連鑄普碳鋼Q235B縱裂控制-周海龍

1、連鑄普碳鋼Q235B縱裂控制摘 要：針對(duì)攀鋼板坯連鑄普碳鋼Q235B縱裂問題，本文從鋼水成分，保護(hù)渣性能，連鑄工藝方面分析了縱裂產(chǎn)生的原因并提出了相應(yīng)的解決措施。關(guān)鍵詞： 連鑄 縱裂 鋼水成分 結(jié)晶器保護(hù)渣Research on problem of longitudinal cracks on plainCarbon steel grade Q235B by continuous castingZHOU Hai long(Vanadium Recovery And Steelmaking plant of PZH Steel,Panzhihua ,Sichuan,China) Abstrac

2、t: Referring to the problem of longitudinal cracks on plain carbon steel grade Q235B produced by Pan Gang slab caster, This article will describe reasons for longitudinal cracks and provide corresponding solutions based on analysis about liquid steel chemical constitution and continuous casting proc

3、ess.Key words: continuous casting, longitudinal cracks, liquid steel chemical constitution, exploitation and application of mould powder1 前言普碳鋼是攀鋼板坯連鑄主要產(chǎn)品之一，其代表鋼種為Q235B，攀鋼板坯連鑄自投產(chǎn)以來，普碳鋼表面質(zhì)量良好，但自去年開始生產(chǎn)該鋼種時(shí)，縱裂問題比較突出，按照管理規(guī)定，凡是縱裂超標(biāo)者務(wù)必下線人工清理后方可輸送到下一道工序，這不僅增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本，而且也不利于產(chǎn)品表面質(zhì)量的提高。本文分析了產(chǎn)生縱裂的原因并提出了相應(yīng)

4、的解決措施；通過半年時(shí)間對(duì)生產(chǎn)的詳細(xì)跟蹤，普碳鋼縱裂問題得到了有效控制。2 普碳鋼Q235B縱裂特征及原因分析普碳鋼Q235B縱裂的宏觀特征見圖1，澆注方向圖1 Q235B縱裂的宏觀特征普碳鋼縱裂一般沿鑄坯的澆鑄方向的中部產(chǎn)生，長(zhǎng)度從20300mm不等，嚴(yán)重時(shí)可貫穿整塊坯子，寬度為27mm，深度為25mm。2003年3月份生產(chǎn)普碳鋼Q235B時(shí)縱裂情況見表1所示，縱裂率（爐）達(dá)6.51%。表1 2005年19月份生產(chǎn)普碳鋼Q235B縱裂情況生產(chǎn)爐數(shù)/爐產(chǎn)生縱裂爐數(shù)/爐爐縱裂率/生產(chǎn)塊數(shù)/塊產(chǎn)生縱裂塊數(shù)/塊塊縱裂率/445296.51%32341043.21造成普碳鋼Q235B縱裂原因較復(fù)雜，但

5、大致可從鋼水成分和工藝因素兩方面加以分析。2.1 鋼水成分對(duì)Q235B表面縱裂影響通常，凡是能改善鋼的高溫力學(xué)性能的元素都能阻止鑄坯表面產(chǎn)生縱裂，而惡化鋼的高溫力學(xué)性能的元素將促使鑄坯表面縱裂增加，影響Q235B表面縱裂的鋼水成分主要是指C、Mn/S，Q235B化學(xué)成分見表2。表2 Q235B化學(xué)成分 CSiMnSPCuNi0.12200.12300.30.70.0450.0450.30.32.1.1 碳含量的影響圖2 碳含量與縱裂的關(guān)系圖2為Q235B表面縱裂與鋼中C關(guān)系，從圖2可以看出， C=0.12%0.14%時(shí)縱裂發(fā)生率最高，這是因?yàn)镃=0.12%0.14%的鋼在凝固過程中發(fā)生包晶轉(zhuǎn)變

6、（L+）產(chǎn)生體積收縮，從而產(chǎn)生應(yīng)力集中。具有包晶點(diǎn)成分的鋼（C=0.18%）體積收縮量最大，而實(shí)際澆鑄的Q235B含Mn有擴(kuò)大區(qū)因素的影響，所以實(shí)際包晶成份點(diǎn)會(huì)向FeC相圖左下方轉(zhuǎn)移，因此造成C=0.13%左右的鋼收縮量最大，當(dāng)收縮量大時(shí)沿縱向產(chǎn)生的應(yīng)力集中也大，從而增加了縱裂傾向。2.1.2 Mn/S的影響鋼中S對(duì)表面縱裂影響是因?yàn)镾在晶界偏析及在奧氏體晶界析出造成的晶界脆化所致，從文獻(xiàn)1的FeS相圖可知，S只溶于鋼液，而在固態(tài)鐵中的溶解度及小，它和鐵形成熔點(diǎn)為1190的FeS，F(xiàn)eS又與鐵形成熔點(diǎn)更低的共晶體（989），當(dāng)結(jié)晶完成時(shí)，鋼中的S幾乎全部集中到枝晶之間的剩余鋼液中，并最后形成F

7、e+FeS共晶，從而增加縱裂傾向，但是S的偏析受到Mn的抑制，因?yàn)镸n與S的親和力大于Fe與S的親和力從而優(yōu)先形成高熔點(diǎn)（1600）的MnS，S與Mn結(jié)合生成MnS降低了低熔點(diǎn)的FeS在晶界析出，所以合適的Mn/S比可減少縱裂的發(fā)生，研究認(rèn)為2Mn/S40時(shí)S對(duì)縱裂影響最小。從發(fā)生縱裂爐次的Mn/S比情況看，Mn/S40的比例為77.2%。2.2 工藝因素對(duì)Q235B縱裂的影響研究表明3 ，縱裂是在鑄坯彎月面產(chǎn)生，在二冷區(qū)得到擴(kuò)展。因此凡能影響坯殼生長(zhǎng)的所有工藝因素均能對(duì)Q235B縱裂造成不同程度影響。2.2.1 保護(hù)渣的影響保護(hù)渣在結(jié)晶器與坯殼之間形成的渣膜可對(duì)坯殼起到均冷、緩冷作用，合適的

