低碳钢热轧板卷边部纵裂纹缺陷控制的研究

2019-07-11张军国蒋昭阳赵建平张洪杰

中国金属通报 2019年5期

关键词：锥度月面铸坯

张军国，蒋昭阳，赵建平，张洪杰

（唐山钢铁集团有限责任公司一钢轧厂，河北唐山 063000）

唐钢一钢轧厂1700产线生产低碳钢热轧板卷时，边部纵裂纹（以下简称边裂）缺陷比例高，达到9.85%，边裂缺陷严重制约着家电板、酸洗板的生产。针对这一情况，采取技术措施解决低碳钢边裂缺陷具有重要的现实意义。

1 边裂缺陷产生区域

1.1 边裂缺陷位置

经测量，边部纵裂缺陷位置出现在距热轧板卷边部5mm～22mm范围内，其显著特点为深浅不一，且具有一定弯曲度和宽度，局部出现双道甚至多道边裂痕迹。

1.2 边裂缺陷来源部位

边裂缺陷在两台连铸机均有发生，且经过轧制后热轧板卷上下表面、驱动侧、工作侧均会出现该缺陷。为确定边裂缺陷具体的来源部位，缺陷发生时进行铸坯头尾调头轧制，边裂缺陷位置也相应发生变化，分析认为边裂缺陷来源于连铸坯。同时部分铸坯出现窄面鼓肚和边部裂纹，边裂位置在铸坯宽面靠近角部20mm。

1.3 边裂缺陷试样分析

从产生边裂缺陷的热轧板卷中取试样，做酸洗、金相和扫描电镜实验，分析结果显示；试样横截面金相高倍显示缺陷向内部延伸很深，且在裂纹根部发现保护渣成分；金相组织显示边部组织晶粒粗大，且存在混晶现象，裂纹部分延晶界延伸；横截面电镜显示边裂位置为主要为氧化铁，根部存在Ca，Si，Na成分，说明缺陷产生于铸坯，经加热炉加热后裂纹处被氧化，在轧制过程中继续向内部延伸和扩展，部分延晶粒延伸。

根据以上分析，可以确定边裂缺陷主要来源于连铸坯，此外在加热炉工序，铸坯存在局部过热现象，导致边部晶粒粗大[1]，这虽不是边裂产生的根源，但是促进了裂纹的延伸和扩展。

2 边裂缺陷原因

针对低碳钢的边裂缺陷问题，主要从连铸区域分析查找原因。

2.1 结晶器锥度变化

结晶器受到钢水静压力作用等作用，停浇时锥度一般比设定锥度偏小。通过对比，随着锥度减少量的增加，板卷边裂缺陷概率升高，特别是当锥度减少超过1.2mm以上，热轧板卷边裂概率升高至18.47%（正常值为4.6%）。分析认为，结晶器锥度减小后，铸坯窄面与铜板的气隙增加，铸坯窄面传热受阻、坯壳较薄，铸坯出结晶器后窄面出现鼓肚问题，从而导致边裂缺陷。因此可认定结晶器锥度变化超标是导致边裂缺陷的主要原因之一。

2.2 结晶器铜板弯月面磨损

检查使用后的14台结晶器，发现其中3台在使用后期铜板弯月面处侵蚀超过0.3mm。铜板侵蚀严重后，由于该区域铸坯与铜板之间的气隙较大，使坯壳冷却不足导致边裂缺陷。经统计，铜板侵蚀严重的浇次热轧板卷边裂缺陷概率达到23.56%（正常值为3.5%）。因此认为结晶器铜板弯月面磨损是产生边裂的主要原因之一。

2.3 结晶器水量

分别检查2台连铸机结晶器的水量设定值和实际值，发现实际水量在设定值上下波动小于3%，符合设计要求，但发现拉速增加时，个别铸坯存在窄面鼓肚现象，说明存在冷却不足的问题。

2.4 二冷制度

根据不同钢种，连铸机采用强冷C1水表、中冷C2水表和弱冷C4水表三种二次冷却模式，浇铸低碳钢使用强冷C1水表，与设定值相比各个区域二冷水量波动小于3%，无明显改变，工艺段实际水量符合技术规程要求。

2.5 拉速波动

检查发现由于拉速波动而产生边裂缺陷的板卷占边裂板卷总量的8.73%，因此可认为该原因不是主要原因。

2.6 钢水成分

钢种中C含量在0.08%～0.15%时，处于包晶区，板卷容易产生裂纹曲线，而低碳钢C含量≤0.06%，因此可排除碳元素的影响。

钢水中的S元素含量较高时，钢的抗拉强度和塑性降低，铸坯表面容易产生边部纵裂纹，经轧制后即产生表检上显示的边裂缺陷[2]。成分检验发现产生边裂的低碳钢板卷平均硫含量为0.0096%，正常低碳钢板卷平均硫含量为0.0087%，相差0.0009%，两者相差不足0.001%，因此钢水S含量不是主要原因。

3 边裂产生预防措施

3.1 降低结晶器锥度变化

制定结晶器精修方案，通过一系列措施，防止结晶器锥度减少。精修措施包括：支撑板和背板之间增加上下两条紧固螺栓，防止在使用中支撑板、背板之间间隙变大而跑锥；对调宽机构丝杠、丝母、轴承等进行检查，发现问题及时更换；定期检查支撑板，对磨损变形大的支撑板进行更换，同时装配前对支撑板、背板进行清理，消除装配误差等。此外结晶器调宽时采用“上拉下推”方式调整结晶器锥度，也能防止结晶器停浇锥度减少。