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提高钢锭质量的实践与探讨已读

来源：99网

第7卷第5期宽厚板・21・

・生产实践・

提高钢锭质量的实践与探讨

宋瑞甫

(舞阳钢铁有限责任公司炼钢厂)

　　摘　要　本文简要说明了近年来我厂钢锭质量取得的成绩,扼要分析了钢锭穿孔、铜裂缺陷产生的原因和应采取的对策,重点探讨了目前制约我厂钢锭质量的探伤缺陷产生的原因和应采取的措施以及生产实践取得的成果。

　　关键词　钢锭　质量　铜裂　对策

PracticeandExplorationwithRespectto

IngotQualityImprovementinSteel-makingPlant

SongRuifu(Steel-makingPlantofWuyangIronandSteelco.Ltd)

　　Abstract　ThispaperbrieflydescribesachievementiningotqualityintheSteel-makingPlantinrecent

years,makesabriefanalysisofthecausesfortheoccurrenceofingotperforationandcopper-inducedcrackdefectandtheircountermeasuresandputsemphasisonexploringcauseofformationofdefectinultrasonicin2spectionwhichhindersingotquality,measurestobetakenandachievementsobtainedduringproductionprac2ticeintheplant.

　　Keywords　Ingotquality,Copper-ipducescrack,Countermeasures

1　前言

随着我厂对UHP(超高功率电炉)+LF(精

炼)+FW(喂丝)+VD(真空)+IC(模铸)或CC(连铸)技术装备的改进和技术操作水平的提高,以及脱氧制度的日益完善和大钢锭单盘浇注技术的使用,不仅2#电炉产量超设计能力一倍,年生产合格锭(坯)可达80万t,而且能够生产锅炉容器、工程结构、核电用钢、耐腐蚀钢、Cr-Mo钢、模具钢、抗层状撕裂钢、合金结构钢、油气管线钢、军工钢等特殊用钢,最大板厚规格也可达600mm以上,产品出口到美国、日本、西欧、东南亚等地区的多个国家,产品质量也得到了大幅度提高,钢锭缩孔废品由1997年的7.88kg󰃗t降到2000年的2.92kg󰃗t,钢锭综合合格率由1997年的98.07%提高到2000年的98.94%,锭—材探伤合格率由1997年的92%提高到2000年的96.%。但是随着市场竞争的日益激烈,用户对产品质量的要求也在不断提高,要求钢板经过超声波探伤检查

的合同量也在成倍增加,而由此产生的废品和计划外钢板也明显增多,今年一季度钢锭计划外钢板月均在1000t以上,这明显不能满足公司生产经营形势的要求,必须认真研究分析,采取措施,预以控制和解决。

2　目前影响钢锭质量的原因分析

以2001年3月份钢锭质量情况统计分析为基:

2.1　钢锭废品统计分析

3月份钢锭综合合格率为98.81%,其废品全部为返回废品,分类统计如表1

表1　3月份废品缺陷统计

缺陷

缩孔

探伤

裂纹

分层

其它

合计

重量(t)128.34695.62613.60612.0475.5255.250百分比

50%

37%

100%

　　由表1的分类统计看出,影响钢锭合格率的

・22・

主要原因为缩孔废品和探伤废品,其分别占废品总量的50%和37%。对缩孔废品分析见表2。

表2　3月份缩孔废品情况

生产日期

炉号

钢种

S50CS50CS50C

2001年第5期

又比较低,前期加热速度也比较快,就会造成穿孔缺陷。所以在我厂不具备钢锭热送热装工艺的条件时,对于中高碳钢及其合金钢一定要加强缓冷控制,及时组织温送、温清、温装,并控制均热炉前

锭型(t)

212727

废品重量(t)

31.451.09638.283

期加热的升温速度,只要这些工作到位,就完全能够避免穿孔缺陷的产生,这也是近两年来穿孔废品得到控制的原因所在。除去这110.835t穿孔废品,真正意义上的缩孔废品只有17.491t,基本上是我厂正常月份水平,所以影响钢锭合格率的主要原因应是探伤不合造成的废品。2.2　计划外钢板统计分析

