小方坯脫方缺陷產(chǎn)生的原因及采取措施.doc

小方坯脫方缺陷產(chǎn)生的原因及采取的措施現(xiàn)如今，人們對于任何生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全是尤為關(guān)注的，不管是在什么生產(chǎn)過程中，它都是存在的。在我們冶金生產(chǎn)過程中，有著許許多多的問題等著我們一個個的去解決，小方坯脫方就是其中的一個，對于小方坯脫方，他是在方坯連鑄生產(chǎn)過程中很常見的，對于它的危害，是有目共睹的。小方坯脫方是方坯連鑄常見的質(zhì)量缺陷，它的形成是鋼水在結(jié)晶器內(nèi)不均勻冷卻，初生坯殼厚度不均勻造成的，同時受其他多種因素綜合影響的結(jié)果，方坯的脫方是方坯橫斷面上倆條對角線的長度不等，脫方的方坯連鑄在生產(chǎn)過程中很常見，它不但影響下道軋制工序中軋機的咬入，造成軋制困難，而且常伴有角部縱向裂紋和面部縱向裂紋，嚴重還發(fā)生漏鋼事故，由于脫方的普遍性和嚴重性，對于它的一些具體產(chǎn)生的原因以及如何才能有效的采取措施來減少或者是盡可能的避免它的發(fā)生，是我們現(xiàn)在應(yīng)該所關(guān)注的。對于小方坯脫方，我們首先來了解下鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝固特性，將鋼水注入結(jié)晶器，鋼水與銅壁接觸形成一個半徑很小的彎月面，在彎月面得根部，由于冷卻速度很快(100/s)，凝固生成生坯殼。正形成的初生坯殼由于發(fā)生相變而收縮，使坯殼脫離銅壁，形成氣隙。而鋼水靜壓力又使坯殼向外膨脹。此時坯殼的收縮力與鋼水的靜壓力處于動態(tài)平衡。隨著坯殼的下移，坯殼表面開始回?zé)?，坯殼溫度身高，強度變低，鋼水的靜壓力使得坯殼變形。在結(jié)晶器的角部區(qū)域，由于是二維傳熱，坯殼凝固最快，收縮最早，氣隙首先形成，隨后傳熱減慢，推遲了凝固。隨著坯殼的下移，氣隙從角部擴展到中心。鑄坯面部中心部位的氣隙比角部小，角部坯殼熱流量最小，坯殼較薄，在鋼水靜壓力的做一下，容易產(chǎn)生變形。脫方缺陷的形成有兩種理論, 一種認為脫方與坯殼的四個面凝固不均勻有關(guān), 另一種認為脫方與坯殼的四個角凝固不均勻有關(guān)。這兩種理論的共同點是脫方都是在結(jié)晶器內(nèi)熱流最大的地方, 由于坯殼凝固不均勻形成的。脫方是結(jié)晶器內(nèi)鑄坯四個角部不均勻冷卻所致。受結(jié)晶器四壁的約束, 鑄坯呈方形, 由于結(jié)晶器冷卻的不均勻, 坯殼的厚度也不均勻, 冷卻強的角部形成銳角, 冷卻弱的角部形成鈍角。銳角附近坯殼較厚, 鈍角附近坯殼較薄。在二冷區(qū)噴水冷卻時,即使四個面冷卻均勻, 但坯殼厚度不均勻造成的坯殼溫度也不一致, 導(dǎo)致坯殼不均勻收縮, 從而促使脫方的進一步發(fā)展。脫方是結(jié)晶器內(nèi)鑄坯四個面不均勻冷卻所致。結(jié)晶器四個面不同步的間歇沸騰造成坯殼四個面不均勻冷卻而導(dǎo)致坯殼厚度不均勻, 而脫方的方向性決定于角部坯殼的薄弱程度。如某一時刻在結(jié)晶器彎月面區(qū)域, 相鄰兩個面冷卻水處于沸騰狀態(tài), 而另兩個相鄰面冷卻水處于不沸騰狀態(tài), 由于冷卻強度不一樣, 坯殼厚薄不一樣, 結(jié)果冷卻強的兩個相鄰面形成銳角, 冷卻弱的兩個相鄰面形成鈍角。