宝钢湛江钢铁炼钢厂2 300 mm连铸机为搬迁改造连铸机,是从上海罗泾搬迁的2台单流2 300 mm连铸机,改造建设成1台双流2 300 mm板坯连铸机,搬迁设计产能275万t。该连铸机于2016年5月正式投产后,与罗泾时期一样,生产的包晶钢、包晶合金钢、中碳钢、中碳合金钢等钢种,在距离铸坯角部200 mm区域内经常发生严重横裂纹,轧制后发生钢板边裂封锁,严重影响合同的完成,造成巨大经济损失。本文对铸坯角横裂产生原因进行了系统分析,并结合现场实践,提出了针对性的改进措施,现场应用后取得了明显效果,使角横裂得到了有效控制。

1 2 300 mm连铸机主要工艺参数

2 300 mm连铸机工艺参数如表1所示。

表1 连铸机工艺参数 Table 1 Process parameters of continuous casting machine

项目技术参数机型垂直弯曲型，连续弯曲多点矫直机—流数2—2钢包容量/t350中间包容量/t72基本半径/m9．5垂直段长度/m2．506板坯厚度/mm200、230、250板坯宽度/mm1200～2300拉速范围/(m·min-1)0．2～2．5铸机长度/mm34979

2 连铸板坯角横裂的特征和产生的机理

2.1 板坯角横裂的特征

对铸坯表面边部200 mm区域和侧面40 mm区域进行火焰剥皮,时常发现大量横裂纹,裂纹长度5～20 mm。铸坯上角横裂缺陷见图1,带角横裂缺陷的铸坯轧制后,体现在钢板上就是边裂,见图2。

图1 铸坯角横裂 Fig.1 Transverse corner cracks of slab

图2 钢板边裂 Fig.2 Edge cracks of plate

2.2 裂纹产生的机理

角横裂缺陷主要发生在包晶钢(碳的质量分数为0.08%～0.18%)的连铸坯角部宽面或窄面振痕的凹部。根据铁碳合金相图可知,高温钢液凝固到1 495 ℃时,会发生δ(铁素体)+ L(液相)→γ (奥氏体)的包晶反应。由于伴随包晶反应出现较大的体积变化和线收缩,坯壳与铜板形成气隙而产生凹陷,凹陷部位传热减慢、温度高,奥氏体晶粒粗大,从而降低了钢的高温塑性。包晶钢与非包晶钢在结晶器内的坯壳状态如图3所示[1-3]。在热应力和钢水鼓胀力的作用下,凹陷部位应力集中产生微裂纹。

图3 非包晶钢与包晶钢在结晶器内的坯壳状态 Fig.3 Shell state of peritectic and non-peritectic steel in the mold

根据钢的高温脆性曲线可知,钢在700～900 ℃低温脆性区(Ⅲ区)时,在γ→α相变过程中,第二相质点(AlN、Nb(C,N)、VN、BN等)在奥氏体晶界析出,增加了晶界脆性。

中国电视专题片的发展时间不长，体制完善性稍弱，没有形成成熟的商业发展规模，致使专题片经营过程中的危机理念匮乏。此外，资金投入力度小，导致部分具有特色的电视专题片创作创新理念匮乏。大部分节目主题是体现社会制度的形式。从俯视的角度，它用僵硬的语言和简单的画面与观众的现实生活割裂开来，与人们的生活无关，产生隔阂，因此，无法从真正意义上被观众所接受，降低了收视率。

铸坯在铸机内运行过程中,受到弯曲、矫直及鼓肚力作用,由于振痕缺陷效应而产生应力集中,当坯壳受到的拉应力超过其忍耐强度时,在振痕凹部就产生横裂纹。

为了保持网格的正确连接，应该重新生成网格或利用额外的连线重新组织这些具有共同边界的局部网格，但是这样造成大量的网格变动或者引入形态不佳的网格单元。例如，为使得图2（a）中的网格协调化，三角形单元1-2-5被分成3个子单元1-2-3，1-3-4和1-4-5。钝角三角形1-2-3不利于所形成矩阵的条件数和解的收敛性。图2（b）显示了在局部网格加密的情况下子区域中出现不协调网格的情形。图2（c）显示了单元类型不同的网格需要合并分析的情形。由于悬浮点的位置是随机的，往往不是等距分布，不能采用高阶单元或者Serendipity族单元处理。