3月份锭—材生计划外钢板1043.74t,

2001年1月10日013184N2001年1月23日013452N2001年1月30日013596N

　　由表2看出,3月份的128.326t缩孔废品主

要集中在三个炉号上,其重量为110.835t,占整个缩孔废品重量的86%,这三个炉号的110.835t废品称为缩孔废品是定义不清,实质上

其分类组成如表3。

表3　3月份计划外钢板情况缺陷重量(t)百分比

探伤

800.99677%

是穿孔废品,其缺陷出现在钢板上的形式如图1。

裂纹232.62022%

分层10.1051%

合计

1043.721100%

　　由表3的分类统计看出,造成计划外钢板的主要原因是探伤和裂纹,它们分别占计划外的77%和22%,裂纹计划外主要集中在三个炉号的

图1　穿孔缺陷示意图

RRST37-3Cu3N钢上,其重量为230.91t,占裂

穿孔是一种贯穿性内裂口,也称燕巢形裂口[1],通常在钢锭轧制过程中就开裂,裂口中冒出火苗或火球,轧成钢板(坯)后呈大裂口或孔洞。所以缩孔和穿孔是两种截然不同的缺陷,它们不论在形成机理或形成的时间上都是完全不一样的。缩孔缺陷是因在钢锭浇注完毕后,完全结晶凝固前上部钢液未能对下部钢液进行及时补充而形成的孔洞。而穿孔缺陷是钢锭浇注凝固后,若缓冷不当,当中心部位温度冷却到Ar1以下时,如果继续冷却而冷却速度太大时钢锭内外温差大,就会在钢锭中心部位产生很大的拉应力,或冷钢锭在800℃以下的低温下加热升温太快时,造成钢锭内

纹计划外钢板的99%,从理论上讲含Cu钢板表面易出现细微裂纹如图2。对此主要应控制均热炉的加热工艺,防止和减少钢的富集,或用大锭型轧制较薄规格钢板以便在较大的延伸中使细微裂纹轧平。这样其它钢种产生的裂纹计划外钢板只有2.23t,所以影响计划外钢板的主要原因也是探伤缺陷。

外温差过大,而在中心部位产生很大的拉应力,当冷却应力和热应力叠加超过钢锭中心部位的强度时,就会被拉开,造成穿孔缺陷,穿孔缺陷一般出现在高碳钢或高碳合金钢种上。从表2的统计看,这三炉钢都是在元月份生产的S50C大钢锭,当时天气比较寒冷,大气温度在0℃以下,如果钢锭缓冷冷却速度比较快,而钢锭装均热炉时的温度

图2　钢板表面的细微“铜”裂

3　锭—材探伤缺陷原因分析

3月份因探伤缺陷共造成计划外钢板801t,

对其分类统计见表4。

宽厚板

表4　探伤缺陷按钢种统计表

钢种重量(t)百分比

16Mn系列A36

74593%

212.6%

15CrMoR

162%

S50CSS400合计111.4%

81%

801100%

・23・

2)钢锭模的设计参数要合理,锥度要恰当,并

加强帽口的保温效果,推迟帽口凝固时间,使钢锭补缩充分;

3)要保证VD处理效果,加强铸锭操作,保证模子及汤道系统洁净干燥,尽可能降低钢中气体和夹杂含量;

4)增加成核剂,使晶核多,晶粒细化,枝晶分隔钢液的情况减轻;

5)轧制时采用高温低速大压下工艺,配合以大的压缩比,使疏松在轧制过程中得以焊合。4.2　偏析的形成机理及控制

　　探伤计划外钢板有80%以上为点状密集缺陷所致。

从上述的分类统计看出,探伤不合的原因主要表现在16Mn系列钢板的点状密集缺陷上。4　16Mn系列钢点状密集缺陷原因分析

点状密集缺陷在钢板上的平面分布为距钢板两边200～600mm区域完好为无缺陷区,中间为密集缺陷[2],头部最重,从头至尾缺陷区逐渐减少,尾部1～2m为合格区(如图3)。点状密集缺陷主要为钢锭内部疏松、偏析、夹杂物所致。

偏析是指钢锭在凝固过程中造成的化学成分

不均匀现象,它所产生的机理主要也是选择结晶的结果。锭型越大,冷却结晶越慢,偏析就越严重。偏析处碳、硫、磷及杂质含量较高(主要为硫化物和硅酸盐夹杂物)。钢锭轧成钢板后,偏析在超声波探伤检验上反映为条状缺陷或点状缺陷[3],减少偏析应从以下几方面着手:

1)冶炼时尽量降低钢中有害元素磷、硫、气体和夹杂物的含量;

2)铸锭要加强操作,尽力避免硅酸盐夹杂物进入钢液;

