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摘要：连铸方坯表面的质量直接影响材料轧制后成品的质量，而近年来，我国部分企业在连铸方坯生产的过程中，存在诸多的表面缺陷问题，不能确保生产的质量和效果。基于此，本文分析连铸方坯常见表面缺陷问题，提出几点表面缺陷控制的建议和措施，旨在为增强连铸方坯的表面质量提供帮助。
关键词：连铸方坯,常见表面缺陷,控制
全面掌握方坯缺陷的类型、形成机理和消除途径是方坯质量控制的关键。目前，国内外钢铁企业在钢坯质量控制方面取得了可喜的成绩，并获得了大量的生产数据和实际操作经验。全面提高方坯质量，对提高连铸方坯成品率、改善钢材质量、节能降耗、降低成本具有重要意义。
连铸钢属于直接浇注钢水的工艺。它的出现从根本上改变了主导了一个世纪的钢锭开坯过程。液态金属连铸钢的概念早在19世纪中叶就被提出。1840年，美国的销售商获得了连铸铅管的专利。1846年，转炉的发明者贝塞默使用水冷旋转双辊连铸机生产锡箔、铅板和玻璃板。1872年，David提出了移动式结晶器连铸的概念。1886年~1889年，提出了立式连铸机的设计方案。1921年，皮尔逊提出了结晶器振动的概念，即结晶器振动使板坯和结晶器之间连续的相对运动。1933年，连铸的先驱德国准噶斯人建造了第一台1700t/月振动结晶器立式连铸机。20世纪30年代，第一个成功铸造铜铝合金的有色金属连铸应用于生产。
目前，部分企业在连铸方坯生产的过程中，方坯表面的质量波动幅度很高，存在脱方缺陷、凹陷，缺陷和渣沟缺陷等，不能确保整体结构表面质量符合标准要求，对特钢产品生产质量造成一定的危害，因此，在连铸方坯实际生产的过程中需结合具体表面缺陷问题的发生原因与实际情况，采用有效的措施进行控制，确保连铸方坯表面质量符合标准规范，为特钢产品高质量生产夯实基础。
1连铸方坯的常见表面缺陷和发生原因
1.1渣沟缺陷与原因
从实际情况而言，连铸方坯表面出现渣沟缺陷问题，轧制以后线材表面出现裂纹缺陷问题的发生存在直接联系，从表面观察可以发现坯件有纵向贯通性的沟状缺陷问题，具体是在连铸方坯的内弧部分分布，很小一部分会在侧弧的位置，采用跟踪性轧制12.5mm绞丝钢实验的方式，可以发现线材的表面存在裂纹问题。此类表面缺陷问题发生的原因是在实际生产过程中结晶器下行的阶段，结晶器壁上粘附渣圈，对最开始生成的坯壳造成挤压导致其向内弯曲，最终形成了渣沟。与此同时，在结晶器下行情况下，渣圈局部有颗粒很大的渣粒，对最初形成的坯壳产生很高的挤压力，导致被挤压的位置发生内弯的现象。而结晶器上行期间受到泵吸作用力的影响，在内弯的位置吸入数量很多的液渣，坯壳稳定形成，会导致这个位置的坯壳钢水静压力受到阻碍，出现非常严重的向外膨胀现象，坯壳厚度达到一定程度后，坯壳和结晶器之间会产生较为稳定的气孔隙，此情况下由于坯壳上的内弯和震痕一同固定，从而在渣沟的最下部分出现裂纹。
1.2脱方缺陷与原因
实际生产过程中脱方缺陷问题，是在方坯横截面上两个对角线的长度有所不同，可以将此情况称作是脱方。通常情况下，在发生脱方问题之后，会导致轧制以后的圆钢出现折叠的现象、方形缸出现扭转的问题，当前在企业生产的过程中连铸小型方坯生产铬钼系列钢种的过程中，此类缺陷问题较为常见。且在企业生产过程中，即使是二冷区可以保证冷却的均匀度，但是受到坯壳厚度的影响，由于厚度缺少均匀性，会导致整体的温度存在差异，收缩不能均匀，造成严重的脱方缺陷。
