水平连铸拉坯稳定度和钢水过热度对铸坯质量影响

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1、水平连铸拉坯稳定度和钢水过热度对铸坯质量的影响张广军　李占春EffectofConstant-RateofDrawingandSuperheatofLiquidSteelonQualityofStrandbyHorizontalContinuousCastingZhangGuangjunandLiZhanchun(BeimanSpecialSteelCoLtd,Qiqihaer161041)▲　　北满特殊钢股份有限公司的水平连铸机自1997年8月30日试生产圆管坯以来，始终未能走上正常生产轨道，只生产了45、20和27SiMn3个钢号计

2、7炉212tΦ150管坯。从试生产中发现铸坯质量受设备状况、管理方法和工艺控制水平的影响，而工艺水平的高低是影响铸坯质量的直接因素，其中最重要的工艺指标就是钢水过热度和拉坯稳定度。1　铸坯质量及工艺控制情况　　为了说明钢水过热度和拉坯稳定度与铸坯质量的关系，将7炉拉坯工艺参数及相应管坯宏观检验结果列于表1。表1　拉坯工艺参数和管坯宏观检验结果Table1　Controllingindexofdrawingparametersforbilletcastingandexaminationresultsoftubeblank炉次钢种中间包开浇

3、钢水温度①/℃钢种液相线温度/℃过热度/℃总拉坯时间/min拉坯稳定度/%收缩椭圆度②/mm表面裂纹发生率③/%中心疏松/级内部裂纹/级拉成率/%长轴短轴87509201545151431410150148550.50.5158749427SiMn1556149561120251481404012100113151451560149565108371501443511.510087359201587151473126441501423021.51008748020155515144113645150146230.50.510080793

4、2016081514941705914914271.5210011518320156615145213972150146611100　注：①指在钢包开浇后大约5min时测得的温度；②指结晶器出口直径在150.6mm条件下，铸坯平均收缩率和椭圆度的综合指标；③指每炉管坯产生表面裂纹的重量比率。　　从表1中可以得出以下结论：　　(1)收缩椭圆度的大小与过热度的大小密切相关，即：收缩椭圆度随着过热度的增高而增大。只有87494炉次与此不符，这是由于收缩椭圆度还受到拉坯稳定度的间接影响；此外，27SiMn钢还有其自身的凝固特点，后面加以介绍。　

5、　(2)表面裂纹发生率直接受拉坯稳定度的影响，拉坯稳定度越高，表面裂纹发生率越低；拉坯稳定度越低，表面裂纹发生率则越高。　　(3)铸坯低倍中心疏松和内部裂纹级别高低的走向基本与钢水过热度的大小走向一致。过热度越大，级别越高；过热度越小，级别越低。而与拉坯稳定度关系不大。2　原因分析2.1　水平连铸的特点　　水平连铸采用了“拉—停—推—停”作为一个周期反复进行的拉坯方式，铸坯表面存在着冷隔和热隔，工艺参数控制不当会产生冷隔裂纹和热隔裂纹。结晶器为一冷和二冷相结合，由铜套和石墨套组成，这种结晶器的水冷系统具有水量小、温差大、背水压、传热强度

6、高和前部平均热流密度大于后部几倍的特点［1］。　　水平连铸的这种冷却特点使结晶器前部初生坯壳要承受比弧形连铸初生坯壳大得多的凝固速度和热应力。另外，结晶器呈水平布置，冷却水进出口都在下面，热量集中向上释放，所以上部水温要高于下部，铸坯在圆周方向下部冷却传热要好于上部。一般情况下，坯壳厚度在圆周内下部要大于上部，下部气隙也要小于上部气隙［2］。图1是水平连铸的坯壳形态示意图。图1　水平连铸坯壳形态Fig.1　Morphologyofstrandshellduringhorizontalcontinuouscasting2.2　钢水过热度对

7、铸坯质量的影响　　水平连铸结晶器的平均热流密度一般要比同规格的弧形连铸机的结晶器高一倍左右，另外铸坯也不经过顶弯和矫直，所以水平连铸铸坯承受高温钢水而不拉漏的能力比较高，钢水过热度可以放宽到30～80℃，甚至达到100℃也不会造成拉漏。但从铸坯质量和保证钢水顺利拉完的角度考虑，宜将中间包内钢水过热度控制在中限，即20～40℃之间［3］。　　钢水过热度低(5～20℃)时，水口易冻死，使连铸生产失败或中间包内钢水拉不完，钢水收得率低，不能多炉连浇。表1中的87509炉次未能拉完并不是由于钢水温度低造成的，而是由设备故障所致。但钢水温度接近液

8、相线时，连铸坯易获得较大的等轴晶区，组织致密，铸坯质量好。　　从表1可以看出有6炉次的中间包开浇钢水过热度高于40℃，导致了铸坯椭圆度、中心疏松、内部裂纹等质量缺陷，其主要原因有：　　①钢水过热度过大，钢水