低碳鋼板坯夾雜類(lèi)表面缺陷的控制

周鋼　郭志剛

【摘 要】夾雜類(lèi)表面缺陷是低碳鋼板坯常見(jiàn)的缺陷之一，嚴(yán)重影響了鑄坯的質(zhì)量。本文針對(duì)邯寶煉鋼廠(chǎng)近期的生產(chǎn)情況，探討如何減少低碳鋼板坯夾雜類(lèi)表面缺陷。

【關(guān)鍵詞】低碳鋼；表面缺陷；夾雜

前言

面對(duì)當(dāng)前鋼鐵市場(chǎng)嚴(yán)峻形勢(shì)，連鑄必須提升產(chǎn)品質(zhì)量，避免連鑄工藝環(huán)節(jié)造成質(zhì)量損失。邯寶煉鋼廠(chǎng)連鑄車(chē)間2×2150板坯連鑄機(jī)采用了目前冶金領(lǐng)域先進(jìn)的工藝和自動(dòng)控制技術(shù)，如鋼包下渣檢測(cè)、結(jié)晶器液壓振動(dòng)、漏鋼預(yù)報(bào)、動(dòng)態(tài)輕壓下等。從2013年5月起，該廠(chǎng)所生產(chǎn)的低碳板坯出現(xiàn)大量結(jié)疤、夾雜降級(jí)品，降級(jí)率為1.3%，降級(jí)品鋼種主要是SPHD、SPHC。為此，該廠(chǎng)對(duì)連鑄工序控制情況進(jìn)行了分析，提出改進(jìn)措施。

1.板坯的表面缺陷

1.1常見(jiàn)的連鑄板坯表面缺陷主要包括：

（1）各種類(lèi)型的表面裂紋（表面縱裂紋、表面橫裂紋、角部縱裂紋、角部橫裂紋和星狀裂紋）；

（2）深振痕；

（3）皮下氣孔；

（4）表面宏觀(guān)夾雜（包括皮下夾雜物）。

通過(guò)綜合分析，該廠(chǎng)低碳鋼由煉鋼工序引起的缺陷主要包括保護(hù)渣、氣泡和Al2O3夾雜缺陷三類(lèi)，各缺陷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖1所示，可見(jiàn)煉鋼類(lèi)缺陷占到了90%，其中又以保護(hù)渣類(lèi)、Al2O3夾雜缺陷為主。這就說(shuō)明，表面缺陷的主要來(lái)源是保護(hù)渣、Al2O3夾雜的卷入。

1.2表面夾雜

表面夾雜多發(fā)生在鑄坯的表面中部，直徑2-15mm，深度≤5mm。冷軋鋼板表面夾雜缺陷表面呈現(xiàn)點(diǎn)狀、塊狀或線(xiàn)條狀的非金屬夾雜物，沿軋制方向間斷或連續(xù)分布，其顏色為棕色、深灰色或白色，如圖2。圖3為表面夾雜形成示意圖。

2.夾雜類(lèi)表面缺陷的控制

通過(guò)對(duì)表面夾雜產(chǎn)生的原因分析，其影響因素包括鋼水潔凈度、結(jié)晶器鋼液面控制、結(jié)晶器保護(hù)渣等。因此為保證連鑄工藝環(huán)節(jié)降低產(chǎn)生夾雜物，連鑄車(chē)間特制定以下措施：

2.1提高鋼水純凈度

加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐冶煉和精煉過(guò)程控制，盡量提高鋼水的純凈度，降低夾雜物含量。鋼水中夾雜物含量高，容易造成弧形連鑄機(jī)坯子中內(nèi)弧夾雜物聚集，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2生產(chǎn)前的檢查

檢查中間包內(nèi)是否有雜物、殘存廢鋼，有則必須清理干凈。小塊雜物部分上浮到渣中，部分有可能隨鋼流進(jìn)入結(jié)晶器，并在坯殼較薄弱處被捕獲，可能會(huì)造成渣漏；或者存在于鑄坯中，在軋制過(guò)程中會(huì)暴露出來(lái)，造成板卷的夾雜、翹皮缺陷，甚至?xí)霈F(xiàn)孔洞等。同時(shí)，烘烤中間包期間塞棒、上水口和板間要有適當(dāng)吹氬量，防止烘烤過(guò)程中各部件發(fā)生氧化現(xiàn)象。

2.3保護(hù)澆注，防止二次氧化

1）檢查長(zhǎng)水口氬氣保護(hù)澆鑄效果，保證不漏氣，長(zhǎng)水口碗部能夠與鋼包下水口緊密結(jié)合，氬氣調(diào)節(jié)保證鋼水液面不裸露。

