武钢CSP连铸Q235B纵裂漏钢原因分析与控制_董长征

２０１６年　２月第５４卷第１期武钢技术

ＷＩＳＣＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ｅｂ．２０１６　　Ｆ

　　　　　　　　　　　

Ｖｏｌ．５４　Ｎｏ．１·１５·

武钢ＣＳＰ连铸Ｑ２３５Ｂ纵裂漏钢原因分析与控制

董长征，王占武，叶　飞，朱志强，苗晓光

（）武钢条材总厂Ｃ湖北武汉４ＳＰ分厂，３００８３

摘　要：武钢Ｃ严重影响生产顺行。经分ＳＰ薄板坯连铸连轧生产Ｑ２３５Ｂ过程中纵裂漏钢事故多发，析，造成Ｑ结晶器铜板表面质量差，冷却水量和进水温度不合２３５Ｂ纵裂漏钢的原因有钢水成分不达标，结晶器锥度、结晶器冷却等相关工艺参数采取了一系列针对性控制措施，将Ｑ适等。对钢水成分、２３５Ｂ钢纵裂漏钢率由２提高了铸机生产效率，降低了事故成本损失。０１０年之前的０．５３１％降至２０１５年的０，关键词：薄板坯；连铸；纵裂；漏钢Ｑ２３５Ｂ；

（）中图分类号：ＴＦ７７７．１　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００８４３７１２０１６０１００１５０４－－－

Ｔｈｅａｎａｌｓｉｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓｏｆｃｒａｃｋｒｅｖｅｎｔｉｎ２３５Ｂｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌ　　　　　－ｙｐｇＱｇ　

ｂｒｅａｋｏｕｔｉｎＣＳＰｏｆＷＩＳＣＯ　　　　

，，，，ＤＯＮＧＣｈａｎｚｈｅｎＷＡＮＧＺｈａｎｗｕＹＥＦｅｉＺＨＵＺｈｉｉａｎＭＩＡＯｘｉａｏｕａｎ　　　　　ｇｇｑｇｇｇ

（，）ＣＳＰＢｒａｎｃｈｏｆＬｏｎＰｒｏｄｕｃｔＰｌａｎｔｏｆＷＩＳＣＯ，Ｗｕｈａｎ４３００８３Ｃｈｉｎａ　　　　　　　ｇ　

：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｃｒａｃｋｂｒｅａｋｏｕｔｆｒｅｕｅｎｔｌｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎＣＳＰｄｕｒｉｎＱ２３５Ｂａｎｄｒｏｄｕｃｉｎ　－　　　　　ｇｑｙｇｐｇ　　　

ｓｅｖｅｒｅｌａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅｓｍｏｏｔｈｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅａｓｏｎｓｏｆＱ２３５Ｂｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｃｒａｃｋｂｒｅａｋｏｕｔｗｅｒｅ　　　　　　－　　ｙｐｇ　

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ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｏｆｃａｓｔｉｎｍａｃｈｉｎｅａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｔｈｅｃｏｓｔｏｆａｃｃｉｄｅｎｔｄａｍａｅｓｈａｒｌ．　　　　　　　　　ｙｇｇｐｙ　　

：；；；ＫｅｗｏｒｄｓｔｈｉｎｓｌａｂｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎＱ２３５Ｂ；ｌｏｎｉｔｕｄｉｎａｌｃｒａｃｋｂｒｅａｋｏｕｔ　　　ｇｇｙ　

其最显ＳＰ连铸机采用漏斗形结晶器，　　武钢Ｃ

拉速高，而钢水凝固对钢水成著的特点是铸坯薄、

分、温度等要求极高，初生坯壳在漏斗型结晶器内的凝固反应较为复杂。铸坯的受力与在传统平行板结晶器内的受力有较大差异，并且坯壳在凝固过程中不断进行几何形变，纵裂漏钢的概率相对

