連鑄坯裂紋的影響因素和對策分析

劉寶興

摘 要：通過分析連鑄坯生產(chǎn)中的主要影響因素，提出了相應(yīng)的解決對策，以期為相關(guān)單位提供一定的幫助和建議。

關(guān)鍵詞：連鑄坯；內(nèi)應(yīng)力；低碳鋼具；保護渣

中圖分類號：TF777 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0042-01

在連鑄坯的生產(chǎn)過程中，裂紋是非常嚴(yán)重的缺陷之一，其會給鑄坯之后的工作帶來較大的影響。因此，了解裂紋的影響因素，并找到正確的解決對策是亟待解決的問題。

1 影響因素分析

1.1 化學(xué)成分

以碳為例，碳的質(zhì)量分數(shù)在0.2%左右時，低碳鋼最容易出現(xiàn)裂紋，這是由于在包晶出現(xiàn)反應(yīng)時，比容會有所變化，導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進而造成裂紋。在此情況下，低碳鋼具有較大的收縮值，但不具備較高的延展性，導(dǎo)致裂紋的敏感性較強。鋼的性能會受到碳的影響，因此，應(yīng)由生產(chǎn)中的鋼決定生產(chǎn)中鋼水的含碳量，不可隨便調(diào)整，但鋼內(nèi)裂紋的含碳量較高，且具有很強的敏感性。

1.2 鋼水的靜壓力

在結(jié)晶器中移除鑄坯后，鋼水運行于導(dǎo)輥中，因結(jié)晶器不再起到限制作用，且壓頭高度的增加也會使鋼水的靜壓力提升，這樣就會在相鄰的兩對導(dǎo)輥中出現(xiàn)鼓肚的情況，同時，在坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力。在整個連鑄的初期，都會出現(xiàn)鼓肚的情況，極易導(dǎo)致內(nèi)部裂縫出現(xiàn)。因鑄坯在導(dǎo)輥之間連續(xù)運動，造成“鼓肚—拉伸—壓縮”的情況會在凝固前的應(yīng)力狀態(tài)中循環(huán)出現(xiàn)。因在整個鑄坯過程的初期會出現(xiàn)鼓肚和內(nèi)部裂紋的情況，所以，一旦裂紋向表面延續(xù)，就很容易導(dǎo)致鋼漏事故。

1.3 熱應(yīng)力

在連鑄坯凝固時，鑄坯外表與鑄坯的軸向、角部和液芯會產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致不同的收縮量存在于各個部位之間，并產(chǎn)生熱應(yīng)力。在此情況下，冷區(qū)運送中的坯殼外表會出現(xiàn)較大的收縮，使坯殼表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力過大或鑄坯表面的溫度回升過快，應(yīng)力分布就會發(fā)生變化，拉力將取代應(yīng)力，進而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。

1.4 意外機械力

對中、對弧的不正確操作會導(dǎo)致導(dǎo)輥變形、位移和彎曲，還會在凝固的坯殼中附加一定的機械應(yīng)力。

1.5 相變的應(yīng)力

在鋼液凝固中會出現(xiàn)相變，且相變的比容往往不同。在凝固低碳鋼時，要經(jīng)過奧氏體→鐵元素固態(tài)相變和鐵素體→奧氏體相變。晶格由面心立方結(jié)構(gòu)取代體心立方結(jié)構(gòu)，降低了原子結(jié)構(gòu)的密實性，造成體積膨脹，這樣就會在凝固坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力，一旦鑄坯溫度<900 ℃，矯直應(yīng)變和相變就會相互疊加，極易出現(xiàn)裂紋。具體如圖1所示。

2 對策分析

2.1 有效控制化學(xué)成分

在鑄坯時，應(yīng)有效控制化學(xué)成分，尤其是微合金物質(zhì)，它會影響鑄坯的延展性和裂紋的敏感性。因此，為了降低裂紋出現(xiàn)的概率，需要從最終產(chǎn)品的規(guī)定入手，選擇可使熱延展性最大化的鋼成分。具體方式為：在選擇碳和合金添加量時，應(yīng)防止凝固包晶，防止碳含量維持在0.1%～0.13%之間，并盡可能地減少鋁和鈮。

