连铸板坯角裂和边裂漏钢原因的分析
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3. 2 窄面足辊和侧面铜板不在一个平面 上形成的边裂漏钢
在结晶器使用前的调整过程中, 没有将窄面 足辊和侧面铜板调整到一个平面上, 则铸坯坯壳 出结晶器后得不到有效支撑, 或足辊对坯壳造成 严重挤压, 都会使坯壳受到不平衡的外力作用而 产生变形或裂纹缺陷, 当缺陷部位的坯壳承受不 住钢水静压力的作用时, 便产生严重的漏钢事故, 此种漏钢的原因和宽面足辊弯曲造成的漏钢基本 相同, 都是坯壳出结晶器后得不到有效支撑而形 成的, 只不过前一种漏钢受人为影响小, 后一种可 以避免( 见图 1) 。
( 4) 结晶器液面翻钢卷渣危害较大, 其一, 引
起夹渣和角裂漏钢; 其二, 增加钢中夹杂物影响铸 坯质量。为了解决结晶器液面翻钢问题, 设计了 多种型号的水口进行试验, 根据试验效果, 总结出 符合我厂铸坯断面和生产需要的水口形状, 将浸 入式水口侧孔面积之 和与水口内孔 面积比定为 3. 2。另外, 在铸机开浇、更换水口和中间包时, 结 晶器内的钢液面不高出浸入式水口侧孔时, 不添 加保护渣, 防止保护渣进入钢液, 造成角裂或夹杂 漏钢。
( 1) 严格结晶器验收制度, 不符合工艺要求的 拒绝验收使用。
( 2) 必须严格遵守铸机点检制度, 防止铸机带 故障作业。
( 3) 生产时勤观察铸坯质量, 发现异常情况立 即停机进行处理。
( 收稿日期: 2001- 04- 03)
( 2) 窄面足辊和侧面铜板不在一个平面上是 可以避免的。此问题受人为影响因素较大, 主要 是结晶器在使用前的调整过程, 如调整质量较好, 在使用过程中一般不会出现问题, 所以在结晶器 使用前, 必须将侧面足辊和结晶器侧面板调整到 一个平面上, 铸坯出结晶器后才能得到有效的支 撑, 才能避免坯壳发生鼓肚变形或角裂边裂现象。 铸机停机后进行点检, 发现问题立即处理。
Keywords slab breakout crack continuous casting
1前言
连铸过程漏钢是一种破坏性生产事故, 也是一 种ห้องสมุดไป่ตู้能完全避免的事故。板坯铸机因其断面大, 设 备多, 结构复杂, 所以漏钢所造成的损失也要比方 坯铸机漏钢大得多。在板坯生产过程中, 漏钢虽然 不可避免, 但根据经验和强化点检可以降低漏钢事 故, 减少损失。降低连铸漏钢次数是技术人员和操 作者共同关心的问题; 是减少损失、降低成本的一 个重要途径, 大致可反映一个全连铸生产厂的管理 水平和职工 素质。宝钢板 坯的漏钢 率仅为 0. 15
3. 5 结晶器侧面倒锥度小或冷却强度小 造成的边裂漏钢
此种漏钢事故是最常见的一种, 由于结晶器 倒锥度小或侧面冷却强度小引起铸坯严重鼓肚变 形。钢水在结晶器凝固成坯壳后呈蠕动前进, 如 此时结晶器倒锥度合适, 坯壳紧贴铜板, 热阻小, 热量能及时传走, 坯壳逐渐增厚, 坯壳出结晶器后 其强度足够承受钢水静压力的作用, 铸坯不会出 现边裂或凹陷情况; 如结晶器倒锥度小或冷却强 度小, 坯壳不能紧贴铜板, 热阻大, 热量不能及时 传走, 边部的坯壳相对较薄, 由于热应力和收缩应 力的集中, 出结晶器后在钢水静压力的作用和失 去支撑力的情况下, 坯壳会在最薄弱处裂开引起 边裂漏钢。
, 鞍钢的板坯漏钢率也在 0. 3 以下, 安钢的板 坯漏钢率在 0. 7 左右, 且大多是角裂和边裂漏 钢, 所以有必要对漏钢的原因进行调查分析。
2 现状调查
目前生产使用的板坯连铸结晶器有两种: 即 弧型和直型结晶器。因角部为二维传热, 所以进 入结晶器的钢水首先在角部开始结壳; 因弧型结 晶器有一定的弧度, 角部的坯壳在运动时受到弯 应力的作用, 坯壳在结晶器内运动时受到的摩擦 力较大, 所以弧型结晶器角 部一般有一条厚 3~
3. 4 结晶器角部钢液翻动卷渣造成的角 裂漏钢
由于浸入式水口底部形状设计问题, 钢水流 出侧孔后, 结晶器内钢水的流场分布不均匀, 形成 钢液面的严重扰动, 使部分保护渣来不及熔化而 被卷进坯壳内, 保护渣没有熔化就不能很好地润 滑, 未熔化的保护渣卷进坯壳后形成夹杂, 两种情 况都会造成坯壳热阻增大, 坯壳凝固速度减慢, 相 对周围的坯壳强度较弱, 由于热应力和凝固收缩 应力的作用, 在坯壳强度最薄弱处产生应力集中 而裂开, 造成角裂漏钢。