1.3凹陷缺陷与原因
从实际情况而言，连铸方坯出现表面凹陷缺陷问题主要是表面区域有缺少规则性的凹坑，多数情况下是横向类型的凹坑，少数情况下是纵向的凹坑，通常会发生在奥氏体不锈钢与低碳钢的连铸方坯生产过程中，如果凹陷缺陷非常严重，还会伴有裂纹的产生，裂纹深度过高会使表面渗钢而产生结疤，严重的还会发生漏钢的问题。而此类缺陷问题的发生，主要原因是所采用的钢材料容易产生凹陷现象，尤其是材料钢碳含量较高的包晶反应钢，出现问题的几率较大。实际生产的过程中，液象限冷却温度达到零上1490℃的情况下，会出现包晶反应的现象，发生反应以后会导致结构出现体积或是线收缩的问题，使坯壳结构和铜壁结构相互之间脱离的时间过早，随着时间的推移会形成气孔隙，使得热流降低，坯壳的厚度减小，凝固收缩作用力和钢水静压力缺乏平衡性，导致薄弱的坯壳表面非常粗糙、出现褶皱的部分，严重的情况下发生凹陷缺陷。除此之外，凹陷缺陷问题的发生还与连铸生产工艺存在直接的联系，如果在生产过程中结晶器设备的保护渣能力较低，导致结晶器内部的液面有很大的波动幅度，浇筑速度的波动幅度较高，最终由于生产工艺的影响而产生凹陷缺陷。
1.4角部渣坑缺陷与原因
连铸方坯生产的过程中，角部渣坑表面缺陷问题主要渣坑在铸坯的表面位置或是角部位置呈现出持续性或是断续性的状态，一般情况下，在发生角部渣坑缺陷之后，会导致轧制以后的圆钢表面出现裂纹质量问题，可以通过钻孔标记试验的方式来鉴别分析，可以发现在连铸方坯的角部位置有深浅不一的渣坑缺陷，在轧制之后也会发现深浅不一的裂纹，还会存在夹渣。此类问题发生的原因，通常是由于结晶器中保护渣在角部堆积，在对轧制后的裂纹进行金相检验之后可知，裂纹位置经过腐蚀之后，与表面相互接近的部分有黑色区域，这个区域是珠光体组织结构，而正常区域应该是珠光体与铁素体组织相互结合的结构，证明材料的含碳数量较高。除此之外连铸方坯表面出现夹渣增碳的现象，也会导致发生角部渣坑的缺陷问题，主要因为棒材表面有局部增碳的问题，导致在热处理的过程中沿着增碳的位置开裂，最终引发严重的缺陷。
1.5弯曲缺陷与原因
连铸方坯生产中，纵向不平直现象的发生被称作是弯曲缺陷，如果出现了此类缺陷问题，导致在轧制的过程中发生装炉困难的现象，不仅会对正常生产工作效率造成影响，还会使加热炉的水梁受到撞击破坏。而发生弯曲问题的原因主要是连铸方坯受力缺乏均匀性，再加上受到季节交替因素的影响，冬季和秋季交替的季节生产期间，如果铸机冷床在厂房门口的附近，受到风力因素的影响非常明显，导致受到风吹的连铸方坯收缩不均衡，出现弯曲变形的现象。除此之外，实际生产的节奏和冷床翻转的速度，会对整体铸件生产的性能和效果造成不利影响，如果某一侧受到风吹的时间很长，使连铸方坯的不同面收缩缺乏均稳性，引发结构弯曲的后果。
1.6振痕深部超标缺陷与原因
通常情况下，连铸方坯生产过程中，结晶器规律性运动，能够预防拉坯的过程中发生结晶器与坯壳粘结的问题，但是很可能会导致连铸方坯表面出现振动痕迹，在振动痕迹深度超出标准要求的情况下，底部容易发生横裂的现象或是缺陷问题。对于小方坯而言，偏离角内部出现裂痕或是出现脱方的问题，也和振动痕迹深度存在直接联系，如果振动痕迹浅、具有均匀性特点，很少会出现偏离角内部裂痕的问题与脱方的问题，因此要想从根本层面确保连铸方坯的质量，需要严格进行振动痕迹深度的控制。
