連鑄坯表面縱裂紋的控制

連鑄坯表面縱裂紋的控制

連二錢學(xué)海摘要：針對(duì)柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠連鑄二車間2009年年初表面縱裂紋率上升的情況，分析了表面縱裂紋的形成機(jī)理，結(jié)合連鑄二車間的實(shí)際生產(chǎn)情況，認(rèn)為產(chǎn)生表面縱裂紋的主要影響因素是：結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度不合理、保護(hù)渣選擇不當(dāng)、水口插入深度不合理、職工操作水平不穩(wěn)定等，為此，采取了優(yōu)化結(jié)晶器冷卻、優(yōu)化保護(hù)渣的使用、調(diào)整水口插入深度、穩(wěn)定操作水平等一系列的改進(jìn)措施，鑄坯的表面縱裂紋率從年初的4%以上降低到下半年的0.61%。2009年我車間裂紋率合計(jì)如下：月份123456789101112裂紋率4.344.513.426.705.152.980.970.540.640.320.600.581前言柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠連鑄二車間的4#、5#、6#板坯連鑄機(jī)均是一機(jī)一流直弧形板坯連鑄機(jī)，分別于2004年、2006年、2007年熱試投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)噸/臺(tái)年。自投產(chǎn)以來(lái)表面縱裂紋一直是影響鑄坯表面質(zhì)量的最主要的缺陷，為此我廠組織開(kāi)展了降低板坯裂紋率的攻關(guān)工作，并取得了顯著效果，板坯裂紋率已由20%以上降至5%左右。但板坯裂紋問(wèn)題仍然是限制我車間提高產(chǎn)品質(zhì)量主要影響因素，在2009年里，我車間表面縱裂紋率出現(xiàn)了上升的情況，在分析了表面縱裂紋的形成機(jī)理后，結(jié)合我車間的實(shí)際生產(chǎn)情況，采取了一系列的改進(jìn)措施，鑄坯的表面縱裂紋率得到了有效控制。2連鑄坯裂紋形成機(jī)理[1]鑄坯的表面縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器，由于熱流分布不均勻，造成坯殼生長(zhǎng)厚度不均，在坯殼薄的地方產(chǎn)生應(yīng)力集中；結(jié)晶器壁與坯殼表面間的摩擦力使坯殼承受較大的負(fù)荷，在牽引坯殼向下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生縱向應(yīng)力，這種應(yīng)力與從結(jié)晶器窄面到寬面中心線的距離呈直線增加，最大處在板坯的中間。而鋼水靜壓力隨著坯殼往下移動(dòng)呈直線增加，靜壓力使得坯殼往外鼓，表面裂紋得到進(jìn)一步的發(fā)展。3連鑄坯表面裂紋的主要影響因素3.1結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度的影響鑄坯的表面縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器內(nèi)彎月面處初生坯殼厚度的不均勻性，結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度對(duì)鑄坯表面裂紋的影響由為重要?？蝶惖热薣2]通過(guò)建立結(jié)晶器內(nèi)凝固傳熱與應(yīng)力分析的耦合計(jì)算模型[3~6]計(jì)算了鑄坯出結(jié)晶器時(shí)坯殼外層和內(nèi)層所受的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力大小，并指出鑄坯凝固前沿附近應(yīng)力處于極限強(qiáng)度范圍有產(chǎn)生裂紋的可能性。

圖片來(lái)自：崔立新，陳素瓊，張家泉．板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)溫度場(chǎng)／應(yīng)力場(chǎng)耦合分析[J]．寶鋼技術(shù)，2002，增刊：32—36．3.2保護(hù)渣的影響我廠生產(chǎn)的鋼種多為含C=0．09％～0．16％的裂紋敏感的包晶反應(yīng)鋼，有研究表明[8]：此類鋼種當(dāng)澆注速度在1．0m／min~1．4m／min之間時(shí)，隨著堿度的升高，縱向裂紋侵害的程度減輕。堿度在1．10以上，縱向裂紋的損傷率明顯降低。為了能夠達(dá)到足夠大而且均勻放熱，必須選擇堿度、粘度和結(jié)晶溫度的正確組合，這樣做對(duì)這種鋼來(lái)說(shuō)就能達(dá)到防止產(chǎn)生縱裂紋的結(jié)果。圖1結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣分布示意圖結(jié)晶器玻璃膜結(jié)晶膜液渣膜渣圈顆粒層燒結(jié)層熔渣層鋼液凝固殼對(duì)于[C]=0.09～0.16%的包晶鋼國(guó)內(nèi)外目前傾向于采用高堿度保護(hù)渣，通過(guò)：1、減少透明玻璃體達(dá)到減少輻射傳熱；2、結(jié)晶體內(nèi)的微孔和界面極大地削弱晶格振動(dòng)，從而減弱傳導(dǎo)傳熱，達(dá)到減緩傳熱和減少裂紋的目的。但是，當(dāng)保護(hù)渣堿度過(guò)高，析晶溫度過(guò)高時(shí)易嚴(yán)重惡化鑄坯潤(rùn)滑狀況，導(dǎo)致鑄坯粘結(jié)和漏鋼。因此我們?cè)谶x用保護(hù)渣理化性能時(shí)既要考慮減緩傳熱減少裂紋又要考慮防止?jié)櫥T坯粘結(jié)。3.3水口插入深度的影響內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院的有關(guān)學(xué)者做了結(jié)晶器流場(chǎng)的水模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬[9]，他們發(fā)現(xiàn)：浸入式水口插入深度和水口側(cè)孔傾角增大，有利于穩(wěn)定鋼液自由液面的波動(dòng)，但增加下流股的沖擊深度，大量熱鋼液下流，不利夾雜物上浮。水口插入深度對(duì)流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果水口側(cè)孔傾角對(duì)流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果：傾角向上10。(d)和o。(e)；向下30。(f)3.4職工操作水平的影響上表中我們可以看出我車間2009年1月~2月各鑄機(jī)各班組裂紋率差距較大職工的操作水平參差不齊。職工的操作水平主要體現(xiàn)在：結(jié)晶器液面的控制、拉速波動(dòng)值控制、快換水口操作、水口侵入深度的控制及加渣撈渣方法等方面。4連鑄坯表面裂紋的控制