2.2 控制凝固組織

在控制凝固組織時，應(yīng)盡量減少鑄坯中的柱狀晶，并增加軸晶。過熱度、冷卻條件和鋼水成分等因素都會影響凝固組織。在具體的生產(chǎn)中，對于條件比較優(yōu)越且想要增加等晶組織的企業(yè)而言，可采用如下步驟：①將微型鋼塊或鋼帶安設(shè)于結(jié)晶器中，并降低鋼水的過熱度；②將金屬粉末噴吹到結(jié)晶器中，以降低鋼水過熱度，并提升形核核心、擴大等軸晶區(qū)；③增強二冷區(qū)的冷卻力度，并降低柱狀晶區(qū)的寬度；④利用電磁攪拌。

2.3 合理控制工藝因素

應(yīng)合理匹配工藝參數(shù)，使連鑄坯在運行時可均勻冷卻，同時，要確保一定的坯殼強度和厚度，以有效完成二次冷卻。此外，雖然在脆性溫度區(qū)間中實施矯直能降低裂紋出現(xiàn)的概率，但是，一旦矯直在脆性區(qū)完成，就會出現(xiàn)裂紋。如果在低于或高于這個溫度區(qū)間的范圍中實施矯直，就能大大減小裂紋出現(xiàn)的概率。很多地區(qū)的設(shè)備都廣泛應(yīng)用了不同的冷卻設(shè)備，在防治裂紋的過程中發(fā)揮了巨大的作用。

2.4 保證良好的設(shè)備狀態(tài)

為了防止出現(xiàn)裂紋，應(yīng)在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上提升維修水平，并定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)，特別是要檢查導(dǎo)輥是否轉(zhuǎn)動、導(dǎo)輥有無松動、錯位和導(dǎo)輥是否變形；各個扇形有無錯弧、錯位；轉(zhuǎn)動冷卻噴嘴有無堵塞；噴淋是否變形。同時，要合理使用和監(jiān)測結(jié)晶器，并利用分析和統(tǒng)計的方法，制訂過鋼量的上限。此外，為了減少裂紋的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)禁結(jié)晶器超期運行。

2.5 開發(fā)最具利用價值的保護渣

雖然應(yīng)遵循基本原則設(shè)計保護渣，但是，各個鑄機有其各自的特點，在具體工作中，應(yīng)按照鋼種、斷面、拉速和鑄機等因素，有目的地進行生產(chǎn)試驗、探究，以開發(fā)并生產(chǎn)最具利用價值的保護渣。

3 結(jié)束語

在生產(chǎn)鑄坯的過程中，雖然不可能完全杜絕鑄坯裂紋的情況，但是，為了提升連鑄坯的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降級裂紋出現(xiàn)的概率也是一項非常重要的任務(wù)。這就需要相關(guān)生產(chǎn)部門細致分析裂紋產(chǎn)生的主要因素，并制訂出有針對性的防治措施。

參考文獻

[1]賀景春，陳建軍，梁志剛.連鑄坯裂紋主要影響因素及對策研究[J].包鋼科技，2011（08）.

[2]梁偉紅.連鑄坯裂紋成因及預(yù)防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：通過分析連鑄坯生產(chǎn)中的主要影響因素，提出了相應(yīng)的解決對策，以期為相關(guān)單位提供一定的幫助和建議。

關(guān)鍵詞：連鑄坯；內(nèi)應(yīng)力；低碳鋼具；保護渣

中圖分類號：TF777 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0042-01

在連鑄坯的生產(chǎn)過程中，裂紋是非常嚴(yán)重的缺陷之一，其會給鑄坯之后的工作帶來較大的影響。因此，了解裂紋的影響因素，并找到正確的解決對策是亟待解決的問題。

1 影響因素分析

1.1 化學(xué)成分

以碳為例，碳的質(zhì)量分數(shù)在0.2%左右時，低碳鋼最容易出現(xiàn)裂紋，這是由于在包晶出現(xiàn)反應(yīng)時，比容會有所變化，導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進而造成裂紋。在此情況下，低碳鋼具有較大的收縮值，但不具備較高的延展性，導(dǎo)致裂紋的敏感性較強。鋼的性能會受到碳的影響，因此，應(yīng)由生產(chǎn)中的鋼決定生產(chǎn)中鋼水的含碳量，不可隨便調(diào)整，但鋼內(nèi)裂紋的含碳量較高，且具有很強的敏感性。

