连铸圆坯表面裂纹分析与控制

2022-01-10高文星谢长川贾宁波冯带兵

冶金设备 2021年6期

高文星谢长川贾宁波冯带兵

（1：中冶南方连铸技术工程有限责任公司湖北武汉40073；2：河南凤宝特钢有限公司河南林州456550）

1 前言

连铸坯表面裂纹产生有很多共性，如［P］、［S］含量高、Mn／S比过低、拉速过快、浇钢温度高等［1，2］，这些因素使铸坯裂纹敏感性增强，易于产生裂纹，在排除了这些因素外，本文通过凤宝特钢炼钢厂某圆坯连铸机生产实例，重点分析圆坯产生各种裂纹的设备原因，并通过采取相应措施控制了裂纹的产生及发展。

2 生产工艺概况

凤宝特钢炼钢生产工艺路线为：65t转炉→65tLF炉→65tVD炉→圆坯连铸机。圆坯连铸为R9m×6流圆坯连铸机，主要生产铸坯规格为：Φ150mm、Φ160mm、Φ200mm、Φ220mm。表1为圆坯连铸机的主要参数。目前圆坯连铸机在生产33Mn2V、37Mn5、27SiMn、20Mn2－2等钢种时出现的了较大比例的表面裂纹等质量问题。

表1 圆坯连铸机主要参数

3 表面横裂纹

生产出的圆坯表面横向裂纹多数情况下由结晶器振痕形成，一般以裂纹线出现［3］。生产中出现的圆坯表面横振痕如图1所示。

从图1可以看出：圆坯表面的振痕间距较大，且振痕不平直。在振痕的波谷处出现横裂纹。分析深振痕为横裂纹的发源地，C－Mn－Nb（V）等钢种尤其对裂纹敏感性更强。因此，优化振动参数如表2所示。

表2 振动参数优化参数对比表

图1 铸坯表面的振痕

通过优化参数，重新校核结晶器振动装置的振动精度，振动侧向偏差、振幅偏差控制在0.1mm以内，振痕情况好转，大量杜绝了横裂纹的产生。铸坯振痕的对比情况如图2所示。

图2 铸坯表面外形的振痕

4 表面纵裂纹

该厂表面纵裂纹主要有以下三种：表面连续纵裂、表面断续纵裂及表面细小纵裂，见图3所示。

图3 （a）连续纵裂（b）断续纵裂（c）细小纵裂

从图3可以看出：图3（a）中纵列较长，贯穿铸坯距离较长，且深度较深。裂纹断口处有弯曲，裂纹出现的铸坯定位无规律。此类裂缝宽而长，很容易发现，对后部工序影响很大。图3（b）及图3（c）中的纵裂纹比较细小，断断续续的出现，深度不深，裂纹断口处弯曲，裂纹出现的铸坯定位无规律。

国内外研究学者通过横断面低倍检验表明：纵裂纹起源于结晶器弯月面区（几十毫米到150mm）周边坯壳厚度薄弱处，弯月面区初生凝固壳厚度不均匀。分析坯壳受下列作用：（1）凝固壳四周温度不均匀而产生的收缩力；（2）收缩时由钢水静压力产生的鼓胀力；（3）结晶器振动形成的摩擦力。各种复杂应力综合作用在坯壳上，当应力超过钢的高温允许强度时，就在坯壳薄弱处萌生裂纹，出结晶器后在二冷区继续扩展。

排查了水口与结晶器不对中产生偏流冲刷凝固壳、液渣层过厚或过薄导致渣膜厚薄不均［4］、结晶器液面波动大［5］、结晶器锥度不合适等因素。发现了现场出现裂纹的一个特点：严重的纵裂纹的发生与铸流关系较大，有些铸流裂纹情况严重、有些铸流裂纹时有发生。且裂纹情况严重的铸流出现了结晶器、导向段的设备对弧与结晶器、振动的对中无法重合。因此，建议了重新校正连铸弧形段设备，尤其校核结晶器与前部导向段的对弧精度。检测各区喷嘴状况，杜绝因喷嘴堵塞造成冷却不均匀现象。重新组织生产后基本杜绝了此类纵裂纹的出现。并建议了以后严格保证设备检修质量，适当缩短结晶器的铜管长度等。