關于板坯結晶器在線調寬時銅板劃傷問題的研究

◇馬鋼第四鋼軋總廠 王 恒 高茜

馬鋼四鋼軋1、2#板坯連鑄機結晶器多次發生銅板劃傷問題，造成結晶器壽命縮短，在線調寬功能受限，對生產順行、產品質量、下線維護等帶來一系列的問題，困擾已久。本文由此展開研究，主要從結晶器本體設備和生產準備角度找出原因并提出解決方案。

1 結晶器銅板作用與構造

板坯連鑄機結晶器由四塊銅板（兩塊寬面，兩塊窄面）通過機械結構組成一個腔體，用于澆鑄鋼液；通過控制窄面銅板的移動實現在線調寬調窄的功能。銅板是結晶器的核心部件，銅板與水箱相連，鋼水通過銅板向外導出熱量而使得鋼水凝固成一定厚度的坯殼。

圖2 結晶器側面剖視圖

2 銅板劃傷問題的產生及影響

該廠1、2#連鑄機結晶器具備在線調寬功能，可在澆鑄過程中根據生產計劃調節斷面寬度。但在調寬后，有時會發現寬面銅板表面出現明顯劃痕，深度大于0.5mm，必須下線修復。據統計2020年1～6月因銅板劃傷造成結晶器下線占比30%。劃傷銅板用手觸摸時能感到明顯凹坑，若不能及時發現繼續使用，易造成表面坯殼生長不均勻，出現BPS報警，甚至造成漏鋼，風險極大。

3 原因分析

（1）結晶器夾緊碟簧組失效。若套筒內碟簧片破碎，碟簧組自由長度改變，導致在相同預緊力的情況下，調寬時結晶器打開程度不同，結晶器會產生輕微扭曲，致使調寬阻力變大產生劃痕。

（2）結晶器調寬打開壓力不夠。結晶器上線時寬面銅板和窄面銅板之間無間隙，在調寬時，系統會給柱塞缸一個壓力，再加上鋼水靜壓力作用，會推動碟簧組，打開結晶器活動測寬面銅板，進行調寬。若打開壓力不夠，調寬時銅板間阻力較大，結晶器調寬電機電流變大，此時銅板上容易產生劃痕。

（3）結晶器水箱支撐框架變形。該連鑄機采用四壁組合式（板式）結晶器，分為寬面與窄面，寬面又分固定側與活動側（圖1）。其結構也決定了結晶器兩側支撐框架易變形的缺陷。以17#結晶器為例：新制的銅板水箱裝到支撐框架上發現用于夾緊兩側寬面銅板的夾緊桿孔位發生相對偏差達10mm，說明該結晶器支撐框架有所變形。

圖1 結晶器結構簡圖

（4）銅板修復工藝的影響。窄面銅板修復工藝為熔射，鍍層材料較硬，如未進行打磨去毛刺就進行組裝，易對兩側寬面銅板造成劃痕。銅板與鍍層熱膨脹系數不同，鍍層與銅板的粘合度（結合力）不夠，生產中鋼水熱應力作用下可能會造成鍍層剝落，調寬時產生劃痕。

（5）生產準備操作及角縫控制的影響。①生產準備階段塞引錠頭不夠規范，渣鋼珠、角縫泥等可能會粘結在窄面銅板邊緣，從而對寬面銅板產生劃痕。② 開澆未加防濺板。按照要求添加窄面防濺板，可有效防止開澆時鋼水飛濺造成角部掛鋼、鉆鋼。③未嚴格執行清理角縫要求。連續長時間澆鑄，角縫處的臟物會越積越多，對結晶器調寬產生劃痕有較大影響，需要每次停澆及時清理角縫臟物。對下線結晶器進行檢查，發現大部分結晶器角縫處較臟，且多次發生因角縫內硬質臟物擠壓產生劃痕的情況。

4 解決方案

4.1 碟簧檢測與更換

打開碟簧套筒檢查發現部分碟簧片破裂，整組更換碟簧片，并在安裝前進行碟簧特性曲線試驗，測試新碟簧是否滿足設計要求，圖3為設計要求碟簧組特性曲線，現場選取60kN、90kN、100kN三個點進行測量，符合要求方可使用。

圖3 碟簧組特性曲線圖

4.2 優化結晶器調寬打開壓力值

通過試驗對比，將調寬打開壓力值增加0.5kN、1kN時，調寬電流值基本無變化，調寬打開壓力值增加2kN時，調寬電機電流值降低約24%；將該壓力值優化實施后，結晶器銅板劃程度情況有明顯改善。

4.3 對結晶器水箱支撐框架進行精度恢復

結晶器部件拆解后，對基準面、水箱安裝面、重要尺寸進行測量。在不造成大量變形的前提下，少量堆焊關鍵尺寸面，重新確定基準面，所有安裝面、螺紋孔重新加工恢復至圖紙設計尺寸。

4.4 窄面銅板組裝前清理打磨邊部毛刺

要求銅板修復廠家根據現場情況優化銅板修復工藝，窄面銅板鍍層側面去掉0.5mm，對鍍層做個倒角處理。

4.5 制定角縫控制措施

（1）重新設計角縫泥成分。采用礬土粉、莫來石粉、石英粉、粘土粉混合制成，其耐高溫不低于1500℃時，不易燒結，從而避免燒結后硬物粘在窄面銅板上。

（2）制定角縫清理規定。根據現場條件，制定角縫清理標準化規定，規范生產四班角縫清理操作，要求清理角縫時間不得少于10min；設計制作0.2mm的角縫刮板，停澆對窄面銅板側表面粘附的角縫泥進行清理。

5 實施效果

按照以上要點實施后，結晶器上線均能達到標準使用爐數＞400爐的要求，下線檢查銅板無明顯劃傷或劃傷輕微，改善效果明顯。