西城板坯角部橫裂紋產(chǎn)生原因及控制措施

1、    西城板坯角部橫裂紋產(chǎn)生原因及控制措施    李永成摘 要：文章結(jié)合無錫西城特種船用板有限公司煉鋼廠實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)的板坯角部橫裂紋產(chǎn)生的因素進(jìn)行排查、分析，并采取控制措施，使缺陷得到有效控制。關(guān)鍵詞：板坯；角部橫裂；爛邊；q235bdoi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.014無錫西城特種船用板有限公司煉鋼廠（以下簡稱西城煉鋼廠）板坯連鑄一直生產(chǎn)規(guī)格20012501400mm的q235b板坯，受鋼板價(jià)格上漲的影響，2016年4月12日開始批量生產(chǎn)大規(guī)格2001600mm的q235b板坯，并且為提高產(chǎn)能，拉速由0.85m/

2、min，提高到0.951.00m/min，板坯經(jīng)軋制后存在爛邊現(xiàn)象，而中板廠為了與煉鋼廠產(chǎn)能匹配，希望生產(chǎn)邊部不需處理便可銷售的毛邊板，而爛邊將造成毛邊板無法生產(chǎn)。經(jīng)過跟蹤、分析，判斷中板爛邊為板坯角部橫裂紋造成，隨即采取了一系列的措施，使板坯角部橫裂紋得到控制，基本滿足毛邊板的生產(chǎn)要求。1 西城煉鋼廠板坯連鑄機(jī)主要參數(shù)2 角部橫裂軋制后及酸蝕后形貌圖1為角部橫裂，經(jīng)中板廠軋制后的形貌，中板廠判定為爛邊。圖2、圖3是軋后中板缺陷部位的金相圖片，裂紋處有明顯脫碳，脫碳層深約0.29 mm，也說明該缺陷來源于板坯的原始缺陷；而后檢查所生產(chǎn)的板坯，角部存在橫裂紋。3 板坯角部橫裂紋形貌經(jīng)過對板坯的檢

3、驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，角部橫裂紋基本分布在振痕里，裂紋寬0.51mm，向內(nèi)擴(kuò)展515mm，嚴(yán)重的達(dá)到20mm，而輕微的僅為發(fā)紋。但這些缺陷，無論大小，經(jīng)過加熱爐加熱，均會氧化脫碳，造成裂紋內(nèi)大量氧化物夾雜，無法經(jīng)軋制焊合，而產(chǎn)生爛邊缺陷。4 角部橫裂紋產(chǎn)生的影響因素普遍認(rèn)為，連鑄坯多數(shù)的表面缺陷起源于結(jié)晶器。經(jīng)觀察，角部橫裂紋均出現(xiàn)在振痕里，說明該缺陷與結(jié)晶器內(nèi)坯殼的狀態(tài)有關(guān)；通過對漏鋼后板坯角部的檢驗(yàn)，反推裂紋出現(xiàn)的位置發(fā)現(xiàn)，角部橫裂紋自矯直段6段開始出現(xiàn)，表明該裂紋在矯直時出現(xiàn)。故西城煉鋼廠主要圍繞結(jié)晶器內(nèi)坯殼的狀態(tài)及矯直進(jìn)行影響因素的排查。4.1 振動參數(shù)的影響振動參數(shù)影響板坯在結(jié)晶器里的脫模情況，而

4、主要影響因素為負(fù)滑脫時間tn。角部橫裂紋與振痕伴生，振痕谷底伴有夾雜、成分偏析和原始的微觀裂紋，振痕越深上述缺陷越明顯，負(fù)滑脫時間的長短，影響振痕的深度。相關(guān)文獻(xiàn)1指出，降低負(fù)滑脫時間可以減少振痕深度。西城煉鋼廠板坯連鑄振動方式為四偏心正弦振動，有兩套振動機(jī)構(gòu)，振幅分別為±2.85mm，±4.0mm。在常用的振動配方下，拉速v=1m/min，振動頻率f和負(fù)滑動時間tn分別為：有關(guān)文獻(xiàn)2指出，負(fù)滑動時間取值范圍在0.10.25s，認(rèn)為對于不同的鋼種最佳負(fù)滑動時間為0.1s左右。很顯然振動方案1更符合要求，使用振動方案2、振動方案3時，角部橫裂紋進(jìn)一步惡化。4.2 拉速的影響李

