小板坯中心裂纹控制措施总结

小板坯中心裂纹控制措施总结

肖乃成  唐田华  尚卫东  高之岭

（安钢集团信阳钢铁有限责任公司炼轧）

摘要：对信阳钢铁有限责任公司2#号小板坯连铸机出现的内部质量问题中心裂纹进行了分析，总结了铸坯产生内部缺陷中心裂纹的主要原因，并提出相应的预防措施。提出下一步努力方向。

关键词：连铸机，小板坯连铸，中心裂纹

1 前言

信钢公司四机四流小板坯连铸机投产初期铸坯中心裂纹。严重影响小板坯连铸机的正常生产。同时直接影响后道工序带钢成品的开裂，严重的造成产品质量异仪。为此，我们从工艺、操作上进行详细分析并采取相应措施，中心裂纹问题基本控制。使小板坯内部质量得到有效控制和提高，取得较好效果。

2 小板坯连铸机的主要工艺参数

连铸机的主要工艺参数见表1。

表1 小板坯连铸机的主要工艺参数

   连铸机类型              弧型板坯连铸机

流数                       4机4流

铸坯尺寸   宽度           350、400、435、470、500mm

厚度               130mm

结晶器长度                   900mm

冶金长度                     10.7m

拉坯速度                  ≤2.0m/min

振动形式                  短臂四连杆式正弦振动

弧形半径                     8m          





3 小板坯中心裂纹问题

3.1 裂纹发生的位置：

中心线裂纹呈规律性分布。中心线裂纹大部分在坯子断面的中间位置。

3.2 凝固终点确定

中心线裂纹是在铸坯凝固最后阶段发生的，掌握凝固终点位置有助于中心线裂纹形成机理和采取相应对策防止裂纹产生。

3.3 铸坯中心线裂纹产生机理

铸坯中心线裂纹呈规律性分布。中心线裂纹恰好与铸坯表面存在的高温区相对应，在坯子的中心位置发生。

凝固过程连铸板坯内部热量主要是向上下两个表面传递，由此可推知，表面高温区域下方铸坯内部的凝固会较迟缓，而表面较低温度区域下方铸坯内部的凝固则进行得较快。             每次检修对辊缝进行了测定，发现在连铸机前半部零段、一段部位辊缝控制得较好，铸坯凝固末端附近，辊缝出现了较大偏差。主要由于目前板坯连铸机辊子两端采用压板控制，压板易变性的原因。凝固终点附近辊缝过大，为铸坯内部未凝固的液相致使铸坯膨胀创造了条件.进而容易形成中心线裂纹。

3.4 中心线裂纹产生的主要原因

3.4.1 主要由于沿板坯宽度方向冷却严重不均匀和凝固终点附近辊缝偏大造成的。

3.4.2 在铸坯内部和两侧边角附近铸坯内部存在5处较低温度区域，而较低温度区之间为较高温度区。在凝固最后阶段，较高温度区尚有部分钢液未凝固，而较低温度区域钢液已基本凝固或接近完全凝固。当扇形段辊缝过大，铸坯剩余液相使坯壳膨胀，将相邻较低温度区域刚凝固结束或基本结束凝固的部分拉开，因此形成中心线裂纹。

3.5 中心裂纹的影响因素

3.5.1 中心裂纹的影响因素

铸坯刚凝固时处于固液两相区，力学性能较差，若凝固终点在宽度方向上不一致，冷却较慢的区域钢水未凝固，钢水静压力大，此时若辊缝偏大，未凝固部分鼓肚，会使冷却较快先凝固部分撕裂，形成中心线裂纹。或者由于辊缝偏大，铸坯鼓肚，铸坯在最后凝固阶段凝固收缩得不到钢水补充形成中心。因此形成中心线裂纹的主要原因是辊缝偏大和宽度方向冷却不均匀。

