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初轧小方坯表面缺陷分析与实践改进李建辉，陈林(宝山钢铁股份有限公司钢管条钢事业部，上海201999)摘要:初轧小方坯表面质量缺陷种类繁多，有些缺陷是偶发的，有些缺陷却是批量发生或多次发生,批量发生或多次发生缺陷漏清漏检对后工序线材产品轧制影响很大。
因此，查找和分析批量或多次发生缺陷的原因，并从源头控制和消除至关重要。
针对小方坯表面三种典型的批量或多次发生的质量缺陷，通过现场跟踪、对比分析和试验验证等方法，系统分析和查找其产生的根源，并制定相应的实践改进方案，有效地控制和消除这三类典型表面缺陷的发生，确保线材轧制质量稳定。
关键词：初轧小方坯；表面缺陷；折叠中图分类号:TG335.3文献标志码：B文章编号：1008-0716(2019)02-0074-05doi：10.3969/j.issn.1008-0716.2019.02.013Anaiysnsandnmpbovemeniofsubfacedefecisonbioomnng bnieiLI Jian'ui an'CHEN Lin(Tube,Pipe&Bar Busines s Unit,Baoshan Iron&Steed Co・，LrS.,Shanghan201999,China)Abstract:Thera are many kinds of surface defects on blooming bOlel,some defects are accidental, some defects occur in bull or repeatedly.T is vera impo/anl to Ond out the key revson of surface defects from the source process and control them because they are harm to next process wire rod products greatly-The paper analyzes and Onds out the key roots of three kinds of surface defects which occur in bull or repeatedly on blooming bOlel by the method of on-site tracking,comparative analysis and test ve/fication•Based on the analysis results,eHectUe iaprovemenl mevsures have been established.After implementation of these mevsures,the three kinds of surface defects on blooming bOlel have been controlled and CiminaUd,which ensure the rolling quality of wire rod.Key worbs:blooming bOlel；surface defect；folding1概述初轧小方坯是供线材轧制盘条用原料，其规格主要为142方。
永锋钢铁8流小方坯连铸机设计特点摘要：介绍永锋钢铁8流小方坯连铸机设计特点，该连铸机具有流数多、生产品种丰富、配置先进、自动化控制程度高的特点。
关键词：小方坯连铸机；设计特点；8流前言为了贯彻我国钢铁发展产业政策，淘汰落后产能，节能减排，优化生产结构，大力发展循环经济，山东莱钢永锋钢铁有限公司在不扩大产能的情况下进行技术升级改造，新建一台8机8流、铸坯断面为150mm×150mm（预留180mm×180mm）的小方坯连铸机，有利于进一步提高综合经济效益。
1生产规模及产品生产规模：年产合格方坯158万吨；铸坯断面：150mm×150mm，预留180mm×180mm；浇铸钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、冷镦钢、焊条钢、弹簧钢、轴承钢、非调质钢、标准件用钢等；代表钢种：Q235、82B、40Cr、ML45Mn、H08A、50CrVA、GCr15、F45MnV、BL2等。
