電爐鋼連鑄坯表面裂紋攻關(guān)

1、特殊鋼SPECIAL STEEL電爐鋼連鑄坯表面裂紋攻關(guān)譚俊敏 周國平 姚家華 于平A Study on Surface Crack of Continuous Casting Billet of EAFSteelTan Junmin, Zhou Guoping, Yao Jiahua and Yu Ping(Steelmaking shop, Tianjin Steel Pipe Co, Tianjin 300301)天津鋼管公司電爐煉鋼廠主要設(shè)備：1座150 t超高功率偏心爐底出鋼電爐，1座150 t LF及VD裝置，1套4機(jī)4流的弧形圓坯連鑄機(jī)。連鑄機(jī)的主要參數(shù)為：型式：弧形、多點(diǎn)矯直、

2、圓坯，弧形半徑為10.5、13.5、18.0、30.5，冶金長度約21 m,拉速范圍0.771.7 m/min。MD材質(zhì)：無氧銅，內(nèi)壁鍍硬鉻。鑄坯澆鑄尺寸：210 mm、270 mm、310 mm，主要生產(chǎn)品種為石油套管、高壓鍋爐管等，鑄坯主要供軋管廠，少量作為商品坯銷售。生產(chǎn)工藝路線為：1993年縱裂廢品1 416.358 t，占總廢品的42%，縱裂率為3.98，越來越突出的鑄坯表面縱裂，引起公司領(lǐng)導(dǎo)的高度重視。通過裂紋攻關(guān)組成員從S、P含量的控制、五害元素的控制、成品Al的控制、一些易裂鋼種的調(diào)整，1995年后，鑄坯裂紋逐年下降，1996年全年縱裂廢品降到2 513 t，縱裂紋率由1994

3、年的16.49降至5.94。1 210 mm連鑄坯裂紋分析及攻關(guān)1997年上半年，裂紋率從5.94又上升到10.51，此時的裂紋與以前不同，基本出現(xiàn)在210斷面的鑄坯上，形態(tài)為細(xì)小的毛細(xì)裂紋，長度由幾厘米到幾十厘米不等。1.1 210 mm連鑄坯裂紋原因分析(1) 設(shè)備生產(chǎn)小斷面鑄坯，在澆注時拉速相對過快，結(jié)晶器振動頻率大，鋼水液面波動頻繁，對設(shè)備精度要求更加嚴(yán)格。在設(shè)備條件不變的情況下，澆注小斷面鑄坯時裂紋傾向加重。(2) 有害元素根據(jù)連鑄坯強(qiáng)制冷卻凝固的特點(diǎn)，用于連鑄的鋼水必須是潔凈鋼水，即鋼水中的有害元素和夾雜物的含量必須降到最低水平，才能提高連鑄的澆成率和鑄坯質(zhì)量。否則，低熔點(diǎn)的夾雜物

4、在凝固過程中分布在鑄坯粗大的枝狀晶周圍，使鑄坯的機(jī)械性能下降；高熔點(diǎn)的夾雜物以固態(tài)形式鑲嵌在鑄坯內(nèi)部，破壞鑄坯的晶體結(jié)構(gòu)，增加鑄坯內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。鋼水中的Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素由廢鋼及各種原材料帶入，在冶煉過程中不能去除，如36Mn5鋼含Pb高達(dá)231×10-6，造成全爐縱裂報廢；34Mn5鋼含Sb 100×10-6、Sn 430×10-6，造成102.296 t縱裂廢品。(3) 成品Al含量的控制資料表明，鋼水中AlN乘積越高，鋼的熱塑性越低。因?yàn)殇撛谀踢^程中，AlN沉積晶界，使鋼的延展性降低，裂紋敏感性增強(qiáng)。生產(chǎn)工藝決定了鋼中N含量的最

5、低值，所以Al含量應(yīng)有一個合理的范圍。大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，當(dāng)Al含量大于0.025%時，裂紋爐數(shù)明顯提高，合理的Al含量宜為0.010%0.030%。(4) 鑄坯冷卻不均連鑄過程是鑄坯強(qiáng)制冷卻的過程，任何一個環(huán)節(jié)的冷卻不均都可能造成鑄坯內(nèi)部應(yīng)力集中。比如浸入式水口和結(jié)晶器沒有很好的對中，浸入式水口流出的鋼水沖擊區(qū)偏離鑄坯中心，造成鑄坯圓周方向的坯殼薄厚不均，結(jié)晶器與二冷段之間沒有很好的對中，使鑄坯在出結(jié)晶器之前偏離結(jié)晶器一邊，導(dǎo)致鑄坯冷卻不均而產(chǎn)生應(yīng)力集中。在二冷段，由于噴嘴堵塞造成冷卻不均，會使鑄坯彎曲和應(yīng)力集中，使在結(jié)晶器中產(chǎn)生的裂紋源進(jìn)一步擴(kuò)大形成裂紋。(5) 保護(hù)渣的熔化性能目前人工加入