3 原因分析
3. 1 宽面足辊弯曲引起的边裂
结晶器在使用过程中, 由于长时间受热应力和
联系人: 王三忠, 工程师, 河南省( 455004) 安阳钢铁股份公司第二炼钢厂
王三忠等: 连铸板坯角裂和边裂漏钢原因的分析
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外力的作用, 促使宽面足辊变形弯曲, 坯壳出结晶 器后, 得不到宽面足辊的支撑作用, 这时的坯壳受 钢水重力的作用而变形, 若坯壳的强度不能承受钢 水的重力作用, 将会在坯壳的最薄弱处破裂, 造成 漏钢事故。钢水在进入结晶器后, 由于角部的二维 传热作用, 在角部的钢水最先凝固, 在结晶器下部, 由于角部钢水凝固收缩离开铜板, 冷却强度减弱, 凝固速度减小, 出结晶器时, 角部的坯壳最薄, 所以 会在铸坯角部形成漏钢。从多次测量漏钢后的坯 壳厚度数据分析, 在结晶器下口位置的坯壳, 角部 的坯壳厚度比其它部位薄 2~ 3 mm。
5 mm带角度的铜带, 在结晶器侧面铜板和内外弧 铜板之 间起到平滑过 渡的作用。使 用直结晶器 时, 因坯壳在结晶器内运动时不受弯应力作用, 在 侧面和内外弧铜板之间不需要平滑过渡, 一般是 四块平面铜板组合到一起, 没有过渡铜带。
安阳钢铁公司( 以下简称安钢) 第二炼钢厂现 有一 台 超 低 头 板 坯 连 铸 机, 基 本 弧 形 半 径 为 5 700 mm, 铸坯断面尺寸 1 050 mm 180 mm, 结晶器 长度 900 mm, 为组 合 式 可 调 结晶 器, 上 口 尺 寸 187. 7 mm 1 078 mm, 下 口 尺 寸 187. 0 mm 1 070 mm, 宽度方向上有 8 mm 的倒锥度, 厚度方向 上有0. 7 mm的倒锥度, 下部安装有足辊, 侧面和内 外弧铜板之间有一条 3~ 5mm 厚的铜带, 1999 年共 漏钢 13 次, 有 10 次属于边裂和角裂漏钢, 2000 年 前 8 个月漏钢 9 次, 其中有 7 次属于边裂和角裂漏 钢, 每次漏钢都会造成 10~ 20 万元的损失, 所以降 低板坯边裂和角裂漏钢次数是减少板坯生产事故 的重要方向。
5效果
通过以上措施的实施, 从 2000 年 9 月以来, 板坯生产比较稳定, 共发生恶性漏钢事故 1 次, 且 属于操作上的失误, 很少发生板坯角裂和边裂漏 钢, 为稳定生产、降低成本、减少废品做出了积极 的贡献。
6结论
目前国内外建设的较先进的连铸机大多安装 有结晶器漏钢预报系统, 但由于目前安钢需要改 造的项目较 多, 而用于技术改造的 资金有限, 所 以, 只有从设备和操作上来尽可能避免漏钢, 其具 体措施为:
( 5) 结晶器倒锥度是板坯连铸机的一个重要 参数。因钢水从液态到固态有一个体积缩小的过 程, 结晶器必须有一个合适的倒锥度才能满足坯 壳体积收缩的要求, 倒锥度太大或太小都会影响 铸坯的质量, 必须根据铸坯断面尺寸、钢水特点、 实际收缩比, 采用合适的板坯结晶器倒锥度。安 钢二炼钢板坯铸机结晶器尺寸: 上口 187. 7 mm 1 078 mm, 下口 187 mm 1070 mm, 规定在每次生 产之前必须测量结晶器倒锥度并做好记录, 倒锥 度不符合要求不能进行生产。另外在生产时注意 观察铸坯表面质量情况, 发现有异常情况时立即 停机进行处理。
Wang Sanzhong Liu Guolin Zhang Li Yue Qinghai ( Anyang Iron & Steel Co. Ltd)
Abstract The hazards of breakout in slab continuous casting are discussed and the causes of corner crack and edge crack in slab are analyzed in this paper. The countermeasure and aspects which should be noted are put forward.
