倒角结晶器在涟钢板坯连铸生产中的应用.doc

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1、冶金之家网站倒角结晶器在涟钢板坯连铸生产中的应用曹建新1，陶红标2，张慧2，周明伟1，张亮洲1，彭明耀1(1.涟源钢铁集团有限公司，湖南娄底417000；2.钢铁研究总院，北京100081)摘要：为了消除微合金化钢连铸板坯的角部裂纹缺陷，使得板坯在不进行离线切角的条件下满足轧制要求，采用倒角结晶器技术进行了大量的工业试验，分析并解决了倒角型板坯存在的角纵裂及结疤问题，实现了该技术的规模化连续生产。工业应用结果表明，倒角结晶器技术不仅能够控制板坯的角横裂缺陷，而且能够大幅度降低超低碳钢热轧板卷边直裂的发生率，因此可为钢铁企业带来巨大的经济效益。关键词：倒角结晶器；角横裂；

2、边直裂；角纵裂；微合金化钢涟源钢铁有限公司210转炉厂大板坯连铸机在生产以16Mn系列钢种为代表的低合金高强度钢、铌钒钛微合金化钢、X60管线钢等连铸坯时，在轧后板材表面边角部时有烂边缺陷发生，其主要产生原因是源于连铸坯的角部横裂纹。由于铸坯角部裂纹很深，而且已严重氧化，因此无法通过调整热轧工艺进行补救。为了防止板材表面裂纹，不得不对部分钢种连铸坯进行离线切角处理，提高了能耗和生产成本。此外，在生产超低碳类钢种时，热轧、冷轧板材表面经常出现边直裂以及边部结疤问题，这与板坯角部的形状及缺陷密切相关。角横裂纹在铸坯表面受到热应变、机械应变或相变应力时产生，国内外关于板坯角横

3、裂缺陷的产生机制的研究很多[1-9]，普遍认为其形成根源在于受到应力应变时钢的低延展性。为了解决微合金化钢的表面横裂纹问题，目前连铸生产中采用的主要措施包括：提高钢水质量、优化和稳定保护渣性能、优化二冷段的冷却制度、辊缝及喷嘴的精细化管理等。然而对于一些裂纹敏感性很强的钢种，包括含硼SS400，Q345B，X52，X60，510L等微合金化包晶、亚包晶钢，板坯角部裂纹问题仍然没有得到彻底解决。为此，涟钢与钢铁研究总院合作开发了可实现板坯角部无缺陷生产的倒角结晶器技术，并进行了大量的工业化生产试验。1倒角结晶器窄面铜板结构优化设计目前板坯连铸结晶器窄边铜板一般采用平面结构

4、，铸坯角部通常呈直角形状。在结晶器和二冷段内，铸坯角部由于以两维冷却方式释放热量，因此受到的冷却相对更强，其温度相对更低，在二冷段的弯曲段或矫直段，铸坯在角部的表面温度极易进入微合金化钢的脆性区范围，造成大量的细小的第二相粒子析出，降低了钢的高温延展性；此外铸坯角部呈直角形状时更容易受到高的拉应力集中，这两方面的因素是引起角横裂纹产生的根本原因，限制了微合金化钢的规模化生产。倒角结晶器技术的基本原理是：通过改变窄面铜板的结构，使得板坯角部由常规直角变为2个钝角，这样可减缓角部的传热，提高角部的温度及其均匀性，同时倒角型铸坯在连铸过程中的高温应力集中可得到大幅度降低，从而

5、具有消除微合金化钢角部横裂纹的技术效果。此外，倒角型铸坯在轧制过程中，边角部温度的均匀性更好，受到的应力更小，因此倒角结晶器技术有利于热轧板边直裂缺陷的控制。倒角结晶器窄面铜板的典型结构形貌如图1所示。铜板结构的优化设计核心内容主要包括2个方面：1)角部冷却水缝的设计及布置；2)工作面结构形状设计。冶金之家网站钢铁研究总院对倒角结晶器窄面铜板的结构进行了系统深入的研究，同时申报了相关专利[10]，工业试验结果表明，倒角坯的偏离角纵裂及其引起的漏钢问题是倒角结晶器的技术瓶颈，为此需要对铜板结构及操作工艺进行优化，主要相关研究结果包括：1)倒角坯角部需要保证足够的冷却强度，

6、因此应在铜板角部附加圆形水缝。2)在弯月面附近区域，倒角结晶器铜板斜面应设计成漏斗形状以增大局部锥度。3)铜板斜面与平直面的夹角应控制在150°±5°范围[11]，确保铸坯受到的应力最小。4)铜板斜面长度应控制在40～60mm，确保其技术效果和连铸生产的顺行。2倒角结晶器技术的工业化应用2.1倒角结晶器技术应用概况倒角结晶器技术在涟钢210转炉厂2号板坯连铸机进行试验。该铸机为引进意大利达涅利的先进双流2180mm板坯连铸机，生产铸坯断面为厚230，250mm，宽850～2180mm；铸机冶金长度为44m，设计最高拉速为2.3m/min。主要用于生产汽车板、取向和无取向

7、硅钢、管线钢、容器钢、船板钢、超低碳钢等，其中每年生产约100万tNb，V，Ti微合金化钢。自2011年10月至2012年10月，采用倒角结晶器技术在2号板坯连铸机进行了7轮次的工业试验，累计浇注830炉8.3万t钢水，倒角型铸坯形貌如图2所示。通过工业试验，确定倒角结晶器达到的技术指标如下：1)铸坯断面规格为厚度230mm，宽度850～2150mm。2)钢种为超低碳钢、低碳钢、微合金化钢(Q345B、管线钢、汽车钢、船板钢)等。3)连铸机拉速为0.6～1.3m/min。4)连铸坯角部无缺陷率不低于99.5%。5)结晶器窄边铜板镀层的一次