角鋼俗稱角鐵，是兩邊互相垂直成角形的長條鋼材，有等邊角鋼和不等邊角鋼之分；Q355B、Q420B是角鋼[1−4]比較常用的鋼材，在使用中具有很高的強度、良好的抗疲勞性能；可按結構的不同需求組成各種不同的受力構件，也可作構件之間的連接件，廣泛地用于各種建筑結構和工程結構，如房梁、橋梁、輸電塔、起重運輸機械、船舶、容器架、電纜溝支架、倉庫貨架等。大規格角鋼是制造輸電鐵塔的重要材料，其質量直接影響鐵塔的安全[5]。

唐鋼新區長材事業部中型產線在2021年投產，全年設計產能50萬t/a，其中角鋼產品占總量的1/3，約15萬t，160 mm以上角鋼年產量在5萬t左右，從工藝和效益上也是非常重要的產品類型。

由于角鋼在表面質量方面和幾何形狀尺寸方面要求都比較高，2021年投產后160 mm以上規格角鋼出現較多尺寸不合、重皮、開裂、結疤等不合格品，一檢合格率偏低，普遍在95%以下，產生大量返工成本和廢品損失。

1. 角鋼缺陷影響分析

1.1 角鋼缺陷統計

通過對2021年投產初期160 mm以上規格角鋼廢次降的原因進行統計分析，確定影響角鋼廢次降的缺陷共計8種，包括尺寸不合、頂角開裂、重皮、彎曲、尺寸不合、劃痕、結疤及其它影響因素，具體的情況見表1，并對其所占比例進行匯總，其中尺寸不合、頂角開裂和重皮占缺陷總比例的78.2%，是影響角鋼廢次降的三個最重要缺陷。

1.2 鋼坯質量影響

由于唐鋼新區長材事業部在2021年投產，煉鋼區域也處于新建摸索階段，冶煉工藝與新設備磨合不夠，導致連鑄工序鋼坯質量較差。通過調查前期生產數據，因坯料質量導致的缺陷廢品率34.33%。對鋼坯截面進行低倍檢查（圖1），發現鋼坯存在角部裂紋和中間裂紋，且評級可達1.5~3.0級（表2為圖1鑄坯的低倍組織檢驗評級），主要在柱狀枝晶間存在裂紋，且多集中兩側，從而判斷認為中間裂紋由于鑄坯通過二冷區時冷卻不均、內外弧與兩側冷卻強度不匹配導致；又對同批次鑄坯端面進行酸洗（圖2），發現鑄坯端面存在氣泡，而角鋼在軋制過程中，角部裂紋、中間裂紋、氣泡延展后易在頂角和腿部形成裂紋缺陷，這是造成角鋼廢次降增加的第一個原因。

1.3 壓縮比影響

經過調查，中型產線前期生產時坯料主要由1~3號鑄機進行澆鑄，鑄坯以165 mm×165 mm斷面方坯為主，使用此斷面的鑄坯軋制160 mm以上規格角鋼會造成壓縮比偏大，軋制缺陷增加，這是造成角鋼廢次降增加的第二個原因。

1.4 氧化鐵皮軋入

精軋機前除鱗機在生產過程中主要起去除二次氧化鐵皮的作用，投產初期，部分設備沒有第一時間投入使用，隨著設備調試的進行，在后期生產中精軋機前除鱗機已完全投入使用，有效的提高了角鋼表面質量，減少了因氧化鐵皮軋入導致的麻坑、結疤等缺陷廢品。所以，氧化鐵皮軋入對產品質量有所影響，但在生產穩定后，影響比較輕微，所以氧化鐵皮軋入不是造成角鋼廢次降增加的主要原因。

1.5 孔型問題

角鋼孔型設計多數為閉合孔型，孔型對成品質量起到了非常大的作用。孔型設計錯誤時，容易導致鋼料在軋制過程中過充滿或充不滿，過充滿會導致折疊或拉絲等問題，充不滿則導致成品截面尺寸不合，結合生產實際，這也是造成角鋼缺陷的原因之一。

2. 生產措施實施

2.1 提高鑄坯質量的措施

2.1.1 拉速和過熱度控制

為提高Q355B、Q420B鑄坯質量，需在保證連鑄機對弧精度的前提下，適當降低鑄坯拉速和中包過熱度。經過計算，現有冷卻制度下，拉速每增加0.1 m/min，連鑄坯出二冷區的表面溫度增加50~80 °C，165 mm×280 mm斷面鑄坯穩定合適的拉速從1.6~1.8 m/min降為1.2~1.4 m/min。同時，要嚴格控制鋼水過熱度在15~30 °C，避免鑄坯溫度回升過大或鼓肚的產生，從而減少角部裂紋和中間裂紋的產生。同時，拉速降低后，生產節奏得到穩定，保護渣的填充效果得到提高，銅板和鑄坯縫隙減少，水汽不易進入板間，鑄坯表面氣泡得到有效緩解。

