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連鑄坯剪切不平及開裂的原因以及解決方案介紹！
來源：m.whdljs.cn 發(fā)布時(shí)間：2021/10/18 14:47:28
一、問題描述
四機(jī)四流連鑄機(jī)，主要生產(chǎn)規(guī)格為150mm*150mm鋼坯，前期采用火焰切割，切割溫度800-900℃，切割后采用加熱爐二次加熱至1000度進(jìn)行軋制
現(xiàn)改為連鑄連軋技術(shù)，通過提高鐵水溫度，提高拉速，減少冷區(qū)等方式將鋼坯溫度提高，連鑄鋼坯剪切溫度950-1050℃，主要生產(chǎn)鋼種Q235-20MnSi鋼，利用康福特45度鋼坯液壓剪直接進(jìn)行超高溫剪切，鋼坯內(nèi)部結(jié)晶情況不詳
近期，四流連鑄機(jī)均出現(xiàn)剪切面不平，鋼坯角部開裂等問題，且為連續(xù)幾個(gè)爐號(hào)批量出現(xiàn)，四流同時(shí)出現(xiàn)剪切面不平的較多,有時(shí)也單流或雙流出現(xiàn)
二、 連鑄坯高溫剪切問題的分析與解決方法
根據(jù)多年研究經(jīng)驗(yàn)以及同行業(yè)內(nèi)資深工程技術(shù)人員的技術(shù)探討，并參考大量相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)連鑄坯剪切面不平及角部裂紋的產(chǎn)生主要由以下幾個(gè)原因造成：
1、 鋼水的質(zhì)量問題
目前中小型鋼鐵廠多采用中頻爐煉鋼，即利用中頻爐將廢鐵融化，通過調(diào)節(jié)內(nèi)部元素含量，達(dá)到鋼鐵重復(fù)利用的目的。但由于廢鐵品種較雜，雜質(zhì)較多，鐵水內(nèi)容易形成氣孔夾渣，合金元素分布不均勻，使得每爐鐵水合金元素含量不一，導(dǎo)致連鑄過程中造成夾渣、內(nèi)裂、表皮氣孔等質(zhì)量缺陷，使得連鑄鋼坯在軋制過程中出現(xiàn)開花頭、折疊，麻點(diǎn)，內(nèi)裂等缺陷，一般高爐轉(zhuǎn)爐以及精煉爐廠家極少出現(xiàn)該情況，可見鐵水質(zhì)量是主要原因
解決方法：通過切片取樣，對(duì)鋼坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)和分析，如發(fā)現(xiàn)表下氣孔、夾渣、內(nèi)裂等質(zhì)量缺陷應(yīng)立即調(diào)整工藝，處理至合格
2、 鋼坯的溫度
鋼坯的溫度過高，導(dǎo)致連鑄鋼坯內(nèi)部凝固率過低，鋼坯表面結(jié)晶層太薄，在剪切的的過程中，太薄的外殼在剪切壓力下容易開裂，內(nèi)部鐵水在切口部位溢出，涂抹于鋼坯切頭表面，造成鋼坯切面不平或鐵水堆積，偶爾會(huì)在切頭右上角堆積出一個(gè)小渣塊，也極易引起切頭受力段角部裂紋。
連鑄連軋工藝中，連鑄坯在剪刃口處的溫度多在980～1050℃左右。根據(jù)鋼種特性,在900～1200℃是“熱脆”敏感區(qū)。由于鋼中的S與Fe形成FeS,FeS+S在985℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生共晶反應(yīng),當(dāng)坯殼受外力作用時(shí),會(huì)沿晶界開裂形成裂紋,嚴(yán)重影響鋼的塑性。若鋼中Mn足夠時(shí),S以MnS形式分散到基體中,MnS的熔點(diǎn)高達(dá)1620℃,可遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開900～1200℃的“熱脆”敏感區(qū)。因此,當(dāng)鋼中S含量降低或Mn/S比增大時(shí),鋼的高溫塑性將得到改善,剪切面不平現(xiàn)象也會(huì)減少甚至消除。隨機(jī)統(tǒng)計(jì)了280爐Q235類鋼的中間包鋼液溫度,其中有156爐超過1550℃,而出現(xiàn)剪切面不平的只有8爐,占5.13%。分析發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)Mn/S偏低而溫度又偏高時(shí)才產(chǎn)生剪切面不平現(xiàn)象。這是因?yàn)檫^高的澆注溫度會(huì)使連鑄坯的柱狀晶發(fā)達(dá)、中心偏析、中心疏松、中心裂紋嚴(yán)重,鑄坯的內(nèi)在組織惡化,導(dǎo)致塑性下降。
