列的改进措施，铸坯的表面纵裂纹率从年初的4%以上降低到下半年的0.61%。2009年我车间裂纹率合计如下：月份123456789101112裂纹率4.344.513.426.705.152.980.970.540.640.320.600.581前言柳钢转炉炼钢厂连铸二车间的4#、5#、6#板坯连铸机均是一机一流直弧形板坯连铸机，分别于2004年、2006年、2007年热试投产，设计生产能力120万吨/台年。自投产以来表面纵裂纹一直是影响铸坯表面质量的最主要的缺陷，为此我厂组织开展了降低板坯裂纹率的攻关工作，并取得了显著效果，板坯裂纹率已由20%以上降至5%左右。但板坯裂纹问题仍然是限制我车间提高产品质量主要影响因素，在2009年里，我车间表面纵裂纹率出现了上升的情况，在分析了表面纵裂纹的形成机理后，结合我车间的实际生产情况，采取了一系列的改进措施，铸坯的表面纵裂纹率得到了有效控制。2连铸坯裂纹形成机理[1]铸坯的表面纵裂纹发源于结晶器，由于热流分布不均匀，造成坯壳生长厚度不均，在坯壳薄的地方产生应力集中；结晶器壁与坯壳表面间的摩擦力使坯壳承受较大的负荷，在牵引坯壳向下运动时产生纵向应力，这种应力与从结晶器窄面到宽面中心线的距离呈直线增加，最大处在板坯的中间。而钢水静压力随着坯壳往下移动呈直线增加，静压力使得坯壳往外鼓，表面裂纹得到进一步的发展。3连铸坯表面裂纹的主要影响因素3.1结晶器冷却强度的影响铸坯的表面纵裂纹发源于结晶器内弯月面处初生坯壳厚度的不均匀性，结晶器冷却强度对铸坯表面裂纹的影响由为重要。康丽等人[2]通过建立结晶器内凝固传热与应力分析的耦合计算模型[3~6]计算了铸坯出结晶器时坯壳外层和内层所受的应力状态和应力大小，并指出铸坯凝固前沿附近应力处于极限强度范围有产生裂纹的可能性。

图片来自：崔立新，陈素琼，张家泉．板坯连铸结晶器内温度场／应力场耦合分析[J]．宝钢技术，2002，增刊：32—36．3.2保护渣的影响我厂生产的钢种多为含C=0．09％～0．16％的裂纹敏感的包晶反应钢，有研究表明[8]：此类钢种当浇注速度在1．0m／min~1．4m／min之间时，随着碱度的升高，纵向裂纹侵害的程度减轻。碱度在1．10以上，纵向裂纹的损伤率明显降低。为了能够达到足够大而且均匀放热，必须选择碱度、粘度和结晶温度的正确组合，这样做对这种钢来说就能达到防止产生纵裂纹的结果。图1结晶器内保护渣分布示意图结晶器玻璃膜结晶膜液渣膜渣圈颗粒层烧结层熔渣层钢液凝固壳对于[C]=0.09～0.16%的包晶钢国内外目前倾向于采用高碱度保护渣，通过：1、减少透明玻璃体达到减少辐射传热；2、结晶体内的微孔和界面极大地削弱晶格振动，从而减弱传导传热，达到减缓传热和减少裂纹的目的。但是，当保护渣碱度过高，析晶温度过高时易严重恶化铸坯润滑状况，导致铸坯粘结和漏钢。因此我们在选用保护渣理化性能时既要考虑减缓传热减少裂纹又要考虑防止润滑铸坯粘结。3.3水口插入深度的影响内蒙古科技大学材料与冶金学院的有关学者做了结晶器流场的水模型实验和数值模拟[9]，他们发现：浸入式水口插入深度和水口侧孔倾角增大，有利于稳定钢液自由液面的波动，但增加下流股的冲击深度，大量热钢液下流，不利夹杂物上浮。水口插入深度对流场影响的实验和数值模拟结果水口侧孔倾角对流场影响的实验和数值模拟结果：倾角向上10。(d)和o。(e)；向下30。(f)3.4职工操作水平的影响上表中我们可以看出我车间2009年1月~2月各铸机各班组裂纹率差距较大职工的操作水平参差不齐。职工的操作水平主要体现在：结晶器液面的控制、拉速波动值控制、快换水口操作、水口侵入深度的控制及加渣捞渣方法等方面。4连铸坯表面裂纹的控制