1.2 鋼水的靜壓力

在結(jié)晶器中移除鑄坯后，鋼水運行于導(dǎo)輥中，因結(jié)晶器不再起到限制作用，且壓頭高度的增加也會使鋼水的靜壓力提升，這樣就會在相鄰的兩對導(dǎo)輥中出現(xiàn)鼓肚的情況，同時，在坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力。在整個連鑄的初期，都會出現(xiàn)鼓肚的情況，極易導(dǎo)致內(nèi)部裂縫出現(xiàn)。因鑄坯在導(dǎo)輥之間連續(xù)運動，造成“鼓肚—拉伸—壓縮”的情況會在凝固前的應(yīng)力狀態(tài)中循環(huán)出現(xiàn)。因在整個鑄坯過程的初期會出現(xiàn)鼓肚和內(nèi)部裂紋的情況，所以，一旦裂紋向表面延續(xù)，就很容易導(dǎo)致鋼漏事故。

1.3 熱應(yīng)力

在連鑄坯凝固時，鑄坯外表與鑄坯的軸向、角部和液芯會產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致不同的收縮量存在于各個部位之間，并產(chǎn)生熱應(yīng)力。在此情況下，冷區(qū)運送中的坯殼外表會出現(xiàn)較大的收縮，使坯殼表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力過大或鑄坯表面的溫度回升過快，應(yīng)力分布就會發(fā)生變化，拉力將取代應(yīng)力，進而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。

1.4 意外機械力

對中、對弧的不正確操作會導(dǎo)致導(dǎo)輥變形、位移和彎曲，還會在凝固的坯殼中附加一定的機械應(yīng)力。

1.5 相變的應(yīng)力

在鋼液凝固中會出現(xiàn)相變，且相變的比容往往不同。在凝固低碳鋼時，要經(jīng)過奧氏體→鐵元素固態(tài)相變和鐵素體→奧氏體相變。晶格由面心立方結(jié)構(gòu)取代體心立方結(jié)構(gòu)，降低了原子結(jié)構(gòu)的密實性，造成體積膨脹，這樣就會在凝固坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力，一旦鑄坯溫度<900 ℃，矯直應(yīng)變和相變就會相互疊加，極易出現(xiàn)裂紋。具體如圖1所示。

2 對策分析

2.1 有效控制化學(xué)成分

在鑄坯時，應(yīng)有效控制化學(xué)成分，尤其是微合金物質(zhì)，它會影響鑄坯的延展性和裂紋的敏感性。因此，為了降低裂紋出現(xiàn)的概率，需要從最終產(chǎn)品的規(guī)定入手，選擇可使熱延展性最大化的鋼成分。具體方式為：在選擇碳和合金添加量時，應(yīng)防止凝固包晶，防止碳含量維持在0.1%～0.13%之間，并盡可能地減少鋁和鈮。

2.2 控制凝固組織

在控制凝固組織時，應(yīng)盡量減少鑄坯中的柱狀晶，并增加軸晶。過熱度、冷卻條件和鋼水成分等因素都會影響凝固組織。在具體的生產(chǎn)中，對于條件比較優(yōu)越且想要增加等晶組織的企業(yè)而言，可采用如下步驟：①將微型鋼塊或鋼帶安設(shè)于結(jié)晶器中，并降低鋼水的過熱度；②將金屬粉末噴吹到結(jié)晶器中，以降低鋼水過熱度，并提升形核核心、擴大等軸晶區(qū)；③增強二冷區(qū)的冷卻力度，并降低柱狀晶區(qū)的寬度；④利用電磁攪拌。

2.3 合理控制工藝因素

應(yīng)合理匹配工藝參數(shù)，使連鑄坯在運行時可均勻冷卻，同時，要確保一定的坯殼強度和厚度，以有效完成二次冷卻。此外，雖然在脆性溫度區(qū)間中實施矯直能降低裂紋出現(xiàn)的概率，但是，一旦矯直在脆性區(qū)完成，就會出現(xiàn)裂紋。如果在低于或高于這個溫度區(qū)間的范圍中實施矯直，就能大大減小裂紋出現(xiàn)的概率。很多地區(qū)的設(shè)備都廣泛應(yīng)用了不同的冷卻設(shè)備，在防治裂紋的過程中發(fā)揮了巨大的作用。

2.4 保證良好的設(shè)備狀態(tài)

