本文通過(guò)對(duì)軸承鋼GCr15矩形連鑄規(guī)格280*360坯料的皮下角裂產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出了合理的改進(jìn)措施。
    華菱錫鋼特鋼有限公司煉鋼廠(chǎng)生產(chǎn)軸承鋼GCr15總體實(shí)物質(zhì)量較好，但存在皮下角裂的問(wèn)題，一直沒(méi)有解決好，產(chǎn)生了一些用戶(hù)質(zhì)量異議。本廠(chǎng)生產(chǎn)的軸承鋼，連鑄斷面為280*360，紅送至棒材廠(chǎng)軋成Φ40-Φ120的棒材，供穿管用戶(hù)穿管后，易產(chǎn)生外折，供鍛打用戶(hù)，易產(chǎn)生開(kāi)裂。針對(duì)這種情況，公司下決心解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題。本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了分析討論，并提出了合理的改進(jìn)措施。
    冶煉軸承鋼GCr15工藝流程
    廢鋼+生鐵經(jīng)過(guò)合理的配比裝入料籃→100噸超高功率交流偏心底電弧爐→100噸雙工位LF鋼包爐→100噸雙工位VD真空脫氣爐→4機(jī)4流方坯連鑄機(jī)。
    連鑄機(jī)主要參數(shù)，見(jiàn)下表1
                                 表1
 

    生產(chǎn)軸承鋼GCr15化學(xué)成份及連鑄過(guò)程控制參數(shù)
    3.1 軸承鋼GCr15化學(xué)成份按GB/T18254標(biāo)準(zhǔn)的成份執(zhí)行。
    3.2 改進(jìn)措施前的連鑄過(guò)程控制參數(shù)
                                   表2
 

    皮下角裂描述及統(tǒng)計(jì)
    從以上典型的四個(gè)低倍樣照片可以看出皮下角裂（所選低倍照片很?chē)?yán)重，肉眼可見(jiàn)）的特征：
    4.1.1皮下角裂均出現(xiàn)在角部附近區(qū)域，并與表面垂直；
    4.1.2嚴(yán)重的皮下角裂均開(kāi)始出現(xiàn)在皮下約10-20mm處，長(zhǎng)度約10mm；
    4.1.3出現(xiàn)皮下角裂的部位均出現(xiàn)了鑄坯偏離角縱向凹陷，主要產(chǎn)生在側(cè)弧，凹陷離角部20-40mm處；
    4.1.4鑄坯出現(xiàn)表面凹陷同時(shí)產(chǎn)生了鼓肚，即鼓肚的同時(shí)產(chǎn)生了偏離角縱向凹陷；
    4.1.5四個(gè)角部附近同時(shí)出現(xiàn)皮下角裂的機(jī)率較低。
    4.2 皮下角裂統(tǒng)計(jì)與分析
    4.2.1 統(tǒng)計(jì)32爐軸承鋼，偏離角皮下角裂評(píng)級(jí)見(jiàn)下表3
                                 表3
 

    從表3可以看出：
    ①1.5級(jí)以下（包括1.5級(jí)）的角部皮下角裂共計(jì)18爐，占比例為56%，2級(jí)以上包括2級(jí)）級(jí)共14爐，占比例為44%。
    ②對(duì)于1.5級(jí)以下的皮下角部裂紋，在合適的壓縮比軋制下，裂紋一般能夠焊合；對(duì)于2級(jí)及其以上的皮下角部裂紋，很容易出現(xiàn)焊合不了的情況，極易產(chǎn)生用戶(hù)質(zhì)量異議。因此，1.5級(jí)以上的皮下角裂成為必須要解決的課題。

