鑄坯角部橫裂產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施

劉保全（本溪鋼鐵公司煉鋼廠,遼寧 本溪 117000）

鑄坯角部橫裂產(chǎn)生的原因及應(yīng)對(duì)措施

劉保全
（本溪鋼鐵公司煉鋼廠,遼寧 本溪 117000）

摘 要：本文結(jié)合本鋼煉鋼廠工藝，針對(duì)含B鋼角部橫裂紋的產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)后部的生產(chǎn)產(chǎn)生的影響，生產(chǎn)工藝與操作對(duì)裂紋的影響，如何控制預(yù)防裂紋的產(chǎn)生做進(jìn)一步的分析。

關(guān)鍵詞：角部橫裂紋；生產(chǎn)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?cè)跈z查板坯裂紋時(shí)，高強(qiáng)鋼低合金鋼、包晶鋼、中碳鋼等鋼時(shí)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(chǎn)包晶鋼含有B元素，B元素對(duì)鋼角裂的影響比較大。我們?cè)跈z坯時(shí)在板坯的疏松邊發(fā)現(xiàn)角部橫裂紋如圖1，但大多數(shù)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(duì)連軋卷產(chǎn)生的影響比較大例如翹皮，嚴(yán)重的腳裂可以使整卷鋼卷降級(jí)，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(jìn)行火焰清理每年被清理掉的邊角料價(jià)值都在億元以上，這樣既影響了產(chǎn)品質(zhì)量，又大大增加了生產(chǎn)成本。

2　連鑄機(jī)的主要性能參數(shù)

本鋼煉鋼廠的連鑄機(jī)是直弧型、連續(xù)矯直、小輥徑密排輥連鑄機(jī)。鑄機(jī)的冶金長度L=31.5米，鑄機(jī)半徑R=10米，結(jié)晶器的銅板是銀銅、鉻鋯銅為鍍層的銅板；結(jié)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(diào)寬），結(jié)晶器帶側(cè)導(dǎo)裝置，結(jié)晶器振動(dòng)方式為四連桿偏心輪正弦震動(dòng)，振頻為50～250 Hz，振幅±3mm，負(fù)滑脫系數(shù)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(yīng)力：鋼液在凝固過程的中，坯殼所承受的應(yīng)力如大于了鋼種固相線溫度附近的臨界強(qiáng)度，則產(chǎn)生斷裂。

（2）臨界應(yīng)變：當(dāng)鋼水固液界面的固相變量大于臨界應(yīng)變的值時(shí)，則產(chǎn)生裂紋。

臨界應(yīng)力和應(yīng)變值決定于凝固結(jié)構(gòu)，也就是δ相與γ相的比例，全時(shí)和韌性較高，δ＋γ相凝固和γ相凝固韌性和強(qiáng)度較低，對(duì)裂紋敏感性增加。

3.2 成分影響

橫裂紋是位于鑄坯內(nèi)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(jié)晶器彎月面凝固時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)，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(chǎn)生凹陷，凹陷的部位不利于傳熱，且鋼水的靜壓力與熱應(yīng)力比較集中，從而使凹陷處產(chǎn)生裂紋。尤其是內(nèi)弧更易產(chǎn)生裂紋。B元素在鋼中與N反應(yīng)形成BN,，BN會(huì)在奧氏體的晶界之間析出變大，從而使鋼液結(jié)晶的溫度升高，使再結(jié)晶變得困難，導(dǎo)致應(yīng)力不能消除，致使裂紋的產(chǎn)生。

鋼水碳含量處在包晶區(qū)發(fā)生縱裂指數(shù)最高，因此嚴(yán)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(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼越薄，承受應(yīng)力的能力就越差，坯殼薄弱處越易產(chǎn)生凹陷、裂紋。鋼中P含量低于0.01%橫裂紋增加這是因?yàn)镻優(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(jī)在矯直的時(shí)后，坯子的內(nèi)弧受張力，而壓力作用在外弧，在矯直使內(nèi)弧產(chǎn)生裂紋，矯直時(shí)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(duì)裂紋產(chǎn)生的影響

鑄機(jī)的拉速對(duì)坯子的質(zhì)量有著很大的影響，鑄坯的裂紋很多是因?yàn)樯邓俣鸬?，拉速升高，結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流動(dòng)速度加快，易造成液面波動(dòng)凝固時(shí)間短，坯殼受到的熱應(yīng)力比較大，而在低拉的時(shí)候，鋼液受到的冷卻強(qiáng)度加大，鋼液處于低溫狀態(tài)液渣的流動(dòng)性降低，傳熱與吸收夾雜都不好，易產(chǎn)生裂紋。

3.3.3 保護(hù)渣性能對(duì)縱裂的影響

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

4　工藝改進(jìn)措施

通過以上對(duì)裂紋形成的分析，提出以下幾點(diǎn)措施來降低裂紋的產(chǎn)生：（1） 嚴(yán)格控制鋼液的澆注溫度,保持合適的過熱度，控制縱裂的產(chǎn)生；（2）保證在澆注過程中拉速的恒定，在一塊鑄坯內(nèi)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(huì)太大，對(duì)液相穴也不會(huì)有太大影響，即能夠保證坯子內(nèi)部質(zhì)量的同時(shí)還能降低裂紋的產(chǎn)生；（3）降低結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度，由原先的寬側(cè)4500，窄側(cè)的850，改到寬側(cè)4000，窄側(cè)550；（4）對(duì)段子二冷水進(jìn)行改進(jìn)，將0段、1段、2段、3段的冷卻強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整，0段的冷卻量不易過強(qiáng)，1段、2段、3段的冷卻強(qiáng)度依次降低，使坯子在凝固的過程中降低應(yīng)力的產(chǎn)生，從而降低裂紋的產(chǎn)生；（5）改善鋼水成分，對(duì)部分鋼種進(jìn)行加Ti處理，例如SPHT1保證Ti含量大于0.017%，連鑄可進(jìn)行熱過，坯子的質(zhì)量得到很大提高，同時(shí)也加大了連鑄的熱過率；（6）采用輕壓下技術(shù)。較大的壓下量有利于改善中心疏松；（7）對(duì)設(shè)備加強(qiáng)檢查與維護(hù)，通過對(duì)后部鑄坯裂紋的檢查來反饋鑄機(jī)狀態(tài)，鑄機(jī)設(shè)備對(duì)裂紋的產(chǎn)生有很大影響，尤其是結(jié)晶器、0段、1段，在現(xiàn)有的條件下，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)，對(duì)段子的接弧、開口度進(jìn)行定期檢查，足輥的噴淋嘴有無堵塞、變形、不轉(zhuǎn)等情況發(fā)生，結(jié)晶器的過鋼量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，保證結(jié)晶器銅板的厚度，對(duì)鑄機(jī)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)，降低裂紋的產(chǎn)生。

5　結(jié)論

產(chǎn)生裂紋的原因比較多，最主要的原因是鋼水成分與鑄機(jī)狀態(tài)，因此我們要嚴(yán)格控制成分，對(duì)設(shè)備要維護(hù)好出現(xiàn)問題及時(shí)處理，加強(qiáng)自身的操作，避免因人為而引起的鑄坯裂紋缺陷，質(zhì)量缺陷，對(duì)自己的操作負(fù)責(zé)，對(duì)自己的崗位負(fù)責(zé)。

參考文獻(xiàn)：

[1]喻海良.連鑄坯表面裂紋產(chǎn)生原因及其在軋制過程演變[M].

[2]王維.連續(xù)鑄鋼500問[M].