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1、连铸板坯三角区裂纹的形成与防止 何宇明 ( 重庆钢铁( 集团) 公司第七厂) 摘 要 探讨了连铸板坯三角区裂纹的形成机量, 分析其产生的影响因素, 提出防止的措施。 关键词 连铸板坯 三角区裂纹 机理 FORMATION AND PROTECTION OF ANGLE CRACKS ON CONTINUOUS CAST SLABS He Yuming (No. 7 plant of Chongqing Iron 加之安装喷管末严格要求, 弧面 喷咀距离坯面及离铸坯侧面的位置都末能达 到设计要求, 致三角区局部区域冷却不良。 水 中的悬浮物、 锈斑时常堵塞喷咀; 弧面边缘喷 咀也常堵塞, 有时内
2、外弧几排均堵了, 所以三 角区严重冷却不足而回温以致鼓肚。若侧面 单侧喷咀堵塞则导致一边水冷过强, 铸坯向 内凹陷。这些不良情况均是导致三角区裂纹 产生的重要因素。 4. 1. 2 二冷弧面供水量 为了探索二冷水量对三角区裂纹的影 响, 对、 区水量进行了多次调试, 在其它 因素不变的情况下, 减少、 区弧面水量, 三角区裂纹机率就随水量的减少而增加, 减 至典型拉速时, 区坯面水压不足 0. 1MPa, 则三角区裂纹剧增。当增加、 区水量时, 三角区裂纹逐渐减少。 当典型拉速时, 区弧 面水压力增至 0. 30. 4MPa, 则三角区裂纹 明显减少直至消失。 这说明、 区弧面水量 增加后,
3、铸坯坯壳强度明显增加, 弧面鼓肚得 到有效控制。铸坯进入、 区回温后, 坯温 不太高, 有利于防止三角区裂纹的产生。 但由 于铸坯坯温太低, 易导致足辊、 零段的夹辊弯 曲和轴承磨损加剧; 故、 区弧面水量也不 宜增加过多。要从供水上防止铸坯鼓肚。还 应在、 区气水喷咀水量横向分布均匀性 得到改善后, 增加、 区水量, 既不至于、 区过冷, 又利于防止铸坯进入、 区回温 过高。故改进气水喷咀出口形状是解决三角 区裂纹的重要途径。 4. 1. 3 二冷侧面供水量 侧面喷水量对三角区裂纹有较大影响, 为了减弱侧面冷却, 区喷咀从 16个减少为 4 个, 在减少喷咀数后, 减小侧面水量, 保持 同一
4、排喷咀侧水量为弧面的水量 1/ 101/ 12。 在铸坯三角区裂纹严重时, 可以使之减轻 或消失, 故侧水量只要保证冷却而不漏钢就 行了。同时侧面喷咀的喷水不能只集中在铸 坯侧面的中部, 而要全幅盖满测面, 以利于减 少侧面凹陷机率, 以利于减少三角区裂纹。 4. 2 辊列 辊列异常是影响三角区裂纹的重要因素 之一。铸机弧度差过大, 开口度不当, 夹辊太 弯曲, 侧辊进入结晶器太多, 都将导致三角区 裂纹发生。 4. 2. 1 铸机弧度 铸机弧度不当将使铸坯受到异常的机械 应力, 同时弧度不当, 还将引起开口度异常。 这样, 铸坯由于脱弧不能得到良好的支撑而 产生鼓肚, 常导致三角区裂纹、 中
5、间裂纹产 生。 、 区弧度异常很容易导致型三角区 裂纹的出现。 4. 2. 2 铸机开口度 要减少铸机的鼓肚力, 使铸坯始终保持 收缩状态, 开口度至关重要。 采用收缩辊缝比 之轻压下工艺更有其优越性, 由于轻压下工 艺是针对中心偏析和中心裂纹的产生而在铸 37 炼 钢 STEELMAKING 坯的凝固末端采取轻压下的一种方法。三角 区其实也是一种凝固末端, 铸坯出结晶器后 仍要继续凝固收缩, 从零段开始让其保持一 定的收缩量是必要的, 收缩辊缝可以克服铸 坯侧面收缩而宽面鼓肚带来的不利影响。在 实施轻压下工艺时, 由于人为原因, 开口度不 是收缩反而随铸坯的凝固在某一段产生变大 现象, 导致
6、板坯鼓肚常出现和型的三角 区裂纹。 采用收缩辊缝后, 铸坯可以大大减少 这种鼓肚的可能性。同时由于收缩量不大仅 0. 30. 4mm, 不会导致铸坯受到过份挤压 而产生中间裂纹。 在试用收缩辊缝期间, 有两 次未能达到规定收缩值, 在离铸坯侧面 60 90mm 处出现三角区裂纹。但按规定调整后 就消失了。这反过来说明采用收缩辊缝是有 效的。 4. 2. 3 铸机夹辊挠度 在铸坯刚出结晶器不久, 由于铸壳薄、 承 受外力能力差, 故对夹辊的夹持要求就更加 严格, 足辊、 零段和扇形段 1 号5 号段辊间 距及夹辊挠度也就显得很重要。在铸机设计 时尽可能减少辊间距及夹辊挠度, 对防止三 角区裂纹具
