带钢黑线产生的主要原因及解决措施

带钢黑线产生的主要原因及解决措施

刘晓军  廖正俊

（天津荣程联合钢铁集团有限公司技术中心，天津 300352）

1 带钢黑线现状

带钢黑线指在轧后热检，肉眼可见，在带钢表面存在1条（或多条）宽度约1.0mm，深浅不一，长度不等，断续，平行于轧制方向的黑（暗）色细线，见图1。最近3个月，因黑线产生的带钢二级品数量分别为1399、2361、3709吨，数量较多且逐渐增加。因带钢用于制作方管质量要求提高，公司质检处也加大了检验力度，黑线品降级使用。

图1  带钢黑线

对带钢黑线取样进行金相检验：黑线处深度为0.3mm，黑线处存在明显的氧化脱碳，晶粒内部（黑点）已经开始氧化，见图2、图3。连铸坯表面存在纵裂等原因，在轧制过程中延伸导致带钢表面产生黑线。

2 坯料表面质量

产生黑线的带钢坯料主要为1#机生产的180*550mm2规格矩形坯，从现场的冷坯，未入过加热炉的连铸坯内弧表面有比较明显的渣沟，见图4、图5，笔直，长度不一，断续；入过炉又退出来的连铸坯内弧表面有比较明显的纵向裂纹，见图6。渣沟与纵向裂纹这两者之间有直接的对应关系；另外也发现铸坯表面已显现的纵向裂纹，见图7。

3 黑线产生的主要原因

目前带钢黑线产生的主要原因有三点：一是连铸坯因渣沟造成隐性的纵向裂纹；二是连铸坯表面因结晶器传热不均造成的已显现的纵向裂纹；三是连铸坯皮下气泡，轧制时造成短促状多条纵向黑线。

前两种裂纹均产生于结晶器内，并且都与保护渣有直接关系。渣沟因为保护渣粘度和熔点较高，烧结层过于发达，容易出现渣条；现场情况看，渣条比较多，而且大，工人勤于捞渣条；渣条产生的后果就是阻碍液渣的流入，引起局部润滑不良，并对初生坯壳造成挤压，形成连续的渣沟，一旦渣条被挑出，渣沟随之消失；渣条伴随形成渣沟；渣条越发达，渣沟越深，坯壳越薄，应力集中，在渣沟底部产生连续纵裂纹。

另外因初生坯壳在结晶器内传热不均匀，造成坯壳厚薄不均，各种应力在凝固壳薄弱处集中，导致纵裂纹出现在钢坯表面，并在二冷区进一步扩大，检查肉眼可见。

钢坯表面存在渣沟或显现裂纹，进加热炉后，钢坯表层被氧化烧蚀掉0.5-1.0mm，渣沟底部隐藏的裂纹便显现出来，图6所示特别明显能说明这个问题。如果裂纹深度大于烧蚀量，裂纹还依旧残存下来，只是深浅不同。这两类裂纹经过轧制，压延，在长度方向可扩展约30倍，宽展较小，呈现为黑线状态。

4 改善措施

   根据目前现场和实物质量情况，围绕改进保护渣性能和改善二冷条件这两个方向，制定以下改善措施：

4.1 改进保护渣性能

改进保护渣使用性能，达到1#机拉速（0.90-0.95m/min）、铸坯质量（无渣沟、无表面裂纹）要求：

1）无渣条，禁止浇钢工挑渣条（每挑一次渣条就会破坏一次初生坯壳）；

2）铸坯表面无渣沟(无论大、小渣沟都不得存在)。

3）保护渣融化性能良好，传热、润滑均匀，铸坯表面无裂纹。

4.2改善二冷条件

4.2.1实现自动配水

    二冷水为全水冷却，分4段：足辊、1、2、3段，先开自动模式，因目前各段的二冷水均有旁通管（水不经过流量计），各个班看坯温开旁通，导致二冷水不能按设定的标准比水量（1.2-1.3 l/kg）执行。如果依靠人眼去判断坯温，走旁通控水，误差大，有的班水开的特别大，坯子内弧温度明显很低（已成黑色）。必须减少人为因素，能实现自动操作，就应该采用自动操作。取消开旁通操作，实现自动配水。

