连铸设备对铸坯质量的影响

板坯连铸关键设备对铸坯质量的影响对于板坯连铸机而言，设备是生产、质量的根本和基础，设备对于一台连铸机的重要性不言而喻。设备在维修、维护过程中出现偏差，降低标准都会直接或间接影响到铸坯质量。为此，我从以下三个连铸机关键设备可能对铸坯质量产生的影响与大家进行交流研究。一、结晶器1、倒锥度对铸坯质量的影响：结晶器倒锥度太大会增加坯壳与器壁挤压和拉坯的阻力，引起横裂甚至坯壳断裂。铜板镀层磨损后还可能因导热不均导致裂纹等缺陷的产生。因此对结晶器进行维修调整时必须认真测量控制倒锥度。导致倒锥度变化的因素：作为结晶器关键参数之一，我们在维修调整结晶器过程中都会特别注意将倒锥度调整到要求范围内，为什么结晶器使用后会发生“跑锥度”问题呢？我们需要关注以下几个细节：（1）确保结晶器宽面夹紧力。目前板坯连铸机结晶器宽面均通过机械、液压等形式进行夹紧，我们想从根本上杜绝“跑锥度”首先把上下部夹紧机构调整符合要求。（2）窄面锁紧机构及支撑杆焊接。在调整好结晶器锥度后必须锁紧窄面调宽机构并焊接支撑杆。（3）调宽过程注意消除机构间隙。由于窄面调宽机构、连接部位均存在加工间隙，为此需在调宽过程中注意消除，具体做法为调任一规格都应从外向内调整，即最后调宽机构动作方向为向结晶器中心移动方向。（4）注意调整好的结晶器角缝。因为结晶器多次更换断面、铜板加工问题等原因造成角缝会减少窄面铜板与宽面铜板接触面，同时减少摩擦力，容易引发“跑锥度”。2、结晶器内壁表面状况影响：目前铜板镀层可分为单一镀层和复合镀层。单一镀层有铬；镍-铁；镍-钴。小方坯因产品要求低，价格低，多采用镀铬；大方坯和板坯产品质量要求高，对铜板的寿命要求高，故多用复合镀层，现时用镍-铁镀层的较少，大多采用镍-钴镀层。其优点：耐磨；结合力强。但价格高。结晶器铜板出现镀层脱落、裂纹等问题后容易造成铸坯冷却不均，坯壳厚度不均匀，容易引发表面纵裂纹或凹陷（见下图）；结晶器宽窄面铜板角缝过大容易造成挂钢甚至出现恶性生产事故。为此每次结晶器下台检查必须对铜板（尤其弯月面及下口区域）磨损、缺陷情况进行仔细检查，避免引发铸坯质量缺陷。3、水缝、水温差、压力和流量对铸坯质量的影响：水缝堵塞将直接影响冷却强度，同样容易造成铸坯冷却不均，坯壳生长不均匀引发表面纵裂纹或凹陷，偏弱的一面甚至会漏钢。二、扇形段1、辊缝辊缝是扇形段的关键技术参数，也是目前各连铸机重点控制参数之一。2＃连铸机各段辊缝情况见下表：序号扇形段进口辊缝（mm）出口辊缝（mm）备注1SEG0180.4180.42SEG1180.41803SEG2180179.64SEG3179.6179.15SEG4179.1178.66SEG5178.6178.17SEG6178.1177.78SEG7～8177.7177.4我车间目前控制扇形段辊缝在标准值基础上允许偏差：离线状态偏差为±0.15mm，在线状态偏差为±0.5mm。辊缝对铸坯质量影响集中表现在两方面：（1）从以往生产经验来看，辊缝超差是造成铸坯中心线裂纹的根本原因。虽然影响板坯产生中心裂纹缺陷的因素很多，比如钢水成分、浇铸稳定、拉坯速度、辊缝偏差、二冷水工艺等，但在生产过程中总结出当个别扇形段辊缝在允许偏差范围内时基本钢水成分不好、浇铸温度过高也不会引发中心裂纹缺陷；反之辊缝超差使即使成分控制较好、浇铸温度适中、拉速稳定，仍然会出现批量中心裂纹缺陷。（2）辊缝超差还可能导致三角区裂纹缺陷的产生。在以往生产过程中曾经多次出现因零段辊缝超差导致批量三角区裂纹缺陷的产生。造成辊缝超差的原因：（1）离线辊缝调整时顶测值与自动辊缝仪测量值不一致。目前修建车间维修调整扇形段辊缝包括验收时全部采用顶测，即用专用千斤顶顶在上下辊中部进行测量，容易因顶起力分布不均匀造成轴承等加工间隙消除情况不可靠，而在线辊缝仪完全模拟铸坯运行状态及钢水静压力，更接近实际生产状态。为此应以在线测量值为准反推离线控制范围。（2）扇形段内、外弧框架间隙造成的辊缝变化。曾出现过上线扇形段验收数值完全符合技术要求，上线后进口辊缝变大、出口辊缝变小。通过分析认为是扇形段在维修时垂直放置，内、外弧框架存在间隙，上线后扇形段内弧框架因重力作用向出口方向微移，导致进出口辊缝变化。目前已通过验收时消除出口侧框架间隙的方法加以控制。（3）辊套、芯轴、轴承间隙引发辊缝变化。扇形段维修所需辊套、芯轴、轴承、轴承座及垫片组都会引入自由间隙，为此需在维修前对所有备件按照技术标准进行检验，安装过程遵循维修标准化程序，各轴承座下垫片数量也应严格控制在5个以内。同时在调整验收辊缝时必须进行顶测和自由测量，综合游隙0.4mm。