2连铸机性能参数3连铸机工艺布置小方坯连铸机车间厂房由连铸跨、出坯跨组成，两跨平行布置。
连铸机回转台布置在连铸跨与钢水接收跨之间，浇铸设施、操作平台、结晶器及振动装置、导向段设备、引锭杆及存放设备、切割设备等布置在连铸跨，运输辊道设施、冷床设施布置在出坯跨。
中间包修砌、中间包干燥、中间包存放、结晶器维修、结晶器存放、振动装置维修等设备布置在连铸跨厂房内，铸坯堆存区域设在出坯跨。
4连铸机设计特点（1）连铸机机型选择大半径弧形连铸机，采用连续矫直技术，减小连铸坯的变形率，防止铸坯表面及内部裂纹。
（2）带升降、称量和钢包加盖的碟式大包回转台。
（3）按中间包冶金原理优化设计，采用大容量中间包，增加钢水在中间包内的平均停留时间，促进夹杂物充分上浮。
（4）中间罐钢水液面采用双渣保护：第一层采用合成渣，使钢液与空气隔绝并吸收上浮的夹杂物；第二层采用天然渣（炭化稻壳），覆盖于合成渣上面保温。
（5）中间罐采用碱性耐火材料，其氧化物易被钢液溶解且不易还原，具有较好的耐钢水热冲击和耐机械侵蚀性能，可以充分预热，降低第一包钢水的温降。
小方坯脱方缺陷的分析及控制措施探讨摘要：对连铸机产生脱方原因进行了分析讨论，结合山西建邦集团炼钢生产实际，主要对结晶器、振动、二冷设备、中包车、拉速和钢水过热度、二次室对弧、钢水的化学成分等影响铸坯脱方的因素进行了分析，通过不断地生产实践使脱方缺陷等到了较好解决。
关键词：脱方结晶器水缝锥度过热度1前言脱方(也叫菱变 )是小方坯的一种常见缺陷，其特征就是铸坯横截面对角线长度不等。
脱方的危害性主要有：脱方诱发铸坯内部裂纹，尤其是对角线裂纹，脱方并伴随一定程度的鼓肚，严重时会产生漏钢事故。
导致连铸机中断生产，同时严重脱方会造成轧钢堆钢事故，因此，在小方坯生产过程中，控制脱方是铸坯质量控制的关键。
山西建邦集团炼钢连铸系统主要有2台方坯连铸机，其中1号为 8机8流全水冷却连铸机，铸机断面设计为165 mm×165 mm，铸机设计为高拉速连铸机，初始设计最高拉速 4.5 m/min。
2号为 8机8流气雾冷却连铸机，铸机断面设计为160 mm×160 mm，初始设计最高拉速 3.8 m/min。
连铸机系统设计定位满足棒线直轧工艺的需要。
该铸机投产后，铸机在高拉速时铸坯就脱方，并且铸坯有严重内裂等质量问题，给下道工序轧制造成困难。
面对投产初期连铸机存在的诸多问题，炼钢厂组织技术人员进行攻关，以解决铸机在拉速提高铸坯脱方的问题。
2影响脱方的工艺因素从工艺角度来看，影响铸坯脱方的因素有钢水的化学成分，浇铸温度和浇铸速度，中间包水口对中，结晶器及二次冷却水，保护渣等。
2.1钢水的化学成分2.1.1 P含量。
研究发现，钢水中 P 含量高时，结晶器弯月面以下 20mm～50mm处的热流增加，此时容易产生间歇性沸腾，影响坯壳厚度均匀生长，也就容易导致脱方。
山西建邦集团方坯连铸系统投产初期主要生产HRB400E螺纹钢，铁水 P含量高，P质量分数普遍高于 0.13%。
这是由于转炉脱P效率不理想，钢水P含量偏高。
大方坯连铸的特点及应注意的问题
中国的大方坯连铸事业起步较晚，随着近几年投产的大方坯连铸机日趋增多、连铸大方坯的产量逐渐提高、生产钢种也愈来愈多，暴露出了一些问题，这些问题与大方坯连铸的特点有关，应该引起连铸工作者的关注.
与小方坯相比，大方坯连铸有以下特点：
「1」比表面积小；
「2」钢水静压力大；
「3」坯壳线收缩大；
「4」铸坯热容量大；
「5」凝固距离「从铸坯表面至中心的距离」长；
「6」铸坯在二冷室的辐射传热强度小；
「7」液相穴长。
由于大方坯的以上特点，可能会给铸坯带来以下缺陷：
「1」连铸的共性问题是出结晶器角部坯壳比较薄弱，加上大方坯的特点：坯壳线收缩大，钢水静压力聚集在坯壳角部形成剪切应力。
因此，大方坯角部往往最容易出现裂纹、凹陷等缺陷；
「2」大方坯的枝晶间距比小方坯要大，微观偏析要严重一些，带来的后果是加工后的钢材带状组织、硫化物等更容易超标；
「3」铸坯的宏观偏析比小方坯严重，特别是中心偏析；
