| 薄板坯連鑄機(jī)和中等厚度(180～150mm)的板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器在線使用壽命主要取決于銅板的耐用性。其窄邊銅板失效形式以下部磨損為主；寬邊銅板失效形式以彎月面區(qū)域的熱裂為主。普通板坯連鑄機(jī)，隨著拉坯速度的提高，彎月面區(qū)域的熱裂問(wèn)題也逐漸突現(xiàn)出來(lái)。 隨著高效連鑄技術(shù)（CSP、FTSC、CONROLL、ASP、QSP等）的不斷應(yīng)用，連鑄機(jī)的拉坯速度不斷提高，特別是薄板坯連鑄機(jī)（110～70mm）和中等厚度(180～150mm)的板坯連鑄機(jī)，設(shè)計(jì)拉速已達(dá)2.5～6.0m/min，實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在彎月面區(qū)域的熱裂問(wèn)題。因此，如何抑制和減緩銅板在彎月面區(qū)域產(chǎn)生熱裂紋，已成為制約薄板坯連鑄機(jī)和中等厚度(180～150mm)的板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器在線使用長(zhǎng)壽化的最重要技術(shù)。 現(xiàn)實(shí)情況 1 薄板坯結(jié)晶器(90～70mm) 薄板坯連鑄機(jī)因設(shè)計(jì)拉速較高(3.5～6.0m/min)，結(jié)晶器所承擔(dān)的傳熱強(qiáng)度最大，所以銅板的材質(zhì)選用導(dǎo)熱性能很好銀銅合金。但實(shí)際使用過(guò)程(拉速3.5～5.0m/min)中，彎月面區(qū)域的熱裂問(wèn)題仍很普遍．德國(guó)西馬克公司所設(shè)計(jì)薄板坯連鑄機(jī)（CSP）和意大利達(dá)涅利公司所設(shè)計(jì)薄板坯連鑄機(jī)（FTSC）都存在此類問(wèn)題。唐鋼熱軋薄板廠、本鋼煉鋼廠和通鋼煉鋼廠的四條達(dá)涅利薄板坯連鑄線上使用的進(jìn)口結(jié)晶器寬邊銅板單次平均通鋼量不足2萬(wàn)噸；裂紋深度1.0～1.5mm。窄邊銅板單次平均通鋼量約2萬(wàn)噸；表面無(wú)裂紋。 2 中厚板坯結(jié)晶器(180～150mm) 中等厚度(180～150mm)的板坯連鑄機(jī)，目前實(shí)際使用的拉坯速度一般為1.80～3.50m/min。如鞍鋼熱軋帶鋼中厚板坯、濟(jì)鋼三煉鋼中厚板坯(ASP)、唐鋼一煉鋼中厚板坯、唐山國(guó)豐中厚板坯等鑄機(jī)皆屬此類機(jī)型。銅板的材質(zhì)采用的是抗高溫變形性能更好的高強(qiáng)度鉻鋯銅合金，而銅板失效形式都是以彎月面區(qū)域的熱裂為主，裂紋深度1.5～3.5mm，有的甚至達(dá)到4～6mm。影響裂紋深度的兩個(gè)最重要因素是拉坯速度和通鋼量。鞍鋼熱軋帶鋼廠為控制銅板的裂紋深度，以內(nèi)定：?jiǎn)未瓮ㄤ摿?～5萬(wàn)噸即可。 3 普通板坯結(jié)晶器(210～300mm) 普通板坯連鑄機(jī)，因坯型斷面較厚，一般拉速都比較低（0.90～1.60m/min）。在銅板的選材方面，國(guó)內(nèi)的多數(shù)設(shè)計(jì)單位向鋼廠推薦使用高強(qiáng)度的鉻鋯銅合金。但也有鋼廠（本鋼、五礦營(yíng)鋼等）仍在使用強(qiáng)度適中、導(dǎo)熱性能很好的銀銅合金，并且取得了比使用鉻鋯銅合金更好的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)。（德國(guó)KME公司技術(shù)資料《連續(xù)鑄鋼用銅及銅合金鑄模(結(jié)晶器)》(作者:Dr.