板坯连铸生产工艺及质量控制研究

许 鹏

(天津天钢联合特钢有限公司，天津 301500）

连铸作为一项较为特殊的生产工艺，是钢铁企业中一项十分重要的生产工艺，其用于钢水的生产、凝固和成型中，也是炼钢的关键性环节，连铸工艺质量水平如何，事关钢铁企业经济效益和产品质量。连铸工艺水平的提升，要求连铸坯凝固工艺更加的优质，方能最终保障产品质量。连铸作业中，为确保生产无缺陷的铸坯，需要对连铸工艺进行深入研究。

1 结晶器冷却工艺及质量控制

结晶器的冷却工艺向来是十分稳定的，不同的钢种类型，其能够采取不同的应对措施。结合裂纹敏感性来看，对于类型迥异的钢种，亦可调换结晶器中的冷却时间，既能够将坯壳产生的不均匀气隙予以清除，并适当的放缓结晶器的冷却流量[1]，对于结晶器内部的进水温度能够适当的予以提升。据相关研究可知，于奥氏组织而言，钢凝固和连铸坯的表面曲线关系密切，具体如图1所示。由图1可知，在阶段①之中，一些十分正常的凝固组织产生于结晶器的壁面上，并构成了一些十分微小的表面晶粒，此时有助于优化选择相应的组织。进入到阶段②，一旦环境温度高于1350℃，一些异常应变随即在晶粒表面发生，异常应变较为严重的当属折痕位置的凹陷处。步入到阶段③，晶粒会将铜模进行析出，促使一部分裂纹源在已经弱化的晶体的内部出现。到了阶段④，部分铁元素将被粗大的晶体析出，并进一步扩大裂纹范围，并不断生成众多新的裂纹。在阶段⑤中，在一系列工艺后，之前出现的各种微小裂纹会进一步的扩大，并构成较大的裂纹，特别是一次性裂纹，迅速在铸坯的内外弧位置迅速出现。依据相关研究显示，纵然结晶器内部出现快速增加的水流速度，结晶器内壁的温度相对下降，然热流并不会变化。原因在于结晶器内部的冷面传热得以提升，使得坯壳的收缩量显著增加，并在一定程度降低气隙。此时调整冷却水速率为6m/s-10m/s，确保输入3%左右的总热量流量，保障冷却水的温度在25℃-40℃，才可以对总热流变化情况进行有效的控制。对于结晶器冷却工艺，能够在凝固的早期阶段，将结晶器的锥度进行有效控制，方能对连铸坯的质量进行确保。

图 1 连铸坯表面裂纹形成示意图

2 扇形段二冷工艺及质量控制

2.1 二次冷却工艺及治理控制

二次冷却也直接影响到连铸机的最终产量，要想全面提升连铸质量和生产产量，务必要不断优化二冷工艺。特别是在现代化的二冷工艺下，一般运用的是二冷水模型控制方式。从二冷水模型角度来看，连铸工艺绝非简单的工艺流程，复杂性极强，变化性也是极大的，这就使得运用模型来进行相关结果的求解，难度也十分的大，加之设备自身的因素，使得最终的计算结果存有误差。尤其是在异常情况下，务必要选择一定的解决办法，不断优化计算模型，方能降低检测误差。对钢种而言，结合坯板的质量来优化二冷水工艺，而对于裂纹等，则需要合理运用“热行”的冷却策略，即就是，高温生产以及矫直时，避开脆性区间，这些策略均能够显著避免裂纹的产生。

2.2 动态轻压工艺及质量控制

轻压技术目的在于降低中心偏析和疏松等问题，以促使实现最佳的连铸工艺经济熊阿姨。轻压作业中，科学计算，精确确定相关工艺参数十分关键，其可以对铸坯的中心偏析和疏松现象进行有效遏制，钢液的凝固收缩特点可从图2中进行观察，于q2区域之中，只有左端的钢液完成了流动补偿，才可以最终实现凝固收缩功能，但是在q1区域之中，凝固收缩亦可以对q2的钢液进行适当的补偿[2]。因相互临近的柱状晶间未有效联接，补液也就显得异常困难。