解決方法：通過打釘實(shí)驗(yàn)，檢查鋼坯剪切處的鐵水凝固率，如凝固率過低，鋼坯表面結(jié)殼太薄，建議調(diào)整至鋼坯結(jié)晶2/3以上，可最大程度避免切分折疊
3、 鋼種的變化
根據(jù)對(duì)多家用戶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),Q235類鋼連鑄坯剪切面不平的發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20MnSi鋼,可見鋼的化學(xué)成份是產(chǎn)生連鑄坯剪切面不平的重要原因。
4、 化學(xué)成份的影響
通過對(duì)300爐鋼的Mn/S比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)Mn/S≤20的占87.18%,而大量出現(xiàn)剪切面不平的鋼的Mn/S比均在15以下,一般在11～13。而20MnSi鋼的Mn/S比較大,因此剪切面不平的缺陷基本發(fā)生在Q235類鋼。Mn/S比低是造成Q235類鋼連鑄坯剪切面不平的主要原因。
解決方法：嚴(yán)格按內(nèi)控要求控制成分,使Mn/S≥20,確保(P+S)<0.050%。
5、 鋼中氧含量的影響
鋼坯含氧量高,其塑性差,易產(chǎn)生裂紋,因而也易出現(xiàn)剪切面不平缺陷。這是因?yàn)檠踉诠虘B(tài)鐵中的溶解度很小,易形成氧化物夾雜,氧化物夾雜能使鋼的切削加工性能
四機(jī)四流連鑄機(jī)，主要生產(chǎn)規(guī)格為150mm*150mm鋼坯，前期采用火焰切割，切割溫度800-900℃，切割后采用加熱爐二次加熱至1000度進(jìn)行軋制
現(xiàn)改為連鑄連軋技術(shù)，通過提高鐵水溫度，提高拉速，減少冷區(qū)等方式將鋼坯溫度提高，連鑄鋼坯剪切溫度950-1050℃，主要生產(chǎn)鋼種Q235-20MnSi鋼，利用康福特45度鋼坯液壓剪直接進(jìn)行超高溫剪切，鋼坯內(nèi)部結(jié)晶情況不詳
近期，四流連鑄機(jī)均出現(xiàn)剪切面不平，鋼坯角部開裂等問題，且為連續(xù)幾個(gè)爐號(hào)批量出現(xiàn)，四流同時(shí)出現(xiàn)剪切面不平的較多,有時(shí)也單流或雙流出現(xiàn)
二、 連鑄坯高溫剪切問題的分析與解決方法
根據(jù)多年研究經(jīng)驗(yàn)以及同行業(yè)內(nèi)資深工程技術(shù)人員的技術(shù)探討，并參考大量相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)連鑄坯剪切面不平及角部裂紋的產(chǎn)生主要由以下幾個(gè)原因造成：
1、 鋼水的質(zhì)量問題
目前中小型鋼鐵廠多采用中頻爐煉鋼，即利用中頻爐將廢鐵融化，通過調(diào)節(jié)內(nèi)部元素含量，達(dá)到鋼鐵重復(fù)利用的目的。但由于廢鐵品種較雜，雜質(zhì)較多，鐵水內(nèi)容易形成氣孔夾渣，合金元素分布不均勻，使得每爐鐵水合金元素含量不一，導(dǎo)致連鑄過程中造成夾渣、內(nèi)裂、表皮氣孔等質(zhì)量缺陷，使得連鑄鋼坯在軋制過程中出現(xiàn)開花頭、折疊，麻點(diǎn)，內(nèi)裂等缺陷，一般高爐轉(zhuǎn)爐以及精煉爐廠家極少出現(xiàn)該情況，可見鐵水質(zhì)量是主要原因
