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減少中頻爐連鑄工藝生產(chǎn)板坯表面裂紋的生產(chǎn)
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廠家：減少中頻爐連鑄工藝生產(chǎn)板坯表面裂紋的生產(chǎn) 日期：：2019-12-27 瀏覽次數(shù)： 193
某鋼廠采用中頻爐～連鑄工藝生產(chǎn)的連鑄板坯表面存在橫裂紋和網(wǎng)狀裂紋等缺陷，通過對板坯表面裂紋形成的機(jī)理進(jìn)行分析，并結(jié)合對現(xiàn)場生產(chǎn)的連鑄工藝參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行全面分析檢查的結(jié)果，采取了一系列控制措施，板坯的表面質(zhì)量有較大程度的提高，為了徹底解決板坯表面網(wǎng)裂，需要對整個噴淋裝置重新布置，使鑄坯表面溫度更均勻。萬峰中頻爐小編為大家做簡要介紹。
目前，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性以及產(chǎn)量，大多數(shù)的普鋼以轉(zhuǎn)爐一精煉一連鑄的工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)，而特鋼企業(yè)多以鐵水加廢鋼(我國5O～70)為原料，采用中頻爐一精煉一連鑄的工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)。相比較以上2種主要的生產(chǎn)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(chǎn)工藝在生產(chǎn)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(zhì)量控制方面存在一些不足，例如鋼中雜質(zhì)元素多以及溫度控制不穩(wěn)定等因素，導(dǎo)致鑄坯存在表面缺陷，影響到軋材的成材率。
某鋼廠生產(chǎn)Q235B，以廢鋼加回爐鐵加鐵屑為主要原料，采用40t中頻電爐冶煉，經(jīng)大包吹氬后通過45t的中包進(jìn)行板坯連鑄(200mm×l400mm)，然后進(jìn)行軋制(軋制成12mm、16mm厚的板材)。Q235B的成分如表1所示。2012年2月到4月，生產(chǎn)的Q235B鋼存在的質(zhì)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。
晶體表面晶界滲透，導(dǎo)致鑄坯表面高溫晶界強(qiáng)度惡化而產(chǎn)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等)，在連鑄二冷區(qū)，由于冷卻不均發(fā)生一a相變，在奧氏體晶界析出第二相質(zhì)點，降低了晶界結(jié)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(wǎng)狀裂紋。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的連鑄工藝參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行全面的分析檢查，并根據(jù)以上引板坯表面橫裂和網(wǎng)狀裂紋形成的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)存在的問題主要包括以下幾個方面。
?
1) 鋼水成分不合格。一方面，鋼中砌(S)較高，為0．035～0．042，根據(jù)計算，"Led(Mn)／硼(S)比約在17～19之間，根據(jù)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)一1．345x硼(S)·∞，應(yīng)盡可能降低叫(S)到0．03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(zhì)元素的去除能力較差，鋼中的殘余元素含量較高，w(Cu)在0．10～O．189／6，伽(Cr)在0．08～O．14之間，都會引起板坯的表面橫裂，應(yīng)盡可能將原料中叫(Cu)控制到0．05以下，zv(Cr)應(yīng)盡可能低。
2)鋼中第二相質(zhì)點析出(AlN和VN)。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(jié)晶器內(nèi)外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差不一致，導(dǎo)致冷卻不均，另外在二冷段檢查時發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生橫裂紋。應(yīng)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(jié)晶器內(nèi)外弧冷卻水溫差穩(wěn)定一致，防止二冷噴嘴堵塞。
3)結(jié)晶器內(nèi)外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差不一致，導(dǎo)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(qū)噴嘴進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)噴嘴的安裝布置與最初的設(shè)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(jìn)行觀察也證明了這一點，表面溫度呈“M”形分布。如圖5所示。
5)結(jié)晶器振動參數(shù)不合理。結(jié)晶器振動參數(shù)不合理是造成表面橫裂的直接原因。生產(chǎn)Q235B，保護(hù)渣渣耗控制在0．89kg／t，正常拉速為0．75m／min左右，振動采用正弦振動曲線，振幅為3mm，振頻為128次／min，負(fù)滑脫時間為0．2S，振頻低、負(fù)滑脫時間長且保護(hù)渣渣耗大都可能導(dǎo)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(qū)冷卻不均勻，容易在拉矯過程中造成表面裂紋的產(chǎn)生。6)拉坯阻力過大。扇形三段到五段熱坯壓力為4．4MPa，六段到十段為7．4MPa，本臺鑄機(jī)拉矯在六段到七段。.
