板坯連鑄機關鍵設備對鋼坯質量影響的分析

劉治國

摘要：伴隨著世界冶金技術的進步，連鑄技術得到了突飛猛進的發展。所以連鑄機關鍵核心設備其結構設計也得以長足的發展和提高。基于此，本文對板坯連鑄機關鍵設備對鋼坯質量影響進行分析。

關鍵詞：板坯連鑄機;關鍵設備;鋼坯質量;影響;

引言

對于板坯連鑄機而言，結晶器、扇形段等關鍵設備的穩定順行是保證板坯生產質量的根本和基礎，如果以上關鍵設備在維修、維護過程中出現偏差或降低標準，都會直接或間接影響到鑄坯質量。因此，只有做好連鑄機關鍵設備的維修與維護，才能減少對鑄坯質量的影響。

1原因分析及改進措施

1.1采用結晶器下方急冷回熱法（SSC）防止表面裂紋

鑄坯表層組織控制。從連鑄到軋制工序的過程中，從工藝和生產成本角度出發，一直以來都在積極推進鑄坯直接送入軋機的熱裝熱送，為了實現這一目標，需要避免鑄坯階段的表面裂紋。隨著近年來對材料性能要求的日益提高，增加了在鋼中添加Nb、V、Ni、Cu等的低合金鋼。這些鋼種的橫向裂紋敏感性增高。關于橫向裂紋已經進行了大量研究，明確了橫向裂紋起因于γ→α相變溫度附近的高溫脆化行為且鑄坯的矯直正是在這個溫度區域進行。因此一般在實際連鑄作業中，將鑄坯矯直時的表面溫度控制在高于或低于該脆化溫度。在此，通過利用連鑄的二次冷卻的鑄坯表層部位的顯微組織控制（SSC），防止成為裂紋起點的晶界膜狀鐵素體的析出，找到了消除上述脆化機制的方法，實現了從根本上去除裂紋。最終在生產厚板鑄坯的鹿島廠，通過2號連鑄機（下文中簡稱為2CC）內二次冷卻，確立了防止鑄坯橫向裂紋的技術訣竅。將應用該組織控制技術用于裂紋敏感性高的含Nb、Ni、Ti厚板用板坯連鑄，在鑄坯整個寬度和全長表層部分數毫米厚度的顯微組織均未見晶界的膜狀鐵素體。由于在鑄坯彎曲/矯直應力集中于晶界的膜狀鐵素體時發生橫向裂紋，因此，通過這樣的組織控制能夠防止裂紋生成。

1.2鑄坯表面裂紋的防止效果

為了確認SSC對防止裂紋的效果，向試驗連鑄機鑄造的鑄坯施加彎曲應變，調查了橫向裂紋的發生狀況。在具有150mm×600mm截面的垂直型試驗連鑄機，使用2.5t鋼水鑄造出4m的鑄坯，用布置在連鑄機下方的彎曲輥，以應變速度2×10-41/s的條件，施加了相當于實際連鑄機彎曲半徑10mR的彎曲應變。連鑄機注流內和彎曲試驗部位，安裝了放射溫度計，從而可得到所設定的熱履歷。鑄坯表面溫度在1170K進行彎曲試驗時，在鑄坯彎曲試驗部位300mm×400mm區域發生橫向裂紋。緩冷情況下，沿晶界發生了裂紋，試驗性地重現了橫向裂紋。與之相對的，SSC情況下相同溫度施加相同應變時，則未見裂紋。調查鑄坯表層部位的顯微組織確認，緩冷條件下生成膜狀鐵素體，而SSC條件下沒有生成，通過鑄坯表層部位的顯微組織控制，可實現防止裂紋發生的效果。

1.3倒錐度對鑄坯質量的影響

結晶器倒錐度太大，會增加坯殼與器壁擠壓和拉坯的阻力，引起橫裂甚至坯殼斷裂。作為結晶器關鍵參數之一，在維修調整結晶器過程中都會特別注意將倒錐度調整到要求范圍內，如果結晶器使用后會發生“跑錐度”問題，需要關注以下4個細節：（1）確保結晶器寬面夾緊力。目前板坯連鑄機結晶器寬面均通過機械、液壓等形式進行夾緊，想從根本上杜絕“跑錐度”首先把上下部夾緊機構調整符合要求。（2）窄面鎖緊機構及支撐桿焊接。在調整好結晶器錐度后必須鎖緊窄面調寬機構并焊接支撐桿。（3）調寬過程注意消除機構間隙。由于窄面調寬機構、連接部位均存在加工間隙，為此需在調寬過程中注意消除，具體做法為調任一規格都應從外向內調整，即最后調寬機構動作方向為向結晶器中心移動方向。（4）注意調整好的結晶器角縫。因為結晶器多次更換斷面、銅板加工問題等原因造成角縫會減少窄面銅板與寬面銅板接觸面，同時減少摩擦力，容易引發“跑錐度”。