（4）扇形段在线松开夹紧动作后变化。因扇形3～8段设计缺陷无法实现松开夹紧时四缸同步造成辊缝变化。目前无法根本解决。2、对弧板坯连铸机扇形段段内对弧、段间接弧情况不好，不仅容易造成拉坯阻力增大等设备隐患，同时还容易引发铸坯内部的横向裂纹，通过铸坯样或横向试样中均能见到。这是因为对弧不良时，铸坯受到鼓肚和再轧反复作用下，铸坯内部出现横向裂纹。目前造成对弧不良的原因有：（1）维修过程中未严格按照维修标准化程序操作，轴承座下垫片、地脚螺栓紧固力矩等不符合标准要求。扇形段上线使用后段内对弧情况发生变化。此类情况出现较少。（2）扇形段固定形式不可靠，无法保证扇形段段间接弧状态。目前2＃板坯连铸机扇形段固定采用销轴斜铁固定形式，该形式虽然存在固定拆卸方便等特点，但同时还存在固定不牢固、不可靠的问题，在销轴斜铁使用一段时间后本身的变形加之锈蚀、水垢使得斜铁打紧后紧固力度降低，造成接弧偏差。此种情况仅能通过改造扇形段才能根本消除。（3）在线维护不到位造成接弧不良。由于未及时更换斜铁、多天连续生产后未及时检查斜铁紧固程度、段下垫片放置位置不合理、在线对弧样板测量面尺寸不符合标准或未定期测量调整接弧都会造成接弧不良，因此定期维护调整才能长期有效保证接弧良好。3、喷淋冷却二冷水状况对铸坯质量的影响是不言而喻。从设备角度考虑必须保证冷却效果需做好以下几个方面工作：（1）确保二冷水水质。严格控制二冷水中悬浮物指标，避免油泥等细微悬浮物经过过滤器附着在管壁上凝结大块后堵塞喷嘴；降低二冷水中氯根数量，避免水质呈弱酸性腐蚀管道；降低水质硬度，避免在管道、喷嘴内部结垢；确保过滤器定期反冲洗效果并定期清理过滤器等等。（2）必须定期对喷淋架、喷嘴进行酸洗并清理内壁水垢，对喷淋架支管间距、垂直度等尺寸严格把关调整，对喷淋架安装后喷嘴到辊面距离等尺寸调整至标准要求内等等。三、振动单元1、振频与振幅根据许多资料文献的验证，常规形式的振动方式采用高频率、小振幅将能够有效改善结晶器与铸坯之间的润滑，合理缩短铸坯负滑脱时间，从而尤其显著减小铸坯表面振痕深度并避免铸坯表面横裂纹、角横裂纹、保护渣卷入坯壳等质量缺陷的出现。目前2＃板坯连铸机液压振动采用的振动形式通常称为“反向正弦波形”和“反向非正弦波形”。“反向”的含义是在提高浇注速度时振幅增加而频率降低，该操作法与传统的观点截然相反，其目的主要是为了在拉速发生变化时保持负滑动时间稳定在一定的范围内。该方法的优点体现在高拉速时，振动仍非常平稳。传统的振动操作中，在超过一定浇注速度范围，负滑动时间不能以要求的定值维持下来，结晶器保护渣消耗降低，导致铸坯表面质量恶化，甚至出现铸坯裂纹或造成漏钢;液压振动采用“反向正弦波形”或“反向非正弦波形”操作,结晶器保护渣消耗可维持在较稳定的范围内，使振痕深度减小，从而获得良好的铸坯表面质量。2、振动波形目前2#板坯连铸机采用非正弦振动形式，它具备以下两个特点：（1）与正弦振动相比，非正弦振动中随时间变化的位移最大值有一段时间上的滞后，其滞后程度可用波形偏斜率来表示，如下图所示，即α=A1/A0×100%。正是最大位移出现时间的滞后，使结晶器上升速度慢而移动时间较长，这样保证了结晶器和坯壳反向运动时，由两者速度决定的摩擦力小于正弦振动的摩擦力。同时，在结晶器下移过程中，非正弦振动的下移速度快而移动时间短，这样得到的负滑脱时间比正弦振动时更短，有利于进一步减少振痕深度，且在负滑脱期间，结晶器相对坯壳的下滑距离等于甚至大于正弦振动时的下移距离，由此保证对坯壳的压合效果。总之，非正弦振动速度曲线的波形特点是上升速度小而移动时间长，下降速度大而移动时间短。正弦与非正弦振动位移曲线（2）非正弦振动负滑脱时间曲线的特点正弦振动是非正弦振动在波形偏斜率为零的特例。但随着波形偏斜率的加入，非正弦振动负滑脱时间曲线又具备了新的特点:①随着波形偏斜率的增加，在相同振动频率下，负滑脱时间减少，正滑脱时间增加。波形偏斜率增加越大，负滑脱时间减少越多，相应正滑脱时间增加越多。②随着波形偏斜率的增加，振动的临界频率(即出现负滑脱的最低极限频率)减少，波形偏斜率增加越大，临界频率减少越多。（3）非正弦振动负滑脱量分析在拉钢过程中，结晶器相对坯壳有一段向下的位移，称为负滑脱量(Sn)。结果表明，以负滑脱量的大小来衡量负滑脱振动对坯壳的压合效果比负滑脱时间更合理。负滑脱量越大，对坯壳的压合效果越好，越能保证坯壳间的连接强度。从下图可以看出，虽然非正弦振动中负滑脱时间有所减少，但如果波形偏斜率控制合适，负滑脱量仍可不小于甚至大于正弦振动时情形，从而得到与正弦相同甚至更好的对坯壳压合效果。非正弦反向振动模型