帶鋼黑線產生的主要原因及解決措施

劉曉軍  廖正俊

（天津榮程聯合鋼鐵集團有限公司技術中心，天津 300352）

1 帶鋼黑線現狀

帶鋼黑線指在軋后熱檢，肉眼可見，在帶鋼表面存在1條（或多條）寬度約1.0mm，深淺不一，長度不等，斷續，平行于軋制方向的黑（暗）色細線，見圖1。最近3個月，因黑線產生的帶鋼二級品數量分別為1399、2361、3709噸，數量較多且逐漸增加。因帶鋼用于制作方管質量要求提高，公司質檢處也加大了檢驗力度，黑線品降級使用。

圖1  帶鋼黑線

對帶鋼黑線取樣進行金相檢驗：黑線處深度為0.3mm，黑線處存在明顯的氧化脫碳，晶粒內部（黑點）已經開始氧化，見圖2、圖3。連鑄坯表面存在縱裂等原因，在軋制過程中延伸導致帶鋼表面產生黑線。

2 坯料表面質量

產生黑線的帶鋼坯料主要為1#機生產的180*550mm2規格矩形坯，從現場的冷坯，未入過加熱爐的連鑄坯內弧表面有比較明顯的渣溝，見圖4、圖5，筆直，長度不一，斷續；入過爐又退出來的連鑄坯內弧表面有比較明顯的縱向裂紋，見圖6。渣溝與縱向裂紋這兩者之間有直接的對應關系；另外也發現鑄坯表面已顯現的縱向裂紋，見圖7。

3 黑線產生的主要原因

目前帶鋼黑線產生的主要原因有三點：一是連鑄坯因渣溝造成隱性的縱向裂紋；二是連鑄坯表面因結晶器傳熱不均造成的已顯現的縱向裂紋；三是連鑄坯皮下氣泡，軋制時造成短促狀多條縱向黑線。

前兩種裂紋均產生于結晶器內，并且都與保護渣有直接關系。渣溝因為保護渣粘度和熔點較高，燒結層過于發達，容易出現渣條；現場情況看，渣條比較多，而且大，工人勤于撈渣條；渣條產生的后果就是阻礙液渣的流入，引起局部潤滑不良，并對初生坯殼造成擠壓，形成連續的渣溝，一旦渣條被挑出，渣溝隨之消失；渣條伴隨形成渣溝；渣條越發達，渣溝越深，坯殼越薄，應力集中，在渣溝底部產生連續縱裂紋。

另外因初生坯殼在結晶器內傳熱不均勻，造成坯殼厚薄不均，各種應力在凝固殼薄弱處集中，導致縱裂紋出現在鋼坯表面，并在二冷區進一步擴大，檢查肉眼可見。

鋼坯表面存在渣溝或顯現裂紋，進加熱爐后，鋼坯表層被氧化燒蝕掉0.5-1.0mm，渣溝底部隱藏的裂紋便顯現出來，圖6所示特別明顯能說明這個問題。如果裂紋深度大于燒蝕量，裂紋還依舊殘存下來，只是深淺不同。這兩類裂紋經過軋制，壓延，在長度方向可擴展約30倍，寬展較小，呈現為黑線狀態。

4 改善措施

   根據目前現場和實物質量情況，圍繞改進保護渣性能和改善二冷條件這兩個方向，制定以下改善措施：

4.1 改進保護渣性能

改進保護渣使用性能，達到1#機拉速（0.90-0.95m/min）、鑄坯質量（無渣溝、無表面裂紋）要求：

1）無渣條，禁止澆鋼工挑渣條（每挑一次渣條就會破壞一次初生坯殼）；

2）鑄坯表面無渣溝(無論大、小渣溝都不得存在)。

3）保護渣融化性能良好，傳熱、潤滑均勻，鑄坯表面無裂紋。

4.2改善二冷條件

4.2.1實現自動配水

    二冷水為全水冷卻，分4段：足輥、1、2、3段，先開自動模式，因目前各段的二冷水均有旁通管（水不經過流量計），各個班看坯溫開旁通，導致二冷水不能按設定的標準比水量（1.2-1.3 l/kg）執行。如果依靠人眼去判斷坯溫，走旁通控水，誤差大，有的班水開的特別大，坯子內弧溫度明顯很低（已成黑色）。必須減少人為因素，能實現自動操作，就應該采用自動操作。取消開旁通操作，實現自動配水。

