论文部分内容阅读
【摘 要】脱方是小方坯连铸常见的质量缺陷，一般认为结晶器磨损厉害，钢水在结晶器内受凉不均匀，还有二冷喷嘴状况不良，二次受凉不均匀等是脱方的主要原因。本文分析了新疆八一钢铁股份有限公司（以下简称八钢）第一炼钢厂2#连铸机HRB400钢连铸坯脱方的过程和统计数据，得出其成因：一是HRB400钢水过热度较高，相比过热度较低的HPB300，其坯壳厚度比HPB300的薄。坯壳厚度越薄，出结晶器后液芯长度较长，铸坯就容易变形，出现脱方的几率就大。二是喷淋管不能满足均匀冷却的要求，增大铸坯脱方几率。改进措施：1.增大二次冷却强度；2.缩短弧喷淋管支管。采取上述措施后，脱方废品率大幅下降。结果表明：通过控制轧制可以对脱方较轻钢坯进行纠正，最终获得较好性能。
【关键词】连铸坯 脱方 二次冷却强度 控制轧制
一、2#连铸机生产时脱方现象及原因分析
（一）钢水过热度对脱方的影响
同樣的结晶器，相同的二冷情况，为什么浇铸HRB400钢比HPB300钢容易脱方呢？
坯壳厚度，随着钢水过热度增高而减薄，过热度每增加10℃，坯壳厚度减薄3%。我们从下表就可以看清楚，HRB400钢水过热度比HPB300的要高，其坯壳厚度比HPB300的薄，出结晶器后，带有液芯的铸坯就容易变形，出现脱方的几率就大。
表1 HPB300、HRB400钢钢水过热度统计表
（二）冷却不均匀对脱方的影响
我们经过分析，认为二冷喷淋管调整对铸坯脱方有明显抑制作用。因此在连铸上确定的改进措施为：增大二次冷却强度，将HRB400钢的比给水量由1.72L/Kg增加到1.82L/Kg；侧弧喷淋管支管长度由170mm缩短到125mm。随后进行扩大生产。
（三）连铸改进后的效果
经过一年生产，铸坯脱方废品量大幅减低，脱方废品率由前一年的0.028%减低到2011年0.0019%左右，其中，HRB400钢由0.317%减低到2011年0.0047%左右，HPB300钢脱方废品为零。
二、脱方坯的控制轧制
（一）对HRB400小方坯的控制轧制
是HRB400螺纹钢表面淬成马氏体阶段。螺纹钢离开精轧机后，其温度仍在Ac3以上。通过穿水高效冷却装置进行快速冷却，冷却速度足以使表面温度低于马氏体开始转变的临界温度（MS），发生奥氏体向马氏体的转变。表层即为马氏体及残余奥氏体组织，心部由于温度过高仍处在奥氏体状态。表面马氏体层的厚度决定于轧后强制冷却的程度。
（二）实际操作的HRB400螺纹钢控制轧制工艺
实际操作中，我们对HRB400螺纹钢控制轧制中常轧的规格有φ18、20、22、25mm钢筋直条，控冷温度按照强控冷执行，采用两段水箱冷却，开轧温度控制在1020～1100℃范围内，3#剪（倍尺剪）剪前的温度350～550℃，上床温度控制在740℃以下。轧后穿水装置压力1.3～1.8MPa，流量600～1000m3/h。轧制速度（K1出口速度）控制在10m/s左右，连续轧制时出钢节奏1s/坯左右。
切分轧制时必须保证每根红条的温度落差不大于10℃。
取样：在冷床旁，每轧7根坯料至少要取一根试样测量成品尺寸，检查表面质量。当换钢种换规格轧制时，必须在成品稳定后立即取样，交检验人员做性能检测，生产人员及时获取性能信息。当性能异常时，生产人员及时取样通知检验人员做性能比对。
当连续出现两批强屈比小于1.25或连续出现两批屈屈比大于1.3时，生产人员必须调整控冷温度，温度提高20—40℃，立即取样做性能判定。如果屈强比、屈屈比未得到改善，继续将温度提高20—40℃，并立即取样做性能判定，通知相关管理人员，同时后续占时停轧。