1）防止板坯表面裂紋的控制措施根據(jù)原因分析，針對現(xiàn)場的實際情況采取了以下措施。1)通過對結(jié)晶器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修，保證了內(nèi)外弧及窄面的冷卻水溫差穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差一致。結(jié)晶器冷卻水量降低，寬面內(nèi)外弧冷卻水從185ma／h減小到172rn3／h，窄面左右冷卻水從25m3／h減小到23mm3／h。2)二冷采用動態(tài)配水中冷配方，拉速在0．75m／rain時，將比水量為從0．75kg／t降低為0．71kg／t和0．65kg／t。效果都不明顯，甚至惡化，最終將比水量改回No．75kg／t；由于在最初設(shè)計時在一級水表里設(shè)定了最小水量，根據(jù)拉速計算，當(dāng)設(shè)定的水量小于最小水量時，水量還是以最小水量為準(zhǔn)，對此進(jìn)行修改，保持足輥區(qū)和彎曲段的最小水量，其他段的最小水量設(shè)為零，同時將扇形第六段到第十段的水量調(diào)為零，但由于閥門無法關(guān)緊，還是有少量的水。同時將二冷總管的水壓由0．75MPa改為0．9a。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(qū)的噴嘴下線后進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)二冷段噴嘴的布置(主要是不同段噴嘴的型號)與最初設(shè)計要求不同，安裝的噴嘴的型號不一致，將噴嘴按照當(dāng)初設(shè)計的要求重新布置好，部分堵塞的噴嘴進(jìn)行清理和更換。4)對結(jié)晶器振動采用了新的配方。采用正弦振動，當(dāng)拉速為0．73m／rain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(hù)渣的消耗量減／hNo．52kg／t。5)扇形三段到五段熱坯壓力保持為4．4MPa，六段到十段從7．4MPa減小到6．4MPa。
將以上的措施實施1個月，2012年5月底生產(chǎn)的鑄坯振痕明顯變淺，深度為0．5mm，且表面橫裂有明顯的改善，軋材的表面網(wǎng)裂有一定程度的好轉(zhuǎn)，但沒有從根本上解決問題。經(jīng)統(tǒng)計，2012年5月以前因網(wǎng)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N2．5。采用以上的措施對表面橫裂和網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)板坯，嚴(yán)格控制鋼液的成分對鑄坯的質(zhì)量有很大的影響。)引起該廠板坯表面橫裂和網(wǎng)狀裂的主要原因包括鋼液中w(Cu)較高、結(jié)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?yōu)?．5rnlTl，表面網(wǎng)裂減少，且因網(wǎng)狀裂紋而降級處理的軋材所占的比例由5減,J,N2．5。
目前，為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性以及產(chǎn)量，大多數(shù)的普鋼以轉(zhuǎn)爐一精煉一連鑄的工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)，而特鋼企業(yè)多以鐵水加廢鋼(我國5O～70)為原料，采用中頻爐一精煉一連鑄的工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)。相比較以上2種主要的生產(chǎn)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(chǎn)工藝在生產(chǎn)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(zhì)量控制方面存在一些不足，例如鋼中雜質(zhì)元素多以及溫度控制不穩(wěn)定等因素，導(dǎo)致鑄坯存在表面缺陷，影響到軋材的成材率。
某鋼廠生產(chǎn)Q235B，以廢鋼加回爐鐵加鐵屑為主要原料，采用40t中頻電爐冶煉，經(jīng)大包吹氬后通過45t的中包進(jìn)行板坯連鑄(200mm×l400mm)，然后進(jìn)行軋制(軋制成12mm、16mm厚的板材)。Q235B的成分如表1所示。2012年2月到4月，生產(chǎn)的Q235B鋼存在的質(zhì)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。
晶體表面晶界滲透，導(dǎo)致鑄坯表面高溫晶界強(qiáng)度惡化而產(chǎn)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等)，在連鑄二冷區(qū)，由于冷卻不均發(fā)生一a相變，在奧氏體晶界析出第二相質(zhì)點，降低了晶界結(jié)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(wǎng)狀裂紋。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場的連鑄工藝參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行全面的分析檢查，并根據(jù)以上引板坯表面橫裂和網(wǎng)狀裂紋形成的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)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0．035～0．042，根據(jù)計算，"Led(Mn)／硼(S)比約在17～19之間，根據(jù)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)一1．345x硼(S)·∞，應(yīng)盡可能降低叫(S)到0．03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(zhì)元素的去除能力較差，鋼中的殘余元素含量較高，w(Cu)在0．10～O．189／6，伽(Cr)在0．08～O．14之間，都會引起板坯的表面橫裂，應(yīng)盡可能將原料中叫(Cu)控制到0．05以下，zv(Cr)應(yīng)盡可能低。