(3) 液面波动大是导致角横裂的重要因素。少而大的角横裂是液面波动大、出现了较深的振痕导致的。

图4 裂纹深度扩展 Fig.4 Depth extension of crack

3 影响连铸板坯角横裂的因素

3.1 结晶器窄面锥度

结晶器窄面锥度是用于补偿坯壳的凝固收缩,锥度过大或过小对控制角横裂均不利。如果结晶器的锥度过大,由于结晶器与坯壳之间存在摩擦力,使形成一定厚度的坯壳在出结晶器时,受到结晶器窄面铜板的压力,同时铸坯在驱动力作用下,受到拉应力作用,在此处产生复合应力,而导致角部裂纹的产生和扩展[5]。如果结晶器的锥度过小,由于凝固收缩,坯壳会离开铜板形成气隙,这样就会增加传热阻力,影响铸坯的冷却效果,从而使角部晶粒变粗大。由于晶粒长大,板坯到矫直段时由于受矫直力的作用在内弧形成角裂。

针对不同的二冷分区,制定合理的幅切量是至关重要的。

3.2 结晶器宽面锥度

由于作用在结晶器宽面上的钢水静压力可以使坯壳与铜板接触良好,因此宽面方向上的结晶器锥度不如窄面方向锥度那么敏感,但也是很重要的。提高宽面方向板坯线性收缩量,可以减少气隙,提高凝固坯壳在结晶器宽面方向的传热效果,从而改善板坯角部组织,有利于避免角横裂发生。

3.3 结晶器振动

结晶器的振动可以避免坯壳与结晶器黏连,但在板坯表面又会产生振痕,这些振痕会成为横裂纹的发源地,当板坯通过扇形段辊道时,在板坯表面相当大的拉应力作用下横裂纹产生并扩展。

译者将“My dear Mr.Bennet”译为“我的好老爷[4]”，显然他沿用了十八世纪时候中国女性对丈夫的尊称。而事实上，Jane Austen同时期时候的欧洲女性已享有较高的社会地位，妻子不会像当时的中国女性称呼自己的丈夫为“老爷”，因此将“My dear Mr.Bennet”译为“亲爱的贝内特先生”更为恰当。

3.4 结晶器冷却水

连铸结晶器冷却强度过大易造成坯壳冷却不均,在板坯表面形成各种裂纹。在浇铸包晶钢、中碳钢时,由于包晶相变,凝固坯壳产生较大的凝固收缩,使结晶器弯月面处的初生坯壳厚度不均匀,且随着结晶器冷却强度的增加,这种坯壳不均匀程度加剧。因此,改善结晶器内坯壳的传热,是防止角横裂产生的一项重要举措。

3.5 二冷水

二冷幅切主要作用是防止板坯角部过冷而边部留出一定宽度不喷水或少喷水。更重要的原则是必须杜绝二冷水直接从侧方向打在板坯的角侧部。幅切量过大时,板坯在经过弧形段时角部回温严重,晶粒就会变粗大,破坏了角部组织而容易发生横裂。此时,板坯回温处向外鼓,而未回温处由于冷却向内收,交接处受拉应力就发生横裂。

线粒体(Mitochondrion)是一种由2层膜包被并存于大多数细胞中的细胞器，它是细胞中产生能量的结构，也是进行有氧呼吸的主要场所[1]。除了向细胞提供能量之外，线粒体还参与细胞的分化、细胞信号传导和细胞凋亡等过程，还具有调节细胞生长和细胞周期的能力。线粒体具有一套独立的遗传系统，它包括线粒体DNA(mtDNA)的多个拷贝，以及mtDNA复制和翻译过程[2]。mtDNA编码ATP产生所必需的蛋白质，在植物发育和繁殖过程中发挥重要作用。线粒体的功能障碍，与mtDNA的突变存在紧密联系，导致植物发育过程中的各种异常[3]。

