提高板坯內(nèi)部質(zhì)量的工藝實(shí)踐

李世平

（九江萍鋼鋼鐵有限公司煉鋼廠，江西 九江 332000）

鑄坯內(nèi)部質(zhì)量指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部裂紋、偏析、疏松等缺陷程度，同樣這些缺陷的大小、數(shù)量也應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，否則將直接導(dǎo)致軋材質(zhì)量不合格。鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制，通常通過對(duì)鑄坯內(nèi)部缺陷控制來實(shí)現(xiàn)的，內(nèi)部缺陷有內(nèi)部裂紋、疏松、縮孔、偏析、夾雜（渣）和氣孔等，如圖1。實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制通常依據(jù)鑄坯低倍狀況，優(yōu)化工藝參數(shù)達(dá)到獲得高的內(nèi)部質(zhì)量的目的，從而降低生產(chǎn)成本。

圖1 連鑄坯內(nèi)部缺陷

1 連鑄機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

產(chǎn)量：150萬噸/年；連鑄機(jī)機(jī)型：直結(jié)晶器連續(xù)彎曲連續(xù)矯直弧形板坯連鑄機(jī)；連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)×流數(shù)：1×1；連鑄機(jī)基本弧半徑：10 m；結(jié)晶器長度：900 mm；澆鑄厚度：170、210、250 mm 寬度 ：1500、1700、1900、2100mm ；中間包容量/液面高度：（正常）～27t/1035mm；（溢流）～30t/1105mm；鋼流控制方式：塞棒；流場(chǎng)控制：穩(wěn)流器、擋渣堰、擋渣壩；水口內(nèi)徑：上、下（凸底）水口（ Ф70mm）；彎曲段：1個(gè)；弧形扇形段(上輥傳動(dòng))：6個(gè)；矯直扇形段(上、下輥傳動(dòng))：2個(gè)；水平扇形段(上、下輥傳動(dòng))：5個(gè)。

2 優(yōu)化前低倍樣情況

圖2 優(yōu)化前低倍（A類中心偏析：1.5級(jí)中心疏松：1.0級(jí)中間裂紋：0.5級(jí)）

在2018年以前，由于工藝參數(shù)、設(shè)備狀況、操作穩(wěn)定性等各方面都不夠成熟，人員操作不夠穩(wěn)定，板坯連鑄機(jī)低倍起伏較大，主要集中在：B類中心偏析：2.0級(jí)；中心疏松：1.0級(jí)；中間裂紋：0.5級(jí)；角裂紋：0.5級(jí)；還經(jīng)常會(huì)伴隨0.5級(jí)三角區(qū)裂紋和皮下氣泡。由此也給扎制方面帶來很多弊端，如：機(jī)械性能不合格、斷口分層、皮下氣泡等，每個(gè)月都會(huì)出大量扎制廢品量，直接影響到公司的經(jīng)濟(jì)損失。

3 造成內(nèi)部質(zhì)量差的原因分析

鑄坯中心偏析、疏松和縮孔主要是由凝固過程中選分結(jié)晶和柱狀晶過于發(fā)達(dá)造成中心等軸區(qū)過小引發(fā)的。鑄坯內(nèi)部裂紋主要由于生成過程都經(jīng)過拉伸應(yīng)力作用到凝固界面上，造成沿一次樹枝晶或等軸晶界開裂；從應(yīng)力方面分，可分為凝固過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力造成的內(nèi)部裂紋。結(jié)合本臺(tái)連鑄機(jī)分析如下：①由于澆注溫度高，或拉速快，或二冷強(qiáng)度過大使鑄坯柱狀晶過于發(fā)達(dá)造成中心等軸晶區(qū)過小引起的偏析，板坯中心偏析和疏松嚴(yán)重時(shí)造成的中心線裂紋。②中心等軸晶區(qū)過小使偏析元素（C、S、P等）增加，形成偏析；由于中心等軸區(qū)小，鋼液凝固收縮時(shí)鋼液不足，輕者產(chǎn)生疏松，重者形成縮孔或縮孔裂紋。③拉速變化大而頻繁時(shí)易產(chǎn)生（因二冷隨之變化時(shí)有滯后現(xiàn)象）中心線裂紋。④輥?zhàn)硬粚?duì)中及開口度不合理，側(cè)輥開口度選擇不當(dāng)，輥?zhàn)幽p嚴(yán)重和接弧不良，彎曲不當(dāng)（直結(jié)晶器彎曲段）產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。⑤二冷強(qiáng)度不合理，二冷區(qū)鑄坯冷卻不均勻或者大面積堵塞造成回?zé)岙a(chǎn)生的應(yīng)力，凝固末端冷卻強(qiáng)度過大產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。⑥鋼中含氫量過高（大于10ppm），凝固末期發(fā)生氫氣壓力大于鋼液靜壓力，從而妨礙鋼液補(bǔ)縮而生成大量縮孔導(dǎo)致中心線裂紋的產(chǎn)生。⑦結(jié)晶器錐度過小坯殼厚度薄易變形。