為了防止出現(xiàn)裂紋，應(yīng)在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上提升維修水平，并定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)，特別是要檢查導(dǎo)輥是否轉(zhuǎn)動、導(dǎo)輥有無松動、錯位和導(dǎo)輥是否變形；各個扇形有無錯弧、錯位；轉(zhuǎn)動冷卻噴嘴有無堵塞；噴淋是否變形。同時，要合理使用和監(jiān)測結(jié)晶器，并利用分析和統(tǒng)計的方法，制訂過鋼量的上限。此外，為了減少裂紋的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)禁結(jié)晶器超期運行。

2.5 開發(fā)最具利用價值的保護渣

雖然應(yīng)遵循基本原則設(shè)計保護渣，但是，各個鑄機有其各自的特點，在具體工作中，應(yīng)按照鋼種、斷面、拉速和鑄機等因素，有目的地進行生產(chǎn)試驗、探究，以開發(fā)并生產(chǎn)最具利用價值的保護渣。

3 結(jié)束語

在生產(chǎn)鑄坯的過程中，雖然不可能完全杜絕鑄坯裂紋的情況，但是，為了提升連鑄坯的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降級裂紋出現(xiàn)的概率也是一項非常重要的任務(wù)。這就需要相關(guān)生產(chǎn)部門細致分析裂紋產(chǎn)生的主要因素，并制訂出有針對性的防治措施。

參考文獻

[1]賀景春，陳建軍，梁志剛.連鑄坯裂紋主要影響因素及對策研究[J].包鋼科技，2011（08）.

[2]梁偉紅.連鑄坯裂紋成因及預(yù)防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔編輯：張思楠〕

摘 要：通過分析連鑄坯生產(chǎn)中的主要影響因素，提出了相應(yīng)的解決對策，以期為相關(guān)單位提供一定的幫助和建議。

關(guān)鍵詞：連鑄坯；內(nèi)應(yīng)力；低碳鋼具；保護渣

中圖分類號：TF777 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0042-01

在連鑄坯的生產(chǎn)過程中，裂紋是非常嚴(yán)重的缺陷之一，其會給鑄坯之后的工作帶來較大的影響。因此，了解裂紋的影響因素，并找到正確的解決對策是亟待解決的問題。

1 影響因素分析

1.1 化學(xué)成分

以碳為例，碳的質(zhì)量分數(shù)在0.2%左右時，低碳鋼最容易出現(xiàn)裂紋，這是由于在包晶出現(xiàn)反應(yīng)時，比容會有所變化，導(dǎo)致產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，進而造成裂紋。在此情況下，低碳鋼具有較大的收縮值，但不具備較高的延展性，導(dǎo)致裂紋的敏感性較強。鋼的性能會受到碳的影響，因此，應(yīng)由生產(chǎn)中的鋼決定生產(chǎn)中鋼水的含碳量，不可隨便調(diào)整，但鋼內(nèi)裂紋的含碳量較高，且具有很強的敏感性。

1.2 鋼水的靜壓力

在結(jié)晶器中移除鑄坯后，鋼水運行于導(dǎo)輥中，因結(jié)晶器不再起到限制作用，且壓頭高度的增加也會使鋼水的靜壓力提升，這樣就會在相鄰的兩對導(dǎo)輥中出現(xiàn)鼓肚的情況，同時，在坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力。在整個連鑄的初期，都會出現(xiàn)鼓肚的情況，極易導(dǎo)致內(nèi)部裂縫出現(xiàn)。因鑄坯在導(dǎo)輥之間連續(xù)運動，造成“鼓肚—拉伸—壓縮”的情況會在凝固前的應(yīng)力狀態(tài)中循環(huán)出現(xiàn)。因在整個鑄坯過程的初期會出現(xiàn)鼓肚和內(nèi)部裂紋的情況，所以，一旦裂紋向表面延續(xù)，就很容易導(dǎo)致鋼漏事故。

1.3 熱應(yīng)力

在連鑄坯凝固時，鑄坯外表與鑄坯的軸向、角部和液芯會產(chǎn)生溫度梯度，導(dǎo)致不同的收縮量存在于各個部位之間，并產(chǎn)生熱應(yīng)力。在此情況下，冷區(qū)運送中的坯殼外表會出現(xiàn)較大的收縮，使坯殼表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，一旦拉應(yīng)力過大或鑄坯表面的溫度回升過快，應(yīng)力分布就會發(fā)生變化，拉力將取代應(yīng)力，進而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。