「4」铸坯更有可能出现中心疏松、缩孔等缺陷。
为解决大方坯可能出现的问题，在工艺、工装上应注意以下几个方面：
「1」在生产与小方坯相同钢种时，大方坯的中间包过热度应更低一些；
「2」选择低的拉速；
「3」二冷段喷嘴宜选用圆形实心气雾形式；流股应覆盖除铸坯角部外的整个表面；喷嘴间距的选择应考虑相邻流股既不能重叠又不能分离；二冷段长度应基本与液相穴长度相同「可避开搅拌器、轻压下装置等」；喷嘴流量应尽可能弱一些。
[4]大方坯结晶器铜管，采用复合镀工艺，同时应用dw-09高深度能力添加剂，使角部镀层更加均匀，耐磨。
此外，还可采用末端搅拌、轻压下、连续锻压等技术。
第4期总第188期冶 金 丛 刊Su m.188 N o.42010年8月M ETALLURG ICAL COLLECT I ON SA ugust 2010作者简介:董光欣(1972-),男,工程师,大学本科,1998年毕业于东北大学连铸工艺参数对S WR H 82B 小方坯内部质量的影响董光欣(安阳钢铁股份有限公司,河南安阳455004)摘 要 分析了安钢第一炼轧厂150mm 150mm 小方坯连铸机生产S W RH 82B 高强度预应力钢绞线用钢时连铸拉速、钢水过热度、冷却强度以及电磁搅拌等基本工艺参数对S W RH 82B 钢铸坯内部质量的影响,提出了在现有工艺条件下,生产S W RH 82B 钢最佳的连铸工艺参数。
关键词 连铸拉速;钢水过热度;冷却强度;电磁搅拌中图分类号:TF777.3 文献标识码:A 文章编号:1671-3818(2010)04-0006-03EFFECT OF CONT I NUOUS CAST I NG PROCE SS PARA M ETERS ONTHE I NTERNAL QUALITY OF S W RH 82B B I LLETDong G uangx i n(Anyang Ir on&Steel Co .Ltd .,Anyang 455004H enan)Abst ract It ana l y zed the effect of conti n uous casti n g process para m eters such as casti n g speed ,super -heat ,coo li n g i n tensity on the interna l quality o f S WRH 82B h i g h streng t h prestressed stranded steel b ill e t i n Anyang Stee.l The oopti m um con ti n uous casti n g process para m eters w ere put for w ard to produce S W RH 82B stee l under the ex isting conditi o ns .K ey w ords casti n g speed ;superhea;t coo li n g intensity ;electro m agnetic stirr i n g 目前高强度预应力钢绞线用盘条的生产一般采用两种流程:一种为转炉(电炉)冶炼 炉外精炼 连铸大方坯 开坯 高线轧制;另一种为转炉(电炉)冶炼 炉外精炼 连铸小方坯 高线轧制。
小方坯脱方缺陷产生的原因及采取的措施现如今，人们对于任何生产过程中的生产效率和生产安全是尤为关注的，不管是在什么生产过程中，它都是存在的。
在我们冶金生产过程中，有着许许多多的问题等着我们一个个的去解决，小方坯脱方就是其中的一个，对于小方坯脱方，他是在方坯连铸生产过程中很常见的，对于它的危害，是有目共睹的。
小方坯脱方是方坯连铸常见的质量缺陷，它的形成是钢水在结晶器内不均匀冷却，初生坯壳厚度不均匀造成的，同时受其他多种因素综合影响的结果，方坯的脱方是方坯横断面上俩条对角线的长度不等，脱方的方坯连铸在生产过程中很常见，它不但影响下道轧制工序中轧机的咬入，造成轧制困难，而且常伴有角部纵向裂纹和面部纵向裂纹，严重还发生漏钢事故，由于脱方的普遍性和严重性，对于它的一些具体产生的原因以及如何才能有效的采取措施来减少或者是尽可能的避免它的发生，是我们现在应该所关注的。
