淺議連鑄方坯縱裂原因及對(duì)策

李清帥

摘 要：通過敘述連鑄設(shè)備的工藝特點(diǎn)，全面分析了引發(fā)縱裂漏鋼的原因，并提出了相應(yīng)的解決措施，為穩(wěn)定控制縱裂漏鋼提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：連鑄方坯；縱裂漏鋼；鋼水；結(jié)晶器

中圖分類號(hào)：TF771+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.139

縱裂漏鋼每年發(fā)生的事故占總生產(chǎn)事故的30%左右，它不僅制約生產(chǎn)的順利進(jìn)行，還阻礙鑄機(jī)生產(chǎn)水平的提高，威脅操作人員的安全。因此，控制縱裂漏鋼已經(jīng)成為了連鑄工作人員急需解決的一個(gè)大問題。

1 鋼水成分

1.1 （C）因素

（C）對(duì)裂紋敏感性的影響可以通過凝固過程和鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體來解釋。當(dāng)（C）<0.53%鋼液結(jié)晶時(shí)，會(huì)生成δ鐵素體。含碳量會(huì)隨著溫度的降低而改變，已經(jīng)生成的δ鐵素體會(huì)通過多型性來轉(zhuǎn)變，通過包晶來反應(yīng)，或是既通過多型性來轉(zhuǎn)變又通過包晶來反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變成奧氏體。這種轉(zhuǎn)變是引起縱裂漏鋼的一個(gè)非常重要的因素。

δ向r轉(zhuǎn)變的過程是奧氏體于δ鐵素體晶間的形核和長大，因?yàn)榫w點(diǎn)陣的轉(zhuǎn)變會(huì)使其體積發(fā)生變化，那樣就會(huì)使晶間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鋼中含碳量漸漸降低會(huì)使δ鐵素體的體量增多，從而導(dǎo)致δ向r的轉(zhuǎn)變量增大，進(jìn)而發(fā)生體積變化，這就更容易出現(xiàn)裂紋。當(dāng)δ向r轉(zhuǎn)變時(shí)，比容的變化會(huì)引起線收縮。事實(shí)證明，當(dāng)（C）為0.12%～0.17%時(shí)，線性收縮達(dá)到最大，即3.8%.線性收縮量的增大會(huì)使坯殼和銅壁過早分離而形成氣隙，減少導(dǎo)出熱量，致使出結(jié)晶器坯殼太薄而且不均勻。結(jié)晶器的熱流測試指出，當(dāng)（C）為0.10%時(shí)，熱流為37 Col/cm2；當(dāng)（C）為0.20%時(shí)，熱流是39 Col/cm2。從測試數(shù)據(jù)中可以看出，含碳量的增加會(huì)帶動(dòng)熱流量的增加，減小線性收縮，而在很長一段時(shí)間內(nèi)，坯殼與銅壁之間能保持良好的接觸。

綜上所述，（C）是造成縱裂漏鋼的一個(gè)重要因素。隨著（C）的降低，縱裂發(fā)生的可能性就越大。

1.2 硫與錳硫比（Mn/S）

在鋼中，硫是以MnS和FeS的形態(tài)存在的。當(dāng)鋼液凝固時(shí)，F(xiàn)eS與Fe會(huì)形成低熔點(diǎn)的共晶體。在冷卻的過程中，共晶體凝固并在晶界以網(wǎng)狀薄膜析出，從而引起晶間的脆性。這時(shí)，因?yàn)榕鳉ね獠渴湛s力與鋼水靜壓力、凝固過程熱應(yīng)力等作用就很容易出現(xiàn)裂紋。錳和硫的親合力比較大，所以，在高熔點(diǎn)MnS的生成過程中，可以取代FeS，沉淀的MnS的次棒狀形態(tài)在奧氏體基體中分布能夠降低裂紋的形成概率。一般情況下，當(dāng)Mn/S>24時(shí)，鋼中的硫都是以MnS的形式存在的，而Mn/S的提高幾乎對(duì)表面縱裂紋沒有影響。

