板坯形状缺陷的研究与控制

第３７卷第３期　２０１５年６月　甘肃冶金　Ｖｏ１．３７　Ｎｏ．３　ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｊｕｎ．，２０１５　文章编号：１６７２—４４６１（２０１５）０３—００２３－０３　板坯形状缺陷的研究与控制　庞志忠　（山东钢铁济南分公司炼钢厂，山东济南２５０１０１）　摘要：结合济钢中厚板厂炼钢工序的实际生产工艺过程，对连铸板坯主要形状缺陷（鼓肚、凹陷）的产生原因进行　了研究分析，并针对每种形状缺陷提出了相应的预防控制措施，实施后取得了良好效果。　关键词：板坯；形状缺陷；鼓肚；凹陷；改进措施　中图分类号：ＴＧ２４９．７　文献标识码：Ａ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｓｌａｂ　Ｓｈａｐｅ　Ｄｅｆｅｃｔｓ　ＰＡＮＧ　Ｚｈｉ—ｚｈｏｎｇ　（Ｔｈｅ　Ｍｅｄｉｕｍ　Ｐｌａｔｅ　Ｐｌａｎｔ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｐｌａｔｅ　ｐｌａｎｔ　ｏｆ　Ｊｉｎａｎ　Ｓｔｅｅｌ，ｒｅ．　ｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｈａｐｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｂｕｌ￣ｎｇ，ｃｏｎｃａｖｅ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｓｌａｂ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｓｈａｐｅ　ｄｅｆｅｃｔ，ｇｏｏｄ　ｒｅｓｕｌｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ａｆｔｅｒ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ｓｌａｂ；ｓｈａｐｅ　ｄｅｆｅｃｔ；ｂｕｌｇｉｎｇ；ｃｏｎｃａｖｅ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　１　引言　在板坯连铸质量控制中，除铸坯内部、表面缺陷　外，对于板坯形状缺陷的控制也是板坯质量控制的　内微凹，鼓肚铸坯侧弧则是向外凸出（图１、图２）。　板坯鼓肚会引起液相穴内富集溶质钢水产生流　动，引起严重的中心偏析和断面裂纹。　严重的板坯大面鼓肚会使板坯拉不出来，造成　停机事故，损坏扇形段；在出扇形段后产生的鼓肚如　未及时发现将损坏切割车设备，如带液芯进行切割　将发生极其严重的切割漏钢事故。　重点工作。板坯铸坯常见的形状缺陷有鼓肚、凹陷　等，对于形状缺陷控制的意义不仅在于满足坯型标　准，提高轧制成材率；而且形状缺陷的产生将导致漏　钢事故和裂纹缺陷的批量产生。本文通过对板坯形　状缺陷的产生原因进行分析，提出相应的改进控制　措施，达到板坯形状控制良好、减少铸机事故的目　的。　２鼓肚缺陷　２．１鼓肚形貌及影响　鼓肚缺陷是指铸坯表面坯壳受到钢水静压力的　作用而鼓胀成凸面的现象。这种缺陷主要发生在板　坯中，有时也发生在方坯中，中心凸起最大值与边缘　的厚度差叫鼓肚量，以此来描述铸坯鼓肚变形程度。　在板坯发生的鼓肚分为大面鼓肚和侧弧鼓肚，　大面鼓肚一般发生在铸坯内外弧，较少见；侧弧鼓肚　是一种常见的铸坯缺陷，正常铸坯的侧弧应该是向　图１　板坯侧面鼓肚局部放大图　厶ｌ＿’　朔酾勰　雅婉Ｗ　ｌＥ　－ｒ王：０　２０一ｉｆ９ｌ３　：　ｌ一　妇４　６．ｃｏｎｒ２４　甘　肃　冶　金　第３７卷　２．３预防及控制措施　（１）根据生产钢种特性，调整合适的结晶器锥度，　及结晶器足辊的弧线位置，理论计算与生产实践相　结合，制定工艺参数。　（２）制定合理的温度一托速制度。实际生产中严　格控制钢水过热度（一般在ｌ０～２５　），稳定铸坯拉　速，避免前后炉次拉速波动过大，如拟速变化大，特　别是由慢变快时，二次冷却水量也应同步增加，避免　出扇形段鼓肚。　图２板坯大面鼓肚（断面）　（３）制定合理二冷配水制度，板坯铸机应使用动　态二冷配水制度。　