１］

。其他连铸机要大得多［

并采取相应控制措施，大大提高了生产稳定原因，性。

１　工艺条件１．１　工艺流程

武钢ＣＳＰ生产Ｑ２３５Ｂ钢时的工艺流程为：铁水脱硫→１５０ｔ顶底复吹转炉→吹氩→ＬＦ→薄板坯连铸机→辊底式均热炉→７机架精轧→层流

冷却→卷取→（精整）→包装→入库。

中碳钢Ｑ２３５Ｂ属于裂纹敏感性较强的钢种，其纵裂漏钢率曾一度居高不下。统计武钢ＣＳＰ漏钢数据，２００９年Ｑ２３５Ｂ漏钢率达０．７１６８％，　远高于当年０．其中８月４０９６％的平均漏钢率，　，发生４次纵裂漏钢（共生产２当月漏钢率３２炉）高达１．７２％。２００９－２０１０年纵裂漏钢占总漏钢次数的４０％以上。发生漏钢不仅严重降低设备使用寿命且处理时间较长，严重影响到正常生产。因此，２０１１年开始重点分析和研究Ｑ２３５Ｂ漏钢

，作者简介：董长征（男，工程师，主要从事连铸工艺研究１９８１－）

１．２　铸机主要参数

武钢薄板坯铸机的主要参数见表１。

２　Ｑ２３５Ｂ纵裂漏钢原因分析２．１　钢水成分对纵裂漏钢的影响

当钢水中的碳质量分数在包晶区范围内（，凝固时会发生δ→γ转变发０．０８％～０．１７％）

·１６·　　　　

表１　武钢薄板坯连铸机的主要技术参数

序号１２３４５６７８９

项目机型

铸机台数×流数漏斗形结晶器铜板

长度／ｍｍ冶金长度／ｍｍ　弯曲半径／ｍ　扇形段数铸坯厚度／ｍｍ

铸坯宽度／ｍｍ　

１－（）拉速范围／ｎｍ·ｍｉ

技术参数立弯式２×１１１００　０３０５１　２５３．５

武钢技术第５４

卷

／（７０９０ＬＣＲ后可分别

）／达５００７００～１６００９２．８～６

图１　碳质量分数与纵裂发生率的对应关系

生包晶反应，伴随有较大的体积收缩，坯壳与结晶器壁铜板脱离并凹陷形成气隙，导致热阻增加，极易发生纵裂缺陷，严重时导致纵裂漏钢。据统计，钢水中碳质量分数与裂纹发生率有较强的对应关系，钢水碳质量分数越接近包晶区，纵裂纹发生几率越大，如图１所示。因此，连铸生产中碳质量分数应避开包晶区范围。

要求控制范围控制目标

Ｃ　１９００．　

Ｓｉ　０．０６０　

ｎＭ　０．４００

２３５Ｂ钢水中碳质量分数下限接近包晶区，　　Ｑ

当Ｑ碳质量分数３５Ｂ钢水成分控制出现波动时，２就会进入包晶区，这也是Ｑ３５Ｂ易发生纵裂漏钢２的原因之一，减少Ｑ３５Ｂ纵裂漏钢就要稳定控制２钢水碳质量分数。武钢ＣＰ在生产Ｑ３５Ｂ钢Ｓ２时，要求钢水中碳质量分数控制目标为０．１９％，生产中按０．成分如表２１９％±０．０１％进行控制，所示。

