板坯角部横裂纹原因分析与解决

刘连队，吴明月

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县056404）

1 引言

天铁热轧板有限公司连铸1#连铸机于2007年投产。随着市场的变化，为了降低成本，产品的质量控制难度加大，同时市场的要求也越来越高，加上设备在使用过程中不可避免的老化，1#连铸机生产的板坯的缺陷越发明显的体现出来。2012年第二季度，轧钢工序板卷的判定出现了大批量的二级品，主要表现为结疤、翘皮，对于产品的一级品率造成很大的影响。通过对加热炉返回坯的观察，发现该批次板坯角部存在相当严重的角部横裂纹。为了保证下道轧钢工序的质量，必须对剩余板坯全部进行边部火焰清理，不但清理工作繁重，影响订单的按时完成，而且板坯烧损严重，所以角部横裂纹的解决成了紧要问题。

2 板坯角部横裂纹的形貌特征

横裂纹缺陷集中出现在铸坯两侧角部边缘，局部裂纹与铸坯振痕共生，深度2～4 mm，最大处7 mm左右，严重铸坯的裂纹向铸坯中部和窄侧方向延伸。对下线铸坯精整前后进行观察发现，铸坯表面角部裂纹均会不同程度地存在且其裂纹数量不等（见图1）。

图1 板坯角部横裂纹的形貌特征

3 横裂纹的产生机理

一般认为板坯横裂纹的形成与钢水成分设计不当、结晶器保护渣的传热不均产生的热应力、振动参数的不合适造成的振痕过深、二冷水的造成的回温或矫直温度过低、设备精度不良产生机械应力等所致。

4 排查分析

针对以上各因素，连铸相关人员逐一进行了排查：

（1）与其他厂家相同钢种的成分进行对比，发现无较大差异。

（2）选用了其他厂家黏度较高的保护渣。

（3）通过计算将正常拉速的振频略微提高，减少负滑脱时间。

（4）对正常拉速下的矫直温度进行测量，并且通过对二冷水的调整，有针对性地提高了矫直过程温度，达到900℃以上。

经过一周的调整和跟踪，板坯角部横裂纹在一定程度上有所改善，特别是在保护渣和振动参数的调整上效果比较明显，但是该缺陷并没有完全消除，并且裂纹情况出现很大的波动，其中有几天出现反复的恶化，甚至回到了调整前的水平。经过讨论总结，一致认为真正的缺陷形成原因可能没有找到。

5 发现问题

重新分析解决该问题，决定对整个铸机进行一次全面的精度检查，测量结果显示扇形段开口度最大偏差0.4 mm，扇形段接弧最大偏差0.3 mm，综合分析不是产生该缺陷的原因；对结晶器与0号段的接弧进行测量，测量结果见表1。

表1 对弧精度测量结果

于是对接弧进行了调整，全部调整到偏差0.2mm以内，对下线板坯进行检查，结果见表2。

表2 板坯检查情况

2流的裂纹得到了消除，但是1流仍然严重，于是对结晶器与0号段的接弧再次进行测量，结果见表3。

表3 对弧精度复检结果

通过以上数据，很明显地发现1流的对弧精度严重超差或者发生了跑偏现象，可以确定角部横裂纹缺陷的形成和结晶器0号段的接弧有着直接的关系。

通过和设备人员的沟通了解到，他们每周都会对结晶器、0号段的接弧情况进行测量调整，在复检过程中也发现数据很不稳定和跑偏情况。

6 综合分析后产生的新问题

（1）投产后，设计院要求在接弧过程中，结晶器与0号段的基准线向外偏0.3 mm，2#机投产后与其进行对比，2#机结晶器与0号段接弧无偏差，数值为0 mm。

（2）1#对弧样板为无磁铁无卡位，需要人用木板顶住样板的下端进行固定，并且用水平仪放到样板的顶端进行测量，这就不可避免地由于人员变化引起力度大小造成偏差。

以上问题可能造成了对弧精度的长期的偏差或不稳定。

7 问题解决

（1）由于基准线的测量复杂且不好操作，于是利用小浇次（计划排产5炉以下）将原来的0.2 mm的变差分几个阶段分别调整到 0.3、0.25、0.15、0.10 mm，并且由同一组人进行微调及相关跟踪，结果见表4。

表4 各调整精度铸坯检验情况

（2）方向确定，将偏差直接调整为0 mm，继续进行跟踪，见表5。

表5 0 mm精度板坯检验情况

（3）对弧样板的更换。为了从根本上解决缺陷问题，在确定正确偏差的情况下避免人为因素造成的质量波动，决定对以前的对弧样板进行改造更换。根据对其他厂家相同功能的对弧样板的了解，首先将样板下端的支持顶头换成内置磁铁装置，这样样板就可以和0段的辊子吸在一起，避免了不同人员力度不同造成的测量不准确，然后将水平尺直接固定在样板的顶端，避免样板顶端不干净造成的测量偏差，使用时也十分简单方便，见图2。

图2 更换改进后的对弧样板

8 结束语

通过调整改进，热轧连铸1#机的板坯角部横裂纹得到了有效控制，自运行以来，消除了由于表面横裂纹造成的缺陷，连铸板坯表面一检合格率均在99.5%以上。

[1]程士富.连续铸钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，1993.

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