3)控制浇注温度和模子使用温度,加速钢液的凝固,偏析的发展。4.3　16Mn系列钢的特性

16Mn系列钢相对于其它钢种Mn含量较

图3　点状密集缺陷示意图

4.1　疏松缺陷形成机理及控制

在钢锭结晶凝固过程中,形成的无一定方向的树枝晶,树身为一次轴,树干为二次轴,树枝为

三次轴,纵横交错,由于树枝晶是选分结晶的结果,在枝晶之间密集了低熔物质与夹杂物而最后凝固,这时没有新鲜钢液来补缩,就形成了疏松。钢中气体、夹杂物的含量越高,钢液结晶速度越慢,树枝晶越粗大,疏松就越严重,它是钢锭结晶时必然存在的缺陷,作为冶金工作者,我们要设法使其在最大程度上得到改善。目前理论上最有效的方法是强烈冷却固相以增大结晶前沿到液相的温度梯度,同时又给钢液保温或补充热量以阻止结晶推进过快,在这种大梯度慢推进的结晶条件下,可得到较为均匀的凝固组织,即定向凝固浇铸法。但由于其工艺条件要求苛刻,很难转化为工业大生产。在现有条件下,对疏松缺陷可以通过以下措施加以控制:

1)浇钢时过热度不要太高,要有合适的注温和注速,并控制上线模子温度;

高,微合金元素含量较少,Mn含量高使钢液液态收缩增大,如果浇注温度高,其钢锭出现缩孔、疏松的倾向就会随之增加。

5　解决16Mn系列钢点状密集缺陷的生产实践

针对上述造成16Mn系列钢产生点状密集缺陷的原因和应采取的控制办法,我厂在2001年4月份着重采取了以下具体措施:

1)加强LF󰃗VD控制,坚持足量喂入Ca-Si线制度,尽可能降低钢中气体和夹杂含量;

2)提高铸锭操作质量,在保证模子,汤道清洁干燥的前提下,加强注速控制,减少浇注带入钢液的硅酸盐夹杂。加强注速控制一是在浇注时保证注流对正注管以防注流不正,冲刷管砖,二是帽口补注应采取细流和中长流法,尽量不采用冲压法,帽部冲压法浇注会使已软化的注管和汤道耐火材

(下转44页)料带入钢液形成夹杂[2];

・44・

偏析的良好效果,可将钢液中的P浓度从50×10-6降低到20×10-6。而且平面压下法不仅改善P、Mn的偏析,同时也可改善其它元素的偏析。

2001年第5期

图12　偏析改善效果的比较

1)为了改善偏析,要确保有合适的压下斜度,

图11　半宏观偏析的百分比面积

5　结束语

并且还应当使两组移动块对铸坯进行均匀压下。

2)为了改善中心偏析防止凝固末期出现鼓肚及由凝固收缩引起的钢液流动,必须计算出所需要的压下量,并且计算值要与试验结果基本一致。

3)采用凝固末期平面压下,可得到相当于由辊子轻压下法产生的枝晶间偏析水平,从而可改善中心偏析。

4)采用凝固末期平面压下不仅可改善偏析,而且也可改善中心疏松。

以改善连铸坯的中心偏析为目的,为了完全防止凝固末期的钢液流动,采用移动块防止鼓肚发生,同时通过连续压下可实现凝固收缩补偿,为此开发出了连铸坯凝固末期平面压下技术,并获得以下一些见解:

外,能够冲刷结晶前沿晶粒到钢液中,充当新的晶

3)除了按规定要求在保证绝热板安装质量和核,起到细化组织的作用。浇注完毕在帽口上加盖绝热板和碳化稻壳外,又在通过上述措施的实施,对提高锭—材钢板探帽口下沿外侧加封了绝热封条,进一步强化了帽口伤质量起到了良好作用,今年4月份钢锭计保温效果。

4)控制模子上线使用温度是目前我们加速钢锭凝固速度的主要手段,假设把模子温度控制在50～150℃,两者就差了100℃的热容量,那么钢锭的结晶速度和结晶粒度会明显不同。对此,我们采

划外钢板下降到了390.188t,较3月份下降60.87%,取得了显著成绩,但是从总体而言我厂产品的实物质量与世界先进企业相比还有一定的差距。今后我们要在提高钢液纯净度和钢质组织致密度上作深入细致的研究工作,为公司抢占国内、国际

(上接23页)

取模子编套周期使用,避免模子混乱而高温使用。两个市场提供质量保障。

5)针对16Mn系列钢的特性,采取了降低浇注参考文献温度和适当加快本体浇注速度的措施。加快浇注速

1　赵坚,赵琳主编:优质钢缺陷,冶金工业出版社,1991.

度能够促进钢液在模内的循环作用,一方面能够均2　电炉铸锭工艺设备(中册),中华人民共和国冶金工业部.匀模内钢液温度,会使其结晶有序进行,另3　熊晓伟:宽厚板,钢板探伤缺陷的分析,1999.1

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