脱方 (Out of squareness)也叫菱变,是指方形和矩形轧件因四个角不成90°,演变为平行四边形、梯形或菱形的一种超差缺陷。脱方的轧件角度不易测量,故一般用对角线之差和边长之差来度量轧件脱方的程度。
脱方(也叫菱变)是小方坯的一种常见缺陷。其特征就是铸坯横截面对角线之差超标(国标要求≤7mm)。它的危害性主要有以下几点:
(1)脱方诱发铸坯内部裂纹,尤其是对角线裂纹;
(2)脱方并伴随一定程度的鼓肚,会产生漏钢事故⋯,影响铸机正常生产;
(3)脱方会造成加热炉推钢倒钢现象,铸坯难以咬人轧机孔型,给轧制带来一定的困难。
针对小方坯的脱方现象,结合生产实践,从工艺方面探讨小方坯产生脱方的原因和工艺改进措施。
高温钢水注入结晶器内进行强制冷却。在钢水凝固过程中,结晶器角部区域是二维传热,此处坯壳凝固最快,较早收缩同时较早形成气隙,气隙使得坯壳传热受阻。当坯壳出结晶器时,角部最薄,也最容易诱发变形,这是小方坯容易脱方的前提条件。当结晶器弯月面初生坯壳在结晶器中各个面冷却不均匀时,坯壳生长不均匀,出结晶器后由于凝固收缩不同和钢水静压力作用而脱方⋯。如果铸坯进入二冷区冷却不均匀,会加剧铸坯脱方;另外的情况是即使初生坯壳在结晶器中各个面冷却均匀,如果铸坯进入二冷区冷却不均匀,铸坯同样也容易产生脱方。
总之,小方坯脱方的根本原因是因为初生坯壳在结晶器中冷却不均匀和铸坯在二冷区冷却不均匀。
1结晶器
(1)结晶器材质
结晶器材质的选择对结晶器的使用寿命有较大的影响,如果结晶器超寿命作业,会引起铸坯脱方等一系列问题。cu作为结晶器的母材,其热导率高,但纯cu的屈服应力和软化抗力低,通常加入微量元素(如P、缸、Cr、zr等)来提高cu的再结晶温度,既改善cu的屈服应力和软化抗力又不显著降低热导率。我厂小方坯结晶器采用P—cu材质,但P、缸元素对提高cu的屈服应力和软化抗力不如cr、zr等元素u J。为了提高结晶器的使用寿命,从工艺角度应选用cr—Zr—Cu材质。
(2)结晶器铜管磨损
结晶器铜管磨损大,会改变结晶器局部锥度,破坏连续锥度,影响结晶器的正常传热,同时易引起铜管永久性变形.造成铸坯脱方或漏钢。我厂对小方坯结晶器投入探测仪来监控铜管的使用情况,脱方后弧面、脱方后直面显示了结晶器铜管的变形程度,这是浇铸HRB335时下线结晶器取得的数据,所对应铸坯脱方。
2水口对中
浸入式水习不对中会造成坯壳在结晶嚣中不均匀和生长不均匀,铸坯脱方。一种情况是由于操作责任引起水口偏;另外的情况是振动台偏振或错位引起水口偏。
3喷嘴堵塞、喷淋条不对中
喷嘴堵塞会造成喷嘴喷水弱或不喷水和喷水失去角度,铸坯在二冷区冷却不均匀,铸坯因此而脱方。我厂小方坯二冷喷嘴采用60°和46°两种角度的唼嘴,喷水角度覆盖铸坯表面距角部分别为7mm和9.26mm。如果喷淋条不对中,喷水偏向角部,铸坯在二冷区冷却极其不均匀,铸坯会加剧脱方。
4过热度和拉速控制
过热度偏高,拉速和过热度不匹配,会加剧铸坯脱方,并伴随铸坯鼓肚。这点在实际生产中巳证实。
5钢种的影响
由于钢种不同,凝固线收缩不同,脱方程度也不同。低碳钢的凝固线收缩大于中、高碳钢,所以低碳钢的脱方率大于中、高碳钢。
(1)建立结晶器档案,跟踪其使用情况;根据结晶器的过钢量,检测对应铜管锥度变化,摸索出结晶器铜管的最大过钢量;对超过钢量的结晶器及时下线。
(2)开浇之前要认真检查设备和二冷室,主要包括振动系统、结晶器铜管、上引锭时测量喷淋条对中和检查结晶器对弧以及喷嘴状况;开浇后保证浸入式水口对中,并观察二冷室的喷水情况和铸坯表面颜色,以此判断铸坯冷却的均匀性。
(3)对出现脱方的铸流,可适当调整拉速。
通过生产实践表明,小方坯脱方的工艺因素是综合因素,但结晶器过钢量高和喷淋条不对中或喷嘴堵塞是常见的工艺因素,因此在实际生产过程中要加强这方面的设备检查和监控。