／％ｗＢ

Ｓ　００６≤０．　

Ａｌｓ　０．０３５

Ｎ００８≤０．００６≤０．

００８０２０～０．０４０≤０．　０．

表２　Ｑ２３５Ｂ钢的成分

Ｐ　０２５≤０．０１５≤０．

１７～０．２１０３～０．２０３０～０．４５０．　０．　０．

钢中有害元素Ｓ质量分数使板坯高温　　此外，

塑性和强度降低，Ｓ质量分数在液态钢中溶解度大，而在固态钢中溶解度小。当钢水中的Ｓ质量在偏析状态下形成低熔点的分数大于０．０９％时，

２］

。因此，应严格控制产生热脆，导致漏钢［Ｓ，Ｆｅ

而实际生３５Ｂ钢中的Ｓ质量分数≤０．００５％，Ｑ２

表面质量完好。１５ｍｍ，

另外，在Ｑ发现部分漏３５Ｂ钢生产实践中，２钢事故集中在结晶器使用的中后期。通过分析，发现主要原因是结晶器窄面铜板磨损严重，其一方面使结晶器铜板实际锥度与设定值不符，令铸坯宽面的收缩与锥度不一致，而使宽面铸坯出现传热不稳、应力集中，在强冷作用下出现纵裂缺陷，此处坯壳与铜板的间隙增加，传热热阻增加，）在结晶器监视画面上就会出现低温区，如图２（ａ所示；另一方面令窄面铜板对铸坯窄面起不到很好的支承、传热等作用，导致窄面热流值异常偏低，整体热流比偏低；漏钢预报热像图宽面铜板中间区域会出现低温区，如图２（所示，这种情况ｂ）下，铸坯容易出现纵裂纹缺陷或纵裂漏钢事故。

通过对不同寿命的窄面铜板的磨损量进行测量统计和分析，归纳出窄面铜板磨损规律，如图３所示。总结出结晶器窄面铜板磨损规律后，制定动态控制结晶器倒锥度措施，即结晶器过钢量每以对结晶增加５结晶器倒锥度增加０３ｍｍ，０炉，．器内的坯壳提供足够的支撑和冷却，如图４所示。

产中Ｓ质量分数大于０．００５％的比例高达

不利于降低板坯表面纵裂发生率和控５３％，４８．

制纵裂漏钢。

２．２　铜板质量和倒锥度对纵裂漏钢的影响

结晶器铜板渣线处的龟裂或刮伤是导致３５Ｂ纵裂漏钢的原因之一。铜板上线使用过Ｑ２

，钢量达１万ｔ后（视生产的钢种类型而定）渣线处会出现不同程度的龟裂或刮伤缺陷，当铜板渣其传热效率线处裂纹或刮伤宽度大于１ｍｍ时，

明显低于附近区域，此处生成的初生坯壳就会出现纵向裂纹等缺陷。出结晶器后，纵向裂纹处的坯壳高温强度不足以抵抗强大的液态钢水静压力，钢水即会在纵向裂纹处的最薄弱处即振痕位置渗出，若渗出钢水不能及时再次凝固，就会造成纵裂漏钢。因此，控制纵裂漏钢，就必须保证结晶长度小于器铜板渣线处龟裂纹宽度小于１ｍｍ，

３　冷却对纵裂漏钢的影响２．

结晶器冷却水量是控制Ｑ３５Ｂ板坯纵裂漏２

稳定，造成坯壳出现厚度差，继而出现热应力呈纵。当应力超过坯壳的抗拉强度向集中（拉坯方向）时就产生纵裂纹，若出结晶器时板坯表面的纵向裂纹尺寸较大，裂纹处坯壳的高温强度不足以抵抗液态钢水静压力、坯壳与铜板间摩擦合力等作用，钢水则会在该裂纹处渗出，严重时发生纵裂漏钢事故，图５所示为纵裂纹导致漏钢。

图２　铜板磨损造成锥度失准影响传热

图５　二冷区板坯表面纵裂纹

图３　结晶器窄面铜板磨损量与过钢量的关系

ＣＳＰ　　不同厚度的铜板冷却效果也相差较大，

铸机可根据不同厚度的铜板自动调节水量，但调节力度不够，造成不同厚度的铜板冷却差异较大，薄铜板冷却强更易产生纵裂纹漏钢。因此需要对结晶器冷却水量根据铜板厚度及生产经验进行手动优化，通过长期摸索跟踪，手动优化调整如图６（）所示。ａ

