鑄坯角部橫裂產生的原因及應對措施

劉保全

摘 要： 本文結合本鋼煉鋼廠工藝，針對含B鋼角部橫裂紋的產生機理，對后部的生產產生的影響，生產工藝與操作對裂紋的影響，如何控制預防裂紋的產生做進一步的分析。

關鍵詞：角部橫裂紋；生產工藝與操作；含B鋼

1 前言

鑄坯可在坯子表面觀察到縱向裂紋，坯子尾觀察到中心線裂紋。我們在檢查板坯裂紋時，高強鋼低合金鋼、包晶鋼、中碳鋼等鋼時發(fā)現(xiàn)角部裂紋，在低碳鋼鋁鎮(zhèn)靜鋼中卻很少能夠發(fā)現(xiàn)裂紋。本鋼生產包晶鋼含有B元素，B元素對鋼角裂的影響比較大。我們在檢坯時在板坯的疏松邊發(fā)現(xiàn)角部橫裂紋如圖1，但大多數板坯裂紋出現(xiàn)在板坯的角部及立面。幾乎板坯所有角部裂紋與振痕方向是一致的。

角部橫裂紋是連鑄板坯常見的表面缺陷之一，角部裂紋對連軋卷產生的影響比較大例如翹皮，嚴重的腳裂可以使整卷鋼卷降級，甚至整卷待判而成為廢品如圖2，現(xiàn)在我們的鑄坯有大量的坯子在進行火焰清理每年被清理掉的邊角料價值都在億元以上，這樣既影響了產品質量，又大大增加了生產成本。

2 連鑄機的主要性能參數

本鋼煉鋼廠的連鑄機是直弧型、連續(xù)矯直、小輥徑密排輥連鑄機。鑄機的冶金長度L=31.5米，鑄機半徑R=10米，結晶器的銅板是銀銅、鉻鋯銅為鍍層的銅板；結晶器總長為900mm；澆鑄的鑄坯厚度為210mm、230mm、250mm，鑄坯的寬度為最小800mm，最大為1600mm（在線調寬），結晶器帶側導裝置，結晶器振動方式為四連桿偏心輪正弦震動，振頻為50～250 Hz，振幅±3mm，負滑脫系數為1.45。

3 影響鑄坯角部裂紋原因

3.1 裂紋起因

3.1.1 裂紋的形成

（1）臨界應力：鋼液在凝固過程的中，坯殼所承受的應力如大于了鋼種固相線溫度附近的臨界強度，則產生斷裂。

（2）臨界應變：當鋼水固液界面的固相變量大于臨界應變的值時，則產生裂紋。

臨界應力和應變值決定于凝固結構，也就是δ相與γ相的比例，全時和韌性較高，δ+γ相凝固和γ相凝固韌性和強度較低，對裂紋敏感性增加。

3.2 成分影響

橫裂紋是位于鑄坯內弧表面振痕的波谷處，通常隱藏著看不見，角裂主要發(fā)生在中碳鋼，尤其是中碳含B鋼（w（c）=0.09%--0.017%），初生的坯殼在結晶器彎月面凝固時發(fā)生包晶反應，鑄坯的體積收縮和線收縮比較大，鋼水的靜壓力與凝固收縮倆種不均衡的力使初生的坯殼產生凹陷，凹陷的部位不利于傳熱，且鋼水的靜壓力與熱應力比較集中，從而使凹陷處產生裂紋。尤其是內弧更易產生裂紋。B元素在鋼中與N反應形成BN，，BN會在奧氏體的晶界之間析出變大，從而使鋼液結晶的溫度升高，使再結晶變得困難，導致應力不能消除，致使裂紋的產生。

鋼水碳含量處在包晶區(qū)發(fā)生縱裂指數最高，因此嚴格控制鋼水碳含量，避免碳含量0.12-0.16%澆注能夠有效減少縱裂的發(fā)生。

3.3 工藝條件和操作條件的影響

3.3.1 鋼水過熱度的影響

中間包鋼水過熱度越高，結晶器內生成的坯殼越薄，承受應力的能力就越差，坯殼薄弱處越易產生凹陷、裂紋。鋼中P含量低于0.01%橫裂紋增加這是因為P優(yōu)先在晶界富集，降低了沉淀相在晶界上的適度，但是鋼中P一般為不大于0.045%因P含量太高能加重中心偏析，鑄機在矯直的時后，坯子的內弧受張力，而壓力作用在外弧，在矯直使內弧產生裂紋，矯直時溫度小于900℃使橫裂紋加重，所以扇形段采用弱冷使鑄坯的表面溫度大于950℃，可以有效減少橫裂紋。

3.3.2 拉速對裂紋產生的影響

鑄機的拉速對坯子的質量有著很大的影響，鑄坯的裂紋很多是因為升降速而引起的，拉速升高，結晶器內的鋼水流動速度加快，易造成液面波動凝固時間短，坯殼受到的熱應力比較大，而在低拉的時候，鋼液受到的冷卻強度加大，鋼液處于低溫狀態(tài)液渣的流動性降低，傳熱與吸收夾雜都不好，易產生裂紋。

3.3.3 保護渣性能對縱裂的影響

在保護渣各項特性中，粘度對產生表面裂紋影響最大，渣粘度較高時，隨拉速增加縱裂加重，渣粘度較小時隨拉速增加縱裂減少，保護渣粘度越小，縱裂出現(xiàn)的幾率就少。

4 工藝改進措施

通過以上對裂紋形成的分析，提出以下幾點措施來降低裂紋的產生：（1） 嚴格控制鋼液的澆注溫度，保持合適的過熱度，控制縱裂的產生；（2）保證在澆注過程中拉速的恒定，在一塊鑄坯內不允許倆次急降速，降速或升速要間隔2min，這樣扇形段的冷卻水量變化不會太大，對液相穴也不會有太大影響，即能夠保證坯子內部質量的同時還能降低裂紋的產生；（3）降低結晶器冷卻強度，由原先的寬側4500，窄側的850，改到寬側4000，窄側550；（4）對段子二冷水進行改進，將0段、1段、2段、3段的冷卻強度進行調整，0段的冷卻量不易過強，1段、2段、3段的冷卻強度依次降低，使坯子在凝固的過程中降低應力的產生，從而降低裂紋的產生；（5）改善鋼水成分，對部分鋼種進行加Ti處理，例如SPHT1保證Ti含量大于0.017%，連鑄可進行熱過，坯子的質量得到很大提高，同時也加大了連鑄的熱過率；（6）采用輕壓下技術。較大的壓下量有利于改善中心疏松；（7）對設備加強檢查與維護，通過對后部鑄坯裂紋的檢查來反饋鑄機狀態(tài)，鑄機設備對裂紋的產生有很大影響，尤其是結晶器、0段、1段，在現(xiàn)有的條件下，應當加強對設備的維護，對段子的接弧、開口度進行定期檢查，足輥的噴淋嘴有無堵塞、變形、不轉等情況發(fā)生，結晶器的過鋼量進行數據統(tǒng)計，保證結晶器銅板的厚度，對鑄機設備進行定期維護，降低裂紋的產生。

5 結論

產生裂紋的原因比較多，最主要的原因是鋼水成分與鑄機狀態(tài)，因此我們要嚴格控制成分，對設備要維護好出現(xiàn)問題及時處理，加強自身的操作，避免因人為而引起的鑄坯裂紋缺陷，質量缺陷，對自己的操作負責，對自己的崗位負責。

參考文獻：

[1]喻海良.連鑄坯表面裂紋產生原因及其在軋制過程演變[M].

[2]王維.連續(xù)鑄鋼500問[M].endprint