超宽板坯热装直送工艺实践研究.pdf

工業加熟.28INDUSTRIALHEATINGD01:10.3969/j.issn.1002-1639.2023.06.007超宽板坏热装直送工艺实践研究马刘军，常运合，吴伟勤（南京钢铁股份有限公司，江苏南京2 1150 0）摘要：中厚板坏热装直送工艺可大幅度降低加热炉能耗，降低钢材生产成本。南钢超宽板坏因宽厚比大，极易产生纵向裂纹，南钢板材铸机表面纵向裂纹发生率高，且超宽板坏因铸坏平整度差去毛刺困难，且在热装直送过程中因两相区温度区间入炉，导致钢板表面产生了热装裂纹，因此宽板坏纵向裂纹、去毛刺和热装裂纹问题成为南钢板材铸机实现流程优化、铸坏热装直送和节能降耗的关键问题。详细描述了南钢超宽板坏铸机热装直送工艺实践过程，优化铸机去毛刺工艺，并对产生的板坏纵向裂纹和钢板表面热装裂纹产生原因进行分析，优化影响板坏表面纵向裂纹连铸生产工艺制度，同时根据钢种成分特点，调整优化不同钢种成分钢种坏料堆冷时间和控制入炉温度，避开热装裂纹敏感温度区，避免了热装裂纹，实现了超宽板坏热装直送工艺，降低了轧钢加热炉生产能耗。关键词：热装直送；裂纹；冷却时间；表面温度中图分类号：TF777.1Abstract:The process of hot charging and direct transmission of medium thick slab can greatly reduce the energy consumption of heating fur-nace and the production cost of steel.Due to the large width to thickness ratio,the ultra wide slab of NISCO is prone to longitudinal cracks.The occurrence rate of longitudinal cracks on the surface of NISCOs slab casting machine is high,and it is difficult to deburr the ultra wideslab due to poor flatness of the slab.During the hot charging and direct feeding process,due to the temperature range of the two-phase zoneentering the furnace,hot charging cracks occur on the surface of the steel plate.Therefore,the problems of longitudinal cracks,deburring andhot charging cracks in the wide slab have become the process optimization of NISCOs slab casting machine The key issues of hot charging anddirect delivery of billets,as well as energy conservation and consumption reduction.This article provides a detailed description of the practicalprocess of hot charging and direct delivery of NISCOs ultra wide slab casting machine,optimizing the deburring process of the casting ma-chine,and analyzing the causes of longitudinal cracks in the slab and hot charging cracks on the surface of the steel plate.It also optimizes thecontinuous casting production process system that affects longitudinal cracks on the slab surface.Based on the characteristics of steel gradecomposition,it adjusts and optimizes the cooling time of steel grade billets with different steel grade compositions and controls the furnace tem-perature,Avoiding the sensitive temperature zone of hot charging cracks,avoiding hot charging cracks,achieving the ultra wide slab hot char-ging direct delivery process,and reducing the production energy consumption of the steel rolling heating furnace.Key Words:hot charging and direct delivery;crack;cooling time;surface temperature连铸坏热送热装工艺不仅可以大幅降低能耗，提高金属收得率，缩短产品生产周期，而且能减少厂房占地面积。