通过图像重构出逼真的三维场景来丰富数字城市和虚拟现实等领域的应用是计算机视觉等领域一直关注的热点问题，通过图像进行三维重构有通过图像采集器（如激光扫描、Kinect等）采集深度图像进行三维重构[1]和通过图像序列进行多视图几何运算来实现三维重建[2]。通过普通摄像设备拍摄的图像序列进行三维重建是比较便捷经济的一种三维重建方法，但是缺点也是很明显的，容易受外界的影响，重构条件比通过深度图像采集器重构要苛刻一些。但是由于普通摄像设备现阶段使用人口占比重大，所以通过普通摄像设备进行三维重建有更广泛的使用场景。使得真实场景三维建模过程更加自动化，降低建模相关人员工作量，减少了真实场景建模成本。

3.6 其他原因分析

3.6.1 工艺与操作的影响

(2) 2 300 mm连铸机采用液压振动,其振频可调至约350 min-1,振幅可调范围为2～6 mm。结晶器振动参数自动取自于板坯拉速和钢种。优化结晶器振动参数,将适应拉速范围广的反向振动代替原正向振动,可缩短负滑脱时间,以减小铸坯表面振痕深度。

采用SPSS 19.0统计学软件对数据进行处理，计量资料以“±s”表示，采用t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

由图4可知,裂纹的深度延伸过程大体分为以下三个阶段:在结晶器时,产生的裂纹深度约1 mm,进入二冷区就会扩大至约2 mm,当进入矫直区时,裂纹会进一步扩大[4]。

3.6.2 设备方面

(1) 连铸机辊道如果对弧不良、辊子变形,铸坯在运行过程中,就会受到外力作用而产生裂纹。

(2) 二冷喷嘴的型式和良好的水质是二冷技术的基础。二冷喷嘴因喷嘴型式及水质的影响,易发生堵塞现象,严重影响板坯表面温度的均匀分布,从而诱发角横裂的产生。

救必应酸的单体制备及RP-HPLC法测定救必应药材及精制品中3种活性成分的含量 …………………… 王 圆等（3）：326

对于是否需要横向连接器，目前仍存在争议。有学者认为横向连接器能提高轴向抗旋转强度［17-18］，但相关文献显示横向连接对脊柱稳定性无明显作用［19-20］。本研究认为，横向连接器一般用于伴有旋转脱位、有旋转不稳定或长节段固定患者，多用于AO分型C型患者，对于本研究纳入的AO分型A3型患者不是必须使用，所以术中未安置横向连接器，术后未发生钉棒松动、断裂的情况。

4 板坯角横裂的改进措施与效果

4.1 改进措施

(1) 根据湛江钢铁2 300 mm连铸机的实绩情况,认为原设计的结晶器窄面锥度和宽面锥度都偏小,因此,通过调宽装置增大结晶器窄面锥度,将锥度率由原设计的1.0%提高到1.1%。对于宽面锥度的增大,只能新制结晶器,通过下口厚度收缩的方式进行增大。将原设计240 mm收缩至239 mm,即结晶器的收缩量由1 mm变为2 mm,锥度率由0.42%提高到0.84%。

(2) 浇注操作时,在结晶器内推入的保护渣过少,熔化的保护渣上面经常没有覆盖粉渣,液面是红的,导致保护渣熔化效果差,液渣流入不均匀。

(1) 据统计分析,钢水氮的质量分数超过50×10-4%时,铸坯角横裂会急剧增加,导致钢水氮含量高主要由于转炉脱氮能力差及转炉出钢过程、精炼过程和连铸保护浇注效果差导致的钢水增氮。