-Ing Dirk Rode)介紹說(shuō)："銀銅合金適合作板坯結(jié)晶器的寬邊銅板；高強(qiáng)度的銅合金適合作板坯結(jié)晶器的窄邊銅板。"那種認(rèn)為："鉻鋯銅合金將代替銀銅合金而成為板坯連鑄結(jié)晶器的唯一選擇"的觀點(diǎn)完全是受此類材料發(fā)展歷程的慣性誤導(dǎo)所至。）銅板的主要失效方式是鍍層磨損；其次窄邊銅板在彎月面處的瓶頸形變形，引起角縫超差；再次是銅板在結(jié)晶器工況環(huán)境和腐蝕介質(zhì)（F、O、S、P、H、OH等）的共同作用下，銅板熱面發(fā)生了化學(xué)的晶界腐蝕、表面硫化、氧化、置換及物理的擴(kuò)散、滲析和機(jī)械的摩擦、磨損、擠壓、犁劃等反應(yīng)和作用。由這些因素造成了熱面的損傷和龜裂（此類缺陷的寬度和深度低于0.5㎜時(shí)，不影響在線使用①，但有的鋼廠實(shí)際生產(chǎn)中控制的更嚴(yán)一些）。隨著拉速的提高（≥1.40m/min），寬邊銅板在彎月面區(qū)域也出現(xiàn)了熱裂問(wèn)題，只是裂紋的深度相對(duì)較淺一些（0.5～1.2mm，再深的裂紋則屬于材料本身的問(wèn)題）。在這一類鑄機(jī)上使用的銀銅合金材料，彎月面區(qū)域的熱裂紋缺陷明顯地低于鉻鋯銅合金材料②。 板坯長(zhǎng)壽技術(shù) 1 材質(zhì)問(wèn)題 目前的現(xiàn)實(shí)情況表明：⑴薄板坯連鑄機(jī)(高拉速)和中等厚度的板坯連鑄機(jī)(中拉速)，其結(jié)晶器銅板失效的最主要形式是彎月面區(qū)域的熱裂；⑵同等條件下，銀銅材質(zhì)的耐熱裂性能明顯地優(yōu)于鉻鋯銅材質(zhì)。其中的原因無(wú)外乎以下兩個(gè)方面：⑴微觀結(jié)構(gòu)差異--Ag的固溶強(qiáng)化與Cr和Zr的沉淀硬化。沉淀硬化降低了材料的熱傳導(dǎo)性能，熱傳導(dǎo)率的降低抵消了鉻鋯銅合金屈服強(qiáng)度提高所帶來(lái)的耐疲勞腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的效果；而強(qiáng)度較高的材料，其產(chǎn)生疲勞腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界值是遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度的；而且一旦產(chǎn)生開(kāi)裂，其裂紋擴(kuò)展延伸的速度更快。這與鉻鋯銅材質(zhì)的裂紋比銀銅材質(zhì)的裂紋更深的現(xiàn)實(shí)使用情況是一致的。⑵對(duì)腐蝕介質(zhì)的敏感性差異。本鋼的實(shí)際使用結(jié)果②表明：在相同溫度和腐蝕介質(zhì)環(huán)境中，鉻鋯銅材質(zhì)產(chǎn)生疲勞腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性（傾向性）更強(qiáng)。 2 鍍層材質(zhì)與結(jié)構(gòu)問(wèn)題 現(xiàn)行薄板坯結(jié)晶器銅板上的鍍層材質(zhì)以鎳和鎳合金為主。結(jié)晶器銅板熱面上的鍍層能起到兩種作用：其一是提高產(chǎn)品質(zhì)量；其二是延長(zhǎng)使用壽命。鑒于彎月面區(qū)域熱裂嚴(yán)重，國(guó)外有些鋼廠只在薄板坯結(jié)晶器銅板的下半部設(shè)計(jì)鍍層（美國(guó)UniMold工廠所修復(fù)的CSP銅板就是如此同時(shí)，降低鍍層的內(nèi)應(yīng)力；提高鍍層的純度也可以起到延緩裂紋產(chǎn)生而提高使用壽命的作用。采用高新技術(shù)電鍍鎳鈷合金，內(nèi)應(yīng)力低。結(jié)晶器銅板電鍍鎳鈷合金添加劑dw-09系列。 