当液体在q2区域内流动时，亦不会出现任何形式的中心偏析，所有的资源均能够得到最为均匀的分布。P区发生凝固收缩后，当钢液实现补充后，疏松现象同样不会出现。因此轻压作业完全可以在q1和P区域之中顺利开展，并能够在最为靠近临界补缩效率的情况下在起始位置进行补缩，且可以始终让临界流动保持在最佳的稳定状态之中。压下量的浇铸方向就是压下率，当明确好总的压下量，压下率等数值之后，可以借助相应的计算模型来求解对应的值。其中压下速率是十分重要的参数，其如果和凝固速率保持一致，就能够达到最佳的压下值。而若不一致，则可能导致不充分的凝固，中心偏析就十分容易出现。在应变压下量时，压下速率即就是应变率，其能够增加铸坯应变率，当该值超出了临界值，铸坯表面裂纹随即产生[3]。从连铸设备角度来看，若选择过快的轻压速度，则会直接损坏导辊，

因此要科学分辨导辊的刚性以及轻压的速率。当轻压速度保持在 0.22mm/min-1.50mm/min的区间内，能够对连铸机设备进行有效保护。出现异常时，需要采取压下保护测量，转变位置控制策略为压力控制策略。

图 2 凝固收缩特点示意图

3 连铸机辊距工艺及质量控制

铸坯是否会出现形变现象，在很大程度上受到了辊距大小的影响。如果辊距十分的小，其最终导致的铸坯鼓肚变形现象必然也十分的微小。在连铸机之中，要想毫无误差的进行导辊的安装，难度是十分大的，因此即便拥有纯熟的技术，也会存在一定的误差，特别是弧误差。安装完毕导辊后，如果设置了十分微小的辊距，则坯壳弯曲变形也可能较大，因此对于辊距需要密切关注，确保其不能过大也不能过小。如果辊距相对较小，可以按照细辊密排的办法。若位于同一区域的扇形段，需要将辊间距设置为相同的间距，实现扇形段的任意互换，均不影响最终的设备性能。结晶器之中的含有液芯的铸坯，受到内部的静压力作用，会推动鼓肚变为雨滴形状。若没有设置足够对称的导辊圆弧，在前进作用下，鼓肚铸坯在导辊的压缩力之下暂时鼓不起来，然而当导辊和其脱离后，铸坯鼓肚会重新鼓起来，该方式会在二冷区导辊间反复进行。如果扇形段的辊间距天大，任意时间范围内，二冷区域内部的铸坯坯壳鼓肚现象会随时发生，且于不同周期内相互抵消，位于恒定状态中，亦不会引起结晶器液面波动现象[4]。

综上所述，连铸工艺作为钢铁企业的重要生产工艺之一，其工艺质量直接关系到最终的产品生产质量，直接关系到企业最终的经济效益。因此在实际运用中，务必要将各项数据严格把控，严格规范工艺流程。结晶器选用弱冷工艺，可以对于气隙的产生进行有效的防范，利于坯壳稳定的生长。而选用强冷工艺，则可以对晶粒进行一定程度上的提升，此时仅需要微调结晶器内部的倒锥度，亦能发挥抑制气隙的重要作用，同时对于传热质量还能辅助提升。同时连铸二次冷却时，弱冷工艺的有效运用，能够将高温环境中钢种脆性区进行有效的规避，对于产品表面裂纹能够进行有效预防。当然了，此种办法并不是针对所有的钢种，针对包晶钢种，则只能运用SSC进行冷却控制。同时连铸辊间距的设计务必赫尔利，太大太密均不好。此外，对于不同钢种工艺参数来说，需要选择适宜的工况，构建对应的模型机械能控制，才能全面提升连铸工艺的最终质量水平。