30 t～50 t下注大鋼錠質(zhì)量分析及改進

鄧向陽(中天鋼鐵集團有限公司，江蘇213011)

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30 t～50 t下注大鋼錠質(zhì)量分析及改進

鄧向陽
(中天鋼鐵集團有限公司，江蘇213011)

摘要:對30 t～50 t下注大鋼錠檢測不合格的原因進行了深入的研究與分析，發(fā)現(xiàn)主要缺陷為夾渣及白點。采取優(yōu)化鋼錠模設(shè)計參數(shù)，即增加冒口容積，提高鋼錠錐度，降低鋼錠高徑比，另外還適當(dāng)增加鋼水澆注過熱度、降低澆注速度等，充分去除鋼錠模內(nèi)上浮的鋼水夾雜物。同時通過加強保護澆注，冶煉過程的鋼水去氣、去夾雜，脫模后鋼錠的緩冷等操作，最終使得30 t～50 t下注大鋼錠檢測不合格問題得到了有效控制。

關(guān)鍵詞:大鋼錠;高徑比;錐度;過熱度;澆注速度

我公司設(shè)計了一套30 t～50 t下注鋼錠模，并實現(xiàn)了該系列模鑄鋼錠的批量生產(chǎn)。然而自投產(chǎn)以來，市場反饋我公司生產(chǎn)的模鑄鋼錠經(jīng)用戶加工后多次出現(xiàn)檢測不合格的現(xiàn)象。為解決這一問題，本文進行了深入的研究與分析。

1　大鋼錠檢測不合格原因分析

目前我公司生產(chǎn)的30 t～50 t模鑄下注大鋼錠產(chǎn)品質(zhì)量波動非常大，用戶檢測合格率只有70%～80%，不僅造成了大量的材料報廢，也給用戶帶來了大量加工成本損失。通過多次對缺陷進行取樣分析，發(fā)現(xiàn)檢測不合格主要是由鍛件內(nèi)存在的夾雜及白點等缺陷造成的，而夾雜及白點均是由鋼錠材料帶入。

1．1夾雜物缺陷

1．1．1夾雜物缺陷形成原因分析

取樣分析夾雜物形貌及組成成分如圖1～圖3所示。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，引起檢測不合格的缺陷主要為Al2O3、MgO和硅酸鹽等夾雜物。該類夾雜物主要來源于鋼水中未來得及上浮的脫氧產(chǎn)

圖1　夾雜缺陷低倍分析圖貌Figure 1　 Macroscopic analysis diagram of inclusion

圖2　夾雜缺陷電鏡分析圖貌Figure 2　Electron microscope analysis diagram of inclusion

圖3　夾雜能譜成分分析圖貌Figure 3　EDS composition analysis diagram

物、卷進鋼水中的爐渣、澆注系統(tǒng)不清潔帶入的雜物、耐材侵蝕物、澆注過程鋼水二次氧化產(chǎn)物等。

1．1．2減少鋼錠內(nèi)夾雜物的措施

( 1)對鋼錠模的設(shè)計參數(shù)作了如下調(diào)整:增加冒口容積，將鋼錠的冒口容積由原來的15%左右增加至18%左右，從而增加了冒口吸附夾雜的能力;減小鋼錠的高徑比，將高徑比由原來的1．5 ～1．7減少至1．3～1．5，實現(xiàn)了鋼錠由瘦高型向矮胖型的轉(zhuǎn)變，從而縮短了夾雜物上浮的路徑，便于夾雜物的上浮;將鋼錠的單邊錐度由原來的3%～3．5%提高到3．5%～4%，同樣有利于夾雜物的充分上浮。

( 2)為了促進鋼錠模內(nèi)鋼水中的夾雜物盡量上浮，將鋼水過熱度由原來的43～48℃提高至53 ～58℃，將平均澆注速度由110 mm/min降低至90 mm/min。為了增加冒口的保溫效果，延長冒口處鋼水液態(tài)時間，當(dāng)冒口鋼水上升高度達1/3時，開始添加發(fā)熱劑，使用量為1．5 kg/t，當(dāng)冒口補縮結(jié)束后，迅速加入碳化稻殼1．5 kg/t～2．5 kg/t。

