二次冷却对Q5矩形连铸坯质量影响的研究.docVIP

二次冷却对Q5矩形连铸坯质量影响的研究 　　摘 要：某钢厂生产的Q235矩形连铸坯存在严重的形状缺陷及内部质量缺陷。为了解决这一问题，选取断面150mm×350mm的矩形坯为实验对象，优化二冷制度，通过控制拉速，选择合适喷嘴型号并合理分布，提升比水量等方法，提高铸坯质量。 　　关键词：铸坯质量；二冷配水；拉速；喷嘴；比水量 　　0 引 言 　　矩型坯广泛应用于建筑结构用螺纹钢筋，窄热轧钢带，普通线材、高速线材。某钢厂生产的Q235矩形坯存在三角区裂纹、中间裂纹等内部缺陷。二冷（扇形段冷却）将直接决定铸坯的内部组织构成及质量，并有可能因铸坯表面温度波动过大和拉矫控制不合理而引发铸坯表面缺陷的扩展。为了改善钢坯质量，选取断面150mm×350mm的矩形坯为实验对象，调整二冷配水方案，对优化前后铸坯进行低倍分析，推断铸坯质量缺陷的成因，为生产实践提供理论依据。 　　1 铸坯质量缺陷 　　实验室通过对铸坯截面做热酸蚀低倍来检验其组织构成。利用钢本身具有不均匀性或连续性，抵抗酸蚀能力不同，以不同速度和不同程度与酸液发生电化学反应，呈现高低不平或颜色深浅不同，来显示钢的缺陷，根据标准评定钢的内部缺陷级别，判断钢的质量优劣[1-2]。通过实验分析，某钢厂生产的Q235矩形坯存在以下几种缺陷。 　　1.1 形状缺陷 　　矩形坯存在的形状缺陷主要是收腰和鼓肚。二冷零段冷却过度会导致窄边中间收缩量大于角部，产生收腰，此外，二冷区辊缝间隙不均匀也会造成收腰。二冷水量不均，铸坯传热不均匀，在钢液压力影响下，容易产生鼓肚；拉速过快，坯壳较薄坯壳相对较薄或坯壳回温较大均会引起鼓肚。 　　1.2 内部质量缺陷 　　实验钢坯存在的内部质量缺陷主要是中间裂纹，三角区裂纹、中心偏析、疏松、缩孔、裂纹等几项。坯壳温度梯度过大，柱状晶发达，增加搭桥几率，液芯得不到钢液补充，形成中心疏松、缩孔和裂纹[3]。同时，二冷区各断面冷却水分布不均匀，温度场分布发生变化，产生热应力，也能造成铸坯内部质量缺陷。 　　1.3 铸坯缺陷评级 　　研究以某钢厂四流连铸机为实验对象，在稳态浇注情况下，选取不同浇次不同流次的矩型坯六块，将铸坯截面做热酸蚀低倍实验，根据钢低倍组织缺陷评级图谱评定内部缺陷级别。实验表明，铸坯三角区裂纹、中间裂纹、角部裂纹和中心疏松比较严重。 　　2 研究方案 　　针对某钢厂生产的断面为150 mm×350mm的Q235矩型坯存在的质量问题，试通过改变拉速、提升水压、调整配水方案等几个方面进行模拟，并将优化后的方案进行生产实践，连铸坯质量得到明显改善。 　　3 优化措施及效果 　　某钢厂原有Q235矩形坯的冷却工艺为典型的弱冷，比水量小，二冷水压低，喷嘴分布不合理，导致冷却不均匀，降低铸坯质量。对此，提出以下几点优化措施。 　　1）优化喷嘴选型及分布 　　喷嘴冷却是二冷最主要的冷却方式。铸坯表面通过喷嘴喷射水流带走热量，相邻喷嘴间存在喷水冷却和辐射冷却的交替进行，导致铸坯有一定的回温，所以二冷喷嘴的布置，在拉坯方向上要满足铸坯冷却、降温、回温的工艺要求[4]。另外，在横断面方向上，铸坯表面冷却不均匀会引起铸坯内部产生温度梯度，造成铸坯的内部裂纹、中心疏松、偏析等内部缺陷，因此，二冷喷嘴的布置还要满足横断面上的均匀性要求。 　　喷嘴的冷却水的雾化程度高，水滴小，冷却效率高，保证铸坯表面冷却均匀，表面温度波动缩小，有助于改善铸坯表面裂纹，同时，对改善边角部过冷效果明显。 　　2）提升比水量，合理宽窄面配水 　　Q235矩型坯属于低碳钢，要求比水量较高[5]，某钢厂实际比水量仅为1.03L/Kg，基本能满足铸坯冷却温度的要求，但是，容易诱发鼓肚的发生。同时，铸坯存在窄边凹陷，说明窄边的冷却强度较大，需要合理设计宽窄边的配水。通过模拟，提出提高二冷的比水量，由原来的1.03L/Kg提升到1.3L/Kg，铸坯质量得到改善。 　　3）控制拉速 　　拉速提高，冷却段相对变短，铸坯表面温度波动大，铸坯回温，会导致鼓肚等质量问题。拉速增加，还会使液芯延长，增加柱状晶“搭桥”几率，铸坯中心钢液得不到补充，造成中心疏松等缺陷，严重时，会产生中心缩孔。某钢厂铸坯拉速达到1.5m/s，中心疏松比较明显，优化后控制铸坯拉速在1.25m/s。 　　（4）优化后铸坯质量 　　对优化后铸坯进行取样调查，将截面进行低倍热酸洗实验。通过对比，发现优化后铸坯内部质量明显改善，三角区裂纹由4级降到1级，中间裂纹、角部裂纹、中心缩孔基本消失，中心疏松级别降低，铸坯脱方现象不明显，基本满足矩形连铸坯质量要求。 　　4结语 　　Q235矩形连铸坯的形状缺陷、内部质量缺陷都与二冷制度控制有重要关系。调整并适当降低拉速；根据实际需要，选择合适的喷嘴并合