大圆坯低碳钢表面裂纹的改善

郝广鹏，毛成杰，王国强，石荣民

( 特钢事业部)

摘要: 大圆坯连铸机生产的低碳钢有时会出现铸坯表面裂纹缺陷，通过对浸入式水口插入深度、保护渣的使用、结晶器系统以及二次冷却强度等各项指标的优化，降低了低碳钢表面裂纹的缺陷。

关键词: 大圆坯; 表面裂纹; 表面温度; 冷却强度

0 前言

新区连铸自投产以来，生产部分低碳钢连铸坯时会出现不同程度的表面裂纹缺陷，并遗传给其后的轧制产品，导致出现轧制废品。为了提高铸坯质量，必须对低碳钢连铸坯表面裂纹的成因进行分析，找到解决的办法。

1 低碳钢表面裂纹的成因分析

引起铸坯产生表面裂纹的因素有很多，连铸生产过程中的温度控制、冷却控制、液面稳定性控制、振动参数控制及矫直控制对低碳钢铸坯裂纹的产生均有明显影响。

1． 1 浸入式水口深度对表面裂纹的影响

浸入式水口插入过深时，从水口出口流出的钢水带到弯月面上的热量不足，保护渣熔化不均匀，而浸入式水口插入深度过浅时，结晶器液面波动大，液渣无法均匀流入结晶器与坯壳之间的空隙，令坯壳的凝固不均匀，引起表面裂纹。影响浸入式水口插入深度的因素有:

1) 中间包升降设备可靠性低，四个液压缸升降不一致。

2) 液压缸有时会泄压造成中间包偏斜。

3) 中间包在使用中变形严重。

1． 2 保护渣对表面裂纹的影响

选用的保护渣不合适，使用过程中变性，主要原因为低碳钢保护渣适应能力不强，钢水过热度高对保护渣性能造成影响，综合作用导致保护渣保障能力差，间断出现表面裂纹缺陷。保护渣加入量的控制也不严格，结晶器中的保护渣时常过厚或过薄。

1． 3 结晶器对表面裂纹的影响

1) 结晶器在长时间的使用过程中，结晶器铜板和足辊会逐渐发生磨损、变形或位移，使初生坯壳受到损伤，从而导致连铸坯裂纹缺陷。

2) 结晶器的锥度不合适。结晶器锥度过小，与连铸坯的凝固线收缩率不适应，产生的气隙大，热阻增加，坯壳生长慢，回温快; 锥度过大，连铸坯与结晶器间的摩擦力增加，而且低碳钢摩擦力比中碳钢摩擦力高出15% ～ 20%，低碳钢坯壳厚度不均匀性也强，振痕深，表面更易产生横裂纹。

3) 振动参数不合适。横裂纹与振痕是共生的，振痕深度增加，横裂纹发生几率增加，要减少横裂纹就要减少振痕深度，振痕深度取决于振动频率、振幅、负滑脱时间。

4) 结晶器的冷却强度偏大，结晶器弯月面初生坯壳不均匀，导致铸坯产生纵裂纹。

1． 4 二冷强度对表面裂纹的影响

二冷水的配水量不合理，采用的动态二冷配水模型只令二冷水量与拉速相匹配，冷却强度过大，铸坯表面温度偏低，断面内温度梯度增大，热应力提高，使坯壳薄弱处应力集中，极易发生裂纹，而原有的微小裂纹处在过大的冷却速度下也会扩展成明显的裂纹。

2 改进措施

2． 1 浸入式水口插入深度的改善

1) 在中间包车的液压阀台侧增设液压平衡马达，定期校正位置传感器，平衡各个液压缸的升降，保证四个液压缸升降一致。

2) 按渣线要求制作不同规格的垫块，变渣线时选用合适规格的垫块放置到中包升降框架下面，以防液压缸泄压造成中包偏斜。

3) 增加中间包的钢板厚度，在中间包上加焊加强筋，减少中间包的变形量，同时根据中包变形量确定各流的水口长度，确保水口底端平齐一致，进而保证插入深度的一致。

2． 2 保护渣使用的改善

1) 选用合适的保护渣。保护渣消耗量需要满足润滑，以防止黏结产生纵裂纹，也要满足浅振痕，以防止横裂纹。选择碱度、粘度和结晶温度的正确组合，对低碳钢来说就能达到防止产生裂纹的效果。

2) 优化加保护渣的操作，保护渣在结晶器中的厚度控制在35 ～ 50 mm，液渣层厚度在7 ～ 10 mm，确保保护渣在结晶器内均匀熔化，使液渣层保持稳定。

2． 3 结晶器系统的改善

1) 强化对结晶器使用状况的监控力度，发现结晶器铜板和足辊发生严重的磨损、变形或位移时，及时更换和修复。

2) 采用合适的结晶器锥度。对新上线的结晶器铜板的表面质量和倒锥度进行检查，符合标准才能使用。

3) 定期对结晶器足辊、固定段、扇形段的对弧情况进行检测，保证准确对弧。

4) 调整振幅和振频。采用高频率小振幅的振动方式，减少偏振，降低负滑脱时间，使振痕深度降低，有利于减轻横裂纹。

5) 调整结晶器冷却强度。调节结晶器冷却水流量，调节前后的数值见表1 和表2，确保结晶器初始坯壳均匀生长。

2． 4 二次冷却改善

1) 建立温度、拉速动态配水模型。测量铸坯表面温度，利用测量值修正TWS 动态温度曲线，通过拉速来设定配水量，利用动态温度曲线实时修订和稳定配水量，确保连铸坯表面温度均匀、波动小。

2) 二次冷却采用弱冷。将三段式冷却改为二段式冷却，令活动段下区不再喷水，设定合适的配水量，调整前后的数值见表3、表4，提高铸坯的表面温度，避免连铸坯表面进入700 ～ 900 ℃的第III 脆性温度区，减少了在矫直区出现的表面裂纹。

3 结语

通过对浸入式水口插入深度，保护渣的使用，结晶器锥度、冷却强度、振动参数及二次冷却强度等对低碳钢表面裂纹的影响，提出了相应的改善措施，大幅降低了铸坯表面裂纹的缺陷，低碳钢的铸坯表面无缺陷率由原来的90%提高到目前的98． 97%。

参考文献

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