唐钢中薄板坯坯连铸机于2005年7月热负荷试车成功,对唐钢总体技术改造、开发品种、增强市场竞争力发挥着重要作用,对唐钢由产量扩张型向内涵发展型的转变及实现可持续发展具有重要的意义。由于对铸机产能、产品质量及高附加值产品要求的日益进步,铸机工艺和设备存在的众多不足之处逐渐显露,生产SPHC钢时板坯表面偏离角纵裂纹频繁出现,严重影响热轧板卷表面质量,因裂纹导致的漏钢现象也频繁发生,严重影响铸机的正常生产,限制工艺技术水平的进步和高附加值品种的进一步开发。
板坯上的偏离角纵裂纹最长的超过10m,尽大部分产生在铸坯内弧偏离角部100~200mm的范围内,可以连续在多块板坯相同位置上发现裂纹。裂纹的深度从3mm到8mm,宽度最大能达到3mm左右。通常宽度和深度尺寸大的纵裂纹往往伴随着明显的纵向凹陷而产生,凹陷底部振痕清楚,并且经常在这样的板坯上会有钢水渗流出来将裂缝焊合,且铸坯窄面常伴有鼓肚现象。
根据SPHC钢种的凝固特性,其凝固时只转变为δ铁素体,同时通过分析可知,偏离角纵裂纹产生的根源是结晶器内凝固坯壳厚度的不均匀性:1)结晶器内液面波动过大导致弯月面初生坯壳厚度不均;2)铜板局部镀层脱落、龟裂导致坯壳在结晶器内生长不均;3)窄面铜板跑锥度或低拉速状态下坯壳收缩与窄面铜板锥度不匹配造成窄面坯壳在结晶器内得不到有效的支撑;4)对于二维传热的角部区域,坯壳由于凝固收缩速度快而过早的脱离了结晶器铜板,造成偏离角部坯壳生长厚度不均。
铸坯表面偏离角纵裂纹的影响因素只要有结晶器铜板表面质量、结晶器窄面铜板跑锥度、提速制度、结晶器冷却强度和结晶器振动偏摆。因此可以采取以下措施:
一、在生产过程中降低结晶器液位,使弯月面避开铜板冷却效果较差的区域,改善弯月面部位铜板的冷却效果,以稳定铜板表面质量,保证弯月面部位的均匀传热,促进初生坯壳的均匀天生。
二、结晶器锥度调节过程中严格要求采取“上拉下推”调节的方式,以消除机构之间的间隙,从操纵方面尽量减少结晶器跑锥度的现象;在设定锥度的过程中,使用自主设计的新型结晶器锥度仪以进步结晶器锥度设定的精度,并在原有计算值的基础上增加0.2~0.3mm,以减轻跑锥对铸坯表面质量的影响。
三、在连铸机开浇提速和浸进式水口的快速降速、提速过程中,制定了0.01m/s的升、降速规定,缩短了低拉速过程时间,较好的解决了坯壳过冷,从而减少了偏离角纵裂纹。同时,开浇提速时间及快换水口时间的缩短又延长了液面自动控制的使用时间,最大限度的避免了由于手动控制不精确造成的液面波动,有效的减小了由于该阶段液面波动导致的弯月面初生坯壳不均匀天生的可能性。
四、在高拉速下,结晶器水的冷却强度和钢种、保护渣、铜板厚度等其他工艺参数的匹配性应进一步进步,应在满足最小水流速的条件下适当调整水量,确保结晶器内公道热流传导,结晶器窄面热流密度与宽面热流密度的比值稳定在0.8~1.0之间。对结晶器水量进行调整后,生产过程中连铸坯出现偏离角纵裂纹的比例大大降低,裂纹漏钢大幅度下降。
五、将振动装置改为单元体式液压振动后,结晶器振动的稳定性及偏摆得到了明显的改善,有效的控制了结晶器内钢水液面的波动,保证了弯月面处坯壳的均匀天生,明显降低了铸坯的偏离角纵裂纹。
对唐钢中薄板坯连铸SPHC钢偏离角纵裂纹及其导致的漏钢现象进行了分析研究,采取控制铜板表面质量、控制结晶器跑锥度、优化提速制度、优化结晶器冷却强度和改善结晶器振动偏摆等措施,有效的控制了铸坯偏离角纵裂纹的出现,SPHC钢铸坯偏离角纵裂纹比例由2007年的0.111%降低到2008年的0.006%,进步了铸坯质量;降低了偏离角漏钢次数,偏离角漏钢次数由2007年的24次降低到2008年的5次,进步了生产稳定性。