1.7压痕缺陷与原因
压痕缺陷通常出现在连铸方坯的角部位置，有非常明显的纵向压痕缺陷，采用跟踪轧制110mm圆钢的方式进行分析，选取样本之后进行酸洗，可以发现表面区域有裂纹。而出现此类问题的原因是结晶器部分和足辊部分最终存在误差，不能通过人工方式调整，很容易导致结晶器的部件和第一排足辊对中的偏差过高，出现压痕的问题。
1.8裂纹缺陷与原因
连铸方坯表面裂纹缺陷，主要是在铸坯的表面产生的细小裂纹，多数情况下是在连铸材料凝固过程中形成的，因此又被称作为凝固裂纹。而对于连铸方坯来讲，出现表面裂纹缺陷的过程非常繁琐和复杂，主要是传热作用、应力作用和传质作用相互影响而产生。
2连铸方坯的常见表面缺陷控制措施
2.1渣沟缺陷的控制
连铸方坯生产的过程中一旦发生渣沟表面缺陷问题，将会导致整体产品的生产质量降低，因此，企业生产过程中需按照此类表面缺陷问题的发生原因和实际情况，重点进行缺陷的控制和处理。其一，采用人工挑渣的方式。在开始浇筑五分钟之后，每十分钟都要检查结晶器之内保护渣的情况进，明确熔化状态，一旦发现有大渣块就要快速将其挑出，对加渣厚度严格控制，通过人工处理的方式可以确保辊道热检不同连铸坯件没有非常明显的渣钩表面缺陷；其二，科学合理控制保护渣的粘度。由于高碳钢材料具有液相线温度低的特点，且热强度较差，浇筑的速度和温度较低，而高碳钢粘结漏钢和最初阶段生成的坯壳凝固收缩性过低存在直接关系，在实际生产过程中应重点改善高碳钢保护渣的润滑性能，严格控制保护渣凝固温度的控制和粘度，适当提高渣膜玻璃化倾向，确保润滑性能符合要求。在设计保护渣性能的过程中，综合分析温度的影响因素，为预防发生钢水冻结的问题，必须要采用隔热性较高、体积密度很低的保护渣材料，适当增加碳元素的添加量，将碳元素加入量控制为20%左右，这样在对保护渣的性能和成分进行优化之后，可以最高程度上避免发生连铸方坯表面渣沟的缺陷问题。
2.2脱方缺陷的控制
为有效控制连铸方坯脱方表面缺陷，实际生产的过程中注意以下几点工作：其一，对结晶器的铜管倒锥度进行改良和优化，适当增加锥度；其二，按照二冷喷淋架的情况进行对中方式的改良，将二冷托辊支座和引锭杆作为基础，合理进行二者距离的调整，同时还需调整喷淋架的具体位置，对碳钢二冷水表之内的水量进行合理调配、优化，这样在一定程度上可以有效避免和预防脱方的缺陷问题；其三，按照实际情况进行铸机设备引锭杆的更换处理，改善每个阶段托辊辊沿的距离。这样在科学合理地处理之后，能够有效预防出现脱方的缺陷问题，将脱方而引发的废品率降低到最低范围之内，确保连铸方坯生产的合格率。
2.3凹陷缺陷的控制
为预防产品表面的凹陷缺陷，在连铸方坯生产过程中，首先，对结晶器的液面波动率进行控制，将其波动数据值控制在五毫米之内，同时，还需重点进行保护渣性能的调整，按照拉坯速度的情况，重点进行保护渣粘度的调控，确保能够均匀性进行填充处理。与此同时，还需适当提升结晶器之内保护渣层次的厚度，构建成为非常稳定的渣膜层次，对过热度和拉坯速度进行控制，使其数值在合理的范围之内；其次，对浸入式类型水口的插入深度进行调整控制，以免液面发生涡流的现象，促使坯壳良好生长。
2.4角部渣坑缺陷的控制