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炼钢
2001 年第 5 期
3. 6 结晶器侧面倒锥度较大引起的角裂 漏钢
结晶器侧面倒锥度较大时, 虽能避免铸坯边 裂和鼓肚, 但坯壳在结晶器内运动时的阻力增大, 易引 起角 部横 裂纹 ( 如 图 3) , 严重 时造 成 漏钢 事故。
图 3 铸坯角部横裂纹
4 防止措施
( 1) 宽面足辊弯曲造成的边裂漏钢是无规律的。 要保证生产顺行, 就必须保证设备的状态良好, 及时 点检是发现隐患和避免事故的有效办法, 所以规定 停机后必须进行检查, 发现隐患立即整改。
图 1 铸坯侧面边裂纹
图 2 铸坯角裂纹
3. 3 铜带较厚或磨损造成的角裂漏钢
弧形结晶 器因其特点决 定需配铜带 以缓冲 坯壳运动时所受的弯曲应力; 在结晶器四面铜板 上有冷却水及时将传递到铜板上的热量带走, 铜 带上虽没有 冷却水, 但其厚度在 3~ 5 mm 时, 蓄 积的热量可及时传递给铜板带走, 如果所配铜带 的厚度大于 5 mm 时, 蓄积的热量增加, 坯壳与铜 带之间的温度梯度 减小, 热 阻增大, 角部凝固速 度降低, 出结晶器时, 铸坯倒角处的坯壳减薄, 在 内外弧和侧面坯壳收缩应力的作用下被撕裂, 形 成角裂漏钢( 见图 2) 。在结晶 器使用时间较长, 铜带磨损的情况下继续使用, 因结晶器角部不能 平滑过渡, 则 铸坯坯壳角部 不规则不光滑, 容易 形成挂 钢漏 钢, 或坯 壳在 弯曲 应力下 形成 角裂 漏钢。
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炼钢
2001 年第 5 期
连铸板坯角裂和边裂漏钢原因的分析
王三忠 刘国林 张 莉 岳庆海 ( 安阳钢铁股份有限公司)
摘要 意的问题。
关键词
论述了板坯连铸漏钢的危害, 分析了板坯角裂和边裂漏钢的原因, 提出了防止措 施和应注 板坯 漏钢 裂纹 连铸
Analysis on Causes of Corner Crack and Edge Crack in Slab
( 3) 铜带较厚造成的角裂和边裂漏钢次数较 多。鉴于我厂目前成本压力较大, 铜板消耗较高 的现状, 为降低吨钢铜板消耗, 延长铜板的使用次 数, 所配铜带厚度有大于 5 mm 甚至达到 8 mm 的 现象; 另外为减少维修次数, 延长结晶器的一次使 用寿命, 造成结晶器使用后期铜板和铜带磨损严 重, 传热受阻。为了 降低漏钢事故, 稳定 生产顺 行, 规定结晶器所配铜带厚度必须小于 5 mm, 不 符合要求的拒绝验收, 结晶器浇钢达 1 万 t 左右 时必须更换, 生产使用期间要随时检查结晶器铜 板和铜带的磨损情况, 不能满足生产要求的, 要立 即更换。
在结晶器使用前的调整过程中, 没有将窄面 足辊和侧面铜板调整到一个平面上, 则铸坯坯壳 出结晶器后得不到有效支撑, 或足辊对坯壳造成 严重挤压, 都会使坯壳受到不平衡的外力作用而 产生变形或裂纹缺陷, 当缺陷部位的坯壳承受不 住钢水静压力的作用时, 便产生严重的漏钢事故, 此种漏钢的原因和宽面足辊弯曲造成的漏钢基本 相同, 都是坯壳出结晶器后得不到有效支撑而形 成的, 只不过前一种漏钢受人为影响小, 后一种可 以避免( 见图 1) 。
( 4) 结晶器液面翻钢卷渣危害较大, 其一, 引
起夹渣和角裂漏钢; 其二, 增加钢中夹杂物影响铸 坯质量。为了解决结晶器液面翻钢问题, 设计了 多种型号的水口进行试验, 根据试验效果, 总结出 符合我厂铸坯断面和生产需要的水口形状, 将浸 入式水口侧孔面积之 和与水口内孔 面积比定为 3. 2。另外, 在铸机开浇、更换水口和中间包时, 结 晶器内的钢液面不高出浸入式水口侧孔时, 不添 加保护渣, 防止保护渣进入钢液, 造成角裂或夹杂 漏钢。