7、有重要意义。生产过程中减少夹 辊挠度, 对减少异常机械应力和鼓肚力都是 非常重要的, 可以防止三角区裂纹、 中间裂纹 和中心裂纹。 4. 3 钢水化学成份 产生三角区裂纹的一个重要因素是钢坯 高温强度不足, 因此控制钢中有害元素是不 可忽视的。钢的化学成份差异导致钢的高温 强度的差异。表 3 是 1997 年 12月各钢钟 化学成份平均值。 表 3 1997 年 12 月各钢种化学成份平均值 钢种 成 份 , % CSiMnPS Als Mn/S SS4000. 160. 230. 570. 02150. 0230 0. 030%后三角区裂纹出现机率 明显增加, 且易出现型三角区裂纹, 硫 0
8、. 04%时三角区裂纹较严重且难防止其出现。 而当硫 25 出 现三角区裂纹的机率明显减少。 5 防止措施 三角区裂纹的产生是多因素作用的结 果, 要防止它, 必须从二冷水优化、 铸机弧度 保持、 开口度适当收缩及减轻有害元素的影 响几方面作工作方能取得明显效果。 5. 1 二冷水优化 二冷水优化的目标就是要保持侧面弱 冷, 弧面强冷。 5. 1. 1 喷咀布置的优化 为了保证侧面弱冷, 防止侧面凹陷, 要减 少侧 面喷咀数量 并减少喷 水量, 区从 PZ0895 改为了 PZ6580B, 区从每侧 8 个减 至 2 个。 保持弧面冷却均匀特别是强化三角区部 位的冷却, 防止铸坯进入、 区后回
9、温鼓 肚, 宜采用方案( 图 4) 的冷却方式, 同时每 根水管最边上的喷咀宜离铸坯更近些。采用 不锈钢喷咀, 可减少喷咀出口变形, 同时还改 进气水喷咀出口形式, 改善横向喷水均匀性。 此外, 要严格按规定位置安装喷淋管等措施。 5. 1. 2 二冷供水量的优化 为保证改进后的喷咀能较好地发挥作 用, 防止喷咀堵塞非常重要, 搞好水质管理, 搞好二冷过滤网的改造, 浇次间隙检查处理 喷咀, 防止锈斑及泥沙对喷咀的堵塞, 在此前 提下优化二冷配水非常重要, 否则再好的配 水制度也收不到好的效果。 为了防止三角区裂纹, 适当增加、 区 弧面水量, 减小、 区侧面水量, 保持、 区弧面水在典型拉速
10、时压力在 0. 30. 4MPa, 在改善了、 区喷水的横向均匀性 后可以使、 区水量走下限, 并适量增加 、 区水量, 总之, 要保持板坯均匀而良好 的冷却, 减少回温鼓肚, 减少中间裂纹, 控制 坯温在二冷区内最高坯温不超过 1100; 矫 直区 弧面坯温 控制在 900950, 侧 面 900左右为佳。 5. 2 铸机开口度的优化 开口度优化的目标是使铸坯在出结晶器 后不鼓肚, 呈微压而不过份挤压, 进入凝固末 端时为了防止中心偏析和中心裂纹, 可给予 各段以适量的轻压下。 ( 1) 采用收缩辊缝, 用辊缝仪进行开口度 测量, 保持各段辊间开口度的一致性, 严格按 收缩辊缝调节开口度,
11、足辊保持同结晶器下 口一致, 零段至 5 号段微量收缩, 6 号8 号 采用轻压下工艺, 以后各段保持与 8 号段一 致。 ( 2) 严格铸机对弧, 特别是结晶器与足 辊、 零段及 1 号4 号段的对弧, 检修时作好 备件准备, 实现一次对弧, 准确测量, 保持弧 度稳定可靠, 弧差控制在 0. 5mm 以内, 有条 件时尽可能控制在 0. 3mm 以内, 铸机夹辊 水平保持在 0. 2mm/ m 以内。 ( 3) 严格备件准备, 控制上机备件, 夹辊 挠度 25, 尽可能达到 30 以上。 ( 3) 控制 SS400、 Q235 等钢的过氧化程 度, 保持终点 C 0. 06% 。 适量增加脱氧合金 用量, 特别是保持 0. 010%以上酸溶铝含量, 减少钢中氧含量。 ( 4) 控制钢中 As 含量, As 不宜超过 0. 050% 。 ( 5) 控制钢中 P 含量, P 宜控制在 0. 030%以内, 尽可能控制在 0. 025% 以内。 6 结 语 三角区裂纹的形成是连铸工艺和设备异 常及钢中有害元素而综合导致的结果, 由于 它出现机率高, 导致品种改判和报废, 故须引 起高度重视。 ( 收稿日期: 1997- 05- 04) 46 第五期 No. 5
