西城板坯角部横裂纹产生原因及控制措施

2017-03-28李永成

山东工业技术 2017年4期

李永成

摘要：文章结合无锡西城特种船用板有限公司炼钢厂实际生产中出现的板坯角部横裂纹产生的因素进行排查、分析，并采取控制措施，使缺陷得到有效控制。

关键词：板坯；角部横裂；烂边；Q235B

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

无锡西城特种船用板有限公司炼钢厂（以下简称西城炼钢厂）板坯连铸一直生产规格2001250～1400mm的Q235B板坯，受钢板价格上涨的影响，2016年4月12日开始批量生产大规格2001600mm的Q235B板坯，并且为提高产能，拉速由0.85m/min，提高到0.95～1.00m/min，板坯经轧制后存在烂边现象，而中板厂为了与炼钢厂产能匹配，希望生产边部不需处理便可销售的毛边板，而烂边将造成毛边板无法生产。经过跟踪、分析，判断中板烂边为板坯角部横裂纹造成，随即采取了一系列的措施，使板坯角部横裂纹得到控制，基本满足毛边板的生产要求。

1 西城炼钢厂板坯连铸机主要参数

2 角部横裂轧制后及酸蚀后形貌

图1为角部横裂，经中板厂轧制后的形貌，中板厂判定为烂边。

图2、图3是轧后中板缺陷部位的金相图片，裂纹处有明显脱碳，脱碳层深约0.29 mm，也说明该缺陷来源于板坯的原始缺陷；而后检查所生产的板坯，角部存在横裂纹。

3 板坯角部横裂纹形貌

经过对板坯的检验发现，角部横裂纹基本分布在振痕里，裂纹宽0.5～1mm，向内扩展5～15mm，严重的达到20mm，而轻微的仅为发纹。但这些缺陷，无论大小，经过加热炉加热，均会氧化脱碳，造成裂纹内大量氧化物夹杂，无法经轧制焊合，而产生烂边缺陷。

4 角部横裂纹产生的影响因素

普遍认为，连铸坯多数的表面缺陷起源于结晶器。经观察，角部横裂纹均出现在振痕里，说明该缺陷与结晶器内坯壳的状态有关；通过对漏钢后板坯角部的检验，反推裂纹出现的位置发现，角部横裂纹自矫直段6段开始出现，表明该裂纹在矫直时出现。故西城炼钢厂主要围绕结晶器内坯壳的状态及矫直进行影响因素的排查。

4.1 振动参数的影响

振动参数影响板坯在结晶器里的脱模情况，而主要影响因素为负滑脱时间tN。角部横裂纹与振痕伴生，振痕谷底伴有夹杂、成分偏析和原始的微观裂纹，振痕越深上述缺陷越明显，负滑脱时间的长短，影响振痕的深度。相关文献[1]指出，降低负滑脱时间可以减少振痕深度。西城炼钢厂板坯连铸振动方式为四偏心正弦振动，有两套振动机构，振幅分别为±2.85mm，±4.0mm。

在常用的振动配方下，拉速v=1m/min，振动频率f和负滑动时间tN分别为：

有关文献[2]指出，负滑动时间取值范围在0.1～0.25s，认为对于不同的钢种最佳负滑动时间为0.1s左右。很显然振动方案1更符合要求，使用振动方案2、振动方案3时，角部横裂纹进一步恶化。

4.2 拉速的影響

李德发等人对板坯在过热度均为30℃，不同拉速下进行有限元分析认为[3]，随着拉速的升高，由于钢液在结晶器内停留时间短，热量传输速率减少，出口温度高，坯壳则较薄。而角部在结晶器内，为坯壳最薄区域，拉速过快，将造成铸坯角部坯壳过薄，不足以承受钢水静压力和拉坯产生的外力，容易产生裂纹。

经过试验，在连铸设备状态良好的情况下，断面2001250mm，使用±2.85mm振动机构，拉速在1.0m/min以内，没有发现角部横裂缺陷，而拉速增加到1.05m/min、1.10 m/min、1.20 m/min，均发现角部裂纹，且随拉速的增加有加重的趋势。

4.3 结晶器水量的影响

西城炼钢厂将结晶器水量，窄面不变，宽面先后试用265m3/h、260m3/h、255m3/h 、245 m3/h，中板轧制后烂边现象依然存在，且并未减轻。表明结晶器水量不是西城炼钢厂角部横裂纹的主要影响因素。

4.4 比水量的影响

二冷区采用弱冷，有利于提高矫直时角部温度，使角部矫直温度高于900℃，避开第Ⅲ脆性区，从而减少矫直产生角部横裂纹。经过试验，西城炼钢厂板坯比水量由0.55l/kg改为0.45l/kg，轧后烂边明显减轻，板坯角部不经打磨基本看不到裂纹。

4.5 二冷区铸坯冷却状态的影响

二冷区铸坯冷却状态不好，角部过冷温度处于第Ⅲ脆性区，容易产生矫直横裂纹。通过对二冷区铸坯冷却情况的检查，发现矫直段6、7段，水平段8、9、10、11段存在不同程度的设备漏水，板坯表面水流聚集，而矫直段6、7段还存在大量水流顺着矫直辊从角部淌下的情况，板坯角部明显发黑。连铸备用段维修周期相对较长，临时采用在东侧加压缩空气管，将水流从东侧吹向西侧，经过观察，角部横裂纹也由东西两边都有，变为仅西边有。轧制后，中板烂边也存在类似情况，由两边均有分布，变为一边存在严重烂边，另一边较轻微。

由此判断，矫直段水流聚集、并由角部淌下，造成角部过冷，矫直后撕裂是造成西城炼钢厂板坯角部横裂纹的主要原因。

当把板坯连铸弯曲段、矫直段相续更换后，矫直段淌水得到解决，角部横裂纹得到明显改善，中板烂边现象得到控制。

5 控制措施

（1）选用±2.85mm的振动系统，同时采用较高的频率，即采用低振幅高振频。

（2）拉速不超过1.0m/min。

（3）比水量选用0.45l/min。

（4）定期对二冷区喷淋、连铸各段设备漏水情况进行检查，对喷嘴定期清堵；连铸漏水的段及时更换。

通过采取以上措施，在拉速控制在0.90～1.0m/min时，烂边得到控制，基本满足生产毛边板的要求。

6 结论

矫直段水流聚集并由角部淌下，角部过冷，矫直时撕裂是造成西城炼钢厂Q235B板坯角部横裂纹的主要原因；拉速过快易产生角部横裂纹；采用低频高幅、二冷区弱冷有利于减轻角部横裂纹。

参考文献：

[1]于学森，彭其春，童志博等.减少A36含硼钢板坯角部横裂[J].特殊钢，2012（12）：29-31.