    4.3 現(xiàn)場(chǎng)連鑄坯情況
    從現(xiàn)場(chǎng)連鑄坯表面質(zhì)量來(lái)看，連鑄坯內(nèi)弧、兩側(cè)弧均出現(xiàn)偏離角縱向凹陷，有的流比較嚴(yán)重，有的流比較輕，有的流幾乎沒(méi)有出來(lái)偏離角縱向凹陷，四個(gè)流產(chǎn)生偏離角縱向凹陷的程度不一。
    皮下角裂原因分析
    從皮下角裂的的特征及現(xiàn)場(chǎng)連鑄表面質(zhì)量情況，產(chǎn)生偏離角縱向凹陷的地方由于變形應(yīng)力，在坯殼薄弱處不能抵抗應(yīng)力的作用而產(chǎn)生皮下角裂，經(jīng)綜合研究、分析，運(yùn)用排除的方法（排除結(jié)晶器保護(hù)渣、冷卻水質(zhì)、鋼種化學(xué)成份等問(wèn)題），分析出偏離角縱向凹陷產(chǎn)生原因主要有以下幾個(gè)因素：
    5.1 連鑄坯角部冷卻過(guò)強(qiáng)或者冷卻不均，而冷卻過(guò)強(qiáng)或不均有以下幾個(gè)因素。
    5.1.1結(jié)晶器一次冷卻水量過(guò)大，一次冷卻水量：3000  l/ min；現(xiàn)在冷卻水溫差在4-5℃；角部冷卻太強(qiáng)。
    5.1.2銅管角部R角=10mm，太小。致使角部冷卻太強(qiáng)，鑄坯在結(jié)晶器強(qiáng)冷后，到二冷室回溫，極易產(chǎn)生回溫裂紋。
    5.1.3寬面與窄面角部冷卻不均勻，結(jié)晶器水縫不均勻，水縫約3.25mm；
    5.2 出結(jié)晶器的坯殼過(guò)薄，足輥對(duì)弧不準(zhǔn)，沒(méi)有有效的支撐出結(jié)晶器的坯殼而產(chǎn)生鼓肚，有鼓肚必然有凹陷，凹陷部位往往產(chǎn)生皮下角裂。
    銅管長(zhǎng)度為780mm，拉速約0.6m/min，很可能導(dǎo)致出結(jié)晶器下口坯殼太薄；如果坯殼太薄，足輥對(duì)弧精度不夠，坯殼不能得到有效的支撐，即產(chǎn)生鼓肚，形成凹陷，產(chǎn)生了變形應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，出現(xiàn)皮下角裂。
    5.3 足輥噴嘴噴水角度問(wèn)題，集中在角部進(jìn)行冷卻。
    鑄坯有的面噴嘴集中噴在角部附近，使鑄坯本面收縮加劇，另一個(gè)角面冷卻較弱，鑄坯收縮較弱，這樣使得角部?jī)蓚?cè)冷卻不均勻，鑄坯兩個(gè)面的冷卻收縮不同，這樣使得鑄坯靠近角部冷卻強(qiáng)的區(qū)域被“擠”成折皺，即形成凹陷，產(chǎn)生了變形應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。
    5.4 銅管下口磨損情況
    5.4.1結(jié)晶器倒錐度是否合適？使用結(jié)晶器總錐度為1.19 %/m（拋物線(xiàn)錐度）；從更換下來(lái)的結(jié)晶器銅管來(lái)看，下口磨損比較均勻，結(jié)晶器銅管錐度合適。
    5.4.2從拆下來(lái)的銅管（壽命達(dá)到800爐以上，過(guò)鋼量達(dá)到20000噸）觀(guān)察，銅管四個(gè)面磨損比較均勻，但磨損不嚴(yán)重，錐度合適，坯殼表面收縮能夠與銅管內(nèi)壁的錐度有效的配合，未產(chǎn)生了較大的間隙，一般不會(huì)產(chǎn)生冷卻不均勻的現(xiàn)象。
    軸承鋼GCr15皮下角裂采取的改進(jìn)措施
    根據(jù)以上對(duì)軸承鋼GCr15皮下角裂產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，制定出了解決皮下角裂的改進(jìn)措施。
    6.1 調(diào)整結(jié)晶器一冷卻水量，從水量3000  l/ min調(diào)整至2800  l/ min；使冷卻水進(jìn)出溫差控制在5-7℃。降低水速和提高進(jìn)出水溫度可以提高彎月面處熱流，這樣內(nèi)外弧熱面溫度相似，從而可以消除內(nèi)弧偏離角縱向凹陷或皮下內(nèi)裂。
    6.2 重新設(shè)計(jì)銅管角部R角，經(jīng)與銅管制作廠(chǎng)家仔細(xì)討論后，決定把原R角為10mm改到R角為25mm。這樣增加了角部銅管壁厚度，有效地降低了角部傳熱過(guò)快的現(xiàn)象，使角部冷卻減弱。
    6.3 拆除所有的結(jié)晶器，重新裝配結(jié)晶器銅管、足輥，確保水縫均勻達(dá)到3.25mm，確保足輥內(nèi)外弧及兩側(cè)弧的支撐輥的對(duì)弧精度達(dá)到0.20mm。
    6.4 調(diào)整足輥噴嘴，更換半堵塞或者全堵塞的噴嘴，確保噴淋架安裝位置的準(zhǔn)確，確保噴嘴在鑄坯四個(gè)面噴水均勻。
    6.5 降低足輥噴水量，總的比水量從0.28 kg/t降至0.24kg/t，主要降低足輥的全水噴水量。
    6.6 選用初中期結(jié)晶器銅管，更換后期結(jié)晶器銅管，使所采用的結(jié)晶器銅管錐度更接近于原始錐度，同時(shí)解決銅管變形的問(wèn)題。要求所使用的銅管壽命≤700爐，壽命大于700爐的銅管拆下檢查銅管內(nèi)腔質(zhì)量情況、測(cè)量尺寸，合符要求的再繼續(xù)使用，不符合的報(bào)廢。
    采取改措施后鑄坯皮下角裂取得的效果
    采取以上措施之后，軸承鋼偏離角皮下角裂得到了大幅度的改善。統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)的28爐軸承鋼低倍檢驗(yàn)數(shù)偏離角皮下角裂評(píng)級(jí)見(jiàn)下表4：
    表4
 

