摘要：根据湘钢20管钢低倍缺陷的特征，分析了边部裂纹、角部裂纹、非金属夹杂和皮下气泡的成因，进而提出相应的措施，以提高20管钢的低倍合格率。

关键词：20管钢；缺陷；控制

    随着湘潭钢铁公司(以下简称湘钢)产品结构的调整，20管钢的生产已成为湘钢新的效益增长点，产量由以前的不足1万t增加到现在的5万t以上，尽管如此，产品质量还存在一定的缺陷，铸坯低倍合格率偏低，针对存在的铸坯缺陷，采取相应的攻关措施，低倍合格率有了稳定提高，产品实物质量得到了用户的认可。

1   20管钢生产工艺路线及连铸生产基本条件

1．1  生产工艺路线

  转炉一CAS一连铸

1．2连铸生产基本条件

  结晶器类型：    管式弧形结晶器

  弧形半径：       9 000 mm

  铜管长度：       700 mm

铜管厚度：     18 mm

水缝：             5 mm

断面尺寸：     240 mm×240 mm

振幅：            ±10 mm

振频：             20~200次／min

浇注温度：     1 520～1 550℃

二冷参数：足辊喷水、气雾弱冷

2   20管钢低倍缺陷成因分析与防范措

  2002年12月，我厂对克虏伯铸机进行了一次较大的改造，铸机冷却系统和精度得到较大的改善，但由于对铸机认识不够及其它的一些原因，铸坯质量未能达到预期的要求，低倍合格率偏低，主要缺陷为边部裂纹、角部裂纹、非金属夹杂和皮下气泡。具体情况见表1、表2。针对缺陷产生的原因采取攻关措施，低倍合格率有了较大提高。

2．1铸坯角部裂纹

  角部裂纹源于结晶器内冷却，当坯壳不均匀或抗张应力集中在某一薄弱部位时易产生裂纹。结晶器倒锥度不合适或铜管磨损变形，会导致坯壳不均匀，裂纹产生于坯壳薄弱部位。结晶器铜管使用寿命达到6000 t后，铜管因磨损而变形严重，发生裂纹的几率明显增加。

  加强铜管进厂时的质量验收，保证结晶器安装时的水缝均匀，建立结晶器检修台帐，及时更换通钢量超标或变形铜管，可有效控制角部裂纹的产生，具体情况见表3。

2．2铸坯边部裂纹

  边部裂纹产生的主要原因是热应力及机械挤压。强冷会造成铸坯表面温降过快。随着温度梯度增大而热应力增加，并在坯壳薄处集中，超过极限时易发生裂纹或使原有微裂纹扩展成明显裂纹。另外，设备水喷到铸坯上造成铸坯局部冷却会导致边部裂纹的产生。

     我厂生产20管钢的铸机为克虏伯4机4流全弧形铸机。弧形部分由上到下分别为结晶器、足辊、扇形I段、扇形Ⅱ段、空冷段及拉矫机。结晶器与足辊连在一起，扇形工段由5组密排辊组成。如果整个弧形精度不够，对弧情况不理想，在拉坯过程中铸坯会受到不同方向的挤压而产生挤压裂纹，严重时会产生铸坯凹陷。

      钢水成分对结晶过程的影响。在碳素钢中20管钢的连铸工艺较难掌握，原因是20管钢碳的质量分数范围在0．17％～0．23％，当碳质量分数为0．17％～0．19％时具有强烈的裂纹敏感性。钢液在凝固过程中发生包晶反应引起的相变会导致裂纹的产生。当碳质量分数超过0．19％时裂纹敏感性急剧下降。故生产20管钢时尽量控制钢水碳质量分数在0．19％～0．22％。

  二冷室采用弱冷和分段控冷，降低初始二冷强度并杜绝设备水喷到铸坯上。加强铸机精度检查，确保对弧效果，并推进设备的整体更换及离线检修可有效控制边部裂纹的产生。具体情况见表4。

2．3非金属夹杂

    通过对铸坯取低倍样分析，夹杂物主要有内生夹杂物(100μm以上)和外来夹杂物。内生夹杂物来源于炼钢过程，脱氧产物未能得到充分上浮而残留在钢水中。为减少钢水中的内生夹杂物，要求严格控制生产节奏，保证钢水吹氩时间，确保夹杂物充分上浮。具体情况见表5。另外，浇注过程中的二次氧化也是夹杂物产生的主要来源，全过程保护浇注，严禁中间包和结晶器内钢水液面裸露，可有效防止钢水的二次氧化。外来夹杂物主要来源中间包卷渣和结晶器卷渣。控制中间包液面高度大于550mm，浸入式水口伸人结晶器钢水内长度大于80 mm，以及使用耐侵蚀能力较强的浸人式水口，可有效避免卷渣。

2．4  皮下气泡

    在钢水凝固过程中，钢中碳氧反应生成的CO以及H₂、N₂等气体的分压大于钢水静压力与大气压之和时就会产生气泡。若这些气泡被树枝晶捕集或被凝固的表面层所阻而不能从钢中逸出，就会形成皮下气泡，产生皮下气泡的主要原因是脱氧不良，保护渣以及中间包潮湿等。提高终点命中率，采取出站定[O]，使用干燥的原辅材料及中间包可有效控制皮下气泡的产生。具体情况见表6。

3效果

    经过采取相应的措施，取得了显著的效果，20管钢低倍合格率提高到86％以上，2004年20管钢铸坯角部裂纹比例降至4．2％，边部裂纹比例降至4．6％，非金属夹杂比例降至1．9％，皮下气泡比例降至0.02％。具体情况见表7。

4  结  语

    边部裂纹、角部裂纹、非金属夹杂和皮下气泡等是20管钢铸坯常见的缺陷，影响因素较多，只有从工艺、设备和操作等方面严格控制，才能逐步减少低倍缺陷发生的几率。

    (1)通过分析，影响20管钢低倍合格率的主要缺陷为角部裂纹、边部裂纹和非金属夹杂。

    (2)通过提高设备精度和规范操作工艺，铸坯缺陷可以得到有效控制。

    (3通过攻关低倍合格率得到显著提高。