2)鋼中第二相質(zhì)點析出(AlN和VN)。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(jié)晶器內(nèi)外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差不一致，導(dǎo)致冷卻不均，另外在二冷段檢查時發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生橫裂紋。應(yīng)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(jié)晶器內(nèi)外弧冷卻水溫差穩(wěn)定一致，防止二冷噴嘴堵塞。
3)結(jié)晶器內(nèi)外弧及窄面的冷卻水的溫差不穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差不一致，導(dǎo)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(qū)噴嘴進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)噴嘴的安裝布置與最初的設(shè)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(jìn)行觀察也證明了這一點，表面溫度呈“M”形分布。如圖5所示。
5)結(jié)晶器振動參數(shù)不合理。結(jié)晶器振動參數(shù)不合理是造成表面橫裂的直接原因。生產(chǎn)Q235B，保護(hù)渣渣耗控制在0．89kg／t，正常拉速為0．75m／min左右，振動采用正弦振動曲線，振幅為3mm，振頻為128次／min，負(fù)滑脫時間為0．2S，振頻低、負(fù)滑脫時間長且保護(hù)渣渣耗大都可能導(dǎo)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(qū)冷卻不均勻，容易在拉矯過程中造成表面裂紋的產(chǎn)生。6)拉坯阻力過大。扇形三段到五段熱坯壓力為4．4MPa，六段到十段為7．4MPa，本臺鑄機(jī)拉矯在六段到七段。.
1）防止板坯表面裂紋的控制措施根據(jù)原因分析，針對現(xiàn)場的實際情況采取了以下措施。1)通過對結(jié)晶器冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修，保證了內(nèi)外弧及窄面的冷卻水溫差穩(wěn)定，且窄面左右和內(nèi)外弧溫差一致。結(jié)晶器冷卻水量降低，寬面內(nèi)外弧冷卻水從185ma／h減小到172rn3／h，窄面左右冷卻水從25m3／h減小到23mm3／h。2)二冷采用動態(tài)配水中冷配方，拉速在0．75m／rain時，將比水量為從0．75kg／t降低為0．71kg／t和0．65kg／t。效果都不明顯，甚至惡化，最終將比水量改回No．75kg／t；由于在最初設(shè)計時在一級水表里設(shè)定了最小水量，根據(jù)拉速計算，當(dāng)設(shè)定的水量小于最小水量時，水量還是以最小水量為準(zhǔn)，對此進(jìn)行修改，保持足輥區(qū)和彎曲段的最小水量，其他段的最小水量設(shè)為零，同時將扇形第六段到第十段的水量調(diào)為零，但由于閥門無法關(guān)緊，還是有少量的水。同時將二冷總管的水壓由0．75MPa改為0．9a。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(qū)的噴嘴下線后進(jìn)行仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)二冷段噴嘴的布置(主要是不同段噴嘴的型號)與最初設(shè)計要求不同，安裝的噴嘴的型號不一致，將噴嘴按照當(dāng)初設(shè)計的要求重新布置好，部分堵塞的噴嘴進(jìn)行清理和更換。4)對結(jié)晶器振動采用了新的配方。采用正弦振動，當(dāng)拉速為0．73m／rain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(hù)渣的消耗量減／hNo．52kg／t。5)扇形三段到五段熱坯壓力保持為4．4MPa，六段到十段從7．4MPa減小到6．4MPa。
將以上的措施實施1個月，2012年5月底生產(chǎn)的鑄坯振痕明顯變淺，深度為0．5mm，且表面橫裂有明顯的改善，軋材的表面網(wǎng)裂有一定程度的好轉(zhuǎn)，但沒有從根本上解決問題。經(jīng)統(tǒng)計，2012年5月以前因網(wǎng)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N2．5。采用以上的措施對表面橫裂和網(wǎng)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(wǎng)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(chǎn)板坯，嚴(yán)格控制鋼液的成分對鑄坯的質(zhì)量有很大的影響。)引起該廠板坯表面橫裂和網(wǎng)狀裂的主要原因包括鋼液中w(Cu)較高、結(jié)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?yōu)?．5rnlTl，表面網(wǎng)裂減少，且因網(wǎng)狀裂紋而降級處理的軋材所占的比例由5減,J,N2．5。
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