亢少华  关文博

（山西建邦集团通才工贸有限公司  山西  043400）

摘  要：铸坯脱方是最普遍，最常见的一种缺陷。脱方严重不仅会导致漏钢，直接威胁到生产，同时脱方的铸坯在轧制过程中，由于铸坯变形量大，不能咬入轧辊还会造成堆钢事故，或在初轧、中轧、精轧段不能轧制愈合脱方引起的裂纹缺陷，造成轧制烂钢，严重影响轧制生产。同时，因铸坯脱方导致生产拉速被限制，制约产能效益。本文从铸坯脱方影响的因素：钢水成份、温度拉速、结晶器铜管、结晶器水质、二冷配水等方面分析，提出我厂控制脱方的应对措施。

关键词 ：连铸；小方坯；脱方；控制

山西建邦集团在连铸高拉速生产过程中时常出现因喷咀堵塞造成铸坯严重脱方的现象，一旦出现脱方连铸机拉速会受到限制，降低了连铸机台时产量，同时它的出现常伴有角部纵向裂纹和面部纵向裂纹的出现，严重时会造成漏钢事故的发生。另外脱方还严重影响到线棒下道轧制工序中轧机的正常咬入，造成轧制事故。因此目前方坯生产过程中如何有效减小脱方，控制脱方的产生是当前工艺人员面临的重要问题。

1  铸坯脱方机理与危害

1.1  脱方机理

铸坯脱方是指连铸方坯和矩形坯发生切向变形，致使4个角不成直角，通常是一对锐角和一对钝角,是小方坯生产过程中常见的质量缺陷。

一般认为，脱方主要是由于结晶器和二冷段区域冷却不均匀造成的，导致冷却不均匀的因素有结晶器严重磨损、结晶器振动偏摆、二冷喷淋管偏斜、二冷喷咀堵塞等。根据目前研究造成脱方的主要根源还是在结晶器内与二冷阶段冷却不均。

 由于钢水进入结晶器内强制冷却的过程中，坯壳凝固较快，较早收缩形成气隙，气隙使得坯壳传热受阻。出结晶器时角部最弱，铸坯容易产生变形。当结晶器内冷却不均匀，造成坯壳厚度存在差异，出结晶器后会在凝固收缩的过程中会在钢水静压力的作用下产生脱方；在二冷区喷水冷却时，会加剧这一现象，加之若二次冷却不均，即使在结晶器内凝固较均匀的坯壳，也会因为二冷区域冷却不均，同样会导致脱方。

1.2  脱方危害

1、铸坯脱方的危害有以下几方面：

2、脱方往往伴随着角部纵向裂纹和面部纵向裂纹；

3、脱方并伴随一定程度的鼓肚，严重时会产生漏钢事故，影响铸机正常生产；

4、脱方坯吊运困难，吊运过程中极易出现散夹，容易砸坏设备和引发安全事故；

5、脱方还会造成加热炉推钢倒钢现象，铸坯难以咬入轧机孔型，给轧制带来一定的困难，且易扭转出现折叠缺陷。

2  生产现状

2.1  铸机基本参数的影响

我厂现有六机六流方坯连铸机两座，断面为160×160mm小方坯。主要生产钢种为Q195、Q235、HPB300、HRB400（E）、HRB500E、MG335、MG400、MG500等。其中2#连铸机的设计基本参数见表1。

表1 连铸机基本参数

3  影响因素

3.1  工艺影响

（1）成分影响：钢的收缩量决定于钢含碳量和温度 (相变)，高温坯壳的线收缩对脱方有直接影响。当【C】 =0.1% 时 , 在结晶器内坯壳的线收缩最大，也最容易产生脱方。高碳钢比低碳钢容易产生脱方是因为在弯月面以下20- 50㎜处，高碳钢比低碳钢的线收缩要小，热流要大，容易引起结晶器外壁间歇沸腾，造成坯壳厚度不均匀，有效坯壳厚度变薄。钢中P高时，可减少坯壳在结晶器内的有效厚度，使弯月面以下 20 - 50㎜处热流增加，容易产生间歇沸腾，也就容易脱方。与低碳钢相比，P更容易使高碳钢脱方，钢种硫含量大于0.03%时更容易出现脱方。

（2）浇注温度、浇注速度对脱方的影响：当钢水过热度大，脱方的几率就越大。过热度高的钢水热导出量大，容易造成铸坯表面热流不均，而拉速高时小方坯热流密度大，高热流易导致铸坯在断面上热量不均匀导出，这两点原因都会并使坯壳的不均匀生长，当高拉速生产的过程中较高的过热度更会加剧脱方。

（3）水口对中影响：根据目前研究，认为脱方的形成与坯壳的四个面凝固不均匀或是坯壳的四个角凝固不均匀有关。这两种理论的共同点都反映出脱方缺陷是在结晶器内热流最大的地方产生，是由于坯壳凝固不均匀形成的。在浇注的过程中，当注流偏斜时，钢水会持续冲刷该区域，导致该区域凝固坯壳减薄，而相对区域凝固坯壳相应加厚，当注流偏斜严重时会加剧这一现象，使坯壳凝固不均，从而造成脱方。

