鋼錠帽容比優化成材率影響的質量驗證

郭棟

摘要：帽口材質不斷改進，帽口保溫效果逐步提升，從鋼水成坯率提升的到顯著經濟效益。對2670kg錠型帽口由原工藝設計高度230mm降低到210mm，進行產材質量驗證。帽口高度降低后對鋼錠及軋材質量無影響；同時提升了軋制合格成材帽口端的精確切割尺寸。

關鍵詞：帽口；鋼錠；軋材；成材率

帽容比一直以來是制約成材率的一個重要因素，適當的帽容比能夠在提升鋼錠質量的同時減小帽口切除率，提高鋼錠質量。如果帽口設置不合理，使補縮不能夠滿足要求，形成縮孔疏松等缺陷，或帽口過大，降低了工藝出品率，增加了生產成本。[13]

1 驗證過程

1.1 工藝流程

試驗材料的生產工藝流程：EAF→LF→VD→模鑄→750初軋（220mm×220mm）。

1.2 產材結果

2670kg鋼錠帽口端尺寸為：上口0.44m、下口0.56m、實心高度0.16m。

2 質量驗證

2.1 低倍組織質量評價

2.1.1 材1的低倍組織

靠近帽口端所取的橫向試片1，縱向試片1。

低倍缺陷描述：橫向試片：一般疏松2.0、中心疏松1.0、方框偏析1.0、有邊緣增C；縱向試片：樹枝晶和疏松較嚴重。

2.1.2成材率分析

根據材的縱向試片低倍檢驗結果，疏松、偏析、邊緣增碳、樹枝晶較為嚴重，因此，帽口端實心長度為570mm不符合成材要求。

橫向試片疏松程度較輕，而內部夾渣出現在橫向試片，出現夾渣的位置距離為80mm，既距帽口端1000mm～800mm區域符合低倍檢驗。在切取軋材時，帽口端安全切除位置為800mm（實心長度）實既能保證成材要求。

2.2 成分偏析驗證

2.2.1該鋼種的化學成分

40CrMnMoA鋼的化學成分執行標準GB/T30771999，在本試驗中，光譜檢測主要對軋材中的碳、硫偏析進行分析。

2.2.2試片的C、S分析

橫向試片、縱向試片分別取樣分析C、S成分。

橫向試片、縱向試片取樣點光譜成分。

各試片各點的S成分符合40CrMnMo鋼的國標要求，各試片C偏析描述如下：

試片心部增C；試片心部增C；試片邊緣增C最為嚴重，對角線1/4處增C。

各試片均有心部或邊緣增C現象，橫向試片增C現象要比縱向試片輕，是因為離帽口的距離較近。同理，縱向試片接近帽口端出現增C現象。

2.2.3成材率分析

根據各試片上各點光譜檢驗結果，縱向試片有心部或邊緣C現象，增碳范圍：0.46～0.63，因此，不符合成品材成分要求。而橫向試片均無增C現象，因此，符合成品材成分要求。

3 試驗結論

根據上述結果，確定了220mm方軋材的帽口端切除尺寸為800mm，實際帽口端理論應切除838mm，在目前的產材基礎上可多成材38mm。14kg材料利用率提高0.52%。金屬液節省85kg，鋼液成坯率提高3.18%，總的成材率提高0.52%+318%=3.7%。同時9支鋼錠全部探傷合格，試驗結果進一步表明2670Kg錠型帽口優化方案可行。同時得出如下結論：

1）各試片低倍檢驗結果表明其疏松、偏析、邊緣增碳、樹枝晶較為嚴重，光譜結果表明其心部或邊緣增C現象，接近帽口端碳偏析加重。因此，帽口端實心長度為570mm的無法保證成品材低倍以及成分偏析程度的要求。

2）雖然光譜結果表明橫向試片不存在心部或邊緣增C現象，能夠保證成品材成分要求，但是，低倍結果顯示橫向試片出現內部夾渣。因此，結合光譜結果以及出現內部夾渣的位置，確定出220mm方軋材帽口端安全切除位置為800mm時就能保證成品材低倍及成分要求。

3）經過帽口優化，2670kg錠型實際標定重量為2585kg，帽口端重量減輕85kg，鋼液成坯率提高3.18%，軋材質量合格。

4）帽口優化后創造的效益：按月共生產5000噸計算，帽口優化后每月可節約鋼水159噸，按冶煉鋼種平均成本4300元計算，每月可產生直接經濟效益68.37萬元，年效益額可達820.44萬元；實際產材量比理論產材量多14kg，每月可多產材26t，按冶煉鋼種平均成本4300元計算，每月可產生直接經濟效益11.18萬元，年效益額可達134.16萬元。

參考文獻：

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