板坯連鑄機關(guān)鍵設(shè)備對鋼坯質(zhì)量影響的分析

劉治國

摘要：伴隨著世界冶金技術(shù)的進(jìn)步，連鑄技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。所以連鑄機關(guān)鍵核心設(shè)備其結(jié)構(gòu)設(shè)計也得以長足的發(fā)展和提高?；诖耍疚膶Π迮鬟B鑄機關(guān)鍵設(shè)備對鋼坯質(zhì)量影響進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：板坯連鑄機;關(guān)鍵設(shè)備;鋼坯質(zhì)量;影響;

引言

對于板坯連鑄機而言，結(jié)晶器、扇形段等關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定順行是保證板坯生產(chǎn)質(zhì)量的根本和基礎(chǔ)，如果以上關(guān)鍵設(shè)備在維修、維護(hù)過程中出現(xiàn)偏差或降低標(biāo)準(zhǔn)，都會直接或間接影響到鑄坯質(zhì)量。因此，只有做好連鑄機關(guān)鍵設(shè)備的維修與維護(hù)，才能減少對鑄坯質(zhì)量的影響。

1原因分析及改進(jìn)措施

1.1采用結(jié)晶器下方急冷回?zé)岱ǎ⊿SC）防止表面裂紋

鑄坯表層組織控制。從連鑄到軋制工序的過程中，從工藝和生產(chǎn)成本角度出發(fā)，一直以來都在積極推進(jìn)鑄坯直接送入軋機的熱裝熱送，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要避免鑄坯階段的表面裂紋。隨著近年來對材料性能要求的日益提高，增加了在鋼中添加Nb、V、Ni、Cu等的低合金鋼。這些鋼種的橫向裂紋敏感性增高。關(guān)于橫向裂紋已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，明確了橫向裂紋起因于γ→α相變溫度附近的高溫脆化行為且鑄坯的矯直正是在這個溫度區(qū)域進(jìn)行。因此一般在實際連鑄作業(yè)中，將鑄坯矯直時的表面溫度控制在高于或低于該脆化溫度。在此，通過利用連鑄的二次冷卻的鑄坯表層部位的顯微組織控制（SSC），防止成為裂紋起點的晶界膜狀鐵素體的析出，找到了消除上述脆化機制的方法，實現(xiàn)了從根本上去除裂紋。最終在生產(chǎn)厚板鑄坯的鹿島廠，通過2號連鑄機（下文中簡稱為2CC）內(nèi)二次冷卻，確立了防止鑄坯橫向裂紋的技術(shù)訣竅。將應(yīng)用該組織控制技術(shù)用于裂紋敏感性高的含Nb、Ni、Ti厚板用板坯連鑄，在鑄坯整個寬度和全長表層部分?jǐn)?shù)毫米厚度的顯微組織均未見晶界的膜狀鐵素體。由于在鑄坯彎曲/矯直應(yīng)力集中于晶界的膜狀鐵素體時發(fā)生橫向裂紋，因此，通過這樣的組織控制能夠防止裂紋生成。

1.2鑄坯表面裂紋的防止效果

為了確認(rèn)SSC對防止裂紋的效果，向試驗連鑄機鑄造的鑄坯施加彎曲應(yīng)變，調(diào)查了橫向裂紋的發(fā)生狀況。在具有150mm×600mm截面的垂直型試驗連鑄機，使用2.5t鋼水鑄造出4m的鑄坯，用布置在連鑄機下方的彎曲輥，以應(yīng)變速度2×10-41/s的條件，施加了相當(dāng)于實際連鑄機彎曲半徑10mR的彎曲應(yīng)變。連鑄機注流內(nèi)和彎曲試驗部位，安裝了放射溫度計，從而可得到所設(shè)定的熱履歷。鑄坯表面溫度在1170K進(jìn)行彎曲試驗時，在鑄坯彎曲試驗部位300mm×400mm區(qū)域發(fā)生橫向裂紋。緩冷情況下，沿晶界發(fā)生了裂紋，試驗性地重現(xiàn)了橫向裂紋。與之相對的，SSC情況下相同溫度施加相同應(yīng)變時，則未見裂紋。調(diào)查鑄坯表層部位的顯微組織確認(rèn)，緩冷條件下生成膜狀鐵素體，而SSC條件下沒有生成，通過鑄坯表層部位的顯微組織控制，可實現(xiàn)防止裂紋發(fā)生的效果。

1.3倒錐度對鑄坯質(zhì)量的影響

結(jié)晶器倒錐度太大，會增加坯殼與器壁擠壓和拉坯的阻力，引起橫裂甚至坯殼斷裂。作為結(jié)晶器關(guān)鍵參數(shù)之一，在維修調(diào)整結(jié)晶器過程中都會特別注意將倒錐度調(diào)整到要求范圍內(nèi)，如果結(jié)晶器使用后會發(fā)生“跑錐度”問題，需要關(guān)注以下4個細(xì)節(jié)：（1）確保結(jié)晶器寬面夾緊力。目前板坯連鑄機結(jié)晶器寬面均通過機械、液壓等形式進(jìn)行夾緊，想從根本上杜絕“跑錐度”首先把上下部夾緊機構(gòu)調(diào)整符合要求。（2）窄面鎖緊機構(gòu)及支撐桿焊接。在調(diào)整好結(jié)晶器錐度后必須鎖緊窄面調(diào)寬機構(gòu)并焊接支撐桿。（3）調(diào)寬過程注意消除機構(gòu)間隙。由于窄面調(diào)寬機構(gòu)、連接部位均存在加工間隙，為此需在調(diào)寬過程中注意消除，具體做法為調(diào)任一規(guī)格都應(yīng)從外向內(nèi)調(diào)整，即最后調(diào)寬機構(gòu)動作方向為向結(jié)晶器中心移動方向。（4）注意調(diào)整好的結(jié)晶器角縫。因為結(jié)晶器多次更換斷面、銅板加工問題等原因造成角縫會減少窄面銅板與寬面銅板接觸面，同時減少摩擦力，容易引發(fā)“跑錐度”。