3.6 中心裂纹的解决措施

3.6.1 均匀冷却。对二冷喷嘴进行选型。分大断面和小断面喷嘴。470#断面和500#断面用大断面喷嘴。350#、400#、435#用小断面喷嘴。

3.6.2 加强对喷嘴的检查、更换，做到每次检修均对喷嘴进行清理、更换。

3.6.3 辊缝控制。定期更换扇形段零段，一般2-3个月进行定期更换。保证良好的辊缝。

3.6.4 每浇次检修都要对四个流一、二段及零段辊缝进行例行检测，发现超差及时在线调整。

3.6.5 结合2#板坯连铸机生产工艺设备情况，为了防止产生中心线裂纹和三角区裂纹，首先是加强了辊列精度的控制，将一段14#-18# 夹辊开口度控制在±0.2mm以内。采取辊缝从上到下辊缝收缩技术。从14#的辊缝133.80m收缩到18#的133.30mm.

3.6.6 防止窄面受力。提高结晶器的维修质量，防止铜板锥度变化、足辊不对弧导致窄面鼓肚、压痕。

3.6.7 控制钢水S含量。炼钢厂已作出规定，供板坯钢水S含量控制在0.035 %以下，提高Mn/S比在16以上。

3.6.8 通过严格控制凝固终点附近的开口度，特别是二段的开口度严格控制，增强二冷后程二段冷却水量，防止坯子回温，

3.6.9 根据不同断面制定目标拉速控制和矫直温度控制，避开矫直温度区700-900度范围。一般控制在950-1050度之间。板坯的中心线裂纹降低至接近于零。

4 中心裂纹情况举例分析说明对比总结如下 ：

从2017年2月22日到27日生产几天130*500mm坯子质量来看，坯子中心裂纹现象较2016年12月份有一定的减少，坯子质量也有很大的提高。2016年12月28日到1月2日生产期间，生产9087吨500#断面，共挑出中心裂纹117支，重量为358.20吨。合格率为96.06%。此次2月份生产共计生产13000吨。共计挑出中心裂纹29支，重量为90.65吨。

浇钢三班挑出中心裂纹情况具体统计分析如下：

原因综合分析：从几天生产500#断面来看：共计挑出29支。甲班出现12支、乙班挑出12支、丙班挑出5支。控制较好的班组是丙班。甲班主要在2月27日停浇检修最后一炉拉速和二冷水流量控制不合适，造成停浇吊出7支中心裂纹。

此次生产500#断面主要由于中包温度高时，降低中包液面和拉速时造成较多，其次是在二冷水温低，拉速慢，拉速与二冷水温不匹配造成的。

5 信钢公司小板坯内部质量中心裂纹提高总结

2016年4月份炼钢厂领导针对小板坯在轧制过程中存在的质量问题，及时召开质量专题会议，成立质量攻关小组，经过近一年的技术攻关，小板坯铸坯内部质量取得阶段性突破。小板坯中心裂纹问题得到有效控制。

5.1 具体采取的措施：

2016年5月份开始，板坯Q235钢种和Q195钢种的C都控制在0.10%以下。避开裂纹敏感区，对控制减少裂纹问题效果明显。

5.2 优化铸坯冷却制度。

为改善铸坯在冷却过程得到均匀的坯壳，首先在一次冷却降低结晶器冷却强度，130*350mm断面由之前的230L/Min降低到170L/Min，435mm、470mm、500mm等断面流量由之前的250L/Min降低到180-到200L/Min，结晶器水温差控制在5-6度，经过调整铸坯的坯壳厚度得到增强，表面缺陷也得到改善。同时结合对铸坯低倍样观察发现铸坯中心存在有中心疏松中心裂纹，经过调整对比对二冷比水量进行调整，二冷系数由1.3调整到1.0，铸坯的内部中心裂纹得到改善。

