西城板坯角部橫裂紋產(chǎn)生原因及控制措施

李永成

摘 要：文章結(jié)合無錫西城特種船用板有限公司煉鋼廠實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的板坯角部橫裂紋產(chǎn)生的因素進行排查、分析，并采取控制措施，使缺陷得到有效控制。

關(guān)鍵詞：板坯；角部橫裂；爛邊；Q235B

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.014

無錫西城特種船用板有限公司煉鋼廠（以下簡稱西城煉鋼廠）板坯連鑄一直生產(chǎn)規(guī)格2001250～1400mm的Q235B板坯，受鋼板價格上漲的影響，2016年4月12日開始批量生產(chǎn)大規(guī)格2001600mm的Q235B板坯，并且為提高產(chǎn)能，拉速由0.85m/min，提高到0.95～1.00m/min，板坯經(jīng)軋制后存在爛邊現(xiàn)象，而中板廠為了與煉鋼廠產(chǎn)能匹配，希望生產(chǎn)邊部不需處理便可銷售的毛邊板，而爛邊將造成毛邊板無法生產(chǎn)。經(jīng)過跟蹤、分析，判斷中板爛邊為板坯角部橫裂紋造成，隨即采取了一系列的措施，使板坯角部橫裂紋得到控制，基本滿足毛邊板的生產(chǎn)要求。

1 西城煉鋼廠板坯連鑄機主要參數(shù)

2 角部橫裂軋制后及酸蝕后形貌

圖1為角部橫裂，經(jīng)中板廠軋制后的形貌，中板廠判定為爛邊。

圖2、圖3是軋后中板缺陷部位的金相圖片，裂紋處有明顯脫碳，脫碳層深約0.29 mm，也說明該缺陷來源于板坯的原始缺陷；而后檢查所生產(chǎn)的板坯，角部存在橫裂紋。

3 板坯角部橫裂紋形貌

經(jīng)過對板坯的檢驗發(fā)現(xiàn)，角部橫裂紋基本分布在振痕里，裂紋寬0.5～1mm，向內(nèi)擴展5～15mm，嚴重的達到20mm，而輕微的僅為發(fā)紋。但這些缺陷，無論大小，經(jīng)過加熱爐加熱，均會氧化脫碳，造成裂紋內(nèi)大量氧化物夾雜，無法經(jīng)軋制焊合，而產(chǎn)生爛邊缺陷。

4 角部橫裂紋產(chǎn)生的影響因素

普遍認為，連鑄坯多數(shù)的表面缺陷起源于結(jié)晶器。經(jīng)觀察，角部橫裂紋均出現(xiàn)在振痕里，說明該缺陷與結(jié)晶器內(nèi)坯殼的狀態(tài)有關(guān)；通過對漏鋼后板坯角部的檢驗，反推裂紋出現(xiàn)的位置發(fā)現(xiàn)，角部橫裂紋自矯直段6段開始出現(xiàn)，表明該裂紋在矯直時出現(xiàn)。故西城煉鋼廠主要圍繞結(jié)晶器內(nèi)坯殼的狀態(tài)及矯直進行影響因素的排查。

4.1 振動參數(shù)的影響

振動參數(shù)影響板坯在結(jié)晶器里的脫模情況，而主要影響因素為負滑脫時間tN。角部橫裂紋與振痕伴生，振痕谷底伴有夾雜、成分偏析和原始的微觀裂紋，振痕越深上述缺陷越明顯，負滑脫時間的長短，影響振痕的深度。相關(guān)文獻[1]指出，降低負滑脫時間可以減少振痕深度。西城煉鋼廠板坯連鑄振動方式為四偏心正弦振動，有兩套振動機構(gòu)，振幅分別為±2.85mm，±4.0mm。

在常用的振動配方下，拉速v=1m/min，振動頻率f和負滑動時間tN分別為：

有關(guān)文獻[2]指出，負滑動時間取值范圍在0.1～0.25s，認為對于不同的鋼種最佳負滑動時間為0.1s左右。很顯然振動方案1更符合要求，使用振動方案2、振動方案3時，角部橫裂紋進一步惡化。

