板坯连铸机精度对铸坯裂纹缺陷的影响

吴　军

（新疆八一钢铁股份有限公司）

板坯连铸机精度对铸坯裂纹缺陷的影响

吴军

（新疆八一钢铁股份有限公司）

文章分析八钢第二炼钢厂直弧形板坯连铸机精度对铸坯缺陷的影响。介绍了针对角裂制定的改进措施。生产实践表明，供给热轧、冷轧、中厚板连铸坯的角裂得到明显控制，铸坯角裂率下降到0.66％。

对弧；辊缝；精度；角裂；扇形段

1　前言

八钢公司第二炼钢厂装备的直弧形连铸机主要生产Q235、Q345、Q195、SPHC（D、E）系列；X52-80级别管线钢；J55石油套管钢；汽车大梁钢；汽车轮毂钢；汽车面板钢；锅炉容器钢；锯片钢；风电及煤矿用钢等热轧、冷轧、中厚板产品。在生产过程中，铸坯出现不同程度的缺陷，致使热轧出现翘皮、中厚板出现边裂等质量问题，造成大量现货。针对铸坯缺陷及连铸浇注工艺进行分析查找原因，探索相应的解决措施。

2　连铸坯裂纹缺陷现状

八钢公司第二炼钢厂装备四台直弧形板坯连铸机，生产能力为420万t/年。具体性能参数如表1。

直弧型连铸机的设计理念上考虑了有利于夹杂物上浮的直型结晶器和下部变弧弯曲的直导段，整体铸机具有连续弯曲、连续矫直的装备技术，使凝固坯壳在弯曲和矫直受力最小化，有利于预防裂纹的产生。

表1　主要技术参数

在二炼钢生产实践中，铸坯常见的表面缺陷多为裂纹，而角部横裂纹缺陷占85％以上。分析认为，这些裂纹多是由于铸坯在凝固过程中受到的应力和应变引起的，导致应力和应变的出现是受热负荷和机械负荷的影响。当铸机弧度、辊缝精度和结晶器锥度发生变化，其应变超过允许值时即导致裂纹产生［1］。另外，浇注过程中由于喷嘴堵塞、二冷水质变化、二冷水温度波动等情况造成冷却不良而引起的热负荷，也可能导致裂纹的产生和扩大。

二炼钢供应热轧及中厚板的铸坯都采用冷检、酸洗、热扒皮等工艺控制方法，检测铸坯很少发现角裂，但在中厚板轧制后出现有边裂。针对边裂发生的位置和程度以及连铸浇注过程中的工艺操作参数进行梳理分析，发现角部裂纹的出现大多是在铸机精度不能满足生产工艺要求的状况下发生，主要问题集中在：（1）在线扇形段对弧精度和铸机辊缝值控制不稳定；（2）线下维修的直导段和扇形段返修精度不达标；（3）二冷喷嘴返修清理及更换不规范等方面。因此，对直弧型连铸机扇形段、结晶器精度控制尤为重要，需要采取相应的措施。

3　保证铸机精度采取的措施

3.1铸机弧度精度控制

板坯连铸机的扇形段上的连续支撑辊列的组成方式有连续弯曲连续矫直和多点弯曲多点矫直两种，它是由铸机所浇注的钢种和拉速决定的，其必须要保证严格按照设计要求，满足各段的连铸辊母线在规定的理想弧线的误差范围之内，这种测量并调整的过程称之为对弧。各扇形段连铸辊母线所形成的弧线是由对弧测量来保证的，由于对弧误差的存在会导致辊间距改变从而影响到铸坯的应变。因此，对弧质量将直接影响到连铸机的功能精度和铸坯的质量，同时对铸机的正常使用和辊子的寿命有很大影响。对弧精度超差不但会造成铸机内铸坯因凝固收缩和鼓肚力等影响而出现的裂纹，严重的会造成铸坯坯壳受力不均匀而发生漏钢。

对铸机精度的要求见表2。

表2　连铸机扇形段精度的要求　mm

现场采用的对弧方式主要为在线为外弧框架对弧，离线为内弧框架和外弧框架对弧。为保证对弧的可靠性和准确性应首先保证外弧框架的对弧基准与外弧框架和支撑框架的安装基准一致。内弧框架的对弧基准应与加工基准为准。现场对弧采用对弧样板加塞尺进行。

