本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理

本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理E作者：鞠明、郭万行本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理摘要：本文对薄板坯连铸连轧边裂缺陷形成的原因进行了分析，指出连铸过程操作参数控制不合理及钢水成分控制是产生该缺陷的主要因素；在理论及实践的基础上提出了治理薄板坯连铸连轧边裂缺陷的措施，取得了较好的效果。关键词：薄板坯；连铸连轧；边裂本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理前言（背景)生产情况边裂缺陷的特征及成因分析主要攻关工作控制措施及效果结论本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理1.前言（背景）本钢薄板坯连铸连轧生产线引进于达涅利三菱公司，自2005年5月全线投产以来看，薄板坯连铸机可以生产常规铸机所生产的大部分钢种，而且在质量上也不低于常规铸机生产的铸坯。本钢薄板坯连铸机生产的铸坯厚度选用90/70mm和100/85mm二种规格，特别是连铸机结晶器出口厚度增加到100mm，这是本钢薄板坯连铸机所特有的。本钢薄板坯连铸机为直弧型，9个扇形段，8点弯曲，3点矫直，冶金长度14.27m，薄板坯铸机采用H2漏斗型结晶器，结晶器长度1200mm，结晶器下部为2对带辊型的足辊，扇型0段前5对为带辊型的夹持辊，铸坯出结晶器后在零段的前部分将有一定的凸度，后被压平。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理此外，该铸机还采用了结晶器液压振动、结晶器热相图、动态软压下等技术。铸机后为辊底式加热炉和2+5方式的连铸机，可进行铁素体轧制和半无头轧制，产品最终厚度为0.8~12.7mm，这些技术的采用，为今后的品种研发创造了有利重要条件。2008年薄板坯连铸连轧边裂降级品量为7881吨，占总产量2498861吨的0.32%。4月12日，因炼钢LF炉事故出现一次严重的突发边裂事件，造成Q235B边裂降级品总计1504吨。除去此次事故，2008年该产线边裂降级品量为6377吨，边裂降级率为0.25%。在对薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因析的基础上，通过工艺攻关，提出了治理边裂缺陷的技术措施，使该种缺陷得到了较好的控制。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理2.生产情况2008年本钢薄板坯连铸连轧产品每月边裂统计薄板坯连铸连轧每月破边率情况0.170.290.180.831.440.710.660.150.020.030.07000.20.40.60.811.21.41.61月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月月份破边率%本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理牌号总产量（吨）边裂降级量（吨）边裂率%S275JR1613515099.35A363272413254.05S235J06552312901.97SAE1008734137811.06S235JR920184660.51S355MC23799730.31Q235B112228620060.18SS4001018091300.13Q345A1400021570.11SPA-H176145970.06J55,DC51D+Z47合计77452008年本钢薄板坯连铸连轧产品边裂产品主要牌号本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理2009年，薄板坯连铸连轧产品边裂产品主要发生在加硼钢种上（2008年未生产加硼钢种），09年共生产加硼钢210281吨，其中边裂量为5202吨，占总产量的0.21%，占今年边裂降级品率的66%，占加硼钢生产量的2.47%。今年未加硼钢边裂降级品量为2679吨，占总产量的0.11%，占今年边裂降级品率的34%，占未加硼钢生产量的0.12%。2009年未加硼钢边裂率较2008年0.48%比，降低了77%，效果明显，见图表2。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理加硼钢与未加硼钢破边率对比情况0.21,66%0.11,34%加硼钢未加硼钢2009年加硼钢边裂与未加硼钢边裂量对比图2009未加硼钢边裂缺陷率与2008年对比未加硼钢今年与去年破边率对比情况0.12,20%0.48,80%今年去年本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理3.边裂缺陷的特征及成因分析3.1边裂缺陷的特征边裂主要呈连续的破碎状，一侧较重，另一侧或轻或无。1500mm至1520mm宽的边裂发生率高于1250mm至270mm宽度。边裂缺陷的特征本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理3.2边裂缺陷的特征分析认为AlN的析出导致的高温脆性是边裂的主要成因。钢的高温脆性通常在700℃～900℃，由于边角部过冷铸坯连铸和轧制时，很易处于这一温度范围。因此，边裂情况除与钢的成分有关外，还与板坯进加热炉温度低、边角温降大及工况条件密切相关。因二冷段板坯上部的冷却水除气化外都要从板坯的角边部淌下，板坯越宽，从板坯的角边部淌下的水越多，角边部温降越大。和低碳钢相比中碳钢是裂纹比较敏感的钢种，B又是裂纹敏感的元素，会加重裂纹的扩展程度。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理4.主要攻关工作4.1对边裂缺陷进行跟踪分析。全面掌握边裂缺陷的各种形态及分布情况，对化学成分、连铸、加热、轧制各工序参数进行调查和分析，分析总结边裂出现的规律。4.2强化对Als含量的控制，降低Als含量。1月份曾对量大的Q235B、SS400、Q345A和Q345B四个牌号的Als含量的控制标准进行修改，将Als含量内控由0.01%～0.04%，修改为0.005%～0.03%，修改后效果明显，3月份因纵裂问题Als含量内控又恢复到0.01%～0.04%，目前Als含量平均为0.024%。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理4.3加强气体N的控制。尽可能降低N含量。4.4对相关温度进行了实测。我们用红外线测温仪对铸坯侧面入加热炉温度、出加热炉后温度进行了实测。4.5对边裂缺陷利用光学显微镜和扫描电镜进行微观分析，寻找组织缺陷及微观裂纹源。4.6及时与炼钢、热轧工序落实各项应对措施，调整相应工序的工艺参数。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理5.控制措施及效果5.1控制措施根据边裂缺陷形成原因的分析及本钢炼钢生产过程的工艺实际和攻关试验结果，采取了以下措施控制边裂缺陷的产生①优化二冷工艺，尽可能控制铸坯角部矫直温度大于900℃，板坯侧面入炉温度大于915℃。②尽可能降低Als、N含量，控制Als含量不超0.035%，N含量不超0.0070%，在内控范围内尽可能降低B含量。③提高板坯边部出炉温度，尽可能减少板坯边部的冷却。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理5.2效果通过上述措施的落实，未加硼钢边裂降级率同去年相比，降低了77%，效果明显，加硼钢6月中旬以后，边裂发生率也已明显降低。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理6.结论（1）通边裂情况除与钢的成分有关外，还与板坯进加热炉温度低、边角温降大及工况条件密切相关。（2）和低碳钢相比中碳钢是裂纹比较敏感的钢种，B又是裂纹敏感的元素，会加重裂纹的扩展程度。（3）炼钢进一步强化了Al、B、N含量的控制，要求中碳钢Als含量为0.02%～0.03%，B含量为0.0010%～0.0015%，N含量为≤0.0055%。（4）为尽可能减少板坯边部的冷却，目前连轧在轧制出口钢时，关闭了R1和R2之间的侧喷水。本钢板材股份有限公司制造部本钢薄板坯连铸连轧边裂缺陷成因分析及治理谢谢