铸坯角部横裂产生的原因及应对措施

刘保全（本溪钢铁公司炼钢厂,辽宁 本溪 117000）

铸坯角部横裂产生的原因及应对措施

刘保全
（本溪钢铁公司炼钢厂,辽宁 本溪 117000）

摘 要：本文结合本钢炼钢厂工艺，针对含B钢角部横裂纹的产生机理，对后部的生产产生的影响，生产工艺与操作对裂纹的影响，如何控制预防裂纹的产生做进一步的分析。

关键词：角部横裂纹；生产工艺与操作；含B钢

1　前言

铸坯可在坯子表面观察到纵向裂纹，坯子尾观察到中心线裂纹。我们在检查板坯裂纹时，高强钢低合金钢、包晶钢、中碳钢等钢时发现角部裂纹，在低碳钢铝镇静钢中却很少能够发现裂纹。本钢生产包晶钢含有B元素，B元素对钢角裂的影响比较大。我们在检坯时在板坯的疏松边发现角部横裂纹如图1，但大多数板坯裂纹出现在板坯的角部及立面。几乎板坯所有角部裂纹与振痕方向是一致的。

角部横裂纹是连铸板坯常见的表面缺陷之一，角部裂纹对连轧卷产生的影响比较大例如翘皮，严重的脚裂可以使整卷钢卷降级，甚至整卷待判而成为废品如图2，现在我们的铸坯有大量的坯子在进行火焰清理每年被清理掉的边角料价值都在亿元以上，这样既影响了产品质量，又大大增加了生产成本。

2　连铸机的主要性能参数

本钢炼钢厂的连铸机是直弧型、连续矫直、小辊径密排辊连铸机。铸机的冶金长度L=31.5米，铸机半径R=10米，结晶器的铜板是银铜、铬锆铜为镀层的铜板；结晶器总长为900mm；浇铸的铸坯厚度为210mm、230mm、250mm，铸坯的宽度为最小800mm，最大为1600mm（在线调宽），结晶器带侧导装置，结晶器振动方式为四连杆偏心轮正弦震动，振频为50～250 Hz，振幅±3mm，负滑脱系数为1.45。

3　影响铸坯角部裂纹原因

3.1 裂纹起因

3.1.1 裂纹的形成

（1）临界应力：钢液在凝固过程的中，坯壳所承受的应力如大于了钢种固相线温度附近的临界强度，则产生断裂。

（2）临界应变：当钢水固液界面的固相变量大于临界应变的值时，则产生裂纹。

临界应力和应变值决定于凝固结构，也就是δ相与γ相的比例，全时和韧性较高，δ＋γ相凝固和γ相凝固韧性和强度较低，对裂纹敏感性增加。

3.2 成分影响

横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常隐藏着看不见，角裂主要发生在中碳钢，尤其是中碳含B钢（w（c）=0.09%--0.017%），初生的坯壳在结晶器弯月面凝固时发生包晶反应，铸坯的体积收缩和线收缩比较大，钢水的静压力与凝固收缩俩种不均衡的力使初生的坯壳产生凹陷，凹陷的部位不利于传热，且钢水的静压力与热应力比较集中，从而使凹陷处产生裂纹。尤其是内弧更易产生裂纹。B元素在钢中与N反应形成BN,，BN会在奥氏体的晶界之间析出变大，从而使钢液结晶的温度升高，使再结晶变得困难，导致应力不能消除，致使裂纹的产生。

钢水碳含量处在包晶区发生纵裂指数最高，因此严格控制钢水碳含量，避免碳含量0.12-0.16%浇注能够有效减少纵裂的发生。

3.3 工艺条件和操作条件的影响

3.3.1 钢水过热度的影响

中间包钢水过热度越高，结晶器内生成的坯壳越薄，承受应力的能力就越差，坯壳薄弱处越易产生凹陷、裂纹。钢中P含量低于0.01%横裂纹增加这是因为P优先在晶界富集，降低了沉淀相在晶界上的适度，但是钢中P一般为不大于0.045%因P含量太高能加重中心偏析，铸机在矫直的时后，坯子的内弧受张力，而压力作用在外弧，在矫直使内弧产生裂纹，矫直时温度小于900℃使横裂纹加重，所以扇形段采用弱冷使铸坯的表面温度大于950℃，可以有效减少横裂纹。

3.3.2 拉速对裂纹产生的影响

铸机的拉速对坯子的质量有着很大的影响，铸坯的裂纹很多是因为升降速而引起的，拉速升高，结晶器内的钢水流动速度加快，易造成液面波动凝固时间短，坯壳受到的热应力比较大，而在低拉的时候，钢液受到的冷却强度加大，钢液处于低温状态液渣的流动性降低，传热与吸收夹杂都不好，易产生裂纹。

3.3.3 保护渣性能对纵裂的影响

在保护渣各项特性中，粘度对产生表面裂纹影响最大，渣粘度较高时，随拉速增加纵裂加重，渣粘度较小时随拉速增加纵裂减少，保护渣粘度越小，纵裂出现的几率就少。

4　工艺改进措施

通过以上对裂纹形成的分析，提出以下几点措施来降低裂纹的产生：（1） 严格控制钢液的浇注温度,保持合适的过热度，控制纵裂的产生；（2）保证在浇注过程中拉速的恒定，在一块铸坯内不允许俩次急降速，降速或升速要间隔2min，这样扇形段的冷却水量变化不会太大，对液相穴也不会有太大影响，即能够保证坯子内部质量的同时还能降低裂纹的产生；（3）降低结晶器冷却强度，由原先的宽侧4500，窄侧的850，改到宽侧4000，窄侧550；（4）对段子二冷水进行改进，将0段、1段、2段、3段的冷却强度进行调整，0段的冷却量不易过强，1段、2段、3段的冷却强度依次降低，使坯子在凝固的过程中降低应力的产生，从而降低裂纹的产生；（5）改善钢水成分，对部分钢种进行加Ti处理，例如SPHT1保证Ti含量大于0.017%，连铸可进行热过，坯子的质量得到很大提高，同时也加大了连铸的热过率；（6）采用轻压下技术。较大的压下量有利于改善中心疏松；（7）对设备加强检查与维护，通过对后部铸坯裂纹的检查来反馈铸机状态，铸机设备对裂纹的产生有很大影响，尤其是结晶器、0段、1段，在现有的条件下，应当加强对设备的维护，对段子的接弧、开口度进行定期检查，足辊的喷淋嘴有无堵塞、变形、不转等情况发生，结晶器的过钢量进行数据统计，保证结晶器铜板的厚度，对铸机设备进行定期维护，降低裂纹的产生。

5　结论

产生裂纹的原因比较多，最主要的原因是钢水成分与铸机状态，因此我们要严格控制成分，对设备要维护好出现问题及时处理，加强自身的操作，避免因人为而引起的铸坯裂纹缺陷，质量缺陷，对自己的操作负责，对自己的岗位负责。

参考文献：

[1]喻海良.连铸坯表面裂纹产生原因及其在轧制过程演变[M].

[2]王维.连续铸钢500问[M].