1.4扇形段輥縫對鑄坯質(zhì)量的影響

輥縫開口度誤差解決方案如下：a.通過線外預(yù)應(yīng)力標(biāo)定，即在扇形段上裝預(yù)置標(biāo)定塊，采用設(shè)定壓力進(jìn)行標(biāo)定。這時，連桿承受受拉應(yīng)力（和扇形段在實施澆鑄時狀態(tài)一致），鉸接點間隙，往下游偏斜量，輥子和軸承的間隙全部消除，位移傳感器所處位置是真實零位。在生產(chǎn)時，通過夾緊油缸上的高精度位移傳感器（精度：1/1000mm）的和高精度液壓閥閉環(huán)控制，可得到在澆鋼過程中的真實輥縫值;b.利用輥縫測量儀對輥縫進(jìn)行檢測時，通過設(shè)計合理的扇形段輥縫調(diào)整塊來實現(xiàn)。四連桿扇形段結(jié)構(gòu)，側(cè)框架和上框架之間設(shè)有輥縫調(diào)整塊，當(dāng)給定壓力時，上框架通過輥縫調(diào)整塊和側(cè)框架基準(zhǔn)面完全貼合，連桿受到拉力。這時，連鑄機處于平行輥縫狀態(tài)，消除了連桿鉸接間隙，也消除了弧形段平行四邊形變形帶來的誤差。輥縫儀工作，可以得到除了錐形輥縫值以外所有想要的數(shù)據(jù)。從平行輥縫到實際澆鑄輥縫及動態(tài)輕壓下、重壓下錐形輥縫值，完全由高精度的位移傳感器和液壓閥閉環(huán)控制，這時的精度值在3/1000mm以內(nèi)，完全滿足澆鋼要求。

1.5輥縫超差還可能導(dǎo)致三角區(qū)裂紋缺陷的產(chǎn)生

在以往生產(chǎn)過程中，曾經(jīng)多次出現(xiàn)因零段輥縫超差導(dǎo)致批量鋼坯三角區(qū)裂紋缺陷的產(chǎn)生，造成輥縫超差的原因。（1）離線輥縫調(diào)整時頂測值與自動輥縫儀測量值不一致。目前維修調(diào)整扇形段輥縫包括驗收時全部采用頂測，即用專用千斤頂頂在上下輥中部進(jìn)行測量，容易因頂起力分布不均勻造成軸承等加工間隙消除情況不可靠，而在線輥縫儀完全模擬鑄坯運行狀態(tài)及鋼水靜壓力，更接近實際生產(chǎn)狀態(tài)。為此應(yīng)以在線測量值為準(zhǔn)反推離線控制范圍。（2）扇形段內(nèi)、外弧框架間隙造成的輥縫變化。曾出現(xiàn)過上線扇形段驗收數(shù)值完全符合技術(shù)要求，上線后進(jìn)口輥縫變大、出口輥縫變小。通過分析認(rèn)為是扇形段在維修時垂直放置，內(nèi)、外弧框架存在間隙，上線后扇形段內(nèi)弧框架因重力作用向出口方向微移，導(dǎo)致進(jìn)出口輥縫變化。目前已通過驗收時消除出口側(cè)框架間隙的方法加以控制。（3）輥套、芯軸、軸承間隙引發(fā)輥縫變化。扇形段維修所需輥套、芯軸、軸承、軸承座及墊片組都會引入自由間隙，為此需在維修前對所有備件按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，安裝過程遵循維修標(biāo)準(zhǔn)化程序，各軸承座下墊片數(shù)量也應(yīng)嚴(yán)格控制在≤5個。同時在調(diào)整驗收輥縫時必須進(jìn)行頂測和自由測量，綜合游隙控制在≤0.4mm。

1.6對弧對鑄坯質(zhì)量的影響

扇形段固定形式不可靠，無法保證扇形段段間接弧狀態(tài)。目前2#板坯連鑄機扇形段固定采用銷軸楔鐵固定形式，該形式雖然存在固定拆卸方便等特點，但同時還存在固定不牢固、不可靠的問題，在銷軸楔鐵使用一段時間后本身的變形，加之銹蝕、水垢使得楔鐵打緊后緊固力度降低，造成接弧偏差。此種情況僅能通過改造扇形段才能根本消除。

結(jié)束語

連鑄機關(guān)鍵設(shè)備是連鑄生產(chǎn)的根本，他直接影響制約著鑄坯質(zhì)量，因此了解設(shè)備參數(shù)對鑄坯質(zhì)量影響的原因，將會對日常生產(chǎn)中有效控制提高鑄坯質(zhì)量工作帶來積極作用。

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