连铸产品缺陷的原因分析及改进

马 昆

（唐钢型线事业部，河北 唐山 063000）

当前，我国经济已步入快速发展的轨道，国家基本建设逐步加快，极大地推动了工业企业的发展，并由此而拉动了钢铁行工业的快速发展。当前，无论是钢铁的生产还是钢铁的消费，我国都排在世界首列。连铸连轧作为一门综合技术是由炼钢、连铸及轧制等各个流程整合而来的，当前日臻成熟的技术优势能够有效提升整个轧材生产过程的工艺质量，还有助于工艺流程的优化和缩短，使得轧材生产系统进一步简化，进而使得能耗降低，生产成本得以有效节约。

就生产工艺而言，无需对连铸生产的板坯进行冷却和精整处理，只需直接用轧机对其热装热送后材料进行轧制即可。如此一来，为确保连铸连轧具有较高的协调性和紧凑型，必须对连铸板坯从铸机到轧机之间的时间间隔进行有效控制。相比较于其他板材的生产工艺，连铸连轧工艺中可以用来对铸坯质量问题进行检测和处理的时间十分有限，因此必须在生产过程中加大对铸坯表面及内部质量的控制力度，而要实现这一目的，就必须加快确立无缺陷铸坯制造技术。然而，在具体实践中，连铸板坯需要经历一个相当复杂的生产流程，其产品质量受到各个环节生产工艺的影响，而现有连铸设备及工艺水平还有待提升，使得连铸板坯的生产很难有效避免裂纹、气泡、夹杂、中心缺陷等问题的出现，严重的甚至影响接下来的轧制工艺。

1 边部裂纹缺陷分析

板卷边部裂纹缺陷以距离板卷边部1cm～2cm处的裂纹缺陷为主，常常呈现为具有一定深度和长度的裂纹，严重情况下，不同裂纹相互交叉进而出现翘皮，具体形态如同“舌头”。还有一种情形未在靠近板卷上下表面的边部呈现短、多、浅的簇状碎裂纹。

图1 边部裂纹

（1）边部裂纹产生原因。两方面原因导致边部出现裂纹：一是结晶器跑锥度，无法足够有效地对铸坯边部进行冷却，经过二冷区冷却后使得窄面收缩，呈现台阶状缺陷，最终导致边部裂纹的出现；二是轧机粗轧辊表面因老化而变得粗糙，在轧制过程中对铸坯窄边进行刮蹭，经精轧后呈现出众多微小的裂纹。

（2）边部裂纹控制措施。确保结晶器液面和中间包液面保持正常的波动状态，这主要受到中间包高度的影响，为此，必须保证中间包所用熔池具有足够的深度，以确保在对水口或钢包进行调换时不至于影响结晶器液面的波动幅度，同时还有助于对夹杂及渣子的净化处理。

对于多炉连续浇钢工艺而言，应尽量保持浇铸过程拉速不变。但在实际浇铸过程中，却往往受到水口或钢包更换、水口堵塞、漏钢以及炼钢和浇钢时间不相一致等因素的影响而使得整个浇铸过程的拉速来回变换。由此可以看出，几乎无法保证整个浇铸过程拉速的匀称，这样，我们应争取短时间内拉速的变动幅度不宜过高，尽可能以相对稳定的速度进行浇铸。

2 连铸坯中心缺陷

（1）连铸坯中心缺陷产生原因。随着带液芯铸坯的不断运动，逐步在铸坯边、传热边和凝固边形成一定的液相穴，对补缩造成一定的障碍，进而导致铸坯纵向轴线出现缺陷，进而影响到轧制产品及中厚板的性能，具体表现为：铸坯中心夹杂的硫化物受轧制而得以延伸，进而破坏横向性能；板材缺乏足够的冲击韧性使得钢材出现断裂；中心偏析导致硫化物、马氏体等低温转变产物的出现，进而导致管线钢出现氢致裂纹（HIC）；高碳钢铸坯中心碳和锰偏析会导致马氏体的沉淀和碳化物的出现，进而导致抗拔脆断现象的发生；铸坯中心偏析和疏松还会导致钢轨的变形和断裂；中心疏松缩孔偏析还会影响合金钢铸坯低倍检验的合格率。