解決方法：通過切片取樣，對(duì)鋼坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)的檢驗(yàn)和分析，如發(fā)現(xiàn)表下氣孔、夾渣、內(nèi)裂等質(zhì)量缺陷應(yīng)立即調(diào)整工藝，處理至合格
2、 鋼坯的溫度
鋼坯的溫度過高，導(dǎo)致連鑄鋼坯內(nèi)部凝固率過低，鋼坯表面結(jié)晶層太薄，在剪切的的過程中，太薄的外殼在剪切壓力下容易開裂，內(nèi)部鐵水在切口部位溢出，涂抹于鋼坯切頭表面，造成鋼坯切面不平或鐵水堆積，偶爾會(huì)在切頭右上角堆積出一個(gè)小渣塊，也極易引起切頭受力段角部裂紋。
連鑄連軋工藝中，連鑄坯在剪刃口處的溫度多在980～1050℃左右。根據(jù)鋼種特性,在900～1200℃是“熱脆”敏感區(qū)。由于鋼中的S與Fe形成FeS,FeS+S在985℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生共晶反應(yīng),當(dāng)坯殼受外力作用時(shí),會(huì)沿晶界開裂形成裂紋,嚴(yán)重影響鋼的塑性。若鋼中Mn足夠時(shí),S以MnS形式分散到基體中,MnS的熔點(diǎn)高達(dá)1620℃,可遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開900～1200℃的“熱脆”敏感區(qū)。因此,當(dāng)鋼中S含量降低或Mn/S比增大時(shí),鋼的高溫塑性將得到改善,剪切面不平現(xiàn)象也會(huì)減少甚至消除。隨機(jī)統(tǒng)計(jì)了280爐Q235類鋼的中間包鋼液溫度,其中有156爐超過1550℃,而出現(xiàn)剪切面不平的只有8爐,占5.13%。分析發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)Mn/S偏低而溫度又偏高時(shí)才產(chǎn)生剪切面不平現(xiàn)象。這是因?yàn)檫^高的澆注溫度會(huì)使連鑄坯的柱狀晶發(fā)達(dá)、中心偏析、中心疏松、中心裂紋嚴(yán)重,鑄坯的內(nèi)在組織惡化,導(dǎo)致塑性下降。
解決方法：通過打釘實(shí)驗(yàn)，檢查鋼坯剪切處的鐵水凝固率，如凝固率過低，鋼坯表面結(jié)殼太薄，建議調(diào)整至鋼坯結(jié)晶2/3以上，可最大程度避免切分折疊
3、 鋼種的變化
根據(jù)對(duì)多家用戶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),Q235類鋼連鑄坯剪切面不平的發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于20MnSi鋼,可見鋼的化學(xué)成份是產(chǎn)生連鑄坯剪切面不平的重要原因。
4、 化學(xué)成份的影響
通過對(duì)300爐鋼的Mn/S比進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)Mn/S≤20的占87.18%,而大量出現(xiàn)剪切面不平的鋼的Mn/S比均在15以下,一般在11～13。而20MnSi鋼的Mn/S比較大,因此剪切面不平的缺陷基本發(fā)生在Q235類鋼。Mn/S比低是造成Q235類鋼連鑄坯剪切面不平的主要原因。
解決方法：嚴(yán)格按內(nèi)控要求控制成分,使Mn/S≥20,確保(P+S)<0.050%。
5、 鋼中氧含量的影響
鋼坯含氧量高,其塑性差,易產(chǎn)生裂紋,因而也易出現(xiàn)剪切面不平缺陷。這是因?yàn)檠踉诠虘B(tài)鐵中的溶解度很小,易形成氧化物夾雜,氧化物夾雜能使鋼的切削加工性能
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