( 3)為減少外來夾雜物對鋼水的污染，在澆注前認(rèn)真做好以下工作:每個錠模每次使用結(jié)束后對錠模內(nèi)壁進行打磨;對每個流鋼磚進行檢查，并將毛刺磨掉;改進吹吸風(fēng)系統(tǒng)，認(rèn)真做好澆注系統(tǒng)的“三吹一吸”工作，確保澆注系統(tǒng)的清潔。

( 4)為防止鋼水在澆注過程二次氧化帶來氧化物夾雜，澆注前對澆注系統(tǒng)進行吹氬保護，澆注過程中對大包下水口處進行吹氬保護;采取底部分段吊加保護渣的方式，這樣即可以防止鋼水在錠模內(nèi)吸氣，又可以防止底部鋼水卷渣。

( 5)加強鋼水?dāng)U散脫氧工作，減少過程Al的燒損。對于沒有成品Al要求的鋼種，將成品鋁含量控制在0．003%～0．006%，既保證鋼水的脫氧要求，又可以防止因大量用鋁而生成難熔難上浮的Al2O3等夾雜物。對于有成品鋁要求的鋼種，用鋁時機盡量前移，真空處理后禁止再喂入鋁線，使得鋼水中生成的脫氧產(chǎn)物Al2O3等夾雜物有足夠的時間聚集上浮。

1．2白點缺陷

圖4　白點缺陷形貌Figure 4　 Morphology of flakes

1．2．1白點缺陷形貌

白點缺陷形貌如圖4所示。

1．2．2減少白點缺陷的措施

( 1)保證入爐廢鋼清潔、干燥，出鋼前對合金進行烘烤。

( 2)澆注系統(tǒng)砌筑前保證平板的溫度在80～100℃之間。

( 3)烘烤湯道用磚、保護渣、絕熱板和發(fā)熱劑等原輔材料，確保其干燥度。同時對長時間不用的鋼錠模進行烘烤，確保澆注前，錠模內(nèi)壁溫度不低于80℃。

( 4)控制高真空度下氬氣流量在35 L/min～40 L/min范圍內(nèi)，保證良好的攪拌去氣效果。在生產(chǎn)模鑄鋼錠時做好LF爐出鋼溫度的控制，確保高真空保持時間在15 min～20 min范圍內(nèi)。真空后對每爐鋼水進行H含量的在線檢測，當(dāng)H含量高于2．0×10－6時，必須將此爐鋼水先回LF爐升溫，再重新進行真空處理。

( 5)鋼錠凝固后立即進行脫模，并迅速將鋼錠移進緩冷坑進行緩冷，緩冷前用連鑄熱坯對緩冷坑進行烘烤加熱。

2　結(jié)論

( 1)通過研究分析發(fā)現(xiàn)造成我公司大鋼錠檢測不合格的主要原因是夾渣與白點缺陷。

( 2)針對夾渣與白點缺陷，我們通過對鋼錠模設(shè)計參數(shù)及澆注工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并通過強化冶煉過程中鋼水去氣、去夾雜及保護澆注等細(xì)節(jié)操作，自2014年下半年以來我公司生產(chǎn)的30 t ～50 t下注大鋼錠，經(jīng)用戶使用檢測后，尚未出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象。

參考文獻

［1］東富義．嚴(yán)格控制鋼水質(zhì)量，保證鑄鋼件產(chǎn)品合格率．大型鑄鍛件，2007( 2)．

［2］張慶坤，等．影響鋼中氫含量的因素．大型鑄鍛件，2008 ( 2)．

編輯李韋螢

Quality Analysis and Improvement of 30 t～50 t Bottom Poured Heavy Ingot

Deng Xiangyang

Abstract:The unqualified reason of 30 t～50 t bottom poured heavy ingot has been thoroughly studied and analyzed．It showed that the major defects are slag inclusion and flakes．By adopting the optimized design parameters for ingot mold，such as increasing the volume of riser，increasing the taper of ingot，reducing the height-diameter ratio of ingot，appropriately increasing the superheat degree of molten steel and reducing the pouring rate etc．，the floating inclusions of molten steel in the ingot mold could be removed adequately．Meanwhile，by strengthening the protection for pouring process，degassing and removing the inclusion for molten steel during smelting process，slow cooling after remolding，the unqualified issue of 30 t～50 t bottom poured heavy ingot has been effectively controlled eventually．

Key words:heavy ingot; height-diameter ratio; taper; overheat degree; pouring rate

收稿日期:2015—03—25

文獻標(biāo)志碼:B

中圖分類號:TF77