改善冷镦钢坯表面振痕的结晶器振动参数优化

  武 钢 第 一 炼 钢 厂 ( 以 下 简 称 一 炼 钢 )2005 年 冷 镦 钢 产 量 近 5 万 t ， 典 型 钢 种 有
SWRM6、SWRM8、SWRM10 等。浇铸该类钢种时，铸坯表面振痕深度达 0.5～0.7mm，同时
在振痕谷底处常伴有肉眼可见微裂纹。这些表面缺陷严重影响了铸坯的质量，影响了冷镦钢
的后续加工性能。目前对冷镦钢连铸时铸坯表面振痕问题的研究很少，尤其是碳含量较低的
SWRM6、SWRM8 等钢种。因此有必要结合一炼钢的实际生产工艺条件，找出目前冷镦钢连
铸时造成铸坯表面振痕缺陷的主要原因，提高铸坯的表面质量。

1 方坯表面振痕形貌及形成机理
　　一炼钢生产的

SWRM8 方坯表面振痕情况。坯样取自 2 号连铸机，浇注条件是：过热度

3O

℃，拉速 1.6m／min，二冷采用强冷制度。可以看出，SwRM8 方坯表面主要有以下缺陷。

(1)振痕。凹形深振痕，平均深达 0.5mm，且振痕弯曲。
(2)凹陷。靠近角部区域出现纵向凹陷，最深处达 3.5～4.0mm，且凹陷部位有粘渣现象。通过
对不同连铸条件下的铸坯表面振痕进行金相分析，最常见的振痕形态主要有两类：凹陷状
振痕和带钩状振痕。
　　为了改善铸坯表面质量，减小振痕深度，人们对保护渣存在情况下的连铸坯振痕形成
的原因进行了深人细致的研究，在弯月面处，由于钢液的过热度及钢液对流的影响，弯月
面处

0.3s 期间内形成的凝固坯壳可能表现为刚体，也可能表现为液体的性质，即具有流变

性。由于结晶器的振动，弯月面区域的保护渣中产生压力。在负滑移期间，结晶器向下振动
的速度大于拉坯速度时，弯月面会被保护渣道中形成的正压力推向钢液中，在正滑脱期间
当初始凝固坯壳强度不大，保护渣中形成的负压力和波动钢液的惯性力将坯壳推向结晶器
内壁，导致初始凝固坯壳弯曲或重叠，形成不带钩状的振痕。当初始凝固坯壳的厚度较大，
强度高的时候，初始凝固坯壳不能推向结晶器内壁，因此钢液会覆盖在弯月面上，形成一
种带钩状的振痕。
2 振痕缺陷形成原因分析
　　针对一炼钢生产的

SWRM8 方坯振痕情况，振动参数不合理(振幅大、频率低)，负滑脱

时振痕间长，保护渣理化性能不合适等振痕弯曲滑不良，摩擦阻力大使振痕沿拉坯方向弯
曲。
2.1 振痕形成的影响因素
　　振痕间距和振痕深度是衡量振痕的重要参数。因此，考虑连铸坯振痕的影响因素时，应
分别考虑这两个参数。同时，大量研究表明，无论是低碳钢还是中碳钢，当振痕间距增大时，
振痕的深度随之增大。合理的控制振痕间距对控制振痕深度有重要作用。
2.2 振动参数对振痕的影响
　　连铸过程中铸坯的振痕都与结晶器的振动参数密切相关，其振动模式主要为正弦振动。
振痕形成机理及实验研究均表明振痕是在负滑脱期间产生的，负滑脱时间越长，振痕的深
度就越大，因此控制负滑脱时间的长短，可以有效地控制振痕的形态。
3 结晶器振动参数的优化
3.1 现行振动参数特点
(1)随着拉速的不断提高，负滑脱率在不断的降低；
(2)拉速的不断提高，对负滑脱时间的影响不大；
(3)拉速的提高，使得结晶器导前明显增加。
3.2 结晶器振动参数的确定
　　在实际振动过程中，确定合适的结晶器振动基本参数振幅和频率厂是获得高质量的铸