5.3 浇钢操作严格执行标准化作业，坚持“三恒”操作。

浇钢作业严格执行三恒操作，“恒液面、恒拉速、恒温作业”，针对钢水温度成分发生异常时制定了《板坯钢水异常工艺操作要点》、《板坯连铸高温钢水工艺要求》，针对高温钢水制定温度过高超过1570度以上时，可采取更换小水口。保护渣加入要求规范，加入原则：勤加、少加、均匀，套管四周保护渣加入厚度要均匀，防止保护渣出现堆积现象。对保护渣加入厚度、液面结壳象要勤观测。保证中包水口对中，要求南北内外偏差不超过10mm.浸入式长套管使用时间达到3小时必须进行更换防止套管穿孔后铸流对坯壳产生重熔，造成坯壳凹陷。插入钢水深度在120~140mm为达标。大包操作采用黑面操作，中包渣层控制在50mm以下，减少钢水的二次氧化。要求班中工机长要一个小时抽查一次各个流保护渣的加入情况、水口对中、套管使用寿命，测量好并做好各项记录，为下班的生产提供各种参考。

5.4 高标准严要求提高二冷室设备维护精度。

铸机生产顺行，设备是基础。由于目前二冷室辊子结构为龙门架式结构，在连拉过程由于热效应中容易造成辊缝的变化影响铸坯内部质量。为确保检修质量利用每次检修测量并调整辊缝。同时定期校正全弧，保证对弧精度。同时为减少辊缝变形，对辊子支架进行固定螺栓由20改为直径22高强螺栓。及时更换漏水点的辊子，保证坯子冷却的均匀性。

5.5 成立质量巡视员，加强铸坯质量抽检与判断。

抽出责任心员工担任质量巡视员，班中不定时对铸坯质量进行巡查，对出现质量异常铸坯及时挑出；同时在质量攻关期间24小时不间断值班对出现的质量废品现场进行解决，制定出相应的对策。为了能及时掌握钢坯在带钢轧制过程中的使用情况，每天安排相关负责人到带钢生产线去了解钢坯的使用情况，经过层层把关，为带钢厂提高合格优质钢坯。

6 下一步小板坯质量控制重点及生产130*500mm断面措施

（1）坚持车间“双恒”操作，稳定中包液面和拉速是关键。中包温度1565度以下，不要降低中包液面。中包温度高时、降低拉速时， 要提前把二冷水流量、一段、二段减少。足辊、零段流量不变自动状态，不能加水。

（2）稳定二冷水水温，控制在40-45度左右，一般不能低于40度以下，水温较低时，及时更换大水口提高拉速，同时与泵房联系。

（3）机长稳定协调生产节奏，合理控制拉速。防止等钢，造成中包液面低拉速慢现象。

（4）500#断面拉速控制在0.90-0.95米/分之间，防止拉速大起大落，同时拉速变时，主控及时调整二冷水流量。

（5）生产500#断面时，建议2天一次停浇检修，保证大断面辊缝的需要。

（6）生产大断面500#时，要对四个流弧度进行校弧、保证弧度的对中。

（7）下一步将采用扁平型双侧孔套管优化结晶器流场；采用铝碳质长套管延长套管使用寿命减少更换套管使用次数、缩短更换套管时间时间控制在30S到40S。

（8）采用椭圆形喷嘴代替目前的扁平型喷嘴，进一步优化二次冷却。

（9）大中包采取全保护浇注，中包液面控制采取黑面操作，并进一步优化中包覆盖剂及保护渣的理化性能。

7 结束语  

通过全体炼钢厂领导及技术操作人员的共同努力，小板坯铸坯内部质量取得阶段性突破和提高。小板坯中心裂纹问题得到有效控制。

参考文献

[1] Kusano A．Misunmi H，Chiba H．The Formation Mechanism Of Center-line Cracking on the Continuous CastSlab．TETSU—TO—HAGANE．1998，84(1)；43～48．

[2] Formation and Control Of Triangle—zone Cracking in Continuous Cast Slabs．Proceedings of lOth（th上标）       Steelmaking Conference. Anyang·1998．295～297．(连铸板还三角区裂纹产生及控制．全国炼钢学术会议论文集．　

[3] Prevention of lnner Cracking in Continuous Cast Slabs．Steelmaking．1998，14(3)：13～15．(连铸板坏内裂纹的防止．炼钢，1998，14(3)：13～15．)