SS400連鑄板坯邊部裂紋成因與對策

吳忠有++李麗孔

摘 要：該文主要從鋼水成分和冷卻強度以及氮含量等方面對SS400連鑄板坯邊部裂紋的具體的產(chǎn)生原因進行分析，并且根據(jù)原因提出改進措施，以此來獲得良好的鑄坯的成品率。

關鍵詞：冷卻強度 氮含量 SS400 邊部裂紋

中圖分類號：TG245 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0077-02

河北鋼鐵集團的邯鋼邯寶煉鋼廠自從2008年10月熱試投產(chǎn)以來，至2009年9月板坯開始不斷出現(xiàn)邊裂的缺陷，雖然經(jīng)過技術攻關所采取的多項施工措施，但是邊裂依舊呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的現(xiàn)象，自2011年1月開始，由于設備維護、外圍條件變化等因素的影響，邯寶煉鋼廠的板坯邊裂缺陷逐月增加，到2011年3月份，已達到邊裂量每月接近2000 t（比率為1.36%）的嚴重程度。2011年6月份，月度邊裂1956 t（1.32%），煉鋼廠按計劃給熱軋廠備料時，也出現(xiàn)了大量的深加工產(chǎn)品的邊部質(zhì)量缺陷，針對這問題，2011年下半年，按照公司的統(tǒng)計部署，該廠對SS400連鑄板坯邊部質(zhì)量展開系統(tǒng)攻關，通過對于板坯邊裂爐次的生產(chǎn)過程及當時設備狀況的跟蹤，不斷分析邊裂所產(chǎn)生原因并且提出工藝相關的改進措施，并且取得了很好的效果。

1 板坯邊裂產(chǎn)生機理

1.1 邊部的裂紋的主要的形貌

通過對邊部的裂紋的圖片查看以及于結(jié)合于現(xiàn)場的軋卷出現(xiàn)邊裂的具體的情況，板坯邊裂的主要表現(xiàn)為：角部橫裂以及于軋卷邊裂形態(tài)多數(shù)是由于沿軋制方向非連續(xù)性分布造成的，裂紋呈現(xiàn)出不規(guī)則的帶狀、山形、條狀溝壑。具體如圖1所示。

1.2 板坯邊裂的產(chǎn)生機理

根據(jù)于對鋼的高強度所進行的相關研究，橫裂紋的出現(xiàn)與低溫脆性相關，這是處于脆性溫度范圍于是600～900 ℃的時候所產(chǎn)生的，這個時候板坯已經(jīng)處于Nb（CN）最大析出速率的溫度區(qū)間，該溫度區(qū)間也正是該鋼種處在熱塑性凹槽區(qū)的溫度區(qū)間，其RA僅在40%左右，甚至更低。主要原因是受力物體在作用質(zhì)點上不能承受足夠的作用力將會有裂紋產(chǎn)生。裂紋的產(chǎn)生必須在兩方面作用下產(chǎn)生：首先是受力物體本身基體異常；其次是作用力異常。

2 板坯邊裂的主要的影響因素

主要影響鑄坯邊裂的具體的因素有很多，例如：冷卻強度、鋼水成分及氮含量、應力關系、化學成分、液面波動以及于拉速等等的原因都是非常有可能會引發(fā)邊裂現(xiàn)象的產(chǎn)生的，但是，邊裂的產(chǎn)生大多數(shù)的情況是由于幾種因素共同的作用的所產(chǎn)生的結(jié)果。

2.1 w（Mn）/w（S）對邊裂的主要的影響

根據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)場出現(xiàn)的邊裂比較多的20個澆次的生產(chǎn)方面的實際數(shù)據(jù)分析，以此得出來：w（Mn）/w（S）和邊部裂紋之間的關系，從該圖中可以看出來：對于SS400來說，w（Mn）/w（S）≤20-37.5的時候邊裂紋比較嚴重，w（Mn）/w（S）>37.5的時候鑄坯邊裂的發(fā)生機率是非常明顯的降低的。而在于2011年第一季度的該廠生產(chǎn)的SS400當中有著30%爐次的w（Mn）/w（S）都是小于臨界值37.65，由此可見w（Mn）/w（S）是引起操作中邊裂所產(chǎn)生的一項非常重要的原因。是提高鋼中w（Mn）/w（S），是有非常有利于硫化錳在于晶界以及于機體上呈粒狀的具體的分布，而且是提高鋼的高溫的性能，是有效的減少裂紋敏感性，如圖2所示。

2.2 鋼水成分及氮含量對邊裂的具體的影響

由于受生產(chǎn)快節(jié)奏的影響，LF精煉酸溶鋁控制范圍較寬，酸溶鋁含量在350 ppm以上鋼水占有較高比例，300 ppm以上的占15.2%，由于供鋼水對S的要求，鋼水要通過LF精煉爐脫硫，造成氮含量增加，同時由于轉(zhuǎn)爐出鋼量在280 t，連鑄機澆鋼周期為35 min左右一爐鋼，生產(chǎn)節(jié)奏緊張，因此要求快速成渣脫硫，轉(zhuǎn)爐出鋼時要大量加入鋁等強脫氧劑，因此供連鑄的鋼水氮含量偏高。通過煉鋼各工序取樣進行氣體含量分析。精煉前平均為33 ppm，精煉后平均為51 ppm，精煉增氮平均16 ppm，中包平均為65 ppm，中包增氮平均16 ppm，遠遠超過正?？刂品秶?。中包氮含量最低38 ppm，最高的為93 ppm，中包氮含量波動較大，波動在55 ppm。

