連鑄坯表面縱裂紋的控制

連鑄坯表面縱裂紋的控制

連二錢學海摘要：針對柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠連鑄二車間2009年年初表面縱裂紋率上升的情況，分析了表面縱裂紋的形成機理，結(jié)合連鑄二車間的實際生產(chǎn)情況，認為產(chǎn)生表面縱裂紋的主要影響因素是：結(jié)晶器冷卻強度不合理、保護渣選擇不當、水口插入深度不合理、職工操作水平不穩(wěn)定等，為此，采取了優(yōu)化結(jié)晶器冷卻、優(yōu)化保護渣的使用、調(diào)整水口插入深度、穩(wěn)定操作水平等一系列的改進措施，鑄坯的表面縱裂紋率從年初的4%以上降低到下半年的0.61%。2009年我車間裂紋率合計如下：月份123456789101112裂紋率4.344.513.426.705.152.980.970.540.640.320.600.581前言柳鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠連鑄二車間的4#、5#、6#板坯連鑄機均是一機一流直弧形板坯連鑄機，分別于2004年、2006年、2007年熱試投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力120萬噸/臺年。自投產(chǎn)以來表面縱裂紋一直是影響鑄坯表面質(zhì)量的最主要的缺陷，為此我廠組織開展了降低板坯裂紋率的攻關(guān)工作，并取得了顯著效果，板坯裂紋率已由20%以上降至5%左右。但板坯裂紋問題仍然是限制我車間提高產(chǎn)品質(zhì)量主要影響因素，在2009年里，我車間表面縱裂紋率出現(xiàn)了上升的情況，在分析了表面縱裂紋的形成機理后，結(jié)合我車間的實際生產(chǎn)情況，采取了一系列的改進措施，鑄坯的表面縱裂紋率得到了有效控制。2連鑄坯裂紋形成機理[1]鑄坯的表面縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器，由于熱流分布不均勻，造成坯殼生長厚度不均，在坯殼薄的地方產(chǎn)生應力集中；結(jié)晶器壁與坯殼表面間的摩擦力使坯殼承受較大的負荷，在牽引坯殼向下運動時產(chǎn)生縱向應力，這種應力與從結(jié)晶器窄面到寬面中心線的距離呈直線增加，最大處在板坯的中間。而鋼水靜壓力隨著坯殼往下移動呈直線增加，靜壓力使得坯殼往外鼓，表面裂紋得到進一步的發(fā)展。3連鑄坯表面裂紋的主要影響因素3.1結(jié)晶器冷卻強度的影響鑄坯的表面縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器內(nèi)彎月面處初生坯殼厚度的不均勻性，結(jié)晶器冷卻強度對鑄坯表面裂紋的影響由為重要?？蝶惖热薣2]通過建立結(jié)晶器內(nèi)凝固傳熱與應力分析的耦合計算模型[3~6]計算了鑄坯出結(jié)晶器時坯殼外層和內(nèi)層所受的應力狀態(tài)和應力大小，并指出鑄坯凝固前沿附近應力處于極限強度范圍有產(chǎn)生裂紋的可能性。

圖片來自：崔立新，陳素瓊，張家泉．板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)溫度場／應力場耦合分析[J]．寶鋼技術(shù)，2002，增刊：32—36．3.2保護渣的影響我廠生產(chǎn)的鋼種多為含C=0．09％～0．16％的裂紋敏感的包晶反應鋼，有研究表明[8]：此類鋼種當澆注速度在1．0m／min~1．4m／min之間時，隨著堿度的升高，縱向裂紋侵害的程度減輕。堿度在1．10以上，縱向裂紋的損傷率明顯降低。為了能夠達到足夠大而且均勻放熱，必須選擇堿度、粘度和結(jié)晶溫度的正確組合，這樣做對這種鋼來說就能達到防止產(chǎn)生縱裂紋的結(jié)果。圖1結(jié)晶器內(nèi)保護渣分布示意圖結(jié)晶器玻璃膜結(jié)晶膜液渣膜渣圈顆粒層燒結(jié)層熔渣層鋼液凝固殼對于[C]=0.09～0.16%的包晶鋼國內(nèi)外目前傾向于采用高堿度保護渣，通過：1、減少透明玻璃體達到減少輻射傳熱；2、結(jié)晶體內(nèi)的微孔和界面極大地削弱晶格振動，從而減弱傳導傳熱，達到減緩傳熱和減少裂紋的目的。但是，當保護渣堿度過高，析晶溫度過高時易嚴重惡化鑄坯潤滑狀況，導致鑄坯粘結(jié)和漏鋼。因此我們在選用保護渣理化性能時既要考慮減緩傳熱減少裂紋又要考慮防止?jié)櫥T坯粘結(jié)。3.3水口插入深度的影響內(nèi)蒙古科技大學材料與冶金學院的有關(guān)學者做了結(jié)晶器流場的水模型實驗和數(shù)值模擬[9]，他們發(fā)現(xiàn)：浸入式水口插入深度和水口側(cè)孔傾角增大，有利于穩(wěn)定鋼液自由液面的波動，但增加下流股的沖擊深度，大量熱鋼液下流，不利夾雜物上浮。水口插入深度對流場影響的實驗和數(shù)值模擬結(jié)果水口側(cè)孔傾角對流場影響的實驗和數(shù)值模擬結(jié)果：傾角向上10。(d)和o。(e)；向下30。(f)3.4職工操作水平的影響上表中我們可以看出我車間2009年1月~2月各鑄機各班組裂紋率差距較大職工的操作水平參差不齊。職工的操作水平主要體現(xiàn)在：結(jié)晶器液面的控制、拉速波動值控制、快換水口操作、水口侵入深度的控制及加渣撈渣方法等方面。4連鑄坯表面裂紋的控制