关于板坯结晶器在线调宽时铜板划伤问题的研究

◇马钢第四钢轧总厂 王 恒 高茜

马钢四钢轧1、2#板坯连铸机结晶器多次发生铜板划伤问题，造成结晶器寿命缩短，在线调宽功能受限，对生产顺行、产品质量、下线维护等带来一系列的问题，困扰已久。本文由此展开研究，主要从结晶器本体设备和生产准备角度找出原因并提出解决方案。

1 结晶器铜板作用与构造

板坯连铸机结晶器由四块铜板（两块宽面，两块窄面）通过机械结构组成一个腔体，用于浇铸钢液；通过控制窄面铜板的移动实现在线调宽调窄的功能。铜板是结晶器的核心部件，铜板与水箱相连，钢水通过铜板向外导出热量而使得钢水凝固成一定厚度的坯壳。

图2 结晶器侧面剖视图

2 铜板划伤问题的产生及影响

该厂1、2#连铸机结晶器具备在线调宽功能，可在浇铸过程中根据生产计划调节断面宽度。但在调宽后，有时会发现宽面铜板表面出现明显划痕，深度大于0.5mm，必须下线修复。据统计2020年1～6月因铜板划伤造成结晶器下线占比30%。划伤铜板用手触摸时能感到明显凹坑，若不能及时发现继续使用，易造成表面坯壳生长不均匀，出现BPS报警，甚至造成漏钢，风险极大。

3 原因分析

（1）结晶器夹紧碟簧组失效。若套筒内碟簧片破碎，碟簧组自由长度改变，导致在相同预紧力的情况下，调宽时结晶器打开程度不同，结晶器会产生轻微扭曲，致使调宽阻力变大产生划痕。

（2）结晶器调宽打开压力不够。结晶器上线时宽面铜板和窄面铜板之间无间隙，在调宽时，系统会给柱塞缸一个压力，再加上钢水静压力作用，会推动碟簧组，打开结晶器活动测宽面铜板，进行调宽。若打开压力不够，调宽时铜板间阻力较大，结晶器调宽电机电流变大，此时铜板上容易产生划痕。

（3）结晶器水箱支撑框架变形。该连铸机采用四壁组合式（板式）结晶器，分为宽面与窄面，宽面又分固定侧与活动侧（图1）。其结构也决定了结晶器两侧支撑框架易变形的缺陷。以17#结晶器为例：新制的铜板水箱装到支撑框架上发现用于夹紧两侧宽面铜板的夹紧杆孔位发生相对偏差达10mm，说明该结晶器支撑框架有所变形。

图1 结晶器结构简图

（4）铜板修复工艺的影响。窄面铜板修复工艺为熔射，镀层材料较硬，如未进行打磨去毛刺就进行组装，易对两侧宽面铜板造成划痕。铜板与镀层热膨胀系数不同，镀层与铜板的粘合度（结合力）不够，生产中钢水热应力作用下可能会造成镀层剥落，调宽时产生划痕。

（5）生产准备操作及角缝控制的影响。①生产准备阶段塞引锭头不够规范，渣钢珠、角缝泥等可能会粘结在窄面铜板边缘，从而对宽面铜板产生划痕。② 开浇未加防溅板。按照要求添加窄面防溅板，可有效防止开浇时钢水飞溅造成角部挂钢、钻钢。③未严格执行清理角缝要求。连续长时间浇铸，角缝处的脏物会越积越多，对结晶器调宽产生划痕有较大影响，需要每次停浇及时清理角缝脏物。对下线结晶器进行检查，发现大部分结晶器角缝处较脏，且多次发生因角缝内硬质脏物挤压产生划痕的情况。

4 解决方案

4.1 碟簧检测与更换

打开碟簧套筒检查发现部分碟簧片破裂，整组更换碟簧片，并在安装前进行碟簧特性曲线试验，测试新碟簧是否满足设计要求，图3为设计要求碟簧组特性曲线，现场选取60kN、90kN、100kN三个点进行测量，符合要求方可使用。

图3 碟簧组特性曲线图

4.2 优化结晶器调宽打开压力值

通过试验对比，将调宽打开压力值增加0.5kN、1kN时，调宽电流值基本无变化，调宽打开压力值增加2kN时，调宽电机电流值降低约24%；将该压力值优化实施后，结晶器铜板划程度情况有明显改善。

4.3 对结晶器水箱支撑框架进行精度恢复

结晶器部件拆解后，对基准面、水箱安装面、重要尺寸进行测量。在不造成大量变形的前提下，少量堆焊关键尺寸面，重新确定基准面，所有安装面、螺纹孔重新加工恢复至图纸设计尺寸。

4.4 窄面铜板组装前清理打磨边部毛刺

要求铜板修复厂家根据现场情况优化铜板修复工艺，窄面铜板镀层侧面去掉0.5mm，对镀层做个倒角处理。

4.5 制定角缝控制措施

（1）重新设计角缝泥成分。采用矾土粉、莫来石粉、石英粉、粘土粉混合制成，其耐高温不低于1500℃时，不易烧结，从而避免烧结后硬物粘在窄面铜板上。

（2）制定角缝清理规定。根据现场条件，制定角缝清理标准化规定，规范生产四班角缝清理操作，要求清理角缝时间不得少于10min；设计制作0.2mm的角缝刮板，停浇对窄面铜板侧表面粘附的角缝泥进行清理。

5 实施效果

按照以上要点实施后，结晶器上线均能达到标准使用炉数＞400炉的要求，下线检查铜板无明显划伤或划伤轻微，改善效果明显。