盘螺轧裂堆钢原因分析及改善

王际桂

（唐山钢铁集团有限责任公司， 河北 唐山 063000）

盘螺是唐山钢铁集团有限责任公司（以下简称唐钢）高线1 号产线主要产品，按设计规划高线由3号小方坯连铸机（165 mm×165 mm 和150 mm×150 mm 两个断面）供坯，由于3 号机交工、热试相对高线晚，因此高线也由2 号连铸机（165 mm×165 mm）供坯。5 月底，3 号连铸热试成功，6 月高线2 号线发生3 起HRB400S 盘螺轧裂堆钢事故（2 炉次为3 号连铸供坯，1 炉次为2 号连铸供坯），给生产带来很大困扰，亟需找出轧裂、堆钢原因，寻求解决措施，以避免类似事故再次发生。

1 轧裂裂纹处检验

1.1 轧裂形貌

2 号高线轧裂堆钢处于中间道次，轧裂轧材直径约20 mm，取样观察轧裂处形貌，轧裂类似劈裂状，裂纹开裂位置较平整，某些开裂位置附近有白色异物（见图1、图2、图3）。

图1 轧裂附近白色异物

图2 轧裂断面相对平整

图3 轧裂劈裂状

1.2 金相显微检验

把开裂试样横向切开，对横断面进行金相组织和扫描电镜分析。

观察轧裂位置金相组织，轧裂附近没有脱碳现象，且轧裂附近珠光体组织相对较多（见图4）。在横断面基体有脱碳的微小裂纹（见图5）。判断没有脱碳的轧裂位置是由轧钢过程轧制造成。而脱碳的小裂纹是由连铸坯裂纹在加热炉加热时造成脱碳，在轧制时没有焊合。

图4 轧裂位置无脱碳图

5 基体有脱碳裂纹

1.3 扫描电镜分析

用扫描电镜对金相试样进行观察和能谱分析，通过扫描电镜扫描发现轧裂位置有聚集的夹杂物，在夹杂物聚集处照相，并打点进行能谱分析。如图6、图7 所示。由电镜检验可以看到轧裂部位的夹杂物一般含有Ca、Si、Na、F、O、Mn 等。通过图7 可以看出Ca、Si 含量，由其比值及含Na、F 成分可断定其是由保护渣夹渣造成的。也有少量夹杂物能谱分析Al、Mg 峰值很高，其它很低。Al 是浸入式水口（铝碳质）和滑块（铝碳质）的组成元素，Mg 是耐火材料组成元素。所以，由以上这些可以断定轧裂位置的夹杂主要来自保护渣夹渣，也有劣质水口和包衬耐火材料在浇注过程中的熔损。

图6 裂纹处夹杂物

图7 裂纹处夹杂物能谱分析

2 工艺记录查询

发生轧裂堆钢的三个炉次有2 炉次的连铸坯是新热试成功的3 号连铸机生产。查询连铸主控室生产记录，3 号机两炉次连铸坯生产日期分别为6 月6日和6 月17 日，连铸浇序分别为中间包第4 包（中包钢水过热度19 ℃）和第2 包（中包钢水过热度50 ℃），生产备注浇钢过程都有换滑块和拉速波动。轧裂堆钢1 个炉次为2 号连铸机供坯，生产备注中包钢水过热度17 ℃，拉速2.7～3.3m/min，有拉速波动，本炉浇钢过程虽然没有换滑块，但下一炉次更换了5 个流的滑块和水口，表明滑块水口已接近寿命期限，观察更换下来的水口侵蚀较严重。

图8 浇钢过程液面波动

图9 水口侵蚀严重

3 工艺分析及改善

按连铸浇钢操作要点，浸入式水口插入深度50～100 mm，浇钢实际操作深度为50 mm，分析认为水口插入深度太浅，在更换水口、滑块操作中常伴随着拉速波动较大，会导致保护渣卷渣现象。在浸入式水口、滑块寿命末期，或中包前期过热度较高时，由于侵蚀较严重，可能导致劣质水口、滑块和包衬耐材残渣进入钢水。在针对上述分析提出如下改善措施：

1）对滑块水口质量进行检验，对其使用寿命等进行统计，制定来样检验和定时更换措施；

2）细化更换水口、滑块操作工艺，优化浸入式水口插入深度目标为55 mm，降低更换时拉速波动幅度；

3）优化钢水温度范围，保证中包过热度20～35 ℃，减少耐材侵蚀，使保护渣熔化良好的情况下并尽量保持恒拉速操作。

实行如上改善措施后，截止目前没有发生类似轧裂堆钢事故。

4 结论

通过对高线2 号线轧裂堆钢事故试样检验结果和理论分析，得出如下结论：

1）高线轧裂堆钢事故主要是由连铸坯卷渣造成的。

2）连铸坯本身也存在有裂纹，在轧制过程没有完全焊合。

3）浸入式水口插入深度太浅，在更换水口、滑块操作中易引起结晶器液面波动造成卷渣。

4）需进一步优化连铸工序钢水温度，避免温度过高，减少耐材侵蚀。