4 改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施

（1）凈化鋼水。通過優(yōu)化爐前工藝、二次精練、保護(hù)澆注等措施提高鋼水的質(zhì)量，同時(shí)加強(qiáng)原材料干燥監(jiān)管和檢查力度，由專人負(fù)責(zé)材料驗(yàn)收，保證原材料每次干燥使用，減少鋼中P、S含量的同時(shí)，避免外界帶入氣體含量，提高鋼水純凈度。

（2）二冷水調(diào)整。采用弱冷制度，盡可能使回升溫度小于100℃/m，使二次冷卻區(qū)鑄坯表面溫度分布均勻，冷卻速度小于200℃/m，在矯直點(diǎn)表面溫度大于900℃，盡可能不帶液芯矯直，主要采用調(diào)整二冷水中部和邊部水量比例、比水量、提高水質(zhì)及加強(qiáng)噴嘴檢查與更換。表1為水量?jī)?yōu)化情況。

表1 水量?jī)?yōu)化情況

（3）鑄機(jī)精度提高。鑄機(jī)精度要求：對(duì)弧應(yīng)對(duì)中，減少機(jī)械應(yīng)力，坯殼變形率控制低于允許的臨界值以下；控制好側(cè)輥開口度，保持好鑄坯斷面形狀。為了保證對(duì)弧準(zhǔn)確、輥縫對(duì)中，控制二次冷卻區(qū)鑄坯受力與變形，每次校準(zhǔn)輥縫和接弧情況進(jìn)行多人多次確認(rèn)，確保數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，由于各種原因產(chǎn)生異常的扇形段及時(shí)下線，扇形段上傳感器以及相關(guān)的線路做到定期更換，同時(shí)，只要有輥縫報(bào)警的段子每次停機(jī)對(duì)輥縫進(jìn)行重新標(biāo)定，提高離線設(shè)備檢修監(jiān)督和要求。

（4）恒拉速合格率。采用恒速澆注——保持坯殼均勻生長，保持平滑的液相穴形狀。完善各個(gè)環(huán)節(jié)，保證鋼水供應(yīng)節(jié)奏，提高人員操作水平，增強(qiáng)異常情況下的應(yīng)對(duì)能力以及減小鑄坯與結(jié)晶器粘結(jié)的幾率，從而提高恒拉速合格率。

（5）過熱度。采用鋼水低過熱度澆注，嚴(yán)格控制澆注溫度防止高溫澆注，擴(kuò)大等軸區(qū)發(fā)展。

（6）輕壓下壓下區(qū)間調(diào)整。輕壓下技術(shù)，減少柱狀晶，增加中心等軸晶。通過調(diào)整輕壓下的壓下區(qū)間，盡可能保證在鑄坯的凝固末端準(zhǔn)確進(jìn)行壓下。

表2 壓下區(qū)間優(yōu)化情況

（7）結(jié)晶器錐度?？刂坪媒Y(jié)晶器錐度，保持足夠的坯殼厚度不變形；盡可能采用液面自動(dòng)控制，穩(wěn)定液面。

5 優(yōu)化后效果

優(yōu)化后鑄坯低倍基本上穩(wěn)定在B類中心偏析：1.0級(jí)；中心疏松：0.5級(jí)；中間裂紋：0.5級(jí)；而且板材的非計(jì)劃率也大大降低。圖3為優(yōu)化后低倍情況（B類中心偏析：1.0級(jí)中心疏松：0.5級(jí)中間裂紋：0.5級(jí)）。表3為2018年低倍和板材非計(jì)劃率統(tǒng)計(jì)情況。

表3 2018年低倍和板材非計(jì)劃率

圖3 優(yōu)化后低倍樣

6 結(jié)語

（1）通過優(yōu)化各項(xiàng)工藝、提高操作水平等措施把內(nèi)部缺陷控制在合理范圍。

（2）內(nèi)部質(zhì)量的提高，扎制廢品率得到很好的控制，每月基本下降到0.40%以下，大大降低生產(chǎn)成本。