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            減少中頻爐一連鑄工藝生產板坯表面裂紋的生產

            作者:本站      時間:2019-09-09

            某鋼廠采用中頻爐~連鑄工藝生產的連鑄板坯表面存在橫裂紋和網狀裂紋等缺陷,通過對板坯表面裂紋形成的機理進行分析,并結合對現場生產的連鑄工藝參數和設備進行全面分析檢查的結果,采取了一系列控制措施,板坯的表面質量有較大程度的提高,為了徹底解決板坯表面網裂,需要對整個噴淋裝置重新布置,使鑄坯表面溫度更均勻。

             

            目前,為了保證生產的連續性以及產量,大多數的普鋼以轉爐一精煉一連鑄的工藝路線進行生產,而特鋼企業多以鐵水加廢鋼(我國5O70)為原料,采用電爐一精煉一連鑄的工藝路線進行生產。相比較以上2種主要的生產工藝路線,以廢鋼加回爐鐵加鐵屑為主要原料,采用中頻爐一精煉~板坯連鑄的生產工藝在生產普碳鋼(建材Q235系列)方面的成本較低,對比鐵水,廢鋼的價格比較便宜,在目前鐵礦石價格居高不下的情況下,具有一定的市場競爭力,但在鑄坯質量控制方面存在一些不足,例如鋼中雜質元素多以及溫度控制不穩定等因素,導致鑄坯存在表面缺陷,影響到軋材的成材率。

             

            某鋼廠生產Q235B,以廢鋼加回爐鐵加鐵屑為主要原料,采用40t中頻爐冶煉,經大包吹氬后通過45t的中包進行板坯連鑄(200mm×l400mm),然后進行軋制(軋制成12mm、16mm厚的板材)。Q235B的成分如表1所示。20122月到4月,生產的Q235B鋼存在的質量問題有2個方面。一是在鑄坯上存在振痕深,深度為1mm,長度約為30mm,且在振痕谷底存在表面橫裂,如圖1所示;其次,在鑄坯和軋.

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            體表面晶界滲透,導致鑄坯表面高溫晶界強度惡化而產生裂紋。此外,鑄坯表面鐵的選擇性氧化會使鋼中殘余元素(Cu、Sn)富集在表面并沿晶界滲透形成裂紋。

             

            2)晶界析出物。對含有微合金元素(Nb,V,,A1)的鋼種,微合金元素與鋼種的氮作用,生成氮化物和碳氮化物(A1N、Nb(C,N)、VN、BN),在連鑄二冷區,由于冷卻不均發生一a相變,在奧氏體晶界析出第二相質點,降低了晶界結合力,使高溫塑性降低,增加裂紋的敏感性。3)晶間硫化物脆性。凝固過程中硫偏析,樹枝間富集硫在奧氏體晶界形成低熔點的(Fe,Mn)S硫化物液體薄膜,在外力作用下形成晶間裂紋。降低鋼中叫(S),提高w(Mn)w(S)比,可防止網狀裂紋。結合生產現場的連鑄工藝參數和設備進行全面的分析檢查,并根據以上引板坯表面橫裂和網狀裂紋形成的機理,發現存在的問題主要包括以下幾個方面。

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            1)    鋼水成分不合格。一方面,鋼中砌(S)較高,為00350042,根據計算,"Led(Mn)/硼(S)比約在1719之間,根據Mintz提出的減少鑄坯裂紋保持鋼中w(Mn)w(S)的臨界計算公式為:(Mn)w(S)1345x(S)·∞,應盡可能降低叫(S)003以下,提高叫(Mn)w(S)>20;另一方面,由于采用中頻爐冶煉對雜質元素的去除能力較差,鋼中的殘余元素含量較高,w(Cu)010O1896,伽(Cr)008O14之間,都會引起板坯的表面橫裂,應盡可能將原料中叫(Cu)控制到005以下,zv(Cr)應盡可能低。2)鋼中第二相質點析出(AlNVN)。由于完全采用廢鋼為原料,在鋼液中有一定量的(Als)和叫(V),另外在一個澆次連澆15爐過程中,大約有1O爐鋼是采用燒氧的方式開澆,燒氧開澆容易造成鋼液的二次氧化,造成鋼液增氮;在結晶器內外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩定,且窄面左右和內外弧溫差不一致,導致冷卻不均,另外在二冷段檢查時發現部分噴嘴堵塞,且霧化效果比較差。這些綜合因素會促使A1N在奧氏體晶界快速沉淀析出,降低鋼的塑性,容易產生橫裂紋。應盡可能降低鋼液中w(Als)和硼(V),改善大包自動開澆,防止二次氧化增氮的同時,使結晶器內外弧冷卻水溫差穩定一致,防止二冷噴嘴堵塞。3)結晶器內外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩定,且窄面左右和內外弧溫差不一致,導致冷卻不均,這是引起鑄坯表面裂紋的重要原因。4)對二冷區噴嘴進行檢查,發現噴嘴的安裝布置與最初的設計不一致,且部分噴嘴堵塞,冷卻水沖擊不夠,霧化效果不是太好,鑄坯冷卻不均勻,對正在澆注的鑄坯的表面溫度進行觀察也證明了這一點,表面溫度呈“M”形分布。如圖5所示。

