連鑄坯質(zhì)量對(duì)高線質(zhì)量影響的分析

彭鋒 唐尚保

1、前言

高線產(chǎn)品一般用于建筑和工業(yè)深加工，對(duì)于工業(yè)深加工的高線產(chǎn)品其不同用途和不同加工工藝對(duì)高線產(chǎn)品的要求差異很大，本文對(duì)影響高線產(chǎn)品質(zhì)量的連鑄坯質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析。

2、連鑄小方坯常見質(zhì)量問(wèn)題對(duì)高線質(zhì)量的影響

連鑄小方坯的缺陷包括形狀、表面和內(nèi)部三方面，對(duì)高線產(chǎn)品質(zhì)量影響主要是表面角部縱裂紋、橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋和內(nèi)部偏析、皮下氣泡、夾雜等。

2.1 表面角部縱裂紋：連鑄方坯倒角處沿澆鑄方向出現(xiàn)的裂紋稱角部縱裂。裂紋深度一般在1mm～7mm之間。在高線上表現(xiàn)為縱向裂紋、折疊等缺陷，嚴(yán)重的造成報(bào)廢。

2.1.1 產(chǎn)生原因：連鑄方坯菱形變形率大、結(jié)晶器倒角半徑過(guò)大、倒錐度過(guò)小，使連鑄方坯角部冷卻不均勻，誘發(fā)角部縱裂的產(chǎn)生、結(jié)晶器磨損變形嚴(yán)重、結(jié)晶器保護(hù)渣性能或消耗量不合適、鑄速、鑄溫控制不合理、結(jié)晶器冷卻不合理、結(jié)晶器與足輥對(duì)中不好、鋼中硫高或Mn/S太低。

2.1.2預(yù)防及消除方法：控制好結(jié)晶器幾何形狀防止變形，同時(shí)合理選擇二冷制度、確定合適的結(jié)晶器倒角和結(jié)晶器倒錐度，使連鑄方坯角部冷卻均勻、根據(jù)結(jié)晶器磨損量確定合理的結(jié)晶器更換周期、選擇合適的結(jié)晶器保護(hù)渣、防止保護(hù)渣性能惡化、控制好拉速和鑄溫的匹配，結(jié)晶器與足輥、扇形段對(duì)弧對(duì)中良好、結(jié)晶器冷卻要合理、鋼水成份控制要合理。

2.2 橫向裂紋：連鑄方坯上下表面的橫裂紋稱橫向裂紋，通常位于連鑄方坯表面振痕的波谷內(nèi)。橫向裂紋長(zhǎng)度較短，一般在5mm～50mm之間。在高線上表現(xiàn)為爛鋼、折疊等缺陷，嚴(yán)重的橫向裂紋會(huì)導(dǎo)致連鑄方坯報(bào)廢。

2.2.1 產(chǎn)生原因：連鑄方坯表面振痕太深、連鑄方坯在脆性溫度區(qū)內(nèi)矯直、二次冷卻太強(qiáng)、連鑄方坯表面的星狀裂紋缺陷在矯直力的作用下，也會(huì)龜裂為缺口，擴(kuò)展成橫裂紋、結(jié)晶器液位波動(dòng)大、振動(dòng)參數(shù)不合理、鋼中Al、Nb、B與N之積不合理、對(duì)弧不好。

2.2.2 預(yù)防及消除方法： 采用高頻率小振幅的振動(dòng)方式，減小振痕深度、二冷區(qū)采用合理的冷卻，避免在方坯表面溫度處于脆性區(qū)時(shí)進(jìn)行矯直、采用潤(rùn)滑性能好的結(jié)晶器保護(hù)渣、防止保護(hù)渣性能惡化、保持結(jié)晶器液位穩(wěn)定，減少結(jié)晶器鋼液面異常波動(dòng)、保證對(duì)弧精度、合理控制鋼中Al、Nb、B與N成份含量、保證結(jié)晶器振動(dòng)裝置的精度。

2.3 星狀裂紋（網(wǎng)狀裂紋）：連鑄方坯星狀裂紋呈細(xì)小的龜甲狀，深度一般在5mm以下。由于連鑄方坯表面通常被氧化鐵皮所覆蓋，一般情況下很難看到，經(jīng)酸洗后，這種裂紋十分清楚地暴露在連鑄方坯表面圖1。在高線上表現(xiàn)為折疊等缺陷。