6、保護(hù)渣的方法會使鋼水液面上的保護(hù)渣薄厚不均，影響結(jié)晶器與鑄坯凝殼之間“渣衣”的均勻程度。另外，結(jié)晶器里鋼水液面波動和保護(hù)渣的理化性能也會使保護(hù)渣產(chǎn)生“分熔”現(xiàn)象，影響“渣衣”的均勻。(6) 銅當(dāng)量的控制當(dāng)?shù)腿埸c(diǎn)金屬銅穿過表面滲入晶粒間界時，就會因晶界結(jié)合變?nèi)醍a(chǎn)生裂紋。1.2 攻關(guān)措施(1) 原材料控制嚴(yán)格控制廢鋼和鐵合金的有害元素含量；根據(jù)廢鋼、生鐵、海綿鐵的資源情況及不同鋼種的工藝特點(diǎn)，制定相應(yīng)的配料工藝卡，完善配料工藝。(2) EAF+LF出鋼前加入脫硫劑300 kg/爐；出鋼P(yáng)0.015%；保持喂絲后弱攪拌時間3 min；LF溫度控制：第1爐TL+75+5 0連澆爐 TL+65+5 0；

7、S0.015%。(3) 連鑄操作及設(shè)備開澆前，由主控室人員嚴(yán)格檢查水嘴，保證足輥段水嘴噴水良好，并作好記錄。開澆前，保護(hù)套管接通氬氣，做到無氧化保護(hù)澆注。開澆前，結(jié)晶器內(nèi)壁清理干凈；結(jié)晶器全部使用進(jìn)口銅管。中包準(zhǔn)備人員認(rèn)真檢查，四個流的浸入式水口應(yīng)在同一垂直面上。 開澆前，由班長檢查浸入式水口和結(jié)晶器的對中；結(jié)晶器與扇形段的對中要控制在0.20 mm以內(nèi)。結(jié)晶器每流之間的縫隙用薄鐵板蓋住。 每次拉鋼之前要檢查結(jié)晶器振動情況及液面波動情況，嚴(yán)格按給定的拉速表(表1)控制拉速。表1 鑄坯拉速控制Table 1 Billet casting speed control2 攻關(guān)成果及經(jīng)濟(jì)效益1997年

8、9月以后連鑄坯裂紋廢品率基本穩(wěn)定在3以下，見圖1。從圖1可以看出，在整個裂紋攻關(guān)過程中，出現(xiàn)兩次大波動。1997年10月份，鑄坯表面裂紋率高達(dá)10.08。主要原因是進(jìn)行自產(chǎn)海綿鐵30 t/爐試驗(yàn)，海綿鐵加大量后，電爐終期C、P含量很低，鋼水過氧化嚴(yán)重，終點(diǎn)加鋁量過大，導(dǎo)致鑄坯裂紋傾向加重；結(jié)晶器振動系統(tǒng)及液面控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，也造成裂紋傾向加重。1998年5月份，鑄坯裂紋率為3.96，比較高的原因?yàn)槭状我睙挼?8MnCr62V鋼在軋管廠出現(xiàn)大量冷裂。圖1 1997年9月1998年8月裂紋率變化圖Fig.1 Crack rate variation from September 1997 to August 1998 1997年上半年裂紋率為10.51，1997年9月1998年8月裂紋率為1.50，按年產(chǎn)50萬t鑄坯計算，全年減少裂紋廢品為： 500 000 t×(10.51-1.50)=4 505 t僅減少裂紋廢品一項，就增加合格坯4 505 t。1998年19月份合格坯平均價格為2 489元/t，回收廢鋼價格1 300元/t，合格坯與回收廢鋼差價1 189元/t，全年可增加直接經(jīng)濟(jì)效益536萬元。作者簡介；譚俊敏，女，36歲，高級工程師。1988年畢業(yè)于東北大學(xué)冶金物理