1.4扇形段輥縫對鑄坯質量的影響

輥縫開口度誤差解決方案如下：a.通過線外預應力標定，即在扇形段上裝預置標定塊，采用設定壓力進行標定。這時，連桿承受受拉應力（和扇形段在實施澆鑄時狀態一致），鉸接點間隙，往下游偏斜量，輥子和軸承的間隙全部消除，位移傳感器所處位置是真實零位。在生產時，通過夾緊油缸上的高精度位移傳感器（精度：1/1000mm）的和高精度液壓閥閉環控制，可得到在澆鋼過程中的真實輥縫值;b.利用輥縫測量儀對輥縫進行檢測時，通過設計合理的扇形段輥縫調整塊來實現。四連桿扇形段結構，側框架和上框架之間設有輥縫調整塊，當給定壓力時，上框架通過輥縫調整塊和側框架基準面完全貼合，連桿受到拉力。這時，連鑄機處于平行輥縫狀態，消除了連桿鉸接間隙，也消除了弧形段平行四邊形變形帶來的誤差。輥縫儀工作，可以得到除了錐形輥縫值以外所有想要的數據。從平行輥縫到實際澆鑄輥縫及動態輕壓下、重壓下錐形輥縫值，完全由高精度的位移傳感器和液壓閥閉環控制，這時的精度值在3/1000mm以內，完全滿足澆鋼要求。

1.5輥縫超差還可能導致三角區裂紋缺陷的產生

在以往生產過程中，曾經多次出現因零段輥縫超差導致批量鋼坯三角區裂紋缺陷的產生，造成輥縫超差的原因。（1）離線輥縫調整時頂測值與自動輥縫儀測量值不一致。目前維修調整扇形段輥縫包括驗收時全部采用頂測，即用專用千斤頂頂在上下輥中部進行測量，容易因頂起力分布不均勻造成軸承等加工間隙消除情況不可靠，而在線輥縫儀完全模擬鑄坯運行狀態及鋼水靜壓力，更接近實際生產狀態。為此應以在線測量值為準反推離線控制范圍。（2）扇形段內、外弧框架間隙造成的輥縫變化。曾出現過上線扇形段驗收數值完全符合技術要求，上線后進口輥縫變大、出口輥縫變小。通過分析認為是扇形段在維修時垂直放置，內、外弧框架存在間隙，上線后扇形段內弧框架因重力作用向出口方向微移，導致進出口輥縫變化。目前已通過驗收時消除出口側框架間隙的方法加以控制。（3）輥套、芯軸、軸承間隙引發輥縫變化。扇形段維修所需輥套、芯軸、軸承、軸承座及墊片組都會引入自由間隙，為此需在維修前對所有備件按照技術標準進行檢驗，安裝過程遵循維修標準化程序，各軸承座下墊片數量也應嚴格控制在≤5個。同時在調整驗收輥縫時必須進行頂測和自由測量，綜合游隙控制在≤0.4mm。

1.6對弧對鑄坯質量的影響

扇形段固定形式不可靠，無法保證扇形段段間接弧狀態。目前2#板坯連鑄機扇形段固定采用銷軸楔鐵固定形式，該形式雖然存在固定拆卸方便等特點，但同時還存在固定不牢固、不可靠的問題，在銷軸楔鐵使用一段時間后本身的變形，加之銹蝕、水垢使得楔鐵打緊后緊固力度降低，造成接弧偏差。此種情況僅能通過改造扇形段才能根本消除。

結束語

連鑄機關鍵設備是連鑄生產的根本，他直接影響制約著鑄坯質量，因此了解設備參數對鑄坯質量影響的原因，將會對日常生產中有效控制提高鑄坯質量工作帶來積極作用。

參考文獻

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