此类缺陷问题控制的过程中，首先，应将保护渣的碱度提高到1左右，对传热系统进行控制，达到缓冷的目的，使弯月一面的坯壳能够均匀性生产，增强夹杂物的吸附效率和效果；其次，严格控制保护渣黏度，使其能够在0.46Pa-s左右，适当提高消耗的数量，使液渣的填充更为均匀、更为合理，保证渣膜的厚度非常均匀、十分稳定，使最初生成的坯壳能够和结晶器的铜管相互摩擦力维持在一定范围之内；最后，重点改善保护渣的熔融速度，合理进行配碳结构的设置，使其熔融的速度能够和黏度之间良好的匹配，提升熔渣的均匀度，以免出现分熔的问题，预防渣块的形成，这样不仅能够提升保护渣的应用性能，还能有效实现铸坯角部渣坑缺陷问题的控制目的。
2.5弯曲缺陷的控制
为避免连铸方坯生产中发生表面弯曲缺陷的问题，在实际生产期间应结合弯曲缺陷的发生原因和实际情况，做好各项缺陷问题的控制工作。其一，在冷床四周区域设置挡风板设施，将厂房的门关闭，避免铸坯生产期间受到外界风作用力的影响而出现弯曲的问题；其二，优化冷床翻转的工艺技术，降低翻转的时间，减少推钢的支数，这样在科学合理进行处理之后，铸坯弯曲的表面缺陷问题能够降低到最低范围内，有效维护整体的生产质量和水平。
2.6振痕深度超标缺陷的控制
在对此类缺陷问题控制的过程中，首先，需要重点进行碳含量的管控，使碳含量维持在0.08%以下或者是0.15%以上，严格控制每道工艺中钢水硫含量，以此增加锰硫的比例。同时还需管控生产工艺的节奏，使中间包部分的温度能够符合标准要求，过热度维持在10℃~20℃左右；其次，着重进行结晶器水量的控制、进水温度的控制，确保结晶器能够符合弱冷的要求，严格检查检验结晶器的水质情况、倒锥度的情况等，确保能够与工艺标准规范的要求相符；最后，做好结晶器液面的控制工作，使液面处于非常稳定的状态，加强捞渣和加渣操作的控制，确保水口能够处于始终对中的状态，避免偏流问题的产生，提升流场均匀性、温度场的均匀性。另外，还需按照实际情况进行保护渣性能的控制，在综合处理后，可以有效避免振动痕迹深度过高而引发的问题，将振动痕迹深度控制在0.5mm之内。2.7压痕缺陷的控制在压痕缺陷问题控制的过程中，应重点进行足辊的优化处理，按照实际情况将第一排足辊和结晶器下部分内壁之间的距离控制在合理范围之内，确保二者的间距能够维持在52cm，这样在一定程度上能够彻底解决压痕缺陷的问题。
2.8裂纹缺陷的控制
在2005年9月~2006年7月，铸坯最突出的质量问题即连铸坯表面横裂，严重影响合格率指标。横裂基本全部发生于铸坯的内弧表面的振痕波谷处，在近1年内，横裂废品占连铸总废品的54%以上。在对表面裂纹缺陷进行控制的过程中，首先，应结合实际情况进行连铸方坯端部火切应力的控制，避免应力不良而产生裂纹；其次，如果铸件存在中心裂纹，则控制二冷总比水量，尽可能提升二冷区比水量，对结晶器的足辊进行拆除处理，确保能够在线进行水嘴的清理处理，有效解决裂纹缺陷问题。
3结语
综上所述，连铸方坯生产的过程中，常见表面缺陷问题主要涉及渣沟缺陷、脱方缺陷、凹陷和角部渣坑缺陷、弯曲类型和振动痕迹深度超标类型的缺陷等，按照缺陷问题的特点和发生原因等，科学有效进行缺陷的控制和处理，提升连铸方坯的生产制造效果和质量，确保能够通过有效的措施提升整体的生产水平和质量，充分发挥缺陷控制措施的作用和价值。
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