板材分層缺陷產(chǎn)生原因分析

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1、板材分層缺陷產(chǎn)生原因分析唐生斌(攀鋼提釩煉鋼廠)摘要:對板材分層缺陷的實物特征和連鑄生產(chǎn)工藝參數(shù)進行分析,找出產(chǎn)生的原因和應(yīng)采取的控制措施。1前言用戶對鋼材質(zhì)量的要求越來越高,目前板材分層質(zhì)量缺陷是用戶反映較強烈,生產(chǎn)廠家較難消除的質(zhì)量問題之一。找出板材分層質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因,并采取有效的措施消除板材分層或?qū)⑵淇刂圃谝粋€較低的水平,對提高板材質(zhì)量非常重要。2板材分層缺陷產(chǎn)生的原因1)成分化驗分析取典型分層樣,在試樣裂縫尾端切取小塊電鏡分析試樣,沿板厚方向磨制拋光后,在JSM5600-LV掃描電鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)夾縫內(nèi)有明顯殼層

2、狀或顆粒狀物,用INCA能譜儀對其進行成分分析,含Na、Mg、Al、51、5、K、Ca、Ti、Mn、Fe、0等元素,其中51、Ca、0含量較高,不同試樣元素含量略有差別。2)連鑄生產(chǎn)工藝宏觀分析(1)分層缺陷與鋼種關(guān)系圖1是2001年生產(chǎn)的幾大鋼種出現(xiàn)分層缺陷所占比例情況??煽闯龈麂摲N出現(xiàn)分層缺陷的概率幾乎是均等的,也即板材分層缺陷與鋼種無關(guān)。圖1各鋼種出現(xiàn)分層缺陷所占比例圖(2)缺陷與中間罐澆鑄爐次的關(guān)系2001年全年的分層缺陷爐次在中間罐次中所占比例情況見圖2??梢钥闯?,中間罐連澆最后一爐占的比例最大約60%。該年的平

3、均連澆爐數(shù)為6.91爐/罐,最后一爐占14.5%,遠低于出現(xiàn)分層缺陷爐次的中間罐最后一爐所占比例。圖2分層缺陷爐次在中間罐爐次中所占比例3)中間罐連澆最后一爐分層質(zhì)量缺陷的調(diào)查(1)澆注末期中間罐鋼水臨界液面高度控制原懷疑澆注末期中間罐內(nèi)剩鋼量太少,中間罐渣卷人結(jié)晶器內(nèi),形成鑄坯夾雜,在軋制時產(chǎn)生分層缺陷。為防止卷渣,要求澆注結(jié)束時,中間罐剩鋼量比原來提高3-5t,但分層缺陷仍未得到有效控制。(2)中間罐鋼水溫度的控制理論上分析,中間罐鋼水過熱度過高,造成鑄坯柱狀晶發(fā)達、中心偏析加大、嚴重時形成疏松或縮孔,軋制后可能出現(xiàn)分

4、層缺陷。但對出現(xiàn)分層缺陷的連鑄工藝進行調(diào)查,中間罐鋼水溫度大多都在技術(shù)要求范圍內(nèi)。表1為出現(xiàn)分層缺陷的中間罐鋼水溫度情況??梢钥闯觯宀姆謱尤毕菖c中間罐鋼水溫度關(guān)系不大。(3)換罐前的降速操作對換罐前的降速控制進行調(diào)查,均按工藝技術(shù)要求操作,降速標準為≤0.15m/min,未使用快降操作。表1出現(xiàn)分層缺陷的中間罐鋼水溫度(4)中間罐連澆最后一爐易出中心線裂紋出現(xiàn)分層缺陷的熔煉號中約60%是在連澆最后一爐。為此重點對罐次最后一爐的連鑄工藝狀況和鑄坯實物質(zhì)量進行調(diào)查,30塊有中心線裂紋的鑄坯中有21塊是中間罐最后一爐,占70%

5、。對產(chǎn)生中心線裂紋的爐次進行調(diào)查,其中間罐溫度、降速、二冷水狀況都在工藝技術(shù)要求范圍內(nèi)。而出現(xiàn)中心線裂紋的鑄坯一般都在倒數(shù)第1-2塊或倒數(shù)第2-3塊之間,且一爐鋼只有一處。中心線裂紋較輕微,寬100mm左右、深100-150mm只要切掉200mm左右就能去除。據(jù)此現(xiàn)象分析認為,換罐前低拉速時的二冷水控制不合理是造成中心線裂紋多的主要原因。目前的二冷水表制度,二冷水量是根據(jù)拉速按一定比例變化,水量分配也隨拉速變化。由于二冷區(qū)鑄坯表面溫度變化滯后于拉速和水量的變化,因而拉速變化時鑄坯表面溫度波動較大,尤其在換中間罐前,鑄機拉速

6、急劇地由高向低轉(zhuǎn)變,二冷水量也急劇地由大到小變化,導(dǎo)致二冷區(qū)冷卻強度不足,使鑄坯溫度偏高,坯殼厚度減薄,抵抗因鋼液靜壓力引起的變形能力也隨之減弱,易產(chǎn)生內(nèi)裂和中心偏析等缺陷,而嚴重的中心偏析將引起板材分層缺陷。圖3是正常的鑄坯凝固過程縱向斷面示意圖。圖3正常情況下鑄坯凝固過程縱向斷面示意圖當換中間罐前拉速急劇降低時,如二冷水控制不合理,鑄坯內(nèi)部凝固就會出現(xiàn)一個拐點,如圖4所示A、B兩點,此兩點處相對于后面已明顯凸起。進人正常澆注后,鑄坯再以相同的機理凝固,則形成圖5所示的鑄坯凝固末端的縮孔??煽闯鲈贏、B兩點造成鑄坯搭橋,

7、在c點形成縮孔,也就是中心線裂紋或中心疏松,軋制后就可能出現(xiàn)分層缺陷。圖4換罐時鑄坯凝固過程縱向斷面示意圖圖5換罐后鑄坯凝固過程縱向斷面示意圖這種縮孔或疏松一般只在局部范圍,沒有整爐出現(xiàn)分層缺陷,一個熔煉號一般只有<10t的分層量。表2是部分熔煉號的分層缺陷數(shù)量??梢钥闯?,一爐鋼中只出現(xiàn)極少量分層缺陷,即中間罐最后一爐分層缺陷與中間罐最后一爐的中心線裂紋或中心縮孔有關(guān)。表2分層缺陷數(shù)數(shù)量4)連澆中間爐次鑄坯產(chǎn)生分層的原因分析經(jīng)調(diào)查分析,連澆中間爐次的板材分層缺陷主要是鑄坯中心裂紋、中心疏松或中心縮孔等內(nèi)部質(zhì)量缺陷引起的。這

8、些缺陷的形成是由于凝固末端鑄坯鼓肚變形或凝固末端的收縮產(chǎn)生的。(1)鑄機扇形段輥子特別是在凝固終點輥子的開口度和弧度超標,是引起鑄坯中心裂紋、中心疏松或中心縮孔的主要因素。2001年及2002年澆鑄某鋼種時,均出現(xiàn)過多塊中心線裂紋,停澆檢查發(fā)現(xiàn)鑄坯凝固末端扇形段開口度嚴重超標。說明鑄坯凝末端的輥子開口度

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