当正常轧制过程中，连续出现两批屈服强度接近预警线420Mpa时，生产人员必须将控冷温度降低20—40℃。
性能不合批次（强屈比低、屈屈比高、屈服预警等异常批次）通报流程：正常状态下：理化实验员通知检验人员，检验人员通知生产人员；非正常状态下：理化实验员通知检验人员，检验人员通知生产人员，生产人员通知作业长、质量工，作业长通知主任工，主任工通知厂领导。
（三）控制轧制的效果
通过多次试验，脱方较轻的钢坯（断面对角线之差大于7mm）可以稳固地进入加热炉并顺利加热，出炉后满足轧制咬入条件进行轧制。控制的好的话，断面对角线之差不超过15mm的150小方坯都可以进行轧制。生产实践证明，控制轧制过程中在粗轧阶段增大的变形量已足以纠正小方坯的脱方缺陷。而且控制轧制对合金成分Si、Mn、V等偏下限或偏低时更具有较好效果。相对于原来普通空冷轧制工艺，以较少的合金加入量就可以轧制出满足国标GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢热轧带肋钢筋》要求的335E、400E、500E等级别的合格螺纹钢。这在当今钢铁行业疲软，钢铁企业竞争激烈的大环境下，具有重要的现实意义。
三、结论
（一）适量提高HRB400钢二冷冷却强度，将HRB400钢的比给水量由1.72L/Kg增加到1.82L/Kg，合理调整二冷各段水分配比例，优化了二冷配水制度；将侧弧喷淋管支管长度由170mm缩短到125mm，使连铸坯在二次冷却时冷却趋于均匀。采取以上措施后，2#连铸机脱方废品率由2010年的0.028%逐渐减低到2011年0.0019%左右，其中，HRB400钢由2010年的 0.317%逐渐减低到2011年0.0047%左右，HPB300钢脱方废品几乎为零。
（二）对断面对角线之差大于7mm的脱方小方坯，采用控制轧制，通过调整轧后穿水装置的水压、流量，将上床温度控制在合适范围以内，从而得到性能满足国标要求的钢材，将原来脱方判废的大部分小方坯轧制成合格钢材。
【关键词】连铸坯 脱方 二次冷却强度 控制轧制
一、2#连铸机生产时脱方现象及原因分析
（一）钢水过热度对脱方的影响
同樣的结晶器，相同的二冷情况，为什么浇铸HRB400钢比HPB300钢容易脱方呢？
坯壳厚度，随着钢水过热度增高而减薄，过热度每增加10℃，坯壳厚度减薄3%。我们从下表就可以看清楚，HRB400钢水过热度比HPB300的要高，其坯壳厚度比HPB300的薄，出结晶器后，带有液芯的铸坯就容易变形，出现脱方的几率就大。
表1 HPB300、HRB400钢钢水过热度统计表
（二）冷却不均匀对脱方的影响
我们经过分析，认为二冷喷淋管调整对铸坯脱方有明显抑制作用。因此在连铸上确定的改进措施为：增大二次冷却强度，将HRB400钢的比给水量由1.72L/Kg增加到1.82L/Kg；侧弧喷淋管支管长度由170mm缩短到125mm。随后进行扩大生产。
（三）连铸改进后的效果
经过一年生产，铸坯脱方废品量大幅减低，脱方废品率由前一年的0.028%减低到2011年0.0019%左右，其中，HRB400钢由0.317%减低到2011年0.0047%左右，HPB300钢脱方废品为零。
二、脱方坯的控制轧制
（一）对HRB400小方坯的控制轧制