1.4 意外機械力

對中、對弧的不正確操作會導(dǎo)致導(dǎo)輥變形、位移和彎曲，還會在凝固的坯殼中附加一定的機械應(yīng)力。

1.5 相變的應(yīng)力

在鋼液凝固中會出現(xiàn)相變，且相變的比容往往不同。在凝固低碳鋼時，要經(jīng)過奧氏體→鐵元素固態(tài)相變和鐵素體→奧氏體相變。晶格由面心立方結(jié)構(gòu)取代體心立方結(jié)構(gòu)，降低了原子結(jié)構(gòu)的密實性，造成體積膨脹，這樣就會在凝固坯殼中產(chǎn)生應(yīng)力，一旦鑄坯溫度<900 ℃，矯直應(yīng)變和相變就會相互疊加，極易出現(xiàn)裂紋。具體如圖1所示。

2 對策分析

2.1 有效控制化學(xué)成分

在鑄坯時，應(yīng)有效控制化學(xué)成分，尤其是微合金物質(zhì)，它會影響鑄坯的延展性和裂紋的敏感性。因此，為了降低裂紋出現(xiàn)的概率，需要從最終產(chǎn)品的規(guī)定入手，選擇可使熱延展性最大化的鋼成分。具體方式為：在選擇碳和合金添加量時，應(yīng)防止凝固包晶，防止碳含量維持在0.1%～0.13%之間，并盡可能地減少鋁和鈮。

2.2 控制凝固組織

在控制凝固組織時，應(yīng)盡量減少鑄坯中的柱狀晶，并增加軸晶。過熱度、冷卻條件和鋼水成分等因素都會影響凝固組織。在具體的生產(chǎn)中，對于條件比較優(yōu)越且想要增加等晶組織的企業(yè)而言，可采用如下步驟：①將微型鋼塊或鋼帶安設(shè)于結(jié)晶器中，并降低鋼水的過熱度；②將金屬粉末噴吹到結(jié)晶器中，以降低鋼水過熱度，并提升形核核心、擴大等軸晶區(qū)；③增強二冷區(qū)的冷卻力度，并降低柱狀晶區(qū)的寬度；④利用電磁攪拌。

2.3 合理控制工藝因素

應(yīng)合理匹配工藝參數(shù)，使連鑄坯在運行時可均勻冷卻，同時，要確保一定的坯殼強度和厚度，以有效完成二次冷卻。此外，雖然在脆性溫度區(qū)間中實施矯直能降低裂紋出現(xiàn)的概率，但是，一旦矯直在脆性區(qū)完成，就會出現(xiàn)裂紋。如果在低于或高于這個溫度區(qū)間的范圍中實施矯直，就能大大減小裂紋出現(xiàn)的概率。很多地區(qū)的設(shè)備都廣泛應(yīng)用了不同的冷卻設(shè)備，在防治裂紋的過程中發(fā)揮了巨大的作用。

2.4 保證良好的設(shè)備狀態(tài)

為了防止出現(xiàn)裂紋，應(yīng)在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上提升維修水平，并定期檢查設(shè)備的工作狀態(tài)，特別是要檢查導(dǎo)輥是否轉(zhuǎn)動、導(dǎo)輥有無松動、錯位和導(dǎo)輥是否變形；各個扇形有無錯弧、錯位；轉(zhuǎn)動冷卻噴嘴有無堵塞；噴淋是否變形。同時，要合理使用和監(jiān)測結(jié)晶器，并利用分析和統(tǒng)計的方法，制訂過鋼量的上限。此外，為了減少裂紋的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)禁結(jié)晶器超期運行。

2.5 開發(fā)最具利用價值的保護渣

雖然應(yīng)遵循基本原則設(shè)計保護渣，但是，各個鑄機有其各自的特點，在具體工作中，應(yīng)按照鋼種、斷面、拉速和鑄機等因素，有目的地進行生產(chǎn)試驗、探究，以開發(fā)并生產(chǎn)最具利用價值的保護渣。

3 結(jié)束語

在生產(chǎn)鑄坯的過程中，雖然不可能完全杜絕鑄坯裂紋的情況，但是，為了提升連鑄坯的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，降級裂紋出現(xiàn)的概率也是一項非常重要的任務(wù)。這就需要相關(guān)生產(chǎn)部門細致分析裂紋產(chǎn)生的主要因素，并制訂出有針對性的防治措施。

參考文獻

[1]賀景春，陳建軍，梁志剛.連鑄坯裂紋主要影響因素及對策研究[J].包鋼科技，2011（08）.

[2]梁偉紅.連鑄坯裂紋成因及預(yù)防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔編輯：張思楠〕