    從上表4可以看出：
    ①0級(jí)占了大部分，共15爐，占總爐數(shù)的比例為53.6%；
    ②0.5級(jí)至1.5級(jí)以下（包括1.5級(jí)）的角部皮下角裂共計(jì)12爐，占總爐數(shù)的比例為42.9%。
    ③2級(jí)的1爐，占總爐數(shù)的比例為3.6%。2級(jí)以上沒(méi)有出現(xiàn)。
    ④1.5級(jí)及其以下的比例達(dá)到96.4%。
    軸承鋼連鑄坯偏離角皮下角裂得到了根本性的解決。

    軸承鋼連鑄坯偏離角皮下角裂產(chǎn)生的原因主要是角部冷卻太強(qiáng)和足輥對(duì)弧精度不夠以及一冷二冷冷卻參數(shù)的不合適，因此根據(jù)我廠(chǎng)實(shí)際情況采取以下措施解決了此類(lèi)軸承鋼連鑄坯缺陷。
    ①調(diào)整結(jié)晶器一冷卻水量，從水量3000  l/ min調(diào)整至2800  l/ min；降低一次冷卻強(qiáng)度。降低足輥噴水量，總的比水量從0.24 kg/t降至0.20kg/t，主要降低足輥的全水噴水量。
    ②增大銅管角部R角，對(duì)于我廠(chǎng)280*360規(guī)格的連鑄銅管，把R角從10mm改到R角為25mm是合適的。這樣增加了角部銅管壁厚度，有效地降低了角部傳熱過(guò)快的現(xiàn)象，使角部冷卻減弱。
    ③結(jié)晶器裝備精度也十分關(guān)鍵，特別是結(jié)晶器的足輥對(duì)弧精度，對(duì)弧精度達(dá)到0.20mm以下，能有效控制連鑄坯的鼓肚現(xiàn)象的發(fā)生；確保結(jié)晶器水縫均勻達(dá)到3.25mm，確保四個(gè)面水縫差不超過(guò)0.1mm。
    ④調(diào)整足輥及二冷室噴嘴，及時(shí)更換半堵塞或者全堵塞的噴嘴，確保噴淋架安裝位置的準(zhǔn)確，杜絕由于設(shè)備問(wèn)題造成噴嘴直接對(duì)鑄坯角部噴水冷卻，確保噴嘴在鑄坯四個(gè)面噴水均勻。

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