大方坯连铸表面角部缺陷的成因及对策-陈绿英

大方坯连铸角部表面缺陷的成因及对策

摘要：针对攀钢大方坯连铸机投产初期出现的批量性铸坯角部表面缺陷，开展了系统的技术研究。在全面系统分析铸坯角

部缺陷影响因素、成因的基础上，提出了防止铸坯角部缺陷的技术对策，并在现场得到成功应用。取得了消除铸坯角部纵裂

缺陷、降低凸包缺陷发生率和提高铸机作业率的显著效果。

关键词：大方坯连铸角部缺陷结晶器锥度扇形段冷却制度

The Cause and the Countermeasures of the Corner Surface Defects Found in Continous Casting

Bloom

Chen Lv Ying

（Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617062 Sichuan,China）

Abstract:Batch bloom corner surface defects occurred at CC bloom the first stage of the bloom caster put into operation in Panzhehua Iron and steel–making Company(group),a systematic technical research was made.ofter a complete analysis on influence and the cause of the bloom corner defects a series of technical countermeasures was brought forward and successfully used in prodution,After all,the remarkable result such as the bloom corner crackes have been eliminated,the incidence rate of the bulging reduced,and the contionous caster productivity increased are obtained.

Key words: Contionous Cacting bloom,corner defect,mould taper,segment,cooling system

0 前言

自2003年11月下旬以来，连铸大方坯角部出现了批量性的表面纵裂和凸包缺陷，至2004年2～3月份角部缺陷率急剧上升，严重时高达25%以上。为此，系统跟踪调查了大方坯连铸设备、工艺、流道质量等一系列与角部缺陷相关的影响因素。根据影响因素分析了角部缺陷的形成机理及采取的措施，并取得了消除铸坯表面缺陷和提高铸机产能的显著效果。

1 铸坯角部缺陷产生的位置

缺陷产生的位置，从铸坯的外弧与内弧来说，绝大部分出现在外弧面的倒角上，个别炉次出现在内弧面的倒角上，但不会在铸坯的外弧、内弧面同时出现；具体到产生缺陷的角部来说，通常只出现铸坯外弧或内弧面的某一个倒角上，极少情况下在外弧或内弧面的两个倒角上同时出现。

从缺陷的特征看，大部分为沿铸坯长度方向的断续分布，少部分严重的沿铸坯通长分布。缺陷的表现

形式主要有两种，一是呈开口或闭合状态的裂纹，另一是凸包，即铸坯倒角上的凸凹不平现象，严重时伴有角裂缺陷，如图1-1所示。

（a）角部裂纹缺陷

（b）角部凸包缺陷

图1-1 连铸大方坯角部缺陷的位置和分布

2 连铸大方坯角部缺陷的影响因素

2.1结晶器锥度及过钢量对角部缺陷的影响

和国内同断面的其它厂家相比，攀钢结晶器锥度偏小，而且宽面锥度比窄面锥度小（不一样）。锥度过小，不利于消除凝固收缩过程中产生的气隙，造成坯壳与结晶器壁之间的紧密接触程度下降，传热热阻增加和结晶器传热效率降低，导致结晶器内初生坯壳生长不均匀且坯壳较薄，强度较低，在脱开结晶器壁时由于坯壳回热增加了热应力，容易造成坯壳撕裂形成纵向裂纹[1]。此外，结晶器宽窄面锥度不一致，将加剧铸坯宽面、窄面传热的不均匀性，导致结晶器宽窄面的不均匀磨损，尤其在结晶器使用后期更为明显，不仅使初生坯壳的不均匀性增加，而且还容易造成在坯壳最薄弱处的角部因应力集中而开裂形成裂纹。

随着过钢量增加，结晶器铜板的磨损程度增加，结晶器锥度变小，甚至出现了正锥度，角部缺陷也会明显增加。

2.2 结晶器倒角对角部缺陷的影响

文献[1，2]均明确指出，结晶器倒角选择不合理容易产生角部缺陷，若结晶器倒角圆弧半径偏大，容易在铸坯倒角处产生纵向表面裂纹，反之，若结晶器倒角圆弧半径偏小,容易在距铸坯角部3mm~5mm处

产生偏离角纵向裂纹。与国内其它钢厂的大方坯连铸机相比，攀钢大方坯铸机的结晶器倒角设计偏大，为25mm×45°，而其它钢厂的结晶器倒角一般为12mm×45°和8mm×45°。由于铸坯倒角本身就是冷却最薄弱的部位，凝固坯壳最薄，抵抗变形和撕裂的能力也最差，圆弧半径增大后，倒角处冷却面积增加较大，但倒角处冷却能力却随之降低，造成角部冷却不好，减小角部凝固坯壳的厚度，角部初生坯壳薄，抵抗变形能力差，容易产生角部纵向裂纹。因此，应减小结晶器倒角并优化倒角处的水缝设计，以改善铸坯角部的冷却条件，达到防止和减少角部缺陷的目的。

2.3 结晶器与扇形1段的对弧对中精度对角部缺陷的影响

攀钢大方坯连铸机设计的结晶器与扇形1段的对弧对中方法是以足辊为基准点的阶梯式小样板对弧。对弧时将小样板卡在足辊上，检测距结晶器上口约50mm处对弧样板与结晶器铜板之间的间隙，以判断铸机对弧情况。该对弧方法的优点是检测方便和检测时间短，但缺点是弧度基准点较少，加之作为基准点的足辊由于设计原因，刚度较差，无法准确反映铸机对弧状况，无法同时保证足辊与扇形1段的严格对中和足辊实际开口度与标准开口度基本一致。此外，无论线下还是线上都没有保证足辊与扇形1段精确对中的手段，而且足辊在线上经常更换，造成足辊与扇形1段的对中精度也难以保证。这样也会造成结晶器铜板磨损速度加快及不均匀磨损，从而造成角部缺陷的产生。

2.4 结晶器冷却制度对角部缺陷的影响

结晶器冷却制度的主要参数包括冷却水量大小及分配、冷却水流速、进出水温差等。冷却水量过小，结晶器内传热效率低，铸坯凝固坯壳薄，容易产生各种表面质量缺陷，冷却水量过大，水量消耗增加，而结晶器热流密度的提高却不明显。

采用FeS示踪剂法标定了结晶器内铸坯凝固坯壳厚度, 结果见表2-1，同时在铸坯低倍试样上测量了铸坯细小等轴晶的长度，结果见表2-2。

表2-1 结晶器出口处铸坯凝固坯壳厚度

注：鞍钢280mm×380mm断面的铸坯，0.75m/min拉速下结晶器出口坯壳厚度为19.0mm。

表2-2 铸坯细小等轴晶长度测定结果