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1、柳钢4 号板坯表面纵裂的控制摘要 根据柳钢转炉炼钢厂 4 号板坯连铸机投产后的生产实践，分析了连铸板坯发生表面纵裂的原因，通过采取相应的措施，使表面纵裂板坯比例降到较低水平。关键词 连铸板坯 表面纵裂 措施1前言柳钢转炉炼钢厂 4 号板坯连铸机是一台一机一流直弧型板坯连铸机， 2004 年 11 月 30 日热试投产，设计生产能力 120 万吨 /年。 4 号板坯投产初期主要生产的品种是裂纹不敏感的 和钢，铸坯表面纵裂问题不明显。2005 年月因铸机扇形段原装备件已用完、离线安装检测精度不高、 线上安装精度也无法保证等原因， 铸坯中间裂纹、 三角区裂纹相当严重，虽经多次整改，但内部质量还是没有
2、明显好转。为了减轻内部裂纹，我厂于月底对钢的成份进行了调整，主要针对 ，钢中含量由按中上限控制改为按中下限控制。经此调整，内裂确实明显减轻，表面纵裂却大幅度增加，月份纵裂铸坯的比例粗略统计达38， C 含量在裂敏感区时超过60%，导致大批量的废品，金属收得率低，对板材的质量和性能影响很大。为此，从 2005 年月下旬开始，我厂组织了对铸坯纵裂的攻关，系统分析了板坯纵裂的成因，并采取了相应的控制措施，取得了显著效果。2连铸机主要技术参数机型：一机一流直弧型板坯连铸机（设计生产能力：120 万吨年基本半径：9000mm铸机垂直段高度：2.59m7 点弯曲、6 点矫直）冶金长度： 32.389m浇铸
3、断面：（ 200、 220、 250）（ 1400 1800） mm2浇铸钢种：普碳钢、优碳钢、低合金钢、锅炉容器钢、汽车大梁钢、船板钢、耐侯钢、家电用钢、汽车用钢铸机工作拉速：0.81.7m/min （目前正常工作拉速1.0 1.2m/min ）引锭杆装入方式：下装式结晶器：长 900mm，铬锆铜铜板，内表面镀镍或钴镍合金中包浇铸方式：塞棒控制保护浇铸：浸入式水口+保护渣（人工）结晶器液面控制：自动（涡流）3 原因分析板坯表面纵裂出现在铸坯的宽面凹陷底部，以内弧中部居多。通过检查发现裂纹深度120mm ，宽度0.54mm，长度不均匀，有的贯穿整个板坯宽面，部分裂纹通过表面火焰清理不能消除。我
4、厂分析论证后认为，表面纵裂起源于结晶器内冷却的不均匀。由于在结晶器内坯壳冷却不均匀，厚度差别大，在结晶器和二冷区内冷却不均匀就会引起坯壳不均匀收缩，在中间部位拉伸应力集中导致坯壳薄弱部位被撕裂；或由于凝固收缩受到阻力产生微裂纹，在二冷区分冷却不均匀，使裂纹进一步扩大、加剧。4影响因素影响4 号板坯表面纵裂的因素主要有:4.1工艺因素1） 化学成分（ 1）钢中 C 含量柳钢4#板坯生产的碳钢要求的0.15%，正好是钢水凝固的亚包晶区 含量总的分布范围在0.06 0.25%，如果要求在0.09 , 此类钢在凝固时发生包晶反应，并伴随较大的线收缩，该部位坯产生凹陷，坯壳与铜壁之间形成气隙，传热效率降
5、低，坯壳较薄或重熔，应力集中作用下容易产生裂纹。（ 2）钢中P、 S、As原料条件和冶炼操作不稳定，造成钢中敏感元素， 钢中 S 高时，钢中形成低熔点的P、S、As 等有害元素含量偏高。FeS 在晶界聚集会诱发晶间裂纹；P、S 均是钢中裂纹钢中 P 或 As 高时，恶化晶界，铸坯传热的不均匀性增加。2） 浇注温度和拉坯速度浇注温度高、拉速快容易引起结晶器内热流大和坯壳变形，致使坯壳厚度减薄，坯壳的强度和刚度降低，会使初生坯壳在不均衡力作用下产生裂纹。拉速不稳定会使传热不均匀性增加，使裂纹延伸、扩展。3） 保护渣性能保护渣的碱度、粘度、熔点、熔速等性能不理想，与钢种特性、铸机性能不适应，渣膜导热
