薄板坯连铸耐候钢的稳定浇铸研究

2018-11-23高永春高小尧侯明山

山西冶金 2018年5期

高永春，高小尧，侯明山，耿伟

（河钢集团唐钢公司，河北唐山 063016）

河钢集团唐钢公司（全文简称唐钢）一钢轧厂1810产线连铸机在生产耐候钢Q355GNH板坯时，时常出现冷齿黏结的现象，严重影响了浇铸状态的稳定性，增加了废品和次品的比例，同时也增加了漏钢的风险。因此解决耐候钢在浇铸过程中冷齿黏结现象对生产的稳定性具有重大的指导意义。

1 1810产线连铸机工艺参数

唐钢一钢轧厂1810产线连铸机是由达涅利设计的FTSC薄板坯连铸机，设计生产厚度为65 mm、70 mm、85 mm，宽度为1 000～1 680 mm，年产能力300万t，工作拉速为3.0～6.0 m/min，二冷采用LTM自动控制系统。主要生产低碳钢，高碳钢，低合金高强钢，硅钢等，其具体工艺参数见表1。

表1 唐钢1810连铸基本参数

2 Q355GNH板坯工艺

唐钢Q355GNH板坯生产流程：铁水预处理—转炉—LF精炼—1810连铸，Q355GNH钢种化学成分见表2。

表2 唐钢Q355GNH化学内控成分 %

3 冷齿发生机理

钢液在结晶器中在冷却水的作用下靠近结晶器铜板位置率先凝固为固态坯壳，在此过程中体积收缩坯壳脱离结晶器中间的空隙由熔化的保护渣填充。钢液在结晶器中的整个凝固过程即为钢液向外传热过程，当钢液在结晶器中传热不均时，致使局部坯壳向内褶皱离开结晶器铜板，在热相图上显示为冷齿，热相图显示的冷齿如图1所示。冷齿是出现坯壳凹陷、裂纹等质量缺陷的表现，甚至较为严重的冷齿会导致漏钢事故的发生。

图1 冷齿热相图

4 造成冷齿的主要因素

4.1 钢液温度

钢液温度对浇铸状态有较大的影响[1]，钢液温度的高低会直接影响保护渣的融化效果同时也会影响坯壳在结晶器内的生长。唐钢Q355GNH钢种液相线为1 522℃，中包浇铸温度范围为1 540～1 555℃。经过大量的数据统计，结果如图2所示。

从图2中发现当钢水温度在1 540～1 545℃和1 545～1 550℃时冷齿黏结发生率较高，分别达到23.25%和22.06%，而温度在1 550～1 555℃时冷齿黏结发生率较低为9.30%。这是因为当钢液温度过低时保护渣的熔化效果较差，无法较好地均匀补充坯壳与结晶器之间的空隙，致使传热不均造成冷齿。

图2 温度与冷齿发生率的关系

4.2 钢液成分

钢液的C含量是影响薄板坯连铸浇铸状态最为重要的因素之一[2]，当C含量在包晶范围内时，钢液在凝固过程中会发生包晶反应，液相钢液与δ铁素体生成γ奥氏体即L+δ→γ。此反应过程中相变收缩极大，因此在连铸过程中应尽量避免包晶反应的发生。而唐钢1810线为H形漏斗状结晶器的薄板坯连铸，其特有的结晶器形状加之包晶反应收缩极易导致结晶器内部传热不均，从而发生冷齿。

按炉次对钢液C含量与冷齿发生率之间的关系进行了相应的统计，结果见图3。发现当成品w（C）≤0.065%时，冷齿发生率为9.09%；而当成品w（C）＝0.065%时，冷齿发生率明显升高冷齿达到了24.56%。在w（C）＞0.065%时，钢液在凝固过程中可能发生了包晶反应，体积收缩比较大，又加之薄板坯连铸拉速快，冷却强度大，因此造成了结晶器内传热不均，发生了较为频繁的冷齿现象。

图3 钢液C含量与冷齿发生率的关系

4.3 保护渣

结晶器保护渣对钢液在结晶器内的传热起着至关重要的作用，保护渣浮在钢液上，熔化成液渣渗入凝固坯壳与结晶器之间的缝隙中，形成渣膜。保护渣能润滑坯壳，同时还能调节结晶器和凝固坯壳之间的热流，减少热流波动。若保护渣效果不好很可能造成传热不均从而导致冷齿的形成[3]。目前唐钢Q355GNH使用两种保护渣其理化性质见表3。