圖1 網(wǎng)狀裂紋

2.3.1產(chǎn)生原因：高溫坯殼與結(jié)晶器銅壁摩擦?xí)r，銅優(yōu)先沿晶界擴(kuò)散，從而降低了晶界的高溫強(qiáng)度而產(chǎn)生星狀裂紋、Al（Nb、B）N和硫化物在晶界析出也會(huì)造成星狀裂紋、鋼中Cu等低熔點(diǎn)有有色金屬向晶界滲透，引起晶界脆性也會(huì)導(dǎo)致星狀裂紋產(chǎn)生、保護(hù)渣性能差和鋼中氫含量高等。

2.3.2 預(yù)防及消除方法：改善結(jié)晶器銅板材質(zhì)，結(jié)晶器表面鍍Cr或Ni以增加結(jié)晶器表面硬度、適當(dāng)?shù)目刂其撝袣堄嘣厝鏑u<0.20%、控制鋼中合適的Mn/S、鋼中氫≤5ppm、防止保護(hù)渣性能惡化等。

2.4 皮下氣泡：沿連鑄方坯表面分布的針孔或在連鑄方坯斷面出現(xiàn)的蜂窩狀孔洞稱氣泡。根據(jù)氣泡出現(xiàn)的位置不同可分為皮下氣泡和表面氣泡圖2。在高線上表現(xiàn)為裂紋、結(jié)疤、爛鋼、折疊等缺陷，嚴(yán)重的皮下氣泡導(dǎo)致連鑄方坯報(bào)廢。

圖2 方坯皮下氣泡

2.4.1產(chǎn)生原因：堵引錠材料或引錠桿頭部潮濕、 鋼液氣體含量高、中包烘烤不良、拉速太低等。

2.4.2預(yù)防及消除方法：引錠頭和堵引錠所用的材料要干燥，干凈、鋼液脫氧滿足工藝要求，且盡量降低鋼中氣體含量、保證中包烘烤時(shí)間和烘烤溫度，使中包內(nèi)襯干燥，拉速設(shè)定要滿足鋼種要求等。

2.5 偏析：連鑄坯橫斷面上從表面到中心各點(diǎn)成份與熔煉成份之間存在差異的現(xiàn)象稱之為偏析，水箱拉撥出現(xiàn)的拉斷斷口。

2.5.1產(chǎn)生的原因：鋼水成份（C、S、P、O為強(qiáng)偏析元素）、二冷偏弱且分配不合理、拉速不合理、過(guò)熱度偏高、大斷面提高扇形段輥縫精度大。

2.5.2改進(jìn)措施：優(yōu)化鋼水成份設(shè)計(jì)、提高鋼水純凈度、降低過(guò)熱度、控制拉速、增加二冷強(qiáng)度、采用電磁攪拌、采用輕壓下、大斷面提高扇形段輥縫精度大、采用小徑密排導(dǎo)輥等。改善連鑄坯微觀偏析的對(duì)策主要是：控制鑄坯凝固組織、優(yōu)化鋼水成份設(shè)計(jì)、提高鋼水純凈度、提高冷卻強(qiáng)度、采用電磁攪拌和輕壓下控制凝固前沿鋼液流動(dòng)等。

3、其他問(wèn)題例舉

3.1 30MnSi（PC鋼棒產(chǎn)品）在庫(kù)房?jī)?nèi)產(chǎn)生滯后斷裂：皮下氣泡（H、N）在鋼棒的組織應(yīng)力作用下，在靠鋼棒的表層一端產(chǎn)生裂紋源圖11，裂紋向鋼棒表面擴(kuò)展而導(dǎo)致滯后斷裂。

3.2 保護(hù)渣性能不合引起的渣坑

HPB235軋制過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)疤與爛鋼，其特點(diǎn)是該卷高線從頭部、中部、尾部結(jié)疤與爛鋼程度逐步減輕直至消失，對(duì)回爐坯酸洗發(fā)現(xiàn)渣坑圖3。

圖3 渣坑

4、結(jié)束語(yǔ)

連鑄坯質(zhì)量對(duì)高線表面質(zhì)量和使用性能有重要影響，維護(hù)好設(shè)備的功能與精度、選用合適的原輔材料、根據(jù)用途和鋼種特性制定合理的工藝、工藝過(guò)程各工藝參數(shù)波動(dòng)范圍小、對(duì)于非穩(wěn)態(tài)條件下的連鑄坯制定合理的處置辦法（如檢查制度、降級(jí)制度、讓步制度）等是提高連鑄坯質(zhì)量、減少質(zhì)量異議、降低品種開發(fā)難度、提高高線產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益和品牌影響力最有效的辦法。