4.2.2二冷喷嘴均匀有效冷却

1）喷嘴选型

对各段的二冷喷嘴进行重新核算，目前各段（从足辊到3段）的喷嘴型号为：15680、12075、122120、12075，各段总数分别为18、50、16、14个；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，经理论计算单嘴出水量分别为15.28、 8.25、9.17、5.89 l/min，足辊喷嘴水量满足要求；第1、2、3段喷嘴型号偏大，雾化换热效果差，1段水嘴可选用7980型号；2段、3段可依据用水量进行合适配型。

2）实现二冷水均匀冷却，有效利用

A、扁平喷嘴嘴口应该水平安装

由于1段相邻密排辊子间距较窄，1段水量最大，喷嘴为扁平型喷嘴，上线前，喷嘴在水条上装好后，扁平喷嘴嘴口应该水平安装（现在是上紧后到什么角度就是什么角度，喷出的水很多打在了辊子上，而不是打在坯子上），与辊子平行，使出喷嘴的水能有效作用于钢坯冷却，而不是无效的喷在辊子上，大颗粒的水滴被赶到辊子的两端，下滴后造成坯子角部过黑。（能有效作用于坯子的二冷水少，虽然总的供水量不小，但实际冷却强度不够，坯子回温严重，鼓肚，厚度超标）。

用铁丝捆扎水条时（把水条固定在扇形段上），喷嘴与辊子的距离要对好后再固定；但用铁丝捆扎问题较大，一是绑不紧，定位位置误差大；二是铁丝细，生锈老化后易断，可能造成水条掉落，导致生产事故，所以最好改为采用销子板固定。

B、管路或流量计的问题

  第1流足辊水（0段），流量显示为70-80 l/min，比正常（260 l/min）少3/4；

第3流足辊水（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段显示基本无水，正常为80 l/min；

都需要整改（需要停机后查一下是管路或阀门问题还是流量计的问题）。

有些喷嘴明显被垢或被冷钢包裹，需更换或清理。

C、短节+喷嘴安装的问题

   采用喷淋条+短节+喷嘴的装配组合。装配不紧，用手可轻松将其卸下来；有的短节内丝磨损严重，几乎拧不进水条，还凑合使用，造成漏水。要求用扳子拧紧，并注意嘴口角度水平；喷嘴或短节以及水条变形严重的要更换掉。

以上这3点也是造成实际水量低，坯温高，不得不开旁通加大总水量的主要原因。

5 结语

带钢黑线产生的主要原因有三点：一是连铸坯因渣沟造成隐性的纵向裂纹；二是连铸坯表面已显现的纵向裂纹；三是连铸坯皮下气泡，轧制时造成短促状多条纵向黑线。围绕改进保护渣使用性能、改善二冷条件、强化转炉操作加强脱氧这三个方向，制定改善措施汇总如下：

5.1 改善保护渣

1）实现无渣条，禁止浇钢工习惯性的挑渣条（每挑一次渣条就会破坏一次初生坯壳）；

2）铸坯表面无渣沟(无论大、小渣沟都不得存在)。

3）保护渣融化性能良好，传热、润滑均匀，铸坯表面无裂纹。

5.2改善二冷条件

1）取消开旁通操作，实现自动配水。

2）第1、2、3段喷嘴型号偏大，雾化换热效果差，1段水嘴选用7980型号；2段、3段依据用水量进行合适配型。

3）实现二冷水均匀冷却，有效利用：

A、扁平喷嘴嘴口水平安装；

B、用铁丝捆扎水条时，喷嘴与辊子的距离要对好后再固定；最好改为采用销子板固定。

C、对二冷各段出水量不正常的管路（阀门）或流量计进行整改。

D、有些喷嘴明显被垢或被冷钢包裹，需更换或清理。

E、短节+喷嘴安装要拧紧，不得漏水，并注意嘴口角度水平；喷嘴或短节以及水条变形严重的要更换掉。

F、对切割枪勤维护，内弧、外弧面遗留的切割瘤必须尽量少；

G、强化管理，设备的冷却水，不得滴落到坯子表面，杜绝铸坯局部发黑；

5.3强化脱氧，根据转炉终点情况，加入适量脱氧剂，保证脱氧充分，避免产生铸坯皮下气泡。

随着用户对产品质量要求的提高，避免带钢黑线产生，这近乎要求连铸坯表面零缺陷轧制，这需务必提高保护渣使用性能，对现二冷状态进行优化改进及维护，稳定各项工艺操作，从而改善铸坯质量，降低带钢黑线产生的几率。