6、性能太好或容易变性 , 渣膜厚度不均匀，影响坯壳均匀凝固。4） 浸入式水口浸入式水口中孔尺寸、侧孔形状、侧孔大小、侧孔倾角和浸入深度不合理，钢水在结晶器内的流场不理想，造成钢水温度场不合理和液渣层厚度不均匀，从而使坯凝固和生长不均匀。水口对中不好或蚀损过大，钢流偏斜，坯壳的不均匀性加剧。5） 加保护渣操作不按勤、匀、少的要求加保护渣，或过于频繁地挑渣条，影响液渣填充坯壳与铜壁之间的间隙，容易破坏凝固传热的稳定性，热应力扩大导致纵裂产生。6） 钢水脱氧程度钢水的纯净度及氧化性影响坯壳在结晶器内凝固的均匀性和坯壳厚度，从而对纵裂产生影响。水口结瘤也会使结晶器内的钢水流场发生变化，从而影响凝固传热的
7、均匀稳定。7） 二冷配水控制二次冷却各区水量分配不合理，造成铸坯纵裂扩展延伸。4.2 设备因素1） 结晶器振动及液面控制振动参数不合理，结晶器液渣层受拉速变化的影响大，渣膜厚度的均匀性受到影响。结晶器振动不平稳（偏摆严重） 、液面波动过大（有时达 10mm），使铸坯在结晶器内受力不均匀，增加结晶器内传热的不均匀程度，加剧坯壳厚度的不均匀性，加剧纵裂的产生和扩展延伸。2） 结晶器使用情况锥度过小、铜板局部磨损严重、镀层不规则剥落及变形达到一定程度等因素，都可能造成结晶器内初生坯壳厚度不均匀，影响传热的均匀性，严重到一定程度时产生裂纹。3） 结晶器冷却水质结晶器冷却水质影响铜壁温度。水质不好时，从
8、冷却水中沉积到铜板外壁上的水垢会引起铜板局部热阻升高，严重时产生间歇沸腾和铜板变形，促使纵裂产生。4） 结晶器漏钢预报结晶器漏钢预报系统准确率太低（只达到 50%），误报太多，漏钢报警时必须降拉速处理，报警解除后又必须提拉速，在降速提速过程凝固传热不稳定，容易产生纵裂。5） 扇形段辊子磨损及变形可使铸坯偏离弧线，使铸坯各部位受力不均匀，应力作用使铸坯纵裂扩展。6） 二冷喷嘴喷嘴数量少、 喷嘴布置不合理和喷嘴设计不当或喷嘴偏位、堵塞、脱落， 造成冷却不雾化效果差、覆盖不好，二次冷却不均匀，铸坯纵裂被延伸扩展，裂纹铸坯比例和裂纹严重程度明显增加。5 控制表面纵裂的措施1）调整常炼钢种的内控成分，在
9、钢材性能有保证的前提下避开 含量 0.09 0.15%的裂纹敏感区。2）和保护渣供货厂家共同协商研讨，根据钢种特点，通过生产验证不断改进保护渣性能。3）优化冶炼操作制度，改善脱磷、脱硫、脱氧效果，提高成分内控命中率、冶炼周期合格率和中间包钢水温度合格率，并加强生产组织管理，稳定生产节奏，减少拉速波动。4）优化结晶器钢水流场。多次进行优化结晶器流场试验，摸索出比较合理的浸入式水口插入深度和结晶器液面高度，改善结晶器钢水温度场，提高坯壳尤其是初生坯壳的均匀性。5）规范浇钢工加保护渣操作，纠正错误的操作习惯，保证“黑面”。6）对结晶器漏钢预报系统的安装和维护加强管理，提高漏钢报警的准确率。7）优化结
10、晶器振动参数，对振动参数曲线进行修改，合理控制负滑脱时间，稳定结晶器润滑和传热效果。同时加强振动装置和液面自动控制系统的监控、维护，减少结晶器振动偏摆和液面波动。8）改善结晶器冷却水质，减少水垢沉积所造成的不利影响。9）优化喷嘴布置、二冷水分配和配水控制，并加强喷嘴检查与维护，提高二次冷却的均匀性和合理性。10）加强设备的检查与管理，提高备件修复、备件装配和检修的工作质量。6效果针对实际生产中存在的问题采取相应的控制措施后，我厂 4 号板坯表面纵裂的控制取得了明显效果。表面纵裂铸坯的比例逐步下降，目前Q235 钢 按中上限控制时纵裂率已低于3%，和刚开始攻关时的2005 年 8 月份比较，下降
11、了15%以上；如按 下限控制 , 纵裂率约为10%，和攻关前比较，下降了25%。 2005 年 7 月2006 年 3 月各月铸坯纵裂率见表1：表 1柳钢 4 号板坯铸坯纵裂率（包括全部钢种）月份05.705.805.905.1005.1105.1206.106.206.3裂纹铸坯比例 %3819131110854.557结论1）根据影响板坯表面纵裂的因素，针对实际生产中存在的问题采取相应的解决办法，是板坯表面纵裂控制的关键。2）合理和稳定的生产工艺是质量控制的基础，但设备性能、备件质量、检修质量等方面对质量的影响不容忽视。3）质量控制是一个系统工程，板坯连铸生产的每个方面或环节存在问题都可能影响铸坯质量。2006-9-15