在下一個時刻, 結(jié)晶器相鄰兩個面發(fā)生沸騰的轉(zhuǎn)換, 導(dǎo)致脫方也相應(yīng)變換方向。小脫方缺陷的產(chǎn)生不僅僅有它內(nèi)在的因素，外在的也是不可忽略的，例如脫方的工藝因素和脫方的設(shè)備因素，他們是主要的對與脫方產(chǎn)生的外在因素。在工藝因素方面，主要有以下四點。1.澆注溫度和澆注速度對脫方的影響，當(dāng)鋼水過熱度大, 拉速高時小方坯容易產(chǎn)生脫方。因為這兩種因素對結(jié)晶器水縫中水的間歇沸騰和坯殼變形起促進作用, 并使坯殼厚度減薄, 坯殼的強度和剛度降低, 容易在不均衡力作用下使初生坯殼產(chǎn)生變形。2.中間包水口偏抖對脫方的影響，當(dāng)注流偏斜時, 容易使該區(qū)域凝固坯殼減薄, 而相對區(qū)域凝固坯殼相應(yīng)加厚, 使坯殼的不均勻性加劇。3.鋼水脫氧程度對脫方的影響，鋼水的純凈度及氧化性影響坯殼在結(jié)晶器內(nèi)凝固的均勻性和坯殼厚度。當(dāng)鋼中AL0.006%，容易產(chǎn)生套眼, 用氧槍燒眼后易造成注流偏斜, 這些都將造成結(jié)晶器內(nèi)坯殼的生長不均勻。4.化學(xué)成份對脫方的影響，鋼的收縮量決定于鋼的含碳量和溫度相變,高溫坯殼的線收縮對脫方有直接影響。當(dāng)C=0.1%時, 在結(jié)晶器內(nèi)坯殼的線收縮最大, 也最容易產(chǎn)生脫方。高碳鋼比低碳鋼容易產(chǎn)生脫方, 這是因為在彎月面以下2050mm處, 高碳鋼比低碳鋼的線收縮要小, 熱流要大, 容易引起銅管外壁間歇沸騰,造成坯殼厚度不均勻, 有效坯殼厚度變薄。鋼中P高時, 可減少坯殼在結(jié)晶器內(nèi)的有效厚度, 使彎月面以下2050mm處熱流增加, 容易產(chǎn)生間歇沸騰, 也就容易脫方。與低碳鋼相比, P更容易使高碳鋼脫方。因為高碳鋼比低碳鋼的有效坯殼厚度薄, 鋼水在凝固區(qū)間-Fe所占比例大, 而P在-Fe中的平衡分配系數(shù)和擴散系數(shù)比-Fe中的小。鋼中S30 , 有利于減緩脫方。脫方是多種因素綜合作用的結(jié)果。因為鋼水過熱度的波動、中間包及結(jié)晶器液面的波動、拉速的變化等造成鑄坯坯殼不均勻。脫方有時嚴重, 有時輕微, 并沿拉坯方向無規(guī)律轉(zhuǎn)換角度。因此僅從澆注溫度和拉速等工藝因素控制脫方是遠遠不夠的。在設(shè)備因素方面，結(jié)晶器是連鑄機的心臟, 鋼水在結(jié)晶器中凝固,若在結(jié)晶器中坯殼厚度不均勻, 出結(jié)晶器時就產(chǎn)生了脫方。從二冷室觀察結(jié)晶器下口方坯的兩個角部有明顯的溫度差異, 一個角部呈黃白色, 另一個對角呈暗黑色, 黃白色的角部冷卻強度小形成了鈍角, 暗黑色的角部冷卻強度大形成了銳角且出結(jié)晶器口處方坯角部顏色經(jīng)常發(fā)生變化?？梢? 脫方在結(jié)晶器內(nèi)已經(jīng)形成, 并在二冷區(qū)逐步加劇。結(jié)晶器的冷卻不均勻程度和二冷區(qū)的冷卻不均勻程度是多變的, 有可能抑制或加劇脫方。設(shè)備因素對脫方的影響主要有以下幾方面。1.結(jié)晶器銅管倒錐度越大, 脫方程度越輕。2.銅管的使用情況與脫方也是密不可分的。