（４）制定合适的扇形段开口度　加强扇形段开口　度的监测、调整。做好扇形段辊子弯曲情况监测，发　现问题及时更换，可采用多节辊防止辊子变形。做　好扇形段液压系统的维护、点检，防止液压失压或扇　２．２缺陷成因　２．２．１　钢水过热度、拉速、二次冷却影响　在钢水过热度高、拉速快、冷却不良的情况下，　使铸坯温度过高，坯壳薄、坯壳强度低，在钢水静压　力作用下容易造成坯壳鼓肚。　形段抬起。提高扇形段夹辊质量并做好日常点检，　防止夹辊断裂。　板坯拉速过高、二次冷却过弱，使铸坯液芯长度　超过铸机的冶金长度，拉出铸机后会形成大面严重　鼓肚。　３　凹陷　３．１缺陷形貌及影响　拉速变化的影响：尤其是前一炉温度高、拉速　慢，浇注炉次拉速过快，拉速变化幅度过大，相应二　偏离角凹陷：从断面看，铸坯形状在板坯大面或　侧面偏离角部位出现向铸坯内部的ｆｌ１陷（图３、图　４）。　冷水量未能跟随增加，造成出拉矫机铸坯仍未完全　凝固，铸坯回温液芯延长而缺少有效夹辊支撑，受到　整个铸机高度的液态钢水静压力作用造成铸坯出扇　形段的铸坯大面严重鼓肚。　２．２．２扇形段开口度影响　板坯窄面凹陷：在铸坯窄面坯壳呈圆弧状向铸　坯内部凹陷。　扇形段辊子开口度变大，不利于铸坯凝固末端　的压合，液态钢水在静压力作用下继续填充凝固末　端空隙，高温坯壳强度低、塑性变形能力较好，容易　产生鼓肚。　２．２．３结晶器锥度的影响　结晶器锥度：结晶器锥度过小或结晶器下口磨　损严重，铸坯过早脱落结晶器壁，为导致板坯窄面鼓　肚的原因之一。不同的钢种具有不同的收缩率，结　晶器锥度调整应与钢种相对应，锥度过大容易粘结　图３板坯大面偏离角部的严重凹陷　漏钢，锥度过小则容易产生侧面鼓肚。　２．２．４足辊的影响　坯壳刚出结晶器时比较薄，如侧面足辊支撑不　足，则容易产生侧弧鼓肚。应该将足辊“硬”一些，　即将足辊面调进结晶器侧弧线以内０．５　ｍｍ左右，使　得侧弧微凹，使坯壳收到轻微挤压，不会产生侧弧鼓　肚。　２．２．５扇形段设备方面　扇形段液压系统故障造成的失压、扇形段抬起、　扇形段夹辊断裂、夹辊弯曲变形等问题，可导致较严　重的鼓肚现象。　图４侧弧偏离角部的轻微凹陷　蓝－ｊ　监理望Ｉｍ　Ｇｓ　Ｊ　２６—１／３．　第３期　庞志忠：板坯形状缺陷的研究与控制　２５　板坯偏离角凹陷一般伴随产生偏离角纵裂或结　大，造成液面不稳定、坯壳受到不均匀力作用，常导　疤缺陷，严重时可能产生偏离角纵裂漏钢。　致连续凹陷的产生。　３．２缺陷成因　（６）温度、拉速影响。钢水温度过高或拉速过快，　３．２．１偏离角部位产生的严重凹陷　都将导致在结晶器内生成的坯壳薄，坯壳不均匀性　如图３所示的板坯大面的严重凹陷，其产生原　严重，承受应力的能力减弱，坯壳薄弱处易产生凹　因为铸坯在扇形段内产生较严重的鼓肚，后鼓肚铸　陷、内裂。　坯经过下一扇形段或下一夹辊后，面部鼓肚部位受　（７）水口对中。水口对中不良，易造成结晶器内　到夹辊向铸坯内部压力被逐渐压平，但由于窄面及　坯壳厚度的不均匀，出现局部应力集中而产生凹陷　角部坯壳较厚、偏离角部坯壳薄，造成偏离角部坯壳　及偏离角内裂。　向铸坯内部陷入，形成了偏离角部的严重凹陷。凹　３．２．３窄面整体凹陷原因　陷部位内部受到张力作用，伴随凹陷产生角部内裂　一般轻微的窄面整体圆弧状凹陷属正常现象　纹。　（图５），如其凹陷程度符合ＹＢ／Ｔ２０１２—２００４中对铸　这种严重凹陷的产生原因主要为：在坯壳凝固　坯凹陷量的要求则对轧制方面影响不大，其形成的　末端以上等某一扇形段液压系统故障失压造成的扇　主要原因为足辊调整偏“硬”（即足辊面调进结晶器　形段抬起、扇形段夹辊断裂或扇形段夹辊弯曲严重。　侧弧线以内量过大）导致。　３．２．２一般偏离角凹陷　在偏离角部位较轻的凹陷在板坯各面均可出　现，它是铸坯凝固过程中产生的。偏离角凹陷缺陷　同时可能伴随偏离角裂纹或结疤，其形成原因主要　为：　（１）钢水成分影响。碳含量在０．１０％～０．１５％的　钢种在凝固过程中发生包晶反应，伴随着较大的线　收缩，产生的气隙使各部分传热不均匀，造成局部冷　却不足产生凹陷，尤其在偏离角部位，坯壳最薄，凹　陷及角部内裂纹易在此处产生，严重时造成角裂漏　钢。这就是普碳钢易发生偏离角凹陷及角部结疤裂　纹的主要原因。　