图2 铸坯低倍形貌

（2）连铸坯中心缺陷控制措施。①对硫、磷、氧等有害夹杂元素含量进行有效控制，使得铸坯钢更加纯净。②对铸坯低倍结构进行有效控制，达到抑制柱状晶体扩大的目的。③优化浇铸工艺，根据钢种优化钢水的热度、拉速及二冷强度，以对铸坯中心缺陷进行有效控制。④对连铸机设备中的辊间距、辊缝等进行缩小和控制，对铸坯运行凝固中可能出现的坯壳鼓肚问题进行有效控制。⑤就当前现有连铸设备及工艺而言，尚且无法对铸坯中心缺陷进行有效控制，可以采用外加控制技术的方式，引入凝固末端电池搅拌、轻压下及电磁搅拌等技术。

3 连铸坯皮下气泡缺陷分析

（1）皮下气泡产生原因。铸坯皮下气泡缺陷受钢水中氧元素含量影响明显。可以认为，铸坯皮下气泡缺陷是由诸多导致钢水中氧元素含量增加的因素导致的。受中间包、钢包等保温效果不佳的影响，导致过程出现大幅温降，只有提高出钢及浇铸的温度，才能确保生产的顺利进行，对于中间包而言，出钢及浇铸温度尤为重要。被炼钢厂所广泛采用的脱氧剂是由多种脱氧材料混合组成的，不易对其有效成份进行控制。一旦耐火材料及合金受潮，当其接触高温钢水后，就会瞬间产生蒸汽并被高温分解成H和O并溶于钢水，使得钢水中的H、O元素含量增加，导致铸坯皮下形成更多的气泡。

（2）皮下气泡控制措施。①铸坯皮下出现气泡缺陷的原因主要是刚水中含氧量不达标。钢水含氧量过高、脱氧不彻底甚至是耐火材料受潮都会增加钢水中氧气的含量，从而造成铸坯皮下产生气泡缺陷，因此刚水中氧气含量的不达标是造成铸坯皮下产生气泡缺陷的直接原因。所以，对于钢水中氧含量要进行合理控制，完善并严格执行烘烤制度，积极改进操作工艺和技术就可以有效的避免铸坯皮下气泡的形成。②控制钢水浇筑的过热度。在保障铁水条件改善的基础上，提高作业的操作水平，提升生产的节奏，控制出钢的温度；同时要努力减少钢水的过程降温，将钢水浇筑的过热度控制在合理的范围内，从而将氧元素在钢水中溶解度控制到最低。③配置钢水定氧仪，控制钢水的氧含量，发现钢水的氧含量超标就必须对钢水进行再次脱氧处理，含氧量达标以后才能连铸浇铸。

4 板坯的非金属夹杂

（1）板坯的非金属夹杂产生原因。连铸坯中存在的非金属夹杂物依据产生的方式可分为两种，一种是内生夹杂物，另一种则是外来的夹杂物。其中保护渣夹杂形成是因为侵入式水口插入钢液的深度不足，导致结晶器钢液面过分搅动从而形成夹杂。硅酸盐或其他复合氧化物夹杂则主要出现在含硅和锰较高的钢中，主要是钢包和中间罐损坏的耐火材料反应产生。夹杂物大部分属于硅锰酸盐，他们的体积一般较小。

（2）板坯的非金属夹杂控制措施。优化侵入式水口的设计，保证侵入深度满足需要，从而促使钢流运动按照设计要求运行，这样就可以防止夹杂的产生。不锈钢板的浇筑过程中如果发现存在MgA12O夹杂物，可以选择使用优质的耐火材料，更改脱氧的模式，将含氧量控制在0.005%以内，利用覆盖层或者保护浇筑的方式就可以避免钢液的再次氧化。

5 结语

连铸坯缺陷形成的原因多种多样，其中入炉原材料的质量，冶炼时温度的掌握、冶炼技术的高低、连铸机浇铸工艺参数的设定等都存在关系，另外和中间包、二次冷却段以及震动装置的使用和设置具有重大的关系。提高连铸坯的成品质量，不仅可以取得可观的经济效益，还有助于改进生产工艺提高技术，同时也有助于连铸坯热装热送工艺的运行和使用，因为连铸坯质量出现的异议和纠纷开始变少，维护和提高了企业的信誉。