( 1) 严格结晶器验收制度, 不符合工艺要求的 拒绝验收使用。
( 2) 必须严格遵守铸机点检制度, 防止铸机带 故障作业。
( 3) 生产时勤观察铸坯质量, 发现异常情况立 即停机进行处理。
( 收稿日期: 2001- 04- 03)
( 2) 窄面足辊和侧面铜板不在一个平面上是 可以避免的。此问题受人为影响因素较大, 主要 是结晶器在使用前的调整过程, 如调整质量较好, 在使用过程中一般不会出现问题, 所以在结晶器 使用前, 必须将侧面足辊和结晶器侧面板调整到 一个平面上, 铸坯出结晶器后才能得到有效的支 撑, 才能避免坯壳发生鼓肚变形或角裂边裂现象。 铸机停机后进行点检, 发现问题立即处理。
Keywords slab breakout crack continuous casting
1前言
连铸过程漏钢是一种破坏性生产事故, 也是一 种ห้องสมุดไป่ตู้能完全避免的事故。板坯铸机因其断面大, 设 备多, 结构复杂, 所以漏钢所造成的损失也要比方 坯铸机漏钢大得多。在板坯生产过程中, 漏钢虽然 不可避免, 但根据经验和强化点检可以降低漏钢事 故, 减少损失。降低连铸漏钢次数是技术人员和操 作者共同关心的问题; 是减少损失、降低成本的一 个重要途径, 大致可反映一个全连铸生产厂的管理 水平和职工 素质。宝钢板 坯的漏钢 率仅为 0. 15
3. 5 结晶器侧面倒锥度小或冷却强度小 造成的边裂漏钢
此种漏钢事故是最常见的一种, 由于结晶器 倒锥度小或侧面冷却强度小引起铸坯严重鼓肚变 形。钢水在结晶器凝固成坯壳后呈蠕动前进, 如 此时结晶器倒锥度合适, 坯壳紧贴铜板, 热阻小, 热量能及时传走, 坯壳逐渐增厚, 坯壳出结晶器后 其强度足够承受钢水静压力的作用, 铸坯不会出 现边裂或凹陷情况; 如结晶器倒锥度小或冷却强 度小, 坯壳不能紧贴铜板, 热阻大, 热量不能及时 传走, 边部的坯壳相对较薄, 由于热应力和收缩应 力的集中, 出结晶器后在钢水静压力的作用和失 去支撑力的情况下, 坯壳会在最薄弱处裂开引起 边裂漏钢。
, 鞍钢的板坯漏钢率也在 0. 3 以下, 安钢的板 坯漏钢率在 0. 7 左右, 且大多是角裂和边裂漏 钢, 所以有必要对漏钢的原因进行调查分析。
2 现状调查
目前生产使用的板坯连铸结晶器有两种: 即 弧型和直型结晶器。因角部为二维传热, 所以进 入结晶器的钢水首先在角部开始结壳; 因弧型结 晶器有一定的弧度, 角部的坯壳在运动时受到弯 应力的作用, 坯壳在结晶器内运动时受到的摩擦 力较大, 所以弧型结晶器角 部一般有一条厚 3~
3. 4 结晶器角部钢液翻动卷渣造成的角 裂漏钢
由于浸入式水口底部形状设计问题, 钢水流 出侧孔后, 结晶器内钢水的流场分布不均匀, 形成 钢液面的严重扰动, 使部分保护渣来不及熔化而 被卷进坯壳内, 保护渣没有熔化就不能很好地润 滑, 未熔化的保护渣卷进坯壳后形成夹杂, 两种情 况都会造成坯壳热阻增大, 坯壳凝固速度减慢, 相 对周围的坯壳强度较弱, 由于热应力和凝固收缩 应力的作用, 在坯壳强度最薄弱处产生应力集中 而裂开, 造成角裂漏钢。
3 原因分析
3. 1 宽面足辊弯曲引起的边裂
结晶器在使用过程中, 由于长时间受热应力和
联系人: 王三忠, 工程师, 河南省( 455004) 安阳钢铁股份公司第二炼钢厂
王三忠等: 连铸板坯角裂和边裂漏钢原因的分析