（２）结晶器方面的影响。结晶器铜板或铜管磨损　严重或镀层剥落时，组合式结晶器铜板厚度不均匀，　图５侧弧面整体凹陷　结晶器四周水缝不均匀或水缝堵塞等原因，造成铸　坯在结晶器内冷却不均匀，使得出结晶器坯壳厚度　３．３预防及控制措施　不均匀。坯壳较薄的部位受到强烈的二冷喷淋冷　（１）为预防大面偏离角的严重凹陷，应做好扇形　却，凝固收缩力不均匀易发生凹陷。另外结晶器冷　段液压系统的维护、点检，防止液压失压或扇形段抬　却强度过大造成角部收缩明显，促进气隙形成，增加　起。提高扇形段夹辊质量并做好日常点检，防止夹　传热阻力，坯壳变薄形成凹陷。　辊断裂，偏离角部位出现严重凹陷后应立即停机，避　（３）保护渣影响。结晶器保护渣传热性能不良，　免损失过大。停机后处理液压系统故障或更换扇形　关键影响因素为保护渣黏度，保护渣黏度过低时，则　段。　易造成传热的不均匀性，从而产生铸坯凹陷。　（２）尽量控制钢中碳含量避开包晶反应区，［ｃ］　（４）扇形零段影响。如结晶器与扇形零段顺弧偏　向上限或下限控制。　差较大，造成坯壳偏离结晶器铜板而出现坯壳与铜　（３）安装时保证结晶器水缝均匀，提高结晶器材　板间的传热不均匀。因角部坯壳较厚不易变形，而　质，防止结晶器磨损严重及镀层脱落，结晶器实施弱　大面坯壳因钢水静压力作用贴于铜板，产生轻微鼓　冷冷却，合理控制冷却强度。　肚，在进入零段后，在偏离角部产生凹陷。另外零段　（４）根据钢种特性选用合适的保护渣，适当提高　夹辊弯曲严重时，铸坯产生间隙鼓肚，易造成偏离角　结晶器保护渣黏度，提高保护渣传热均匀性，保护渣　凹陷。　加入时坚持勤加少加原则。　（５）振动影响。振动不平稳，振动横向偏摆量过　（下转第２９页）　黯ｉｊ　＆ｃ眦　第３期　高生龙：用公称面积计算热轧圆盘条强度的可行性探讨　２９　有利于节约材料。　图５用公称面积计算与负偏差的关系　３　结语　（１）在现有生产条件下，公称面积和实测面积的　差值在１％以内，采用公称面积计算强度，不影响合　格率。　（２）经过统计分析，在现有生产条件下改变面积　的计算方法，没有产生明显的“尺寸效应”，检验结　果未出现系统差异。　参考文献：　［１］ＧＢ／Ｔ２２８．１－２０１０．金属材料拉伸试验．第１部分：室温　试验方法［Ｓ］．　［２］ＧＢ　１４９９．２—２００７．钢筋混凝土用钢．第２部分：热轧带肋　钢［Ｓ］．　［３］　ＧＢ　１４９９．１－２００８．钢筋混凝土用钢一第１部分：热轧光圆　钢筋［ｓ］．　［４］　张春华．公称横截面积法检测螺纹钢物理性能［Ｊ］．物　理测试，１９９４（１）：４１—４２．　（３）同一个批次内，用公称面积计算代表了试样　的平均性能结果，变化范围更小，减少了由于面积测　量引入的差异。　［５］　ＧＢ／Ｔ　１４９８１—２００９．热轧圆盘条尺寸、外形、重量及允许　偏差［Ｓ］．　收稿日期：２０１４．１２一Ｏ８　（４）采用公称面积有利于加严负偏差控制。当然　在负偏差范围生产，而且不降低强度，有利于节约材　料。　作者简介：高生龙（１９７１．），男，工程师。　（上接第２５页）　（５）提高扇形段顺弧精度，尤其是结晶器与零段，　发现零段夹辊弯曲严重及时进行更换。　（６）监测振动平稳性，保证振动横向偏摆不大于　０．２　ｍｍ，纵向偏摆不大于０．４　ｍｍ。　（７）适当增加窄面足辊与铸坯的接触程度，防止　分析，通过采取铸机工艺参数控制、加强设备１３常检　查及保证设备工艺参数等措施，可有效控制形状缺　陷的产生。铸坯坯形控制良好对避免出现批量质量　问题和生产事故有利。　铸坯鼓肚，但足辊不应调整过硬，否则可能造成拉坯　阻力大，侧面铸坯凹陷过大。　（８）控制好钢水过热度，确定合适的拉速制度，防　止温度过高、拉速过快造成的坯壳过薄。　参考文献：　［１］李凯玉．板坯形状控制［Ｊ］．浙江冶金，２００５（５）：１８—２０　收稿日期：２０１５—０２．２５　（９）严格水口装配，保证水口对中良好，防止偏　流，保证铸坯均匀凝固。　作者简介：庞志忠（１９８０．），男，２００４年毕业于西安建筑科技大学冶　金工程专业，工程师。从事炼钢工艺技术工作。　４结语　对板坯鼓肚、凹陷形状缺陷产生原因进行研究　蔗　ＴＥｅ￣…ｉ１．ＧＳＬ８５Ｙ６Ｊ５Ｌ＠Ｉ４８６２６！　ｃｏ　ｍ