銅管磨損嚴重, 鍍鉻層不規(guī)則剝落, 變形達到一定程度, 這些因素都可造成結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼厚度不均勻, 在拉坯過程中, 由于氣隙較大, 冷卻不均勻, 容易產(chǎn)生脫方變形并加劇。3.水套對脫方的影響。如果結(jié)晶器銅管周邊的冷卻水流速度不均勻, 銅管四壁的熱流密度不同,就會使坯殼冷卻不均勻, 導(dǎo)致脫方。水套通常用軟鋼制造以降低成本, 但軟鋼易受腐蝕并變形嚴重, 影響水縫尺寸。若水套角部不是圓角, 角部的水流間隙就比面部大, 這就局部降低水流的阻力,使水優(yōu)先流向角部, 從而減少面部水流速度。一般來說, 角部承受的冷卻是足夠的, 而面部要求有高的水流速度來減少銅管變形。此外, 在角部開口的水流間隙有把相鄰兩個面的水流隔開的作用, 因此水流人口處的速度不均勻且不能調(diào)整。要保證均勻的水縫就必須要求水套的圓角與銅管的圓角同心。4.結(jié)晶器冷卻水質(zhì)的影響。結(jié)晶器冷卻水質(zhì)嚴重影響銅壁溫度和銅管變形。從冷卻水中沉積到銅管外壁上的水垢會引起銅壁局部熱阻升高, 加劇間歇沸騰和銅管變形, 從而促使鑄坯脫方。5.振動情況對脫方的影響。結(jié)晶器振動不平穩(wěn), 會使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)受力不均勻, 增加鑄坯與結(jié)晶器銅壁之間氣隙的不均勻程度, 從而導(dǎo)致不均勻傳熱, 加劇坯殼厚度的不均勻性, 加劇了脫方。6.導(dǎo)向段磨損及變形可使鑄坯偏離弧線, 導(dǎo)致鑄坯與銅管之間受力不均勻, 導(dǎo)致坯殼與銅管之間氣隙不均勻, 影響局部傳熱的不均勻, 加劇脫方。7.脫方的鑄坯在進入二冷區(qū)的最初時間內(nèi)發(fā)展很快。若二冷段對中不好, 對弧不準(zhǔn), 噴咀有堵塞、脫落, 將加劇脫方程度。7.拉矯機壓力過大, 會造成鑄坯呈非方形矩形拉矯輥不平行, 也將造成脫方。小方坯脫方帶來的缺陷是危害的，到底怎樣才能合理的解決這些問題是我們的當(dāng)務(wù)之急，預(yù)防甚至完全消除將是我們今后必走之路，現(xiàn)在我們所要做的就是很好的預(yù)防小方坯脫方。對于預(yù)防脫方，我們要做的就是以下幾點，1.冶煉系統(tǒng)要穩(wěn)定操作, 減少后吹, 維持好出鋼口, 避免下渣, 確保為連鑄提供合格鋼水。2.必須保證連鑄鋼水爐爐吹氫, 以達到均勻大包鋼水溫度, 確保中間包鋼水溫度的相對穩(wěn)定。3.穩(wěn)定中間包液面和結(jié)晶器液面, 穩(wěn)定拉速,并確保水口對中。4.加強結(jié)晶器的制作、安裝、使用和維修工作。5.加強振動系統(tǒng)的點檢, 確保檢修、安裝質(zhì)量。6.認真做好蘭冷水過濾器的反沖、排污工作和二冷豎管的定期排渣, 加強二冷段的管理, 確保二冷豎管對中對弧準(zhǔn)確、噴咀無堵塞、無脫落。7.經(jīng)常檢查導(dǎo)向段, 確保鑄機正常弧度。8.定期檢查結(jié)晶器冷卻水質(zhì), 務(wù)必達到要求。9.加強對液壓站及拉矯機的點檢, 及時更換磨損嚴重的拉矯輥。小方坯脫方是方坯連鑄常見的形狀缺陷, 它是由工藝、設(shè)備因素等綜合作用的結(jié)果。脫方的根源是鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的不均勻冷