連鑄坯表面縱裂產(chǎn)生原因及控制分析

文/孟滿利（安陽鋼鐵集團(tuán)有限公司第二煉軋廠連鑄車間）

當(dāng)前我國發(fā)展建設(shè)速度正在逐漸加快,各行業(yè)對鋼產(chǎn)品的需求也在逐漸提高。因此若想進(jìn)一步提高鑄坯合格率,必須對煉鋼廠板坯連鑄機(jī)表面縱裂進(jìn)行分析，包括鋼水成分、連鑄機(jī)拉速以及保護(hù)渣的影響,從而進(jìn)一步了解質(zhì)量缺陷可能出現(xiàn)的原因,從而推動(dòng)我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展建設(shè)。連鑄坯表面縱裂問題較為常見，因此必須對縱裂情況進