2）保證中間包內(nèi)覆蓋劑完全覆蓋液面，保證中間包內(nèi)高液面澆鑄。要求換包時(shí)保證中間包液位40噸以上（本廠(chǎng)中間包容量為70噸），防止液面在臨界值卷渣；注意中包內(nèi)的渣量，中包內(nèi)渣量超過(guò)200mm（高級(jí)別品種鋼100mm）時(shí)必須及時(shí)排渣。

2.4結(jié)晶器液面穩(wěn)定控制

1）在澆注過(guò)程中，液面波動(dòng)太大，會(huì)卷入渣子，在鑄坯表面形成皮下夾渣，影響鑄坯質(zhì)量。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，鋼液面波動(dòng)在5mm以?xún)?nèi)時(shí)，就可避免產(chǎn)生皮下夾渣。因此保證液位計(jì)的正常使用，采用液位自動(dòng)控制，穩(wěn)定結(jié)晶器液面十分重要。

2）合適的浸人式水口插人深度。插入深度過(guò)深時(shí)對(duì)坯殼的均勻生長(zhǎng)不利，過(guò)淺則引起液面波動(dòng)加劇。本廠(chǎng)實(shí)驗(yàn)改變浸人式水口插人深度：由實(shí)驗(yàn)前100-190mm變?yōu)?45-175mm，并在第6爐中期更換水口。實(shí)驗(yàn)后，排除其它因素影響，鑄坯夾雜、結(jié)巴率明顯下降。

2.5合適的保護(hù)渣加入

1）注意結(jié)晶器的保護(hù)渣總渣厚（45-50mm），同時(shí)避免在總渣量較厚時(shí)調(diào)大中包吹氬，造成因氬氣量較大形成卷渣。在結(jié)晶器內(nèi)液面出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)注意保護(hù)渣的加入時(shí)機(jī)（液面波動(dòng)較大時(shí)，保護(hù)渣要在液面上升時(shí)加入，避免出現(xiàn)坯殼表面卷渣）

2）實(shí)行倒包操作時(shí)，結(jié)晶內(nèi)的留渣不要過(guò)多，以在倒包中包開(kāi)澆時(shí)鑄坯頂部紅渣為宜，另外，較大的渣膜必須挑出、確實(shí)挑不除的要將其搗碎，減少開(kāi)澆時(shí)上次遺留的保護(hù)渣被沖到結(jié)晶器角部，再逐步消耗，出現(xiàn)鑄坯的角部表面卷渣或有渣條嵌入表面，形成凹坑或其他表面缺陷；

3）在點(diǎn)檢結(jié)晶器液面時(shí)建議要選點(diǎn)進(jìn)行（通常易出現(xiàn)粘接的部位為水口正對(duì)的位置、水口兩側(cè)100-200mm位置、結(jié)晶器的角部），點(diǎn)檢時(shí)避免向下按，最好點(diǎn)檢棒減少與初生坯殼的接觸一旦接觸可能破壞而后再形成坯殼會(huì)產(chǎn)生結(jié)疤，點(diǎn)檢深度在液渣層以上最宜，發(fā)現(xiàn)渣條要先撥掉再挑出。

2.6澆注中吹氬量的調(diào)節(jié)

中間包吹氬量太小時(shí)，下水口的渣線(xiàn)部位以及吐出孔較容易吸附Al2O3夾雜，同樣會(huì)造成塞棒上漲和液面波動(dòng)增大，吐出孔兩側(cè)堵塞不均勻，會(huì)造成結(jié)晶器內(nèi)偏流嚴(yán)重，形成駐波，會(huì)造成保護(hù)渣卷入影響鑄坯表面質(zhì)量，影響保護(hù)渣熔化、潤(rùn)滑和導(dǎo)熱效果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成生產(chǎn)事故。同時(shí)，板間氬氣壓力、流量過(guò)小，空氣吸入會(huì)導(dǎo)致耐材氧化、鋼水二次氧化、鋼水增氮等，鋼水二次氧化的主要產(chǎn)物為Al2O3夾雜，會(huì)導(dǎo)致水口堵塞、保護(hù)渣變性等。

吹氬量過(guò)大，氣泡上升過(guò)程中相互碰撞長(zhǎng)大幾率大大增加，大氣泡在結(jié)晶器液面爆裂，液面翻騰，影響保護(hù)渣熔化，造成卷渣等鑄坯缺陷。

因此，要求上水口氬氣流量控制到2-8L/min，板間氬封背壓控制在0.2-0.4bar，塞棒吹氬2-8L/min。

3.結(jié)論

隨著家電、汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)低碳熱冷軋板的需求量日益增加，同時(shí)對(duì)其質(zhì)量要求也愈來(lái)愈高，而表面缺陷成為了其主要的質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)對(duì)鋼水潔凈度、結(jié)晶器鋼液面、結(jié)晶器保護(hù)渣、吹氬量的調(diào)節(jié)等的控制，能夠有效的防止表面夾雜的出現(xiàn)。