因此这项技术在提高能量效率、生产效率和降低生产成本等方面都显示出了巨大的优越性。但是国内许多钢铁企业的生产实践都表明，微合金钢中厚板坏在采用热送工艺时,轧材表面出现大量微裂纹，习惯称为热送裂纹。现有的研究表明了热送裂纹的产生与铸坏“从出连铸机加热炉一初轧机”过程中所经历的组织转变及合金元素碳、氮化物的析出行为之间有密切关系。为避免热装裂纹一般采取超高温热装、低收稿日期：2 0 2 2-0 7-12作者简介：马刘军（198 1一），男，本科，工程师，研究方向为板材生产和质量管理。2023年第52 卷第6 期Vol.52No.62023文献标志码：A文章编号：10 0 2-16 3 9(2 0 2 3)0 6-0 0 2 8-0 3Practice and Research on Hot Charging and Direct Delivery Process of Ultra Wide SlabMA Liujun,CHANG Yunhe,WU Weiqin(Nanjing Iron and Steel Co.Ltd.,Nanjing 211500,China)温热装或者在线淬火技术1-5并且超宽板坏宽度较大极易导致结晶器内流场和钢水热流热量分布不均匀，导致坏壳横向温差大和初生坏壳厚度不均匀，极易产生纵向裂纹，从而影响板坏热装热送生产6-9。本文描述了南钢板材热装直送工艺实施过程做的准备工作,以及热装裂纹攻关措施,计算典型钢种两相区温度以及控制铸坏表面温度，最后成功控制热装裂纹发生和实现铸坏热装直送工艺，降低了生产能耗成本。1主要工艺路线和设备参数该热装直送坏料生产路线主要为150 t转炉150 t工業加熟2023年第52 卷第6 期Vol.52No.62023双工位LF精炼炉-150 t双工位RH精炼-连铸机,坏料不用下线堆冷直接进入轧钢加热炉。该宽板坏连铸机主要工艺参数如表1所示。表1宽板坏连铸机主要设备工艺参数项目机型流数铸机半径/m浇铸断面/mmmm结晶器长度/mm结晶器漏钢预报系统结晶器振动方式工作拉速/m min1矫直方式结晶器液面控制2景影响超宽板坏热装直送主要原因及措施1)板坏纵向裂纹超宽板坏纵向裂纹发生率高，影响热装热送，针对超宽板坏纵向裂纹和包晶反应的特点，将该宽板坏铸机某裂纹敏感钢种目标碳含量由0.15%提高到0.175%，纵向裂纹发生率由1.6 3%降低到0.51%。优化结晶器保护渣，选择碱度高传热效率低的保护渣，南钢宽板坏铸机纵向裂纹敏感性钢种保护渣优化调整后,碱度范围为1.2 7 1.3 9，目标碱度值为1.3 3。改进结晶器液面专家系统，新的结晶器液面专家系统基项目w(C)内控值0.16 0.19目标值0.17Q345B钢种热装直送轧制后，钢板表面存在大量细小微裂纹，表面裂纹位于钢板上表面，位置不固定，钢板表面热装裂纹形貌如图1所示，裂纹扫描电镜分析形貌如图2 所示，裂纹两侧有极轻微脱碳，裂纹内充满氧化铁。同时对比不同冷却时间下铸坏轧制钢板裂纹发生情况，发现铸坏堆冷时间长的坏料轧制钢板无异常，判断该种裂纹为热装引起的热装裂纹13-15针对热装裂纹问题，采取以下攻关措施：1)典型钢种两相区温度计算利用Jmatpro软件模拟计算不同锰含量钢种两相区数值，锰含量约1%，钢种以1%铁素体温度至1%珠光体温度为标准，两相区温度约为6 12 7 99,因此板材锰含量约1%，钢种热装温度可由避开550 7 50 调整为避开6 0 0 7 50。29.INDUSTRIALHEATING于拉速变化补偿的速度前馈控制，拥有防鼓肚与表面波补偿周期性波动的高级功能，系统改进后包晶合金钢结晶器液面波动稳定在3 mm以内。通过采取以上措施南钢宽板坏纵向裂纹发生率控制稳定，满足热参数装热送要求10-12 立弯式2)板坏切割毛刺1机1流超宽板坏由于宽厚比较大，铸坏横向温差较大，铸6.5 m坏出扇形段后处于回温过程，且内外弧无力夹持，铸坏150 (1 600 3 250)便形成“弓”型,影响去毛刺效果,为此,优化了二冷区900内外弧水量比例，保持良好坏形，同时南钢改造一号机三排热电偶式去毛刺机，由刮刀式改为纺锤式，通过研究不同板坏弓液压振动（非正弦）形特点，设置纺锤式去毛刺机设备参数，保证超宽板坏1.0 1.4连续弯曲连续矫直液压塞棒和液位检测系统（放射源Co60）表2 Q345B钢种成分w(Mn)w(Si)1.05 1.200.20 0.301.10.25去毛刺效果。