曹岸春 宋永泉

(太原重工股份有限公司，山西030024)

1 鋼錠底部表面卷渣問題分析

我廠車輪鋼錠錠模采用細(xì)長直筒式設(shè)計，保護(hù)渣澆注前吊掛于模內(nèi)較低的位置，開澆初期，鋼水進(jìn)行充型，從模底磚注入鋼錠模后主流股以較大的速度豎直向上涌至液面，然后主流股向四周分散并向下流動，形成循環(huán)流，中心鋼流的流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分散于四周向下回流的鋼液，對模底液面造成很大的沖擊，中心處液面發(fā)生劇烈波動，懸吊于模中的保護(hù)渣在外包裝袋熔化后下落與鋼水接觸，在鋼錠模模壁的激冷作用下，靠近模壁的一層鋼流固相率很高，極易形核并將卷入鋼流的保護(hù)渣捕獲凝固[1]，隨著鋼液面的上升，環(huán)流對鋼液面的沖擊變得十分微弱，卷渣便不再發(fā)生。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，鋼錠底部卷渣十分嚴(yán)重，表面質(zhì)量非常差，而鋼錠底部以上非常光潔，證明卷渣只發(fā)生在開澆后鋼流充型的過程中。卷入鋼錠內(nèi)部的保護(hù)渣和鋼錠表面打磨后殘留的保護(hù)渣，在鍛壓過程中容易形成較大的夾雜。由于錠型設(shè)計的原因，卷渣部位剛好位于下料鋸切處，對刀具損害十分嚴(yán)重。

為解決這一問題，我廠從兩方面入手進(jìn)行了一系列工業(yè)試驗(yàn)。一是降低模底開澆鋼流的流速，減少主流股對鋼液面的沖擊，緩解液面波動的劇烈程度。為實(shí)現(xiàn)這一目的，一方面是在開澆時進(jìn)行控流操作，降低開澆注速，另一方面是調(diào)整模底眼磚的開口尺寸控制鋼流速度。我廠主要研究了開澆注速的合理范圍。二是調(diào)整保護(hù)渣的性能，降低保護(hù)渣在鋼液面劇烈波動時卷入鋼液并被捕獲凝固的幾率。

2 工業(yè)試驗(yàn)

2.1 開澆注速控制范圍的探索

開澆注速過慢，鋼液易在湯道凝固發(fā)生堵塞，導(dǎo)致鋼錠不能正常澆起，注速過快發(fā)生卷渣的幾率增大。為了尋找合適的開澆注速范圍，設(shè)計試驗(yàn)方案如下：控制保護(hù)渣品種，模底眼磚尺寸、出鋼溫度和錠盤湯道數(shù)量不變，開澆注速設(shè)定為1.2～1.8 t/s、1.8～2.4 t/s、2.4～3 t/s、3～3.6 t/s四個范圍進(jìn)行澆注，對每組鋼錠下表面質(zhì)量進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.2 保護(hù)渣性能對鋼錠下表面卷渣的影響

粉狀保護(hù)渣在澆注時會形成三層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為：粉狀層→燒結(jié)層→熔融層，車輪鋼錠材質(zhì)為CL60、AAR-B等高碳鋼，鋼種熔點(diǎn)低，注溫相應(yīng)較低，澆注開流時保護(hù)渣熔化速度慢，鋼錠模下部熔池很難快速形成熔融層來保護(hù)鋼液[2]，粉渣及燒結(jié)渣塊很容易被波動的鋼液捕獲在模壁激冷作用下凝固，使鋼錠表面形成渣坑。為防止鋼錠頭部形成倒縮孔，必須保證保護(hù)渣的保溫性能，因此保護(hù)渣的上限熔點(diǎn)不能過低[3]，在注溫較低時，為防止卷渣只能提高保護(hù)渣的熔速和鋪展性能。為探索保護(hù)渣性能對鋼錠下表面卷渣的影響，設(shè)計了5種不同性能的保護(hù)渣進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，并對每組鋼錠的下表面質(zhì)量進(jìn)行對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 采用不同性能保護(hù)渣對應(yīng)的鋼錠下表面質(zhì)量Table 2 Lower surface quality of ingot of different protective slag with various performance

從表2可以看出，調(diào)整保護(hù)渣成分控制其熔速在30 s左右，膨脹系數(shù)控制在2.5以上，鋼錠下表面卷渣情況大幅度減少。

3 結(jié)論

針對車輪鋼錠底部表面卷渣的問題，通過理論分析和一系列工業(yè)試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

(1)澆注開澆時注速不宜過快，對于我廠來說控制在1.8～2.4 t/s為宜。

(2)對于車輪鋼錠等高碳鋼的澆注，由于注溫低要選擇熔速快、鋪展性好的保護(hù)渣。熔速30 s左右為宜，保護(hù)渣膨脹系數(shù)要大于2.5。

改進(jìn)后鋼錠底部表面卷渣情況得到明顯改善，合格率穩(wěn)定在99.9%以上。