2.1.2 二冷冷卻制度調整

連鑄坯的二次冷卻是連鑄生產中的一個重要環節，極大的影響到鑄坯內部的質量與連鑄機生產的順利進行[6]。根據中間裂紋出現的情況，判斷鑄坯通過二冷區時冷卻不均，內外弧與兩側冷卻強度不匹配。我公司連鑄機二冷區分為足輥區、二冷1區、二冷2區、二冷3區共4個部分，二冷水量分配比分別為35%、28%、25%、12%，內外弧水量分配與兩側面相同。Q355B、Q420B鋼種屬于低合金結構鋼，使用的二冷水比水量是0.9 L/kg，連鑄矯直溫度在900~950 °C，矯直溫度偏低，應適當提高，所以將二冷水比水量降至0.75 L/kg，活動段兩側的噴嘴型號適當更改，降低兩側的噴水量，提高鑄坯矯直溫度，防止鑄坯受矯直力作用而產生裂紋。

2.2 鑄坯規格優化

為降低壓縮比造成的軋制缺陷，在鑄坯匹配方面，我公司加快4號矩形坯連鑄機的投產，在4號連鑄機投入使用后，165 mm×225 mm、165 mm×280 mm等斷面規格坯料逐漸投入使用。目前，角鋼生產使用坯料已按照規格進行區分，從而降低了角鋼軋制過程的壓縮比，合適的壓縮比提高了角鋼的產品質量。表3為角鋼各軋制規格對應鑄坯規格情況。

2.3 優化軋制孔型

在軋制方面，通過優化孔型、優化軋制工藝和調節壓縮比，有效的提高成品質量。按照實驗設計進行軋制生產，多次調整確認最終孔型，跟蹤160~200 mm角鋼試軋生產情況，并通過試軋結果進行粗軋孔型優化，粗軋K1道沒有形狀變化，孔型不進行優化，粗軋K2、K3、K4道有形狀變化，孔型進行優化。圖3為優化前K2、K3、K4道粗軋孔型圖。

在不影響成品頂角尺寸的前提下輕微增加粗軋孔型的頂角壓下量，其中160 mm角鋼孔型號中軋K6、K7、K8、K9道壓下率由之前的10.9%、41.7%、25.0%、24.4%分別調整為34.5%、34.1%、32.8%、27.2%，180 mm角鋼孔型號中軋K6、K7、K8道壓下率由之前的24.4%、37.4%、16.7%分別調整為28.4%、39.4%、20.6%。圖4為優化后K2、K3、K4道粗軋孔型圖。

3. 改善效果

通過采取以上一系列的工藝優化，產品質量得到明顯改善，從低倍檢測結果看（圖5），角部裂紋和中間裂紋提升到0.5~1.0級（表4為圖5鑄坯的低倍組織檢驗評級），鑄坯表面進行酸洗后（圖6），未在鑄坯表面發現氣泡。在角鋼質量方面，從2022年06月—12月，160 mm以上角鋼一檢合格率達到99.50%以上。

4. 結束語

（1）連鑄方面，選擇合適的鑄機拉速、鋼水過熱度，優化二冷冷卻制度，可以有效的改善鑄坯內部質量，角部裂紋和中間裂紋的低倍組織評級從1.5~3.0級提高到0.5級，從而降低角鋼的缺陷比例。

（2）軋鋼方面，通過優化孔型，優化軋制工藝，調節壓縮比，可以有效減少角鋼缺陷，提高角鋼一檢合格率。

參考文獻

[1]盧俊,王倩,楊忠民,等.鈮微合金化熱軋帶肋鋼筋表面裂紋研究.鋼鐵,2007(1):35doi:10.3321/j.issn:0449-749X.2007.01.009

[2]王明海.鋼鐵冶金概論.北京:冶金工業出版社,2001

[3]安霞,左啟偉,陳春生,等.Q345角鋼矯直開裂原因分析.金屬世界,2013(2):46doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2013.02.014

[4]蔡開科.連續鑄鋼.北京:科學出版社,1990

[5]李芬.中型軋機生產20/12.5號角鋼的孔型設計.軋鋼,2003(2):22

[6]渠松濤.連鑄二冷工藝優化與鑄坯角部裂紋控制研究.山西冶金,2021,44(1):131

文章來源——金屬世界