3）增加铸坏保温装置1#连铸机从扇形段起，到铸坏进人炉卷加热炉前上料辊道为止，在这段范围内增设上下闭合的保温罩，以及可控的角部燃气均温，实现连铸坏保证角部温差质量前提下，到达加热炉前时中心位置的表面温度由原来的7 0 0 升高到8 0 0，角部温度由550 升高到7 50 以上,避开钢种两相区。3热装裂纹质量问题及改进措施前期针对Q345B钢种开展热装直送试验，钢种主要成分如表2 所示，铸坏在辊道上冷却时间为0.2 0.6h，人炉铸坏表面温度为6 8 3 7 50。%w(P)w(S)0.0300.0200.0250.015102168L9图1钢板表面热装裂纹形貌图3 为不同Mn含量两相区温度起始数值曲线，由图3 可知，锰含量约1.5%钢种以1%铁素体温度至1%珠光体温度为标准，两相区温度约为557 7 6 8，锰含量约1.5%钢种仍应避开550 7 50 装钢，尤其避免7 0 0 左右装钢，避免热装裂纹。w(Nb)0.008-0.0150.01w(Al)0.020 0.0600.025w(Ca)0.000 8 0.004 00.001 5工業加熟.30.INDUSTRIALHEATING2023年第52 卷第6 期Vol.52No.62023EHT=15.00KV950r850&750F650550F450图3 不同Mn含量两相区温度起始数值曲线2）铸坏冷却时间与温度关系根据铸机设备和工艺参数特点，建立了板坏温度场计算模型，可模拟不同工况下铸坏表面和内部温度，模型界面如图4所示。通过模型模拟铸坏冷却过程，以及通过铸坏冷却时间和检测的表面温度数据统计，南钢超宽铸坏单独在辊道上冷却大于0.7 h后，铸坏表面最高温度小于6 0 0。因此为控制热装直送过程中热装裂纹，结合不同Mn含量钢种两相区计算数据，控制铸坏冷却时间大于0.7 h。t图4板坏凝固传热温度场计算软件界面4实施效果热装裂纹发生率由试验初期的2 5%，降低至0.5%以内。采用直送工艺时，加热炉燃耗1.0 9GJ/t，较正常热装时加热炉燃耗1.3 5GJ/t，降低0.2 6 GJ/t，按照煤气价格3 2.6 元/GJ，吨钢降本8.48 元/t。采用直送工艺时，轧机及时产量2 8 9.51t,较正常热装机时产量2 50 t/h，增加3 9.51t/h，吨钢降本3 9.51元/t，通WD 9.8mm一起点温度-终点温度w(Mn)/%商月面Mog*333 X图2热装裂纹扫描电镜分析过工艺攻关南钢板材热装直送率由0 增加到3 5%，大幅降低了能耗成本。参考文献1赵军,唐广波,刘正东,等.微合金钢热送热装模拟试验中组织演变的原位观察J.材料热处理学报,2 0 10,3 1（10）：3742.2于宏伟.热送热装工艺的研究J.宽厚板,2 0 11,17(2)：4-7.3张树堂连铸坏热送热装类型及相关的冶金学问题J.轧钢,19 9 8,(5):3.【4万友堂.中厚板生产线钢板表面裂纹的机理分析J.钢铁研究,2 0 0 8,3 6(3):14-165 T TESHIMA,T KITAGAWA,S MIYAHARA,et al.The Sec-ondary Cooling Technology of Continuous Casting for Productionof High Temperature and High Quality Slab J.Tetsu-to-Hagane,1988,74(7):1 282-1 289.6王三忠，高新军，程官江.超宽板坏连铸结晶器保护渣研究与应用J.连铸,2 0 0 7(5):3 9.7齐新霞,包燕平.宽板坏连铸工艺优化与铸坏质量J.钢铁,2 0 0 9,44(7):2 4.8穆康峰，付谦惠，程晓文.连铸宽板坏表面纵裂纹成因及控制措施J.炼钢,2 0 10,2 6 4)：2 4.9候葵,马立军,邓志勇.连铸宽板坏表面纵裂纹的成因及预防措施J.连铸，2 0 0 8，（4）：2 5.10】王新月，金山同.连铸保护渣性能与钢种、工艺参数关系的初探J.炼钢,2 0 0 5,2 1（4）:53.11王雄文，常运合超宽板坏表面纵裂纹原因分析及控制措施J.南钢科技与管理,2 0 16(2)：2 8.12罗衍昭,张炯明,肖超，等.热装微合金化中厚板表面裂纹的研究现状J.炼钢,2 0 11,2 7（4）：7 4-7 8.13朱正海，仇圣桃，廖鹏，等热送热装过程大板坏传热数值模拟研究J.炼钢.2 0 0 9.2 5（5）：4314 A CARBONI,D W RUZZA,S L FELDBAUER.Quenchingfor Improved Direct Charging Quality J.Steelmaking Con-ference Proceedings,1999,82(1):219-223.15 U H LEE,T E PARK,K S SON,et al.Thermal Histories as anAlternatve Assessment of Hot Ductility with Varions Method ofSolidificationJ.ISIJ International 2010,50(4):540-545.Signa/ASE224mEHT-15.00AVWo=岁mmMagm136kXSiga1A-SE2