电炉钢连铸坯表面裂纹攻关

特殊钢SPECIALSTEEL2000Vol.21No.2P.48-49电炉钢连铸坯表面裂纹攻关谭俊敏周国平姚家华于平AStudyonSurfaceCrackofContinuousCastingBilletofEAFSteelTanJunmin,ZhouGuoping,YaoJiahuaandYuPing(Steelmakingshop,TianjinSteelPipeCo,Tianjin300301)▲天津钢管公司电炉炼钢厂主要设备：1座150t超高功率偏心炉底出钢电炉，1座150tLF及VD装置，1套4机4流的弧形圆坯连铸机。连铸机的主要参数为：型式：弧形、多点矫直、圆坯，弧形半径为10.5、13.5、18.0、30.5，冶金长度约21m,拉速范围0.77～1.7m/min。MD材质：无氧铜，内壁镀硬铬。铸坯浇铸尺寸：Φ210mm、Φ270mm、Φ310mm，主要生产品种为石油套管、高压锅炉管等，铸坯主要供轧管厂，少量作为商品坯销售。生产工艺路线为：1993年纵裂废品1416.358t，占总废品的42%，纵裂率为3.98‰，越来越突出的铸坯表面纵裂，引起公司领导的高度重视。通过裂纹攻关组成员从S、P含量的控制、五害元素的控制、成品Al的控制、一些易裂钢种的调整，1995年后，铸坯裂纹逐年下降，1996年全年纵裂废品降到2513t，纵裂纹率由1994年的16.49‰降至5.94‰。1Φ210mm连铸坯裂纹分析及攻关1997年上半年，裂纹率从5.94‰又上升到10.51‰，此时的裂纹与以前不同，基本出现在Φ210断面的铸坯上，形态为细小的毛细裂纹，长度由几厘米到几十厘米不等。1.1Φ210mm连铸坯裂纹原因分析(1)设备生产小断面铸坯，在浇注时拉速相对过快，结晶器振动频率大，钢水液面波动频繁，对设备精度要求更加严格。在设备条件不变的情况下，浇注小断面铸坯时裂纹倾向加重。(2)有害元素根据连铸坯强制冷却凝固的特点，用于连铸的钢水必须是洁净钢水，即钢水中的有害元素和夹杂物的含量必须降到最低水平，才能提高连铸的浇成率和铸坯质量。否则，低熔点的夹杂物在凝固过程中分布在铸坯粗大的枝状晶周围，使铸坯的机械性能下降；高熔点的夹杂物以固态形式镶嵌在铸坯内部，破坏铸坯的晶体结构，增加铸坯内应力，导致裂纹产生。钢水中的Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素由废钢及各种原材料带入，在冶炼过程中不能去除，如36Mn5钢含Pb高达231×10-6，造成全炉纵裂报废；34Mn5钢含Sb100×10-6、Sn430×10-6，造成102.296t纵裂废品。(3)成品Al含量的控制资料表明，钢水中［Al］［N］乘积越高，钢的热塑性越低。因为钢在凝固过程中，［AlN］沉积晶界，使钢的延展性降低，裂纹敏感性增强。生产工艺决定了钢中［N］含量的最低值，所以［Al］含量应有一个合理的范围。大量数据统计表明，当Al含量大于0.025%时，裂纹炉数明显提高，合理的Al含量宜为0.010%～0.030%。(4)铸坯冷却不均连铸过程是铸坯强制冷却的过程，任何一个环节的冷却不均都可能造成铸坯内部应力集中。比如浸入式水口和结晶器没有很好的对中，浸入式水口流出的钢水冲击区偏离铸坯中心，造成铸坯圆周方向的坯壳薄厚不均，结晶器与二冷段之间没有很好的对中，使铸坯在出结晶器之前偏离结晶器一边，导致铸坯冷却不均而产生应力集中。在二冷段，由于喷嘴堵塞造成冷却不均，会使铸坯弯曲和应力集中，使在结晶器中产生的裂纹源进一步扩大形成裂纹。(5)保护渣的熔化性能目前人工加入保护渣的方法会使钢水液面上的保护渣薄厚不均，影响结晶器与铸坯凝壳之间“渣衣”的均匀程度。另外，结晶器里钢水液面波动和保护渣的理化性能也会使保护渣产生“分熔”现象，影响“渣衣”的均匀。(6)铜当量的控制当低熔点金属铜穿过表面渗入晶粒间界时，就会因晶界结合变弱产生裂纹。1.2攻关措施(1)原材料控制严格控制废钢和铁合金的有害元素含量；根据废钢、生铁、海绵铁的资源情况及不同钢种的工艺特点，制定相应的配料工艺卡，完善配料工艺。(2)EAF+LF出钢前加入脱硫剂300kg/炉；出钢［P］≤0.015%；保持喂丝后弱搅拌时间≥3min；LF温度控制：第1炉TL+75+50连浇炉TL+65+50；［S］≤0.015%。(3)连铸操作及设备开浇前，由主控室人员严格检查水嘴，保证足辊段水嘴喷水良好，并作好记录。开浇前，保护套管接通氩气，做到无氧化保护浇注。开浇前，结晶器内壁清理干净；结晶器全部使用进口铜管。中包准备人员认真检查，四个流的浸入式水口应在同一垂直面上。开浇前，由班长检查浸入式水口和结晶器的对中；结晶器与扇形段的对中要控制在0.20mm以内。结晶器每流之间的缝隙用薄铁板盖住。每次拉钢之前要检查结晶器振动情况及液面波动情况，严格按给定的拉速表(表1)控制拉速。表1铸坯拉速控制Table1Billetcastingspeedcontrol中包过热度/℃拉速/m.min-1＜151.8515～241.83～1.7525～341.75～1.6535～401.65～1.6041～501.60～1.53＞501.452攻关成果及经济效益1997年9月以后连铸坯裂纹废品率基本稳定在3‰以下，见图1。从图1可以看出，在整个裂纹攻关过程中，出现两次大波动。1997年10月份，铸坯表面裂纹率高达10.08‰。主要原因是进行自产海绵铁30t/炉试验，海绵铁加大量后，电炉终期C、P含量很低，钢水过氧化严重，终点加铝量过大，导致铸坯裂纹倾向加重；结晶器振动系统及液面控制系统不稳定，也造成裂纹倾向加重。1998年5月份，铸坯裂纹率为3.96‰，比较高的原因为首次冶炼的28MnCr62V钢在轧管厂出现大量冷裂。图11997年9月～1998年8月裂纹率变化图Fig.1CrackratevariationfromSeptember1997toAugust19981997年上半年裂纹率为10.51‰，1997年9月～1998年8月裂纹率为1.50‰，按年产50万t铸坯计算，全年减少裂纹废品为：500000t×(10.51‰-1.50‰)=4505t仅减少裂纹废品一项，就增加合格坯4505t。1998年1～9月份合格坯平均价格为2489元/t，回收废钢价格1300元/t，合格坯与回收废钢差价1189元/t，全年可增加直接经济效益536万元。■作者简介；谭俊敏，女，36岁，高级工程师。1988年毕业于东北大学冶金物理化学专业。从事炼钢厂质量管理工作。作者单位：谭俊敏(天津钢管公司炼钢厂，天津300301)周国平(天津钢管公司炼钢厂，天津300301)姚家华(天津钢管公司炼钢厂，天津300301)于平(天津钢管公司炼钢厂，天津300301)收稿日期：1999-11-19请看PDF全文