结晶器进水温度的波动也会影响坯壳均匀生长。进水温度偏低，冷却水与铜板温度梯度过大，使导热更迅速、不稳定，不利于控制纵裂。之前武钢Ｃ温度波３５Ｂ时采用默认的３ＳＰ生产Ｑ２６℃，为稳定结晶器传热，结合现场动范围３５～４０℃，生产实践，生产Ｑ２３５Ｂ时将结晶器进水温度设定

图４　锥度设定量随浇注炉数增加而修正

在３将结晶器宽面热流控制在２．８～４２℃，３～

２

。同时结合现场生产实践，／通过调整ｍ２．５ＭＷ

钢的重要环节。若结晶器冷却水温过低则其对初生坯壳冷却很强，冷却的轻微差异将导致传热不

结晶器锥度和拉速将窄面热流稳定在１．６～１．９

２

。进水温度优化前后对比数据如图６（／ＭＷｍｂ）

所示。

图７　２０１０－２０１５年Ｑ２３５Ｂ纵裂漏钢率

解决，确保了该钢种的生产稳定。

４　结　语

成分、Ｑ２３５Ｂ钢纵裂漏钢主要受钢水温度、

结晶器及扇形段冷却等因素的影响，通过采取炼钢ＬＦ炉精炼工序控制钢水成分中Ｃ、Ｓ质量分数、优化结晶器冷却和二冷水量、实行动态补偿结晶器锥度等措施，实现了Ｑ５Ｂ纵裂漏钢的有效２３控制。具体措施如下。

）钢中Ｃ质量分数尽量避开包晶区，控制钢１

严格控制硫质中碳质量分数０．９％±０．０１％，１

图６　优化结晶器冷却水量和进水温度

为控制纵裂漏钢创造条件。量分数≤０．０５％，０开浇前认真检查铜板表面质量，铜板渣线２）

部位龟裂开口度＞１ｍｍ、长度＞１５ｍｍ时必须更换。

）根据结晶窄面铜板磨损规律动态控制结晶３

器倒锥度，结晶器过钢量每增加５结晶器倒０炉，改善铜板对坯壳的支撑锥度增加０．４ｍｍ，３～０．和冷却。

）根据铜板厚度调整优化结晶器冷却水量，４

进水温度控制在３８～４２℃。

［参考文献］

［］张玉浩，杨冠洲，等．降低Ｃ１ＳＰ薄板坯连铸机漏钢　谢红星，

（）：］连铸，率的生产实践［２４．８５２３Ｊ．２００－［］成东全，郑跃强，等．酒钢Ｃ２ＳＰ连铸机典型漏钢的　邹　明，

（）：］特征及原因分析［甘肃冶金，４．２６１Ｊ．２０１－

（）收稿日期：１２２２４２０１－－

３　Ｑ２３５Ｂ纵裂漏钢措施的应用效果

２００９－２０１０年Ｑ２３５Ｂ钢纵裂漏钢率为

３１％，２０１１年下半年逐步采取了控制钢水Ｌ０．５Ｆ炉离站温度、钢水中Ｃ、Ｓ质量分数及根据过钢量动态控制结晶器倒锥度，优化结晶器水量、水温等措施，有效控制了Ｑ５Ｂ纵裂漏钢事故的发生，２３如图７所示。

１年１－６月份Ｑ２３５Ｂ纵裂漏钢率仅２０１２８％，２０１１年下半年其纵裂漏钢率降为０。０．３通过对Ｑ５Ｂ纵裂漏钢控制措施的不断完善和２３标准化，２－２０１５年８月期间仅２４年１２月２０１０１份发生１起因中包钢水过热度过高而导致的纵裂漏钢。综上所述，５Ｂ纵裂漏钢问题已得到了Ｑ２３