是HRB400螺纹钢表面淬成马氏体阶段。螺纹钢离开精轧机后，其温度仍在Ac3以上。通过穿水高效冷却装置进行快速冷却，冷却速度足以使表面温度低于马氏体开始转变的临界温度（MS），发生奥氏体向马氏体的转变。表层即为马氏体及残余奥氏体组织，心部由于温度过高仍处在奥氏体状态。表面马氏体层的厚度决定于轧后强制冷却的程度。
（二）实际操作的HRB400螺纹钢控制轧制工艺
实际操作中，我们对HRB400螺纹钢控制轧制中常轧的规格有φ18、20、22、25mm钢筋直条，控冷温度按照强控冷执行，采用两段水箱冷却，开轧温度控制在1020～1100℃范围内，3#剪（倍尺剪）剪前的温度350～550℃，上床温度控制在740℃以下。轧后穿水装置压力1.3～1.8MPa，流量600～1000m3/h。轧制速度（K1出口速度）控制在10m/s左右，连续轧制时出钢节奏1s/坯左右。
切分轧制时必须保证每根红条的温度落差不大于10℃。
取样：在冷床旁，每轧7根坯料至少要取一根试样测量成品尺寸，检查表面质量。当换钢种换规格轧制时，必须在成品稳定后立即取样，交检验人员做性能检测，生产人员及时获取性能信息。当性能异常时，生产人员及时取样通知检验人员做性能比对。
当连续出现两批强屈比小于1.25或连续出现两批屈屈比大于1.3时，生产人员必须调整控冷温度，温度提高20—40℃，立即取样做性能判定。如果屈强比、屈屈比未得到改善，继续将温度提高20—40℃，并立即取样做性能判定，通知相关管理人员，同时后续占时停轧。
当正常轧制过程中，连续出现两批屈服强度接近预警线420Mpa时，生产人员必须将控冷温度降低20—40℃。
性能不合批次（强屈比低、屈屈比高、屈服预警等异常批次）通报流程：正常状态下：理化实验员通知检验人员，检验人员通知生产人员；非正常状态下：理化实验员通知检验人员，检验人员通知生产人员，生产人员通知作业长、质量工，作业长通知主任工，主任工通知厂领导。
（三）控制轧制的效果
通过多次试验，脱方较轻的钢坯（断面对角线之差大于7mm）可以稳固地进入加热炉并顺利加热，出炉后满足轧制咬入条件进行轧制。控制的好的话，断面对角线之差不超过15mm的150小方坯都可以进行轧制。生产实践证明，控制轧制过程中在粗轧阶段增大的变形量已足以纠正小方坯的脱方缺陷。而且控制轧制对合金成分Si、Mn、V等偏下限或偏低时更具有较好效果。相对于原来普通空冷轧制工艺，以较少的合金加入量就可以轧制出满足国标GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢热轧带肋钢筋》要求的335E、400E、500E等级别的合格螺纹钢。这在当今钢铁行业疲软，钢铁企业竞争激烈的大环境下，具有重要的现实意义。
三、结论
（一）适量提高HRB400钢二冷冷却强度，将HRB400钢的比给水量由1.72L/Kg增加到1.82L/Kg，合理调整二冷各段水分配比例，优化了二冷配水制度；将侧弧喷淋管支管长度由170mm缩短到125mm，使连铸坯在二次冷却时冷却趋于均匀。采取以上措施后，2#连铸机脱方废品率由2010年的0.028%逐渐减低到2011年0.0019%左右，其中，HRB400钢由2010年的 0.317%逐渐减低到2011年0.0047%左右，HPB300钢脱方废品几乎为零。
（二）对断面对角线之差大于7mm的脱方小方坯，采用控制轧制，通过调整轧后穿水装置的水压、流量，将上床温度控制在合适范围以内，从而得到性能满足国标要求的钢材，将原来脱方判废的大部分小方坯轧制成合格钢材。