对弧检查要求停机时间大于6小时必须进行，大于8小时进行辊缝仪检测。弧度值大于偏差值0.3mm必须调整，扇形段地脚螺栓使用液压扳手紧固。停机后必须清理扇形段两侧积渣和检查各扇形段地脚螺栓状态。

3.2铸机辊缝精度控制

为适应产品规格要求，板坯铸坯厚度断面要根据产品合同进行变化，要保证各种规格厚度的铸坯尺寸精度以及避免和减少各类裂纹的出现，必须对辊缝进行测量、调整至设计标准值。

辊缝的测量应注意以下几点：

（1）为保证辊缝的准确性，测量时应消除扇形段辊子轴承间的机械间隙量（尤其是使用到中后期的扇形段，在其作业期间因频繁上下动作而出现的间隙会更大，更不易消除）。现场多采用的方法是：在扇形段液压缸的锁紧作用下，用小于辊缝的液压千斤顶，塞于两辊子辊缝之间，并施于一定的压力，将辊子间隙消除后，再进行测量；或使用相应规格的标定块，使扇形段下压夹紧标定块并保持一定时间消除间隙后，再测量。

（2）板坯连铸机浇注的板坯在各个扇形段的入口和出口处，由于板坯沿拉坯方向前进时受到冷却的因素在凝固和钢水静压力的作用下，坯壳的厚度会发生一定的变化，每个扇形段的辊缝值是不同的，测量开口度时应严格按照各个扇形段入口/出口辊缝的要求值，进行测量调整。对于采用了全程辊缝在线自动调整装置的板坯连铸机扇形段，则各个扇形段可按其给定的最小开口度调整即可。一般测量要求：辊缝度误差为±0.2mm，其上、下辊子之间的平行度为±0.2mm。

3.3扇形段润滑方式优化

对下线后的扇形段拆检检查，认为影响扇形段寿命提高的主要原因是：（1）扇形段夹紧棍轴承损坏，造成夹紧辊不转动。该状况直接造成铸坯划痕，使铸坯一次合格率下降；（2）夹辊轴承润滑不良；（3）夹辊轴承密封不合理；（4）夹辊轴承冷却不好。

由于扇形段轴承故障部位主要发生在中间轴承处，而下线后对扇形段轴承进行拆检后，发现下辊轴承里渗进了较多的氧化渣，导致轴承被渣子卡住而变得不够灵活，使得辊子转动困难。

跟踪检查进渣的主要原因：

（1）夹紧辊轴承密封相对简单，大量氧化渣杂物、水，通过夹辊轴承与端盖间的间隙进入轴承座腔体中，造成润滑油脂乳化、纯净度下降，而部分进入轴承座腔体中的润滑脂也会从间隙中渗漏，造成轴承润滑脂供给量不足，最终导致轴承损坏寿命降低。

（2）所选用润滑脂的滴点偏低，而中间辊的轴承直接处于板坯烘烤之下，造成局部温度超过600℃以上，远远高于其滴点，使得润滑脂极易向外流失，起不到润滑的作用。

（3）下辊的润滑脂向轴承下流失后，板坯上的氧化铁皮和一些其它的杂质因为受到由上往下的挤压，正好被挤进轴承里，造成辊子转不动。

为此，现场生产要求在漏油或停泵的情况下必须及时补油处理，保证润滑需要。另外，对于扇形段轴承破损、润滑不好的情况，对分配器进行了改造。增大分配器的进油量，将原有人工单线干油集中润滑改为智能润滑方式，改变了一旦主体设备润滑点出现堵塞而影响整套设备无法供油和无法实现点对点供油操作监控的现状，从而使得扇形段轴承能够被良好润滑。

