低碳钢板坯夹杂类表面缺陷的控制

周钢　郭志刚

【摘 要】夹杂类表面缺陷是低碳钢板坯常见的缺陷之一，严重影响了铸坯的质量。本文针对邯宝炼钢厂近期的生产情况，探讨如何减少低碳钢板坯夹杂类表面缺陷。

【关键词】低碳钢；表面缺陷；夹杂

前言

面对当前钢铁市场严峻形势，连铸必须提升产品质量，避免连铸工艺环节造成质量损失。邯宝炼钢厂连铸车间2×2150板坯连铸机采用了目前冶金领域先进的工艺和自动控制技术，如钢包下渣检测、结晶器液压振动、漏钢预报、动态轻压下等。从2013年5月起，该厂所生产的低碳板坯出现大量结疤、夹杂降级品，降级率为1.3%，降级品钢种主要是SPHD、SPHC。为此，该厂对连铸工序控制情况进行了分析，提出改进措施。

1.板坯的表面缺陷

1.1常见的连铸板坯表面缺陷主要包括：

（1）各种类型的表面裂纹（表面纵裂纹、表面横裂纹、角部纵裂纹、角部横裂纹和星状裂纹）；

（2）深振痕；

（3）皮下气孔；

（4）表面宏观夹杂（包括皮下夹杂物）。

通过综合分析，该厂低碳钢由炼钢工序引起的缺陷主要包括保护渣、气泡和Al2O3夹杂缺陷三类，各缺陷统计数据如图1所示，可见炼钢类缺陷占到了90%，其中又以保护渣类、Al2O3夹杂缺陷为主。这就说明，表面缺陷的主要来源是保护渣、Al2O3夹杂的卷入。

1.2表面夹杂

表面夹杂多发生在铸坯的表面中部，直径2-15mm，深度≤5mm。冷轧钢板表面夹杂缺陷表面呈现点状、块状或线条状的非金属夹杂物，沿轧制方向间断或连续分布，其颜色为棕色、深灰色或白色，如图2。图3为表面夹杂形成示意图。

2.夹杂类表面缺陷的控制

通过对表面夹杂产生的原因分析，其影响因素包括钢水洁净度、结晶器钢液面控制、结晶器保护渣等。因此为保证连铸工艺环节降低产生夹杂物，连铸车间特制定以下措施：

2.1提高钢水纯净度

加强转炉冶炼和精炼过程控制，尽量提高钢水的纯净度，降低夹杂物含量。钢水中夹杂物含量高，容易造成弧形连铸机坯子中内弧夹杂物聚集，影响产品质量。

2.2生产前的检查

检查中间包内是否有杂物、残存废钢，有则必须清理干净。小块杂物部分上浮到渣中，部分有可能随钢流进入结晶器，并在坯壳较薄弱处被捕获，可能会造成渣漏；或者存在于铸坯中，在轧制过程中会暴露出来，造成板卷的夹杂、翘皮缺陷，甚至会出现孔洞等。同时，烘烤中间包期间塞棒、上水口和板间要有适当吹氩量，防止烘烤过程中各部件发生氧化现象。

2.3保护浇注，防止二次氧化

1）检查长水口氩气保护浇铸效果，保证不漏气，长水口碗部能够与钢包下水口紧密结合，氩气调节保证钢水液面不裸露。

2）保证中间包内覆盖剂完全覆盖液面，保证中间包内高液面浇铸。要求换包时保证中间包液位40吨以上（本厂中间包容量为70吨），防止液面在临界值卷渣；注意中包内的渣量，中包内渣量超过200mm（高级别品种钢100mm）时必须及时排渣。

2.4结晶器液面稳定控制

1）在浇注过程中，液面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯质量。统计发现，钢液面波动在5mm以内时，就可避免产生皮下夹渣。因此保证液位计的正常使用，采用液位自动控制，稳定结晶器液面十分重要。

2）合适的浸人式水口插人深度。插入深度过深时对坯壳的均匀生长不利，过浅则引起液面波动加剧。本厂实验改变浸人式水口插人深度：由实验前100-190mm变为145-175mm，并在第6炉中期更换水口。实验后，排除其它因素影响，铸坯夹杂、结巴率明显下降。

2.5合适的保护渣加入

1）注意结晶器的保护渣总渣厚（45-50mm），同时避免在总渣量较厚时调大中包吹氩，造成因氩气量较大形成卷渣。在结晶器内液面出现波动时注意保护渣的加入时机（液面波动较大时，保护渣要在液面上升时加入，避免出现坯壳表面卷渣）

2）实行倒包操作时，结晶内的留渣不要过多，以在倒包中包开浇时铸坯顶部红渣为宜，另外，较大的渣膜必须挑出、确实挑不除的要将其捣碎，减少开浇时上次遗留的保护渣被冲到结晶器角部，再逐步消耗，出现铸坯的角部表面卷渣或有渣条嵌入表面，形成凹坑或其他表面缺陷；

3）在点检结晶器液面时建议要选点进行（通常易出现粘接的部位为水口正对的位置、水口两侧100-200mm位置、结晶器的角部），点检时避免向下按，最好点检棒减少与初生坯壳的接触一旦接触可能破坏而后再形成坯壳会产生结疤，点检深度在液渣层以上最宜，发现渣条要先拨掉再挑出。

2.6浇注中吹氩量的调节

中间包吹氩量太小时，下水口的渣线部位以及吐出孔较容易吸附Al2O3夹杂，同样会造成塞棒上涨和液面波动增大，吐出孔两侧堵塞不均匀，会造成结晶器内偏流严重，形成驻波，会造成保护渣卷入影响铸坯表面质量，影响保护渣熔化、润滑和导热效果，严重时会造成生产事故。同时，板间氩气压力、流量过小，空气吸入会导致耐材氧化、钢水二次氧化、钢水增氮等，钢水二次氧化的主要产物为Al2O3夹杂，会导致水口堵塞、保护渣变性等。

吹氩量过大，气泡上升过程中相互碰撞长大几率大大增加，大气泡在结晶器液面爆裂，液面翻腾，影响保护渣熔化，造成卷渣等铸坯缺陷。

因此，要求上水口氩气流量控制到2-8L/min，板间氩封背压控制在0.2-0.4bar，塞棒吹氩2-8L/min。

3.结论

随着家电、汽车工业的发展，对低碳热冷轧板的需求量日益增加，同时对其质量要求也愈来愈高，而表面缺陷成为了其主要的质量问题。通过对钢水洁净度、结晶器钢液面、结晶器保护渣、吹氩量的调节等的控制，能够有效的防止表面夹杂的出现。