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            5)結晶器振動參數不合理。結晶器振動參數不合理是造成表面橫裂的直接原因。生產Q235B,保護渣渣耗控制在089kgt,正常拉速為075mmin左右,振動采用正弦振動曲線,振幅為3mm,振頻為128次/min,負滑脫時間為02S,振頻低、負滑脫時間長且保護渣渣耗大都可能導致鑄坯表面振痕深且存在表面橫裂;另外存在振痕深和表面橫裂的鑄坯如若在二冷區冷卻不均勻,容易在拉矯過程中造成表面裂紋的產生。6)拉坯阻力過大。扇形三段到五段熱坯壓力為44MPa,六段到十段為74MPa,本臺鑄機拉矯在六段到七段。.

             

            12防止板坯表面裂紋的控制措施根據原因分析,針對現場的實際情況采取了以下措施。1)通過對結晶器冷卻水系統進行檢查維修,保證了內外弧及窄面的冷卻水溫差穩定,且窄面左右和內外弧溫差一致。結晶器冷卻水量降低,寬面內外弧冷卻水從185mah減小到172rn3h,窄面左右冷卻水從25m3h減小到23mm3h。2)二冷采用動態配水中冷配方,拉速在075mrain時,將比水量為從075kgt降低為071kgt065kgt。效果都不明顯,甚至惡化,最終將比水量改回No75kgt;由于在最初設計時在一級水表里設定了最小水量,根據拉速計算,當設定的水量小于最小水量時,水量還是以最小水量為準,對此進行修改,保持足輥區和彎曲段的最小水量,其他段的最小水量設為零,同時將扇形第六段到第十段的水量調為零,但由于閥門無法關緊,還是有少量的水。同時將二冷總管的水壓由075MPa改為09a。出扇形段第十段的鑄坯表面溫度均勻性有一定程度的提高,但仍存在角部溫度低的情況,如圖6所示。

             

            2)    對二冷區的噴嘴下線后進行仔細檢查,發現二冷段噴嘴的布置(主要是不同段噴嘴的型號)與最初設計要求不同,安裝的噴嘴的型號不一致,將噴嘴按照當初設計的要求重新布置好,部分堵塞的噴嘴進行清理和更換。4)對結晶器振動采用了新的配方。采用正弦振動,當拉速為073mrain時,振幅保持3mm,振頻由127次/rain增加到147次/rain,改變配方后保護渣的消耗量減/hNo52kgt。5)扇形三段到五段熱坯壓力保持為44MPa,六段到十段從74MPa減小到64MPa。

            將以上的措施實施1個月,20125月底生產的鑄坯振痕明顯變淺,深度為05mm,且表面橫裂有明顯的改善,軋材的表面網裂有一定程度的好轉,但沒有從根本上解決問題。經統計,20125月以前因網狀裂紋而降級處理的軋材所占的比例為5,實施措施后,6月份此比例下降N25。采用以上的措施對表面橫裂和網狀裂紋的控制有一定程度的改善,但要從根本上解決軋材上的網裂,不僅需要采取以上的措施,更需要對整個噴淋裝置重新布置,使鑄坯表面溫度更均勻。

             

            以廢鋼加回爐鐵加鐵屑為原料,采用中頻爐冶煉,連鑄生產板坯,嚴格控制鋼液的成分對鑄坯的質量有很大的影響。)引起該廠板坯表面橫裂和網狀裂的主要原因包括鋼液中w(Cu)較高、結晶器振頻低、二冷冷卻不均以及熱坯壓力過大。)實施新措施后,鑄坯表面振痕深度由11Tfn變為05rnlTl,表面網裂減少,且因網狀裂紋而降級處理的軋材所占的比例由5,J,N25。


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