1.3 （P）因素

在鋼中，磷可以降低鋼表面的張力，鋼的裂紋在晶界的偏析下敏感性也比較大。從裂紋敏感因子CSF的值中可以看出，磷比硫更容易引發(fā)裂紋，即：

CSF=36%C+12%Mn+8%Si+540%S+812%P+5%Ni+……（1）

因此，同時(shí)限制（S）和（P）可以降低縱裂漏鋼的概率，一般（S）+（P）<0.05%為宜。

2 設(shè)備狀況

2.1 結(jié)晶器

連鑄機(jī)的心臟部位是結(jié)晶器，鋼水在結(jié)晶器中凝固并形成初生坯殼。坯殼能否均勻凝固則會(huì)影響鑄坯的質(zhì)量和漏鋼事故發(fā)生的概率。當(dāng)結(jié)晶器發(fā)生變形或磨損時(shí)，就會(huì)加劇鑄坯的變形和角部縱裂。結(jié)晶器銅管的材質(zhì)、冷卻水縫的偏斜、寬窄和熱面光潔度都是導(dǎo)致結(jié)晶器變形的原因。在結(jié)晶器底部100～200 mm的范圍內(nèi)，增加拉鋼數(shù)量會(huì)使鍍鉻層被磨損，進(jìn)而加劇磨損速度，這時(shí)，就很容易發(fā)生漏鋼和菱變。

2.2 鋼水過熱

很多角部縱裂漏鋼的出現(xiàn)都源于高溫爐次。因此，一般的中間包鋼水溫度會(huì)被控制到液相線溫度的30 ℃。如果鋼水過熱度過大，不僅會(huì)增加坯殼表面和液芯溫度梯度，還會(huì)使坯殼表面的溫度升高，在噴水不均勻的情況下很容易增加熱應(yīng)力。另外，鋼水過熱度過大會(huì)使坯殼減薄，在結(jié)晶器中出現(xiàn)裂紋的可能性也會(huì)相應(yīng)增大。經(jīng)研究分析，鋼水過熱度增大會(huì)增加鑄坯裂紋指數(shù)。一般情況下，當(dāng)中包溫度達(dá)1 570 ℃時(shí)，澆鋼工會(huì)謹(jǐn)慎控制拉速和液面。在此過程中，除了要考慮鋼種自身的原因外，其還與轉(zhuǎn)爐供給鋼水的溫度有關(guān)。

3 相關(guān)措施

為了有效防止縱裂漏鋼現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)一步提升鑄機(jī)作業(yè)率，需注意以下幾方面的內(nèi)容：①嚴(yán)格控制鋼水成分和溫度。在保證了鋼種鋼水的質(zhì)量后，（C）與（Mn）要盡量選擇上限，以降低鋼中S和P雜質(zhì)，并保證S<0.025%，Mn/S>24，控制好出鋼溫度，確保中包內(nèi)鋼水的溫度在過熱度的20～30 ℃之間。②重點(diǎn)維護(hù)介于結(jié)晶器與拉矯機(jī)中間的那3個(gè)支撐導(dǎo)向輥，避免松動(dòng)或者移位，以便在鑄坯運(yùn)行中能夠良好的與中和對(duì)弧。③要加強(qiáng)對(duì)結(jié)晶器的檢驗(yàn)和維護(hù)，如果在使用過程中發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器有變形等情況，要立即停澆并更換，以保證結(jié)晶器的使用壽命。④加強(qiáng)檢修工作，保證每一個(gè)器件都能良好運(yùn)行，并根據(jù)不同鋼種、拉速和溫度建立符合最佳化目標(biāo)的溫度制度。⑤強(qiáng)化澆鋼工的操作技能，提高澆鋼工的操作水平，避免人為因素引發(fā)的一系列縱裂漏鋼事故。

4 結(jié)束語

在連鑄方坯的縱裂漏鋼中，鋼水的成分和結(jié)晶器的精度是造成漏鋼事故的主要原因。因此，要防止事故的再次發(fā)生，就要保障結(jié)晶器的精度，確保（C）和（Mn）的選擇上限，降低鋼中S和P雜質(zhì)，并保證S<0.025%，Mn/S>24，控制好出鋼溫度，加強(qiáng)維護(hù)和檢修工作，提高工藝管理工作，提升澆鋼工的操作水平，確保鑄坯質(zhì)量與連鑄作業(yè)的順利進(jìn)行，這對(duì)保障操作人員的安全也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]馮捷，史學(xué)紅.連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.

[2]黃彥飛，丁立營，劉光峰，等.小方坯角部縱裂漏鋼的成因與控制[J].山東冶金，2006（4）.

[3]蔡開科.連續(xù)鑄鋼原理與工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2014.

[4]李正邦.超潔凈鋼的新進(jìn)展[J].材料與冶金學(xué)報(bào)，2002（03）.

Shallow Talk about the Continuous Casting Billet Longitudinal

Shallow Reasons and Countermeasures

Li Qingshuai

Abstract： Through the description of the process characteristics of continuous casting equipment. In this paper， a comprehensive analysis of the triggered longitudinal steel leakage reasons， and puts forward the corresponding measures to solve and stable control crack breakout provide reliable basis.

Key words： continuous casting billet； longitudinal steel leakage； molten steel； mould

〔編輯：白潔〕