控制连铸板坯中心偏析的实践
发布时间：2009-10-29 作者：黄成红, 陈国威,刘光明
连铸板坯中心偏析是指位于铸坯中心部位的 C、P、S 等元素含量明显高于其它部位的宏观偏析 现象。它是由于凝固末端树枝晶搭桥和铸坯鼓肚, 促使凝固相富集溶质元素的钢液流动的结果[1 ] 。 武汉钢铁股份有限公司炼钢总厂二分厂(以下简称 武钢二炼钢) 将板坯中心偏析由高至低分为A、B、 C 3 个类别,A 类为偏析带连成线不间断地分布在 整个板坯横断面,B 类为偏析带呈间断线状分布在 整个板坯横断面,C 类为偏析带呈点状,未连成线 分布在整个板坯横断面。在每一个类别又根据偏 析带宽度分0. 5 、1. 0 、1. 5 、2. 0 、2. 5 、3. 0共6 个等级。 中心偏析往往与中心疏松和缩孔相伴存在,影响钢 的力学性能,降低钢的韧性和耐蚀性,严重时会形 成钢板分层而导致废品。武钢二炼钢通过坚持铸 坯低倍检测分析、采用轻压下技术和电磁搅拌工 艺、控制铸机辊缝精度、完善二冷配水制度、提高二 冷设备保证能力等,消除了铸坯A 类偏析,并将B 类偏析发生率控制在5 %以下。
1 控制板坯中心偏析的措施
1. 1 坚持日常低倍检测分析
武钢二炼钢要求每浇次第2 炉的02 坯取低倍 样,中心偏析异常时,每浇次第2 炉和第5 炉,甚至 每一炉的02 坯均取低倍样,做低倍检验。检验人 员将低倍样刨光面用冷蚀液冲洗后,刨光面显示出 偏析图形,用数码相机将偏析图形照下来,连同评 级和分析结果在厂内网上发布。专业人员根据低 倍评级和分析结果,检查相关的工艺参数、设备状 况和操作状况,并采取有效的措施。2005 年全年 中心偏析在B 类1. 5 级以上的情况统计见表1 。 2005 年全年发生B 类1. 5 级以上中心偏析有19 次,其中A 类偏析4 次、B 类偏析15 次。对应的异 常情况主要有:二冷段喷嘴堵塞、二冷段轴承垮、通 信故障未使用动态轻压下、二冷某区水量波动大。 通过及时更换二冷段喷嘴和轴承、消除通信故障、 更换二冷某区水表等措施,至少避免发生类似的A 类偏析4 次、B 类偏析15 次,使全年A 类偏析发生 率降低了0. 13 %,B 类偏析发生率降低了0. 5 %。
1. 2 采用轻压下技术
凝固末端的铸坯在凝固过程中,由液相到固 相产生较大的体积收缩,当没有液芯补充时,凝固 收缩引起树枝晶间未凝固的富集溶质元素的钢液 流动到铸坯中心线部位而产生较重的中心偏析。 因此,在凝固末期采取轻压下技术补偿最后凝固 阶段的收缩,可有效减轻中心偏析[ 2 ] 。武钢二炼 钢的弧型铸机使用定距块调整扇形段的开口度来 实施静态轻压下技术; 直弧型铸机则是采用 ASTC 即动态轻压下来实施轻压下技术的。
但是随着实际浇铸条件(如温度、拉速、冷却 水量、钢种成分等) 的变化,铸坯凝固末端的位置 也在发生变化,因此随时正确地对铸坯的凝固末 端进行合适的轻压下(即动态轻压下) ,与事先固 定的调整扇形段的开口度相比,更能保证各种工 况条件下的铸坯内部质量。
使用静态轻压下控制中心偏析的效果见表 2 。动态轻压下和静态轻压下控制偏析效果的比 较见表3 。
1. 3 采用电磁搅拌工艺
电磁搅拌引起液相穴液体流动,加速了固液 交界面的对流传热,有利于等轴晶形成生长。电磁力打碎树枝晶的碎片可作为等轴晶的核心,增 加了两相区局部传热,消除搭桥抑制柱状晶,减轻 树枝晶间富集溶质液体的流动,从而使中心偏析 明显改善甚至消失[ 3 ] 。为改善4 号铸机中碳钢和 的中心偏析情况,武钢二炼钢生产这类钢时均在 扇形段1 、2 段采取电磁搅拌。经摸索,搅拌强度 越大对中心偏析改善的效果越好,而且交替式搅 拌比连续式搅拌对减轻中心偏析更有利。根据各 参数的试验对比情况,确定4 号机的搅拌参数为: 电流780 A、频率16 Hz ,时间5 s - 0 s - 5 s。图 1 、图2 分别是未使用EMS 和使用EMS 的低倍 照片,显然采用电磁搅拌工艺改善了中心偏析的 程度。2004 年4 号机使用电磁搅拌生产中碳钢 后,中碳钢A 类偏析发生率由2003 年的5 . 9 %下 降到2004 年的0 . 7 %。
1. 4 铸机辊缝精度的控制
铸机精度异常是影响铸坯鼓肚的重要因素之 一。弧度不当、开口度异常、夹辊弯曲都将加剧板 坯的中心偏析[ 4 ] 。浇铸过一定钢水量的铸机扇形 段,弧度、开口度会发生变化,夹辊也可能弯曲,因 而需要应用铸机辊缝测量仪定期测量铸机扇形段 的弧度、开口度,对出现偏差的辊列及时进行调 整。武钢二炼钢规定直弧形铸机测量开口度的周 期为15 d ,弧形铸机为20 d。要求铸机开口度的 偏差不得超过±1 mm ,弧度不得超过±0. 5 mm。 规定出现B 类1. 5 级以上偏析的铸机当天应安 排测量开口度,发现扇形段夹辊轴承垮、夹辊弯曲 或断裂等应及时更换。规定发生漏钢的铸机24 h 内必须安排测量开口度,一周内必须安排第二 次测量开口度。图3 是某次B 类偏析发生后测 得的开口度数据,开口度数据经过调整合格后,铸 机所浇相同钢种的偏析严重程度由B 类降低为C 类。开口度数据调整前后,B 类偏析和C 类偏析的照片见图4 和图5 。