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外力的作用, 促使宽面足辊变形弯曲, 坯壳出结晶 器后, 得不到宽面足辊的支撑作用, 这时的坯壳受 钢水重力的作用而变形, 若坯壳的强度不能承受钢 水的重力作用, 将会在坯壳的最薄弱处破裂, 造成 漏钢事故。钢水在进入结晶器后, 由于角部的二维 传热作用, 在角部的钢水最先凝固, 在结晶器下部, 由于角部钢水凝固收缩离开铜板, 冷却强度减弱, 凝固速度减小, 出结晶器时, 角部的坯壳最薄, 所以 会在铸坯角部形成漏钢。从多次测量漏钢后的坯 壳厚度数据分析, 在结晶器下口位置的坯壳, 角部 的坯壳厚度比其它部位薄 2~ 3 mm。
5 mm带角度的铜带, 在结晶器侧面铜板和内外弧 铜板之 间起到平滑过 渡的作用。使 用直结晶器 时, 因坯壳在结晶器内运动时不受弯应力作用, 在 侧面和内外弧铜板之间不需要平滑过渡, 一般是 四块平面铜板组合到一起, 没有过渡铜带。
安阳钢铁公司( 以下简称安钢) 第二炼钢厂现 有一 台 超 低 头 板 坯 连 铸 机, 基 本 弧 形 半 径 为 5 700 mm, 铸坯断面尺寸 1 050 mm 180 mm, 结晶器 长度 900 mm, 为组 合 式 可 调 结晶 器, 上 口 尺 寸 187. 7 mm 1 078 mm, 下 口 尺 寸 187. 0 mm 1 070 mm, 宽度方向上有 8 mm 的倒锥度, 厚度方向 上有0. 7 mm的倒锥度, 下部安装有足辊, 侧面和内 外弧铜板之间有一条 3~ 5mm 厚的铜带, 1999 年共 漏钢 13 次, 有 10 次属于边裂和角裂漏钢, 2000 年 前 8 个月漏钢 9 次, 其中有 7 次属于边裂和角裂漏 钢, 每次漏钢都会造成 10~ 20 万元的损失, 所以降 低板坯边裂和角裂漏钢次数是减少板坯生产事故 的重要方向。
5效果
通过以上措施的实施, 从 2000 年 9 月以来, 板坯生产比较稳定, 共发生恶性漏钢事故 1 次, 且 属于操作上的失误, 很少发生板坯角裂和边裂漏 钢, 为稳定生产、降低成本、减少废品做出了积极 的贡献。
6结论
目前国内外建设的较先进的连铸机大多安装 有结晶器漏钢预报系统, 但由于目前安钢需要改 造的项目较 多, 而用于技术改造的 资金有限, 所 以, 只有从设备和操作上来尽可能避免漏钢, 其具 体措施为:
( 5) 结晶器倒锥度是板坯连铸机的一个重要 参数。因钢水从液态到固态有一个体积缩小的过 程, 结晶器必须有一个合适的倒锥度才能满足坯 壳体积收缩的要求, 倒锥度太大或太小都会影响 铸坯的质量, 必须根据铸坯断面尺寸、钢水特点、 实际收缩比, 采用合适的板坯结晶器倒锥度。安 钢二炼钢板坯铸机结晶器尺寸: 上口 187. 7 mm 1 078 mm, 下口 187 mm 1070 mm, 规定在每次生 产之前必须测量结晶器倒锥度并做好记录, 倒锥 度不符合要求不能进行生产。另外在生产时注意 观察铸坯表面质量情况, 发现有异常情况时立即 停机进行处理。
Wang Sanzhong Liu Guolin Zhang Li Yue Qinghai ( Anyang Iron & Steel Co. Ltd)
Abstract The hazards of breakout in slab continuous casting are discussed and the causes of corner crack and edge crack in slab are analyzed in this paper. The countermeasure and aspects which should be noted are put forward.