4.2.2二冷噴嘴均勻有效冷卻

1）噴嘴選型

對各段的二冷噴嘴進行重新核算，目前各段（從足輥到3段）的噴嘴型號為：15680、12075、122120、12075，各段總數分別為18、50、16、14個；在工作拉速0.90-0.95m/min，比水量 1.2-1.3 l/kg下，分配比：30:45:16:9，經理論計算單嘴出水量分別為15.28、 8.25、9.17、5.89 l/min，足輥噴嘴水量滿足要求；第1、2、3段噴嘴型號偏大，霧化換熱效果差，1段水嘴可選用7980型號；2段、3段可依據用水量進行合適配型。

2）實現二冷水均勻冷卻，有效利用

A、扁平噴嘴嘴口應該水平安裝

由于1段相鄰密排輥子間距較窄，1段水量最大，噴嘴為扁平型噴嘴，上線前，噴嘴在水條上裝好后，扁平噴嘴嘴口應該水平安裝（現在是上緊后到什么角度就是什么角度，噴出的水很多打在了輥子上，而不是打在坯子上），與輥子平行，使出噴嘴的水能有效作用于鋼坯冷卻，而不是無效的噴在輥子上，大顆粒的水滴被趕到輥子的兩端，下滴后造成坯子角部過黑。（能有效作用于坯子的二冷水少，雖然總的供水量不小，但實際冷卻強度不夠，坯子回溫嚴重，鼓肚，厚度超標）。

用鐵絲捆扎水條時（把水條固定在扇形段上），噴嘴與輥子的距離要對好后再固定；但用鐵絲捆扎問題較大，一是綁不緊，定位位置誤差大；二是鐵絲細，生銹老化后易斷，可能造成水條掉落，導致生產事故，所以最好改為采用銷子板固定。

B、管路或流量計的問題

  第1流足輥水（0段），流量顯示為70-80 l/min，比正常（260 l/min）少3/4；

第3流足輥水（0段）小，比正常（260 l/min）少2/5；

第4流1段水小，比正常（390 l/min）少1/3；

第3、4流第3段顯示基本無水，正常為80 l/min；

都需要整改（需要停機后查一下是管路或閥門問題還是流量計的問題）。

有些噴嘴明顯被垢或被冷鋼包裹，需更換或清理。

C、短節+噴嘴安裝的問題

   采用噴淋條+短節+噴嘴的裝配組合。裝配不緊，用手可輕松將其卸下來；有的短節內絲磨損嚴重，幾乎擰不進水條，還湊合使用，造成漏水。要求用扳子擰緊，并注意嘴口角度水平；噴嘴或短節以及水條變形嚴重的要更換掉。

以上這3點也是造成實際水量低，坯溫高，不得不開旁通加大總水量的主要原因。

5 結語

帶鋼黑線產生的主要原因有三點：一是連鑄坯因渣溝造成隱性的縱向裂紋；二是連鑄坯表面已顯現的縱向裂紋；三是連鑄坯皮下氣泡，軋制時造成短促狀多條縱向黑線。圍繞改進保護渣使用性能、改善二冷條件、強化轉爐操作加強脫氧這三個方向，制定改善措施匯總如下：

5.1 改善保護渣

1）實現無渣條，禁止澆鋼工習慣性的挑渣條（每挑一次渣條就會破壞一次初生坯殼）；

2）鑄坯表面無渣溝(無論大、小渣溝都不得存在)。

3）保護渣融化性能良好，傳熱、潤滑均勻，鑄坯表面無裂紋。

5.2改善二冷條件

1）取消開旁通操作，實現自動配水。

2）第1、2、3段噴嘴型號偏大，霧化換熱效果差，1段水嘴選用7980型號；2段、3段依據用水量進行合適配型。

3）實現二冷水均勻冷卻，有效利用：

A、扁平噴嘴嘴口水平安裝；

B、用鐵絲捆扎水條時，噴嘴與輥子的距離要對好后再固定；最好改為采用銷子板固定。

C、對二冷各段出水量不正常的管路（閥門）或流量計進行整改。

D、有些噴嘴明顯被垢或被冷鋼包裹，需更換或清理。

E、短節+噴嘴安裝要擰緊，不得漏水，并注意嘴口角度水平；噴嘴或短節以及水條變形嚴重的要更換掉。

F、對切割槍勤維護，內弧、外弧面遺留的切割瘤必須盡量少；

G、強化管理，設備的冷卻水，不得滴落到坯子表面，杜絕鑄坯局部發黑；

5.3強化脫氧，根據轉爐終點情況，加入適量脫氧劑，保證脫氧充分，避免產生鑄坯皮下氣泡。

隨著用戶對產品質量要求的提高，避免帶鋼黑線產生，這近乎要求連鑄坯表面零缺陷軋制，這需務必提高保護渣使用性能，對現二冷狀態進行優化改進及維護，穩定各項工藝操作，從而改善鑄坯質量，降低帶鋼黑線產生的幾率。