2.3 冷卻強度對于邊部裂紋的影響

根據(jù)于相關文獻研討表明，結(jié)晶器冷卻強度過大，會致使初生凝固坯殼的不均勻現(xiàn)象，在應力作用之下極易發(fā)作裂紋。大的水量以及于低的水溫也會發(fā)作強冷的成果。是要削減外表的裂紋，通常是必須確保結(jié)晶器進水溫度>30 ℃和結(jié)晶器進出水溫差在小于10 ℃，這樣可削減結(jié)晶器內(nèi)的冷卻強度。在出產(chǎn)SS400鋼呈現(xiàn)邊裂嚴峻的1、2月份，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，其時有段時刻在一個澆次開端的前3爐結(jié)晶器進水溫度都較低，僅有26 ℃左右，而且升溫慢，致使不能及時抵達適宜的冷卻強度，這也是構(gòu)成鑄坯邊裂的一個緣由。關于二次冷卻，2011年1～3月份二冷噴嘴阻塞嚴峻，而且因水質(zhì)差致使噴嘴頻繁阻塞；噴嘴噴水力度差及噴水視點違背鑄坯的情況較多，不能夠起到抱負冷卻的作用。這些會構(gòu)成鑄坯冷卻不均勻，在坯殼薄的當?shù)卦獾酵饬C時容易發(fā)作裂紋。后來經(jīng)過招集人員集中整理，而且選用酸洗噴嘴的辦法起到了較好的作用。經(jīng)剖析，二冷情況欠好是鑄坯邊裂增多的一個重要緣由。

2.4 設備保護對邊部裂紋的影響

扇形段分節(jié)輥密封圈漏水嚴峻，鑄坯內(nèi)弧很多積水，構(gòu)成鑄坯外表冷熱不均，當鑄坯抵達沒有積水的方位時，鑄坯呈現(xiàn)回溫現(xiàn)象，此刻鑄坯外表應力增高，經(jīng)矯直時邊部裂紋很易發(fā)作裂紋。扇形段開口度和外弧線誤差較大，達不到抱負的±0.5 mm以下的需求，單個方位有時誤差可抵達1～2 mm。這樣使得鑄坯在扇形段中不斷地發(fā)作鼓肚-緊縮-鼓肚的改變進程，進步了橫裂紋發(fā)作幾率。

2.5 應力的關系對邊部裂紋的影響

從裂紋形成到出現(xiàn)，必然有作用應力，且由于鑄坯本身不能承受此應力而產(chǎn)生裂紋。因此，要理解連鑄中各類裂紋的形成過程，就需要了解應力源，而且需要指出的是，裂紋形成不見得均勻進行，會出現(xiàn)明顯的裂紋開始和擴張階段。應力的產(chǎn)生可能是由于轉(zhuǎn)變效應，結(jié)晶器內(nèi)的可變熱傳輸，板坯內(nèi)的溫度梯度，冷卻水的噴淋效果，與輥子接觸等，板坯與結(jié)晶器的摩擦，鋼水靜壓力造成的鑄坯鼓肚現(xiàn)象，鑄機對弧不準而引起的機械效應，以及矯直應變。連鑄機的工況與工藝參數(shù)決定了應力的大小與來源。鋼在低塑性區(qū)受到超過材料極限的應力作用就易引發(fā)鑄坯裂紋。鋼中成分特別是微合金元素與氮含量，由于對延展性的影響較大容易誘發(fā)橫向裂紋。盡可能減少鋁和氮使橫向裂紋傾向最小化，同時選擇合理的冷卻制度將直接決定應力的來源及大小。

3 改進辦法

對于以上情況對邯鋼公司出產(chǎn)SS400發(fā)作邊裂緣由剖析，具體改進辦法如下。

（1）其中包C含量操控應徹底避開包晶區(qū)，鋼中碳含量由0.08%～0.15%上調(diào)整到0.16%～0.20%，進步轉(zhuǎn)爐和精粹出站的C含量命中率。

（2）下降鋼中Als含量，由本來100～200 ppm下降到80～180 ppm。

（3）進步結(jié)晶器進水溫度至38～42 ℃，而且根據(jù)時節(jié)溫差經(jīng)過調(diào)整水量來堅持溫度，使一次冷卻強度適中。

（4）及時使用澆次間和日定修對二冷噴嘴仔細查看、更換、修理和整理，恰當削弱鑄坯邊部的冷卻，確保鑄坯矯直時高于900 ℃，避開脆性區(qū)。

（5）加強扇形段安裝及保護質(zhì)量的查看，進步對弧和開口度精度，其精度操控在±0.5 mm以下。

4 實施作用

經(jīng)過采納以上的辦法，在從4月份采納以上方法以后，鋼中氮含量、鋁含量實現(xiàn)精確控制，鑄坯角部溫度有較明顯改觀，邊裂發(fā)生率得到顯著改善，邊裂率由1月份的1.3%下降到0.005%，起到了比較好的作用。邊裂的發(fā)生大多都是由于多種要素一起作用的成果，有時某一個或者幾個要素占主導性，而其它要素也會直接促進邊裂的構(gòu)成。經(jīng)過計算2011年1-3月呈現(xiàn)邊裂的SS400成分及出產(chǎn)進程發(fā)現(xiàn)，Mn/S和w（Ca）/w（Al）的值偏低也是影響邊裂的一個緣由。轉(zhuǎn)爐爐后ALs由攻關前182 ppm降低到139 ppm，ALs命中率由57%提高到68%。中包成品ALs由攻關前237 ppm降低到206 ppm，ALs命中率由78%提高到91%，各項措施實施后，邊裂攻關取得了明顯的效果，邊裂數(shù)量得到了明顯的控制。其中8月份共出現(xiàn)邊裂數(shù)量1050 t，10月邊裂量為109 t。邊裂量得到了有效的控制。

參考文獻

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