中薄板坯表面裂纹及预防

2013-08-05赵建平霍彦朋王硕明朱立光

华北理工大学学报(自然科学版) 2013年3期

赵建平，霍彦朋，王硕明，朱立光

(1.河北联合大学冶金与能源学院，河北省现代化冶金技术重点实验室，河北唐山063009;2.河北钢铁集团唐山钢铁有限责任公司，河北唐山063016)

0 引言

为了适应日趋严峻的市场竞争，在提高唐钢的整体产品质量的同时，应坚持产品质量的持续稳定性，做到与用户更紧密的结合在一起，所以必须要求工艺、设备和自动化系统具有可靠、稳定、准确的控制能力［1-4］。本次技术改造主要针对1700生产线表面纵裂纹质量缺陷进行原因分析，针对不同原因从设备、工艺等方面进行优化，达到1700线成材率的进一步提高。

1 不同钢种表面裂纹产生原因

纵裂纹缺陷为1700线连铸连轧工序主要缺陷，2009年其判开发比例为0.20%，占总缺陷比例的45%。通过对板卷裂纹分析，主要原因为连铸铸坯存在裂纹，轧机轧制后不能愈合，形成沿材料轧制方向的不连续缺陷，其长度和深度各异，表观为非平直的较细暗线。板卷和铸坯裂纹缺陷如图1所示:

图1 板卷和铸坯裂纹缺陷

1.1 低碳系列(SPHC等钢种)

SPHC裂纹主要集中在开浇头坯和换水口过程中，主要是由于液面波动导致弯月面处化渣不好，致使初生坯壳薄厚不均，铸坯表面产生微裂纹。

1.2 中碳系列(SS400B、NA等钢种)以及中碳合金系列(Q345B等钢种)

1)设备问题:结晶器振动差、铜板表面质量与铜板冷却差、二冷水冷却不均(喷嘴堵塞或扇形段漏水)、扇形段积渣、扇形段对弧等原因导致的热应力与机械应力增加，使铸坯产生微裂纹。

2)钢水问题:各别炉次钢水S、N含量较高，导致形成硫化物或氮化物在晶界析出。

3)生产节奏问题:拉速波动导致的结晶器内钢水流场不稳定，影响初生坯壳生长。

1.3 低碳合金钢系列(管线钢、汽车大梁钢等钢种)

此类钢种碳含量一般处在包晶区边缘，凝固过程中发生包晶反应，铸坯容易产生微裂纹;同时对设备要求比较高，例如一、二冷的冷却、结晶器振动、扇形段状态。

2 纵裂纹主要控制措施

2.1 优化扇形段辊面设计

扇形段为铸机二冷设备，在浇注过程中主要问题集中在喷嘴堵塞，扇形段死辊导致积渣，划伤铸坯等情况，恶化了二冷效果，对铸坯表面和内部质量产生较大影响。扇形段积渣多集中在零号扇形段前三排辊和结晶器足辊，积渣主要是由于辊子不转和辊面表面粘渣，扇形段辊子不转的原因主要为辊子受热导致甘油润滑效果变差。为解决此类问题，采取的措施如下:

1)优化零号扇形段使用寿命，目前控制为10～15天进行更换检修。

2)开浇过程中，提快结晶器足辊以及零号扇形段上半部分的给水时间。

3)优化结晶器足辊和零号扇形段前三排辊面，适当提高结晶器宽面足辊水量。

喷嘴堵塞主要是由于二冷水质差，导致夹杂物较多(目前已提高二冷水质)，同时二冷水管道和二冷气锈蚀严重，导致铁锈堵塞喷嘴。为解决此类问题，对二冷管道进行更换，由碳钢管道更改为不爱锈蚀的不锈钢管路，同时加强喷嘴检查与更换力度，减少喷嘴堵塞。

2.2 稳定钢水成分

控制C含量主要是控制避开包晶区，减少铸坯凝固时发生包晶反应导致铸坯裂纹。例如浇注T510L钢种时，在成分允许的范围内，C含量尽量控制中下限。钢水中S、N对裂纹有较大的影响，主要是形成硫化物和氮化物在晶界析出，轧制后形成裂纹缺陷。

以SS400B为例，图2为钢水C、B、N、S含量对裂纹的影响。目前浇注SS400B时，钢水成分按中下限控制。

图2 钢水中元素含量对裂纹的影响

2.3 优化结晶器振动

结晶器振动直接影响保护渣的流入，容易导致铸坯粘结和铸坯裂纹，图3为比例阀与伺服阀振动时位移曲线及对偏摆的影响。1700线连铸结晶器振动采用液压振动，其液压阀使用比例阀，但比例阀使用过程中存在振幅衰减大，偏摆大的缺陷。目前更改为伺服阀，大大改善了结晶器振动，振幅衰减量降低50%，偏摆量降低约50%。

图3 比例阀与伺服阀振动时位移曲线及对偏摆的影响

2.4 铜板镀层改进

全镀层结晶器使用过程中，渣线部位(弯月面处)经常发生镀层脱落情况，导致粘结漏钢事故，因此目前使用的铜板采用上口裸镀，即铜板上沿往下200～250mm处使用裸铜，很好的解决了镀层脱落情况，减少了因镀层脱落导致的铸坯裂纹。同时，各别结晶器内部氧化铁皮严重，导致水槽堵塞，影响铜板传热，也会导致铸坯裂纹。图4为结晶器内堵塞的氧化铁皮，图5为铜板镀层脱落。