对于小方坯脱方，我们首先来了解下钢水在结晶器内的凝固特性，将钢水注入结晶器，钢水与铜壁接触形成一个半径很小的弯月面，在弯月面得根部，由于冷却速度很快(100℃/s)，凝固生成生坯壳。
正形成的初生坯壳由于发生δ→γ相变而收缩，使坯壳脱离铜壁，形成气隙。
而钢水静压力又使坯壳向外膨胀。
此时坯壳的收缩力与钢水的静压力处于动态平衡。
随着坯壳的下移，坯壳表面开始回热，坯壳温度身高，强度变低，钢水的静压力使得坯壳变形。
在结晶器的角部区域，由于是二维传热，坯壳凝固最快，收缩最早，气隙首先形成，随后传热减慢，推迟了凝固。
随着坯壳的下移，气隙从角部扩展到中心。
铸坯面部中心部位的气隙比角部小，角部坯壳热流量最小，坯壳较薄，在钢水静压力的做一下，容易产生变形。
脱方缺陷的形成有两种理论, 一种认为脱方与坯壳的四个面凝固不均匀有关, 另一种认为脱方与坯壳的四个角凝固不均匀有关。
这两种理论的共同点是脱方都是在结晶器内热流最大的地方, 由于坯壳凝固不均匀形成的。
脱方是结晶器内铸坯四个角部不均匀冷却所致。
小方坯质量的特点
1 小方坯质量的特点
在研究和分析了连铸坯的凝固、传热及其影响因素之后可以看出，铸坯的质量与浇注工艺、设备情况和凝固特点有密切关系，衡量铸坯质量主要有四项指标，即连铸坯的几何形状、表面质量、内部组织和钢的清洁性。
与传统的模铸—开坯工艺生产的产品相比，连铸产品的生产过程是要求更为严格控制的过程．连铸坯的断面形状更接近于最终产品的尺寸．因此，在进一步加工之前不可能进行大量的精整处理。
另外，铸坯是在一个基本相同的条件下凝固的。
因而在整个长度上的质量是均匀的，其致密性也较钢锭好，但较初轧坯差。
从内部质量看，由于小方坯连铸大多未采取较严格的保护浇注，致使二次氧化夹杂较多，连铸操作过程中造成钢质污染的因素也较模铸时复杂。
而且由于铸坯凝固速度快，不利于夹杂聚集和上浮．因此钢液的纯净度是铸坯质量上的重要问题。
又由于冷却速度快，柱状晶发达，容易产生“搭桥”现象，造成中心偏析和缩孔。
连铸坯在凝固过程中受到冷却、弯曲、拉矫等，使铸坯经受温度应力和机械应力的作用，很容易产生各种裂纹缺陷。
另外，由于设备设计不合理或操作不当，也会造成铸坯缺陷。
但是连铸的突出特点是过程可以控制的因素多，因此可以采取某些保证质量的有效措施而取得改善质量的效果。
针对上述特点，充分发挥有利条件，严格控制不利条件，就能得到外形尺寸规整，表面无夹渣、裂纹、内部致密的优质铸坯。
4.3.1 振痕
在浇注过程中，结晶器振动以避免坯壳与结品器之间拈结，结晶器上下运动的结果，造成铸坯４个表面上周期性的横纹痕迹，这些痕迹称为振痕。
振痕是坯亮被周期性的拉破又重新焊合的过程造成的。
振痕的深度与钢中含碳量有很大关系，一般低碳钢振痕较深，而高碳钢振痕较浅。
当结晶器振动状况不佳，钢液面剧烈波动或保护渣选择不当时，会使振痕加深，并可能在振痕处潜伏横裂纹、夹渣和针孔等缺陷。
当振痕浅且很规则时，在进一步加工中不会引起缺陷。
当振痕深并存在缺陷时，就会对随后加工和成品造成危害。
为了减少振痕深度，现在连铸机多采用小振福、高振频的振动模式。
4. 3. 2 表面裂纹
按裂纹方向及所处位置，可以分为表面和角部纵裂纹、表面和角部横裂纹及在铸坯表面上常见到的一种无明显方向和位置的成组的晶间裂纹称之为星状裂纹，表面裂纹，轻者需精整，重者可能造成漏钢事故或废品。
1）纵向裂纹
纵向裂纹是沿拉坯方向的裂纹缺陷。
这种裂纹一般在结晶器内就已产生，只是裂纹很小。
当由结晶器进入二冷区后，微小裂纹逐渐扩展成明显的裂纹．出现裂纹的原因主要是
在结晶器内坯壳所受到的应力超过了高温坯壳的抗张强度。
这些应力包括：坯壳内外温差造成的热应力；钢水静压力反抗坯壳向中心凝固收缩产生的应力；钢水静压力将坯壳推向结晶器壁产生动摩擦而造成的应力等．在实际操作中，当结晶器冷却不均匀使坯壳生长不均匀，应力使某一薄弱部位产生纵裂．结晶器变形、锥度或圆角设计不当、保护渣选用不合适、水量和水温控侧不好等因素都会使结晶器冷却不均匀。