改进后实现了点对点润滑，采用的智能润滑系统还具有以下优点：

（1）采用智能润滑系统可以实现点对点供油，并且每组润滑点根据现场工况及使用频率分别可以调整供油量。

（2）采用智能润滑系统可以监控每组润滑点供油状况，并就现场所提供的实际流量进行反馈监控。

（3）智能润滑系统可以实现自动加油、自动供油，操作人员根据上位机提供的反馈信息进行点检、检修，减少了现场润滑系统堵塞后的判断故障时间。

（4）采用智能润滑系统可以解决单线干油润滑系统的缺陷：即一组润滑点出现堵塞，不会影响其它组的润滑点，将润滑系统的堵塞影响降低到最低【2】。

3.4扇形段冷却水系统改造

由于扇形段夹辊轴承冷却效果不好，造成轴承座腔内温度较高，一方面会造成轴承过烧影响使用寿命，另一方面由于轴承座内部温度过高，造成轴承座内部的l#尿基脂甚至发生炭化反应，堵塞轴承座进油嘴，从而导致润滑油不能及时供油润滑；其次，对下线拆检的辊子轴承采用硬度计测量发现，轴承使用前后硬度变化很大，冷却效果不好的轴承硬度大大降低，从而致使轴承容易破损；再次，冷却辊子和轴承的冷却水管内壁的锈蚀造成漏水和堵塞，会造成冷却不良而影响寿命；最后，在跟踪浇注拉坯过程中发现，扇形段内部铸坯在夹紧辊两侧产生的氧化铁皮堆积在扇形段夹紧辊轴承座附近，积渣挤入轴承座内后影响轴承使用寿命。

为此，在扇形段夹辊轴承座附近增加冲渣水，一方面可以冷却轴承温度，另一方面保证生产过程中产生的积渣能够及时清理干净，从而大大延长轴承使用寿命。

3.5二冷水及喷嘴管理

二次冷却水质量的好坏直接影响着连铸机的产能和铸坯质量。铸坯冷却的好坏主要取决于二冷区喷嘴结构和选型参数（如流量、压力、距离）。因此，二冷水的控制主要从喷嘴的结构和喷水参数来控制［3］，冷却质量主要由二冷水水质和喷嘴喷射的雾化效果决定。

为保证铸机上喷嘴的冷却效果，利用每次停机时间对喷嘴进行检查，对于出水状态不好或堵塞的喷嘴进行记录并更换，同时根据统计记录数据跟踪喷嘴使用趋势，对常发生堵塞的点进行重点检查。对下线返修的扇形段上的喷淋管进行冲洗，喷嘴全部更换，从而来保证扇形段上线后喷嘴的正常使用。对换下的喷嘴进行清洗后逐个试压检查备用。

4　取得的效果

铸机精度优化情况：2012年末对铸机多个方面进行精度改进工作，至2013年初铸机的对弧精度、开口度控制精度、喷杆的喷水质量、结晶器的精度得到大幅提升。

铸坯质量的改善：铸坯裂纹在所有缺陷中占据主要份额，铸机精度改善后角部裂纹的发生率有较大幅度的下降，见表3。

表3　2012年度～2015年度角部裂纹发生率对比（万吨发生率）　％

5　结束语

改进措施实施后，连铸机检测的结果显示：（1）连铸机弧度在每个检修周期前后对比的变化量小于0.2mm，绝大多数段间弧基本没有变化；（2）扇形段辊缝值检修周期前后对比出现的的不合格值数均小于3点，不合格值小于0.3mm；（3）铸坯低倍报告反馈因铸机精度的影响无B级偏析。

改进后，铸坯的角部裂纹发生率从2012年的2.36％下降到2015年的0.66％。同时扇形段的使用寿命得到提高，扇形段使用寿命均达到40万t以上，而且辊子磨损也较均匀。

［1］ 周继勋，李小军.直弧形连铸机精度的控制［J］.钢铁研究，2012，6（3）：43～45.

［2］ 润滑工程编写组.润滑工程［M］.北京：机械工业出版社，1986：250～256.

［3］ 王雅贞，张岩，刘术国等编著.新编连续铸钢工艺及设备［M］.北京：冶金工业出版社，2005：70～75.

Influence of Slab Caster Precision to Crack Defect of Continuous Casting Slab

WU Jun
（Xingjiang Bayi Iron&Steel Co.，Ltd）

Based on the analysis effect of straight arc slab casting machine precision on billet defects.fot second steel plant of Bayi steel.The improvement measures for the casting slab of corner crack are introduced.Production practice shows in the hot rolling，cold rolling and medium and heavy plate production line，the corner crack of slab is obviously controlled，and the corner crack rate of slab is reduced to 0.66％.

the arc；roll gap；precision；crack angle；fan-shaped segment

TF777.1

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1672—4224（2016）01—0005—04

联系人：吴军，男，41岁，工程师，乌鲁木齐（830022）新疆八一钢铁股份有限公司第二炼钢厂
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