提高板坯内部质量的工艺实践

2019-08-13李世平

中国金属通报 2019年7期

李世平

（九江萍钢钢铁有限公司炼钢厂，江西九江 332000）

铸坯内部质量指铸坯是否具有正确的凝固结构以及内部裂纹、偏析、疏松等缺陷程度，同样这些缺陷的大小、数量也应控制在合理的范围内，否则将直接导致轧材质量不合格。铸坯内部质量控制，通常通过对铸坯内部缺陷控制来实现的，内部缺陷有内部裂纹、疏松、缩孔、偏析、夹杂（渣）和气孔等，如图1。实际生产中，对铸坯内部质量控制通常依据铸坯低倍状况，优化工艺参数达到获得高的内部质量的目的，从而降低生产成本。

图1 连铸坯内部缺陷

1 连铸机主要技术参数

产量：150万吨/年；连铸机机型：直结晶器连续弯曲连续矫直弧形板坯连铸机；连铸机台数×流数：1×1；连铸机基本弧半径：10 m；结晶器长度：900 mm；浇铸厚度：170、210、250 mm 宽度：1500、1700、1900、2100mm ；中间包容量/液面高度：（正常）～27t/1035mm；（溢流）～30t/1105mm；钢流控制方式：塞棒；流场控制：稳流器、挡渣堰、挡渣坝；水口内径：上、下（凸底）水口（ Ф70mm）；弯曲段：1个；弧形扇形段(上辊传动)：6个；矫直扇形段(上、下辊传动)：2个；水平扇形段(上、下辊传动)：5个。

2 优化前低倍样情况

图2 优化前低倍（A类中心偏析：1.5级中心疏松：1.0级中间裂纹：0.5级）

在2018年以前，由于工艺参数、设备状况、操作稳定性等各方面都不够成熟，人员操作不够稳定，板坯连铸机低倍起伏较大，主要集中在：B类中心偏析：2.0级；中心疏松：1.0级；中间裂纹：0.5级；角裂纹：0.5级；还经常会伴随0.5级三角区裂纹和皮下气泡。由此也给扎制方面带来很多弊端，如：机械性能不合格、断口分层、皮下气泡等，每个月都会出大量扎制废品量，直接影响到公司的经济损失。

3 造成内部质量差的原因分析

铸坯中心偏析、疏松和缩孔主要是由凝固过程中选分结晶和柱状晶过于发达造成中心等轴区过小引发的。铸坯内部裂纹主要由于生成过程都经过拉伸应力作用到凝固界面上，造成沿一次树枝晶或等轴晶界开裂；从应力方面分，可分为凝固过程中产生的热应力和机械应力造成的内部裂纹。结合本台连铸机分析如下：①由于浇注温度高，或拉速快，或二冷强度过大使铸坯柱状晶过于发达造成中心等轴晶区过小引起的偏析，板坯中心偏析和疏松严重时造成的中心线裂纹。②中心等轴晶区过小使偏析元素（C、S、P等）增加，形成偏析；由于中心等轴区小，钢液凝固收缩时钢液不足，轻者产生疏松，重者形成缩孔或缩孔裂纹。③拉速变化大而频繁时易产生（因二冷随之变化时有滞后现象）中心线裂纹。④辊子不对中及开口度不合理，侧辊开口度选择不当，辊子磨损严重和接弧不良，弯曲不当（直结晶器弯曲段）产生的机械应力。⑤二冷强度不合理，二冷区铸坯冷却不均匀或者大面积堵塞造成回热产生的应力，凝固末端冷却强度过大产生大的热应力。⑥钢中含氢量过高（大于10ppm），凝固末期发生氢气压力大于钢液静压力，从而妨碍钢液补缩而生成大量缩孔导致中心线裂纹的产生。⑦结晶器锥度过小坯壳厚度薄易变形。

4 改善铸坯内部质量的措施

（1）净化钢水。通过优化炉前工艺、二次精练、保护浇注等措施提高钢水的质量，同时加强原材料干燥监管和检查力度，由专人负责材料验收，保证原材料每次干燥使用，减少钢中P、S含量的同时，避免外界带入气体含量，提高钢水纯净度。

（2）二冷水调整。采用弱冷制度，尽可能使回升温度小于100℃/m，使二次冷却区铸坯表面温度分布均匀，冷却速度小于200℃/m，在矫直点表面温度大于900℃，尽可能不带液芯矫直，主要采用调整二冷水中部和边部水量比例、比水量、提高水质及加强喷嘴检查与更换。表1为水量优化情况。

表1 水量优化情况

（3）铸机精度提高。铸机精度要求：对弧应对中，减少机械应力，坯壳变形率控制低于允许的临界值以下；控制好侧辊开口度，保持好铸坯断面形状。为了保证对弧准确、辊缝对中，控制二次冷却区铸坯受力与变形，每次校准辊缝和接弧情况进行多人多次确认，确保数据真实可靠，由于各种原因产生异常的扇形段及时下线，扇形段上传感器以及相关的线路做到定期更换，同时，只要有辊缝报警的段子每次停机对辊缝进行重新标定，提高离线设备检修监督和要求。

（4）恒拉速合格率。采用恒速浇注——保持坯壳均匀生长，保持平滑的液相穴形状。完善各个环节，保证钢水供应节奏，提高人员操作水平，增强异常情况下的应对能力以及减小铸坯与结晶器粘结的几率，从而提高恒拉速合格率。

（5）过热度。采用钢水低过热度浇注，严格控制浇注温度防止高温浇注，扩大等轴区发展。

（6）轻压下压下区间调整。轻压下技术，减少柱状晶，增加中心等轴晶。通过调整轻压下的压下区间，尽可能保证在铸坯的凝固末端准确进行压下。