3.2  设备因素

(1)结晶器倒锥度：在浇注的过程中，结晶器上部坯壳较薄，在钢水静压力的作用下，坯壳紧贴在结晶器壁上，坯壳与结晶器传热效果好，坯壳生长较快；在结晶器下部，坯壳厚度可以抵抗钢水静压力，由于结晶器内腔形状与钢种的凝固曲线不一致，结晶器与坯壳间产生气隙，传热不均匀，从而产生脱方。

(2)结晶器的磨损情况：铜管磨损严重，镀铬层不规则脱落，变形达到一定程度，这些因素都可造成结晶器内初生坯壳厚度不均匀，在生产过程中，由于气隙较大，冷却不均匀，容易产生脱方变形并加剧这一现象；正常使用情况下，随着结晶器过钢量的增加，结晶器的磨损、变形和内表面的不平整加速了凝固壳厚度的不均匀性

(3)结晶器水缝：铸坯的的冷却是通过结晶器的冷却水热交换进行的，水缝中的水流量密度强烈影响传热系数，是保证冷却能力的重要因素，水套变形或铜管尺寸不一，造成水缝精度不足，水缝不均匀会导致结晶器冷却不均，从而导致脱方；因此结晶器设计过程要求角部承受的冷却足够，面部要求有高的水流速度来减少铜管变形；此外在角部开口的水流间隙有把相邻两个面的水流隔开的作用，此水流入口处的速度不均匀且不能调整；要保证均匀的水缝就必须要求水套的圆角与铜管的圆角同心。

(4)结晶器水质：由于边界效应，结晶器水缝内冷却水流动过程中沿铜管壁上的水膜流速低，如果结晶器水质硬度高，水中的Ca、Mg等离子容易沉积到铜管外壁上的水垢会引起铜壁局部热阻升高，加剧间歇沸腾和铜管变形，从而促使铸坯脱方。

(5)二冷区冷却：二冷区域也是铸坯凝固的主要区域，这一区域冷却均匀性更加重要。在实际生产的过程中由于小方坯对弧不准辊道磨损等原因经常会造成铸坯跑偏，加上水质差与漏钢等生产事故的影响导致二冷区域喷水管变形，喷咀堵塞、部分脱落等情况，在很大程度上会影响二冷区域的均匀冷却，若坯壳在结晶器内冷却不均，存在脱方，会在二冷区域加剧这一现象。

(6)其他因素：如振动不平稳，拉矫压力过大，拉矫辊不平行，这些因素也会导致坯壳冷却不均或受力不均从而造成脱方。

4  控制措施

脱方是由结晶器和二冷段冷却不均造成的，是多种因素综合作用的结果，因此为了减少和降低脱方现象的发生需要从工艺和设备的角度上综合考虑控制措施，我厂为了降低脱方对生产的影响针对结晶器磨损严重、喷咀堵塞等都制定了相应的技术规范：

(1)选取倒锥度合适的结晶器铜管，从而减小气隙的发生，保证坯壳的均匀凝固，完善结晶器检查管理制度，停机期间检查铜管的磨损情况与倒锥度是否符合继续生产，根据技术要求及时更换不合格的结晶器，从而降低结晶器对脱方的影响。

(2)每天检测结晶器水，保证结晶器水质硬度达标，生产过程中控制结晶器进水温度30-38℃。

(3)二冷区要严格对弧，确保二冷区冷却均匀，及时更换磨损严重的支撑辊、导向辊。

(4)加强对二冷段的管理、检查和维护，发现变形的喷淋管及时矫正、更换。

(5)二冷水中添加絮凝剂，同时二冷水进水管增加过滤器降低喷咀堵塞概率，同时停机时间，认真执行二冷区冲水制度，及时更换堵塞喷咀，保证喷咀齐全、无堵塞。

(6)浇注过程中出现脱方现象，可以通过合理降低拉速，保证浸入式水口对中，调节二冷区流量等方法减小和降低脱方量，将脱方量控制在规范以下。

5  结语

通过生产实践表明 ,小方坯脱方是综合因素 ,但结晶器倒锥度不符合工艺要求、二冷区对弧不准、喷淋管变形和喷咀堵塞是常见的工艺因素 ,因此在实际生产过程中要从工艺、设备手段齐抓共管才能有效控制和杜绝脱方事故的发生。

参考文献

[1]  祁建军, 成永久, 李中原,等. 小方坯脱方的工艺探讨[J]. 包钢科技, 2003, 29(0z1):45-46.

[2]  任灵元, 张建奎, 康乐. 小方坯脱方缺陷的研究与分析[C]// 2015年炼钢品种,质量提升研讨会论文集. 0.

[3]  李文芳. 方坯脱方机理及控制措施[J]. 酒钢科技, 2012(3):340-343.