减轻和防止纵裂的主要办法是设计合理的结晶器形状和冷却水分布，减少坯壳内外温差引起的热应力；设备安装应正确，不要使结晶器处于歪扭状态；在使用过程中，对结晶器要进行定期检查，发现结晶器变形量超过规定数值时，应及时更换。
2)横向裂纹
大多数横裂发生在振动波纹的波谷深处。
一般认为，这种裂纹是铸坯矫直时产生抗张应力造成的，当铸坯表面存在星状裂纹时，在矫直力作用下．以星状裂纹为缺口，扩展成横裂纹，如果裂纹在角部，就形成角部横裂。
另外，角部横裂还可能是导辊或矫直辊调整不当，使铸坯受到过分弯曲变形出现的，钢在900～700'C时是脆性温度范围，在这个温度范围内，若受到张力的作用，就易产生裂纹．对于容易造成显微偏析的高碳钢和高S、 P 钢，如果结晶器摩擦力稍有增加，也会造成坯壳横向撕裂。
防止横向裂纹的措施如下：
(1）调整二次冷却水的分布，控制铸坯的矫直温度，避免脆性温度范围；
(2)降低钢中S、 P、N、O等元素的含量，加入微量Ti、Zr、Ca等元素，抑制碳化物、氮化物、硫化物和氧化物在晶界上析出；
(3)结晶器振动采用高频率小振幅的振动模式，减少产生横向裂纹的隐患；
(4)使用形状合理的结晶器，并将连铸机对中调整在最佳状态工作。
3）星状裂纹
星状裂纹又称龟裂，其深度一般为1～3mm，往往是聚集在一起的晶间裂纹，呈星星状或网状，铸坯在矫直时可能扩展成横向裂纹缺陷。
这种裂纹是沿晶界开裂，当用电子探针分析裂纹组成时，发现开裂的晶界处往往有铜存在，这是由于高温坯壳与结晶器铜壁摩擦时，铜优先沿晶界扩散，引起坯壳高温脆化造成的。
其他元素如AlN、BN、Nb (N)和S化物在晶界的析出也会造成这种裂纹。
当钢中含Cu 量较高时，也可能发生Cu向晶界渗透，引起晶界脆化。
为了防止或减轻龟裂，可在结晶器壁镀Cr或采用硬度较高的铜合金材料以减少结晶器的铜壁磨损，控制钢中Cu含量。
另外，较弱的、均匀的二冷喷水制度也有利于减少这种缺陷。
2) 保护渣浇注时的夹渣
在操作过程中，由于钢液面剧烈波动或钢流搅动，使未熔化的保护渣卷入坯壳表面而
成为夹渣。
另外，由于保护渣熔化速度缓慢，熔渣层内Al2O3富化，溶解Al2O3的能力降低，使浮在结晶器液面上以Al2O3为主的夹杂物未被熔渣层溶解而卷人坯壳表面，也会形成夹渣。
为了防止夹渣，首先应在浇注过程中保持结晶器内液面稳定，并控制钢流，使其不搅
动渣层，避免未熔化的保护渣卷入钢水。
为此，采用结晶器液面自动控制装置和合理形状的浸入式水口是行之有效的措施。
再者，必须选用熔点和流动性合适的保护渣，使熔渣层中的Al2O3含量保持在20％以下，以便于及时溶解结晶器钢液面上的夹杂物。
当然，采用钢包吹氩搅拌、中间罐净化、钢流保护等措施来减少浮渣数量也是很关键的手段。
浮渣中Al2O3含量高于某一级值时，熔点上升，低于此数值时，熔点降低，夹渣减少。
因此向结晶器内喂入合适数量的Al丝，改变浮渣组成，可以夹渣减少。
对于不同的钢种，都存在一个使夹渣变为最少的最佳Al加入量。
如含C量0.15~0.30％的低Mn钢，最佳AI 加入量为 70-120 g/t钢：含C＜0.20%的钢为50-100g/t钢。
在操作过程中如果钢水污染、不挡渣出钢、中间罐不洁、中间罐渣卷入、钢流二次氧化等因素都会形响浮渣数量。
对于钢水污染，可以采用钢包吹氩搅拌等促使夹渣上浮的手段，达到净化钢水的目的。
中间罐在使用之前应彻底进行清扫，杜绝污物带入钢水。
加高中间罐内钢水面的高度和在中间罐内加设挡墙，使钢水中夹杂能充分上浮，减少夹杂数量。
采用适当的钢流保护，防止二次氧化，对减少夹杂也是有利的。
3.3 表面夹渣
夹渣是连铸坯上一种常见的缺陷。
从组成上看，Mn-Si酸盐系夹渣外观大而浅；Al2O3：系夹渣小而分散。
深而大的夹渣若不清除，会造成成品表面条纹缺陷。
另外，由于渣子本身导热性差，使夹渣部位坯壳凝固慢、坯壳薄而易造成漏钢事故。
1) 敞开浇注油润滑时的夹渣
敞开浇注使用油润滑的情况下．夹渣是结晶器内渣上浮过程中嵌入铸坯表皮并残留在表面上。
因此．夹渣的发生与浮渣熔点高低、流动性和与钢水浸润性的好坏等因索有关。
夹渣发生率与浮渣组成有密切关系。
从图 2-25看出镇静钢的Mu/Si比减少，夹渣指数增高。
这是由于钢中[Mn]/「Si」降低，渣。