5、德發(fā)等人對板坯在過熱度均為30，不同拉速下進(jìn)行有限元分析認(rèn)為3，隨著拉速的升高，由于鋼液在結(jié)晶器內(nèi)停留時間短，熱量傳輸速率減少，出口溫度高，坯殼則較薄。而角部在結(jié)晶器內(nèi)，為坯殼最薄區(qū)域，拉速過快，將造成鑄坯角部坯殼過薄，不足以承受鋼水靜壓力和拉坯產(chǎn)生的外力，容易產(chǎn)生裂紋。經(jīng)過試驗(yàn)，在連鑄設(shè)備狀態(tài)良好的情況下，斷面2001250mm，使用±2.85mm振動機(jī)構(gòu)，拉速在1.0m/min以內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)角部橫裂缺陷，而拉速增加到1.05m/min、1.10 m/min、1.20 m/min，均發(fā)現(xiàn)角部裂紋，且隨拉速的增加有加重的趨勢。4.3 結(jié)晶器水量的影響西城煉鋼廠將結(jié)晶器水量，窄面不變，

6、寬面先后試用265m3/h、260m3/h、255m3/h 、245 m3/h，中板軋制后爛邊現(xiàn)象依然存在，且并未減輕。表明結(jié)晶器水量不是西城煉鋼廠角部橫裂紋的主要影響因素。4.4 比水量的影響二冷區(qū)采用弱冷，有利于提高矯直時角部溫度，使角部矯直溫度高于900，避開第脆性區(qū)，從而減少矯直產(chǎn)生角部橫裂紋。經(jīng)過試驗(yàn)，西城煉鋼廠板坯比水量由0.55l/kg改為0.45l/kg，軋后爛邊明顯減輕，板坯角部不經(jīng)打磨基本看不到裂紋。4.5 二冷區(qū)鑄坯冷卻狀態(tài)的影響二冷區(qū)鑄坯冷卻狀態(tài)不好，角部過冷溫度處于第脆性區(qū)，容易產(chǎn)生矯直橫裂紋。通過對二冷區(qū)鑄坯冷卻情況的檢查，發(fā)現(xiàn)矯直段6、7段，水平段8、9、10、1

7、1段存在不同程度的設(shè)備漏水，板坯表面水流聚集，而矯直段6、7段還存在大量水流順著矯直輥從角部淌下的情況，板坯角部明顯發(fā)黑。連鑄備用段維修周期相對較長，臨時采用在東側(cè)加壓縮空氣管，將水流從東側(cè)吹向西側(cè)，經(jīng)過觀察，角部橫裂紋也由東西兩邊都有，變?yōu)閮H西邊有。軋制后，中板爛邊也存在類似情況，由兩邊均有分布，變?yōu)橐贿叴嬖趪?yán)重爛邊，另一邊較輕微。由此判斷，矯直段水流聚集、并由角部淌下，造成角部過冷，矯直后撕裂是造成西城煉鋼廠板坯角部橫裂紋的主要原因。當(dāng)把板坯連鑄彎曲段、矯直段相續(xù)更換后，矯直段淌水得到解決，角部橫裂紋得到明顯改善，中板爛邊現(xiàn)象得到控制。5 控制措施（1）選用±2.85mm的振動系

8、統(tǒng)，同時采用較高的頻率，即采用低振幅高振頻。（2）拉速不超過1.0m/min。（3）比水量選用0.45l/min。（4）定期對二冷區(qū)噴淋、連鑄各段設(shè)備漏水情況進(jìn)行檢查，對噴嘴定期清堵；連鑄漏水的段及時更換。通過采取以上措施，在拉速控制在0.901.0m/min時，爛邊得到控制，基本滿足生產(chǎn)毛邊板的要求。6 結(jié)論矯直段水流聚集并由角部淌下，角部過冷，矯直時撕裂是造成西城煉鋼廠q235b板坯角部橫裂紋的主要原因；拉速過快易產(chǎn)生角部橫裂紋；采用低頻高幅、二冷區(qū)弱冷有利于減輕角部橫裂紋。參考文獻(xiàn)：1于學(xué)森，彭其春，童志博等.減少a36含硼鋼板坯角部橫裂j.特殊鋼，2012（12）：29-31.2李憲奎，張德明.連鑄結(jié)晶器振動技術(shù)m.北京：冶金工業(yè)出版社，2000：20.3李德發(fā)，邢淑清，麻永林.基于ansys的厚板坯連鑄過程角部區(qū)域坯殼生長數(shù)值模擬j.內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（12）：352-356. 山東