3 工況環(huán)境（腐蝕介質(zhì)）問(wèn)題 眾所周知，連鑄結(jié)晶器是在熱輻射、熱沖擊和熱交換極強(qiáng)的工況環(huán)境下服役，而結(jié)晶器銅板彎月面區(qū)域的工況環(huán)境更為惡劣（鋼水不間斷的上下漂移，溫差1500°С左右；熔融保護(hù)渣的分解產(chǎn)物--氟、氧離子的腐蝕；鋼水內(nèi)被保護(hù)渣所凈化出的雜質(zhì)--硫、氧等元素的腐蝕）。因此產(chǎn)生熱裂也在情理之中。下面簡(jiǎn)要分析一下裂紋產(chǎn)生的過(guò)程：連鑄生產(chǎn)時(shí)，結(jié)晶器銅板熱面溫度升高，則必然受熱膨脹；而結(jié)晶器銅板冷面通過(guò)緊固螺栓連接在支撐板或冷卻水箱上，使膨脹受到阻礙；同時(shí)，銅板冷面溫度遠(yuǎn)低于熱面溫度，所以，銅板冷面受到的熱膨脹力遠(yuǎn)小于熱面；更主要的是結(jié)晶器銅板熱面鋼液面上下波動(dòng)，使銅板熱面受到嚴(yán)重的熱疲勞腐蝕和熱應(yīng)力腐蝕。當(dāng)熱疲勞應(yīng)力疊加熱膨脹應(yīng)力超過(guò)銅板熱面在高溫環(huán)境中的屈服強(qiáng)度時(shí)，銅板熱面就會(huì)產(chǎn)生塑性變形--即產(chǎn)生晶間裂紋，在鋼液、保護(hù)渣、蒸汽等作用下，一些敏感腐蝕介質(zhì)如F、O、S、P、H、OH等，會(huì)使晶間裂紋加速擴(kuò)展延伸，形成宏觀熱裂紋。鑄機(jī)頻繁停澆與鋼液面上下波動(dòng)產(chǎn)生的熱疲勞腐蝕是一致的。這樣的熱沖擊、熱膨脹、熱變形，循環(huán)往復(fù)超過(guò)銅板熱面的疲勞極限（敏感的腐蝕介質(zhì)更進(jìn)一步降低了銅板熱面的疲勞極限），導(dǎo)致結(jié)晶器銅管熱面產(chǎn)生裂紋。 當(dāng)拉速升高，銅板表面的溫度也升高，熱沖擊和熱膨脹的強(qiáng)度也升高，而腐蝕介質(zhì)的腐蝕性會(huì)加倍地升高，甚至數(shù)倍地升高，從而使銅板熱面開(kāi)裂的臨界值進(jìn)一步降低。所以，拉速越高，銅板熱面的裂紋愈嚴(yán)重。 因此說(shuō)，寬邊銅板熱面裂紋是在特定腐蝕介質(zhì)中，由熱沖擊、熱疲勞和熱膨脹共同作用下產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，而高溫應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生開(kāi)裂的臨界應(yīng)力值則會(huì)遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度。 2 ，冷卻水的控制：主要包括總水量、流速、壓力、溫差和水質(zhì)等項(xiàng)目； -采用液位控制裝置，盡可能地縮小鋼液面上下波動(dòng)的范圍，這樣既可以穩(wěn)定澆鋼和拉坯速度，又可以保持結(jié)晶器內(nèi)熱力場(chǎng)分布的穩(wěn)定性； -控制鋼水過(guò)熱度≤20℃； -制定更適合本廠鑄機(jī)實(shí)際情況的檢修、裝配標(biāo)準(zhǔn)和操作技術(shù)規(guī)程； -嚴(yán)格執(zhí)行爐外精煉標(biāo)準(zhǔn)，盡量降低O、S、P等有害雜質(zhì)含量，即提高鋼坯質(zhì)量，又減少敏感性強(qiáng)的腐蝕介質(zhì)； -全面分析鑄機(jī)工藝參數(shù)，合理匹配拉速與冷卻強(qiáng)度； 與結(jié)晶器銅管制作修復(fù)單位共同探討鍍層結(jié)構(gòu)及鍍層材質(zhì)的改進(jìn)方案。 http://hi.baidu.com/dwpingdu |
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