電爐鋼連鑄坯表面裂紋攻關(guān)

1、特殊鋼SPECIAL STEEL2000 Vol.21 No.2 P.48-49電爐鋼連鑄坯表面裂紋攻關(guān)譚俊敏 周國(guó)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

2、鑄機(jī)。連鑄機(jī)的主要參數(shù)為：型式：弧形、多點(diǎn)矯直、圓坯，弧形半徑為10.5、13.5、18.0、30.5，冶金長(zhǎng)度約21 m,拉速范圍0.771.7 m/min。MD材質(zhì)：無(wú)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(lái)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(guò)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

3、年縱裂廢品降到2 513 t，縱裂紋率由1994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(shí)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(zhǎng)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(shí)拉速相對(duì)過(guò)快，結(jié)晶器振動(dòng)頻率大，鋼水液面波動(dòng)頻繁，對(duì)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(shí)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

4、提高連鑄的澆成率和鑄坯質(zhì)量。否則，低熔點(diǎn)的夾雜物在凝固過(guò)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(guò)程中不能去除，如36Mn5鋼含Pb高達(dá)231×10-6，造成全爐縱裂報(bào)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^(guò)程中，AlN沉積晶界，使鋼的延展性降

5、低，裂紋敏感性增強(qiáng)。生產(chǎn)工藝決定了鋼中N含量的最低值，所以Al含量應(yīng)有一個(gè)合理的范圍。大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)Al含量大于0.025%時(shí)，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(guò)程是鑄坯強(qiáng)制冷卻的過(guò)程，任何一個(gè)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(méi)有很好的對(duì)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(méi)有很好的對(duì)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(huì)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)

6、大形成裂紋。(5) 保護(hù)渣的熔化性能目前人工加入保護(hù)渣的方法會(huì)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(dòng)和保護(hù)渣的理化性能也會(huì)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(guò)表面滲入晶粒間界時(shí)，就會(huì)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(shí)間3 min；LF溫度控制：第1

7、爐TL+75+5 0連澆爐 TL+65+5 0；S0.015%。(3) 連鑄操作及設(shè)備開(kāi)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(kāi)澆前，保護(hù)套管接通氬氣，做到無(wú)氧化保護(hù)澆注。開(kāi)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(gè)流的浸入式水口應(yīng)在同一垂直面上。 開(kāi)澆前，由班長(zhǎng)檢查浸入式水口和結(jié)晶器的對(duì)中；結(jié)晶器與扇形段的對(duì)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(dòng)情況及液面波動(dòng)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

8、 control2 攻關(guān)成果及經(jīng)濟(jì)效益1997年9月以后連鑄坯裂紋廢品率基本穩(wěn)定在3以下，見(jiàn)圖1。從圖1可以看出，在整個(gè)裂紋攻關(guān)過(guò)程中，出現(xiàn)兩次大波動(dòng)。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(guò)氧化嚴(yán)重，終點(diǎn)加鋁量過(guò)大，導(dǎo)致鑄坯裂紋傾向加重；結(jié)晶器振動(dòng)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(wàn)t鑄坯計(jì)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(xiàng)，就增加合格坯4 505 t。1998年19月份合格坯平均價(jià)格為2 489元/t，回收廢鋼價(jià)格1 300元/t，合格坯與回收廢鋼差價(jià)1 189元/t，全年可增加直接經(jīng)濟(jì)效益536萬(wàn)元。作者簡(jiǎn)介；譚俊敏，女，36歲，高級(jí)工程師。1988年畢業(yè)于東北大學(xué)冶金物