4.2 拉速的影響

李德發(fā)等人對板坯在過熱度均為30℃，不同拉速下進行有限元分析認為[3]，隨著拉速的升高，由于鋼液在結(jié)晶器內(nèi)停留時間短，熱量傳輸速率減少，出口溫度高，坯殼則較薄。而角部在結(jié)晶器內(nèi)，為坯殼最薄區(qū)域，拉速過快，將造成鑄坯角部坯殼過薄，不足以承受鋼水靜壓力和拉坯產(chǎn)生的外力，容易產(chǎn)生裂紋。

經(jīng)過試驗，在連鑄設(shè)備狀態(tài)良好的情況下，斷面2001250mm，使用±2.85mm振動機構(gòu)，拉速在1.0m/min以內(nèi)，沒有發(fā)現(xiàn)角部橫裂缺陷，而拉速增加到1.05m/min、1.10 m/min、1.20 m/min，均發(fā)現(xiàn)角部裂紋，且隨拉速的增加有加重的趨勢。

4.3 結(jié)晶器水量的影響

西城煉鋼廠將結(jié)晶器水量，窄面不變，寬面先后試用265m3/h、260m3/h、255m3/h 、245 m3/h，中板軋制后爛邊現(xiàn)象依然存在，且并未減輕。表明結(jié)晶器水量不是西城煉鋼廠角部橫裂紋的主要影響因素。

4.4 比水量的影響

二冷區(qū)采用弱冷，有利于提高矯直時角部溫度，使角部矯直溫度高于900℃，避開第Ⅲ脆性區(qū)，從而減少矯直產(chǎn)生角部橫裂紋。經(jīng)過試驗，西城煉鋼廠板坯比水量由0.55l/kg改為0.45l/kg，軋后爛邊明顯減輕，板坯角部不經(jīng)打磨基本看不到裂紋。

4.5 二冷區(qū)鑄坯冷卻狀態(tài)的影響

二冷區(qū)鑄坯冷卻狀態(tài)不好，角部過冷溫度處于第Ⅲ脆性區(qū)，容易產(chǎn)生矯直橫裂紋。通過對二冷區(qū)鑄坯冷卻情況的檢查，發(fā)現(xiàn)矯直段6、7段，水平段8、9、10、11段存在不同程度的設(shè)備漏水，板坯表面水流聚集，而矯直段6、7段還存在大量水流順著矯直輥從角部淌下的情況，板坯角部明顯發(fā)黑。連鑄備用段維修周期相對較長，臨時采用在東側(cè)加壓縮空氣管，將水流從東側(cè)吹向西側(cè)，經(jīng)過觀察，角部橫裂紋也由東西兩邊都有，變?yōu)閮H西邊有。軋制后，中板爛邊也存在類似情況，由兩邊均有分布，變?yōu)橐贿叴嬖趪乐貭€邊，另一邊較輕微。

由此判斷，矯直段水流聚集、并由角部淌下，造成角部過冷，矯直后撕裂是造成西城煉鋼廠板坯角部橫裂紋的主要原因。

當(dāng)把板坯連鑄彎曲段、矯直段相續(xù)更換后，矯直段淌水得到解決，角部橫裂紋得到明顯改善，中板爛邊現(xiàn)象得到控制。

5 控制措施

（1）選用±2.85mm的振動系統(tǒng)，同時采用較高的頻率，即采用低振幅高振頻。

（2）拉速不超過1.0m/min。

（3）比水量選用0.45l/min。

（4）定期對二冷區(qū)噴淋、連鑄各段設(shè)備漏水情況進行檢查，對噴嘴定期清堵；連鑄漏水的段及時更換。

通過采取以上措施，在拉速控制在0.90～1.0m/min時，爛邊得到控制，基本滿足生產(chǎn)毛邊板的要求。

6 結(jié)論

矯直段水流聚集并由角部淌下，角部過冷，矯直時撕裂是造成西城煉鋼廠Q235B板坯角部橫裂紋的主要原因；拉速過快易產(chǎn)生角部橫裂紋；采用低頻高幅、二冷區(qū)弱冷有利于減輕角部橫裂紋。

參考文獻：

[1]于學(xué)森，彭其春，童志博等.減少A36含硼鋼板坯角部橫裂[J].特殊鋼，2012（12）：29-31.

[2]李憲奎，張德明.連鑄結(jié)晶器振動技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000：20.

[3]李德發(fā)，邢淑清，麻永林.基于ANSYS的厚板坯連鑄過程角部區(qū)域坯殼生長數(shù)值模擬[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報，2011（12）：352-356.