8、保護(hù)渣理化指標(biāo)對(duì)減少縱裂有十分重要影響，保護(hù)渣的粘度及熔速對(duì)縱裂影響見圖34，從圖3可知，隨著保護(hù)渣的粘度與熔速比增大，鑄坯縱裂傾向越來越小。130014001250(f)/Pa縱裂紋指數(shù)圖3 保護(hù)渣粘度對(duì)縱裂紋影響保護(hù)渣粘度，PaS; f渣系熔化時(shí)間,S; 攀鋼目前澆鑄Q235B使用的保護(hù)渣的理化指標(biāo)見表3。生產(chǎn)實(shí)踐表明： A渣縱裂比例最高，C渣縱裂次之，B渣縱裂最少。這是因?yàn)锽渣的粘度與熔速比最大；此外具有較高的堿度（R1.1）的保護(hù)渣其結(jié)晶相比例高，在使用高堿度保護(hù)渣時(shí)，結(jié)晶器與鑄坯之間具有較高比例的固相，因而有利于降低結(jié)晶器的熱流，從而達(dá)到均冷、緩冷目的，減少縱裂的發(fā)生。表3 澆注Q2

9、35B結(jié)晶器保護(hù)渣主要理化指標(biāo)廠家堿度粘度(Pas)熔速(s)（1250）熔點(diǎn)()(粘度/熔速)(Pa)A1.040.225211250.00423B1.280.642.410400.01415C1.170.172710750.2.2.2 結(jié)晶器液面波動(dòng)的影響結(jié)晶器液面波動(dòng)對(duì)縱裂的影響見圖34，從圖3可以看出，結(jié)晶器液面波動(dòng)在5mm以內(nèi)時(shí)縱裂影響指數(shù)最小。為了保持結(jié)晶器液位穩(wěn)定，攀鋼1#板坯連鑄機(jī)于2001年新增了液位自動(dòng)控制功能，但其投運(yùn)效果不理想，2005年110月投運(yùn)率僅為78.3%，而人工控制液位則因操作工技能參差不齊，難以長(zhǎng)時(shí)間保證液位精度在控制范圍內(nèi)，因此勢(shì)必增加縱裂傾向。縱裂紋指

10、數(shù)結(jié)晶器中液面波動(dòng)L/mm圖4 結(jié)晶器液面波動(dòng)對(duì)縱裂紋的影響2.2.3 包次頭尾爐對(duì)縱裂的影響攀鋼1#板坯連鑄機(jī)單中包連澆爐數(shù)一般為79爐，統(tǒng)計(jì)發(fā)生的29爐Q235B縱裂，發(fā)現(xiàn)包次頭尾爐占了32.2%，包次頭尾爐縱裂發(fā)生率高的原因是頭尾爐次與正常中間連澆爐次工藝條件不同，鑄機(jī)拉速變化大從而導(dǎo)致二冷水流量波動(dòng)較大所致。特別是快速升降速度時(shí)，對(duì)其影響更加顯著。2.2.4 過熱度過高的鋼水過熱度使坯殼變薄，從而增大縱裂發(fā)生幾率，澆注Q235B的大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)過熱度大于25時(shí)，縱裂發(fā)生率顯著增加，當(dāng)過熱度小于25時(shí)，縱裂發(fā)生率與過熱度無明顯關(guān)系。3 普碳鋼縱裂的控制措施通過以上對(duì)Q235B縱裂原

11、因的分析，采取了以下四項(xiàng)措施來控制普碳鋼縱裂。（1）從Q235B的成分上加以調(diào)控，出鋼C盡量避開最大包晶點(diǎn)即0.12%0.14%區(qū)間；嚴(yán)格控制出鋼S，Mn按中上限控制，這樣就提高了Mn/S比。（2）通過結(jié)晶器保護(hù)渣對(duì)比試驗(yàn)，找到了適合澆注Q235B的保護(hù)渣；即采用具有較高堿度和較高的粘度與熔速比的B廠保護(hù)渣適合澆注Q235B，同時(shí)對(duì)保護(hù)渣質(zhì)量進(jìn)行定期抽查以確保其質(zhì)量穩(wěn)定。（3）加強(qiáng)了對(duì)結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)的維護(hù),提高了其投運(yùn)率，從而減少了因結(jié)晶器液面波動(dòng)而增加鑄坯縱裂傾向；規(guī)范對(duì)包次頭尾爐升降速操作。（4）嚴(yán)格控制Q235B澆注溫度在15301545范圍。4 結(jié)語影響Q235B表面縱裂的主要原因是鋼水C含量在0.12%0.14%范圍，Mn/S比不高，結(jié)晶器保護(hù)渣性能不合適，鋼水過熱度高。通過對(duì)這些因素的控制，經(jīng)過近半年的生產(chǎn)實(shí)踐，Q235B縱裂得到了有效控制，統(tǒng)計(jì)2005年10月2006年4月974爐7402塊鑄坯，縱裂爐數(shù)發(fā)生率僅為2.13%，縱裂塊數(shù)發(fā)生率僅為0.97%，比2003年3月分