! 16 !
炼钢
2001 年第 5 期
3. 6 结晶器侧面倒锥度较大引起的角裂 漏钢
结晶器侧面倒锥度较大时, 虽能避免铸坯边 裂和鼓肚, 但坯壳在结晶器内运动时的阻力增大, 易引 起角 部横 裂纹 ( 如 图 3) , 严重 时造 成 漏钢 事故。
图 3 铸坯角部横裂纹
4 防止措施
( 1) 宽面足辊弯曲造成的边裂漏钢是无规律的。 要保证生产顺行, 就必须保证设备的状态良好, 及时 点检是发现隐患和避免事故的有效办法, 所以规定 停机后必须进行检查, 发现隐患立即整改。
图 1 铸坯侧面边裂纹
图 2 铸坯角裂纹
3. 3 铜带较厚或磨损造成的角裂漏钢
弧形结晶 器因其特点决 定需配铜带 以缓冲 坯壳运动时所受的弯曲应力; 在结晶器四面铜板 上有冷却水及时将传递到铜板上的热量带走, 铜 带上虽没有 冷却水, 但其厚度在 3~ 5 mm 时, 蓄 积的热量可及时传递给铜板带走, 如果所配铜带 的厚度大于 5 mm 时, 蓄积的热量增加, 坯壳与铜 带之间的温度梯度 减小, 热 阻增大, 角部凝固速 度降低, 出结晶器时, 铸坯倒角处的坯壳减薄, 在 内外弧和侧面坯壳收缩应力的作用下被撕裂, 形 成角裂漏钢( 见图 2) 。在结晶 器使用时间较长, 铜带磨损的情况下继续使用, 因结晶器角部不能 平滑过渡, 则 铸坯坯壳角部 不规则不光滑, 容易 形成挂 钢漏 钢, 或坯 壳在 弯曲 应力下 形成 角裂 漏钢。
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炼钢
2001 年第 5 期
连铸板坯角裂和边裂漏钢原因的分析
王三忠 刘国林 张 莉 岳庆海 ( 安阳钢铁股份有限公司)
摘要 意的问题。
关键词
论述了板坯连铸漏钢的危害, 分析了板坯角裂和边裂漏钢的原因, 提出了防止措 施和应注 板坯 漏钢 裂纹 连铸
Analysis on Causes of Corner Crack and Edge Crack in Slab
( 3) 铜带较厚造成的角裂和边裂漏钢次数较 多。鉴于我厂目前成本压力较大, 铜板消耗较高 的现状, 为降低吨钢铜板消耗, 延长铜板的使用次 数, 所配铜带厚度有大于 5 mm 甚至达到 8 mm 的 现象; 另外为减少维修次数, 延长结晶器的一次使 用寿命, 造成结晶器使用后期铜板和铜带磨损严 重, 传热受阻。为了 降低漏钢事故, 稳定 生产顺 行, 规定结晶器所配铜带厚度必须小于 5 mm, 不 符合要求的拒绝验收, 结晶器浇钢达 1 万 t 左右 时必须更换, 生产使用期间要随时检查结晶器铜 板和铜带的磨损情况, 不能满足生产要求的, 要立 即更换。