(3) 降低结晶器的冷却强度。通过降低水流量,实现板坯在结晶器内缓冷的目的。

振痕深度降低,会减少角横裂的产生,从而改善板坯表面质量。为了降低振痕深度,必须缩短板坯负滑脱时间,增加振频和降低振幅。包晶钢的负滑脱时间应在0.1～0.2 s。高频率、小振幅是减少振痕深度的有效方法。

(4) 优化二冷水幅切量。2 300 mm连铸机生产断面宽度是1 200～2 300 mm,以5～7区的工艺优化举例,该区喷嘴布置如图5所示,横向喷嘴布置总计6个,分为三级幅切,中间2个为窄部(N),边上2个为中部(M),最边上2个为宽部(W)。原工艺采用较大边部幅切量,在此喷淋架的基础上,对工艺进行调整,使得幅切量变小,以减少边部板坯回温现象。如浇注1 900 mm断面的板坯,该区原工艺宽部不喷水,优化后喷水。5～7区幅切优化参数如表2所示。

图5 二冷5～7区喷嘴布置图 Fig.5 Nozzles layout of 5-7 secondary cooling areas

表2 5～7区幅切优化参数 Table 2 Parameters optimization of spray cut in 5-7 areas

分区优化前阀门开水断面/mm优化后阀门开水断面/mm中部(M)宽部(W)中部(M)宽部(W)5～71530201010101580

(5) 采用厚黑渣操作,要保证粉渣层以及烧结层大于40 mm,液渣层在8～15 mm,保证铸坯的良好润滑和均匀传热的作用。

(6) 加强设备管控,提高扇形段的对弧精度及稳定性。增加二级过滤器和安装新型高效喷嘴,改善喷嘴堵塞问题。图6显示了改进前后8、9区喷嘴堵塞状况。实践证明,喷嘴堵塞的危害远大于二冷工艺参数控制的不合理。

图6 8、9区喷嘴堵塞状况对比 Fig.6 Contrast of nozzles blockage situation of 8 and 9 areas

4.2 取得的效果

采取上述措施后,铸坯角横裂缺陷大幅减少。轧制后钢板的裂纹缺陷明显下降,封锁率由5.76%下降至0.42%。

5 结论

(1) 角横裂主要发生在振痕的谷底,主要原因是矫直区板坯角部的温度位于钢种第Ⅲ脆性温度区间内。结晶器锥度不合适、振动参数不合理、结晶器冷却过强等均是引起板坯角横裂的因素。

所谓动力，是指所有引起、推动、激励被开发人员向着既定目标努力的因素，如图1所示即为企业人力资源开发动力机制，通过人力资源开发可进一步提高人力资本价值，并促进员工自我价值的实现，最终通过形成人力资本团队协作效应实现组织绩效的全面提高。由此可得，科学开展人力资源开发，是提高企事业单位创新性、效益的根本途径，具有必要性和紧迫性，在全面增强组织核心竞争力方面发挥着不可替代的作用。

(2) 减少幅切量,安装新型高效喷嘴,并提高喷嘴拆检频率,发现有堵塞及时进行更换,以减少板坯表面的温差,此举可有效避免板坯角横裂。

(3) 采用厚黑渣操作,保证液渣的均匀流入至关重要。

(4) 提高设备的稳定性,保证扇形段对弧精度、开口度精度及平稳的液面控制等,都有利于减少板坯角横裂的发生。

参考文献

[1] 蔡开科.连铸坯质量控制[M].北京:冶金工业出版社,2010:216-217.

[2] Mintz B.The influence of composition on the hot ductility of steel and to the problem of transverse cracking[J].ISIJ Inter.,1999,39(9):833-855.

[3] 职建军.宝钢连铸板坯角横裂缺陷的改善[J].钢铁,2001,36(1):22-24.

[4] 马瑞金,甄新刚.特厚板坯连铸质量缺陷及控制[J].连铸,2011(S):67-74.

[5] 杨海林,陈耀辉.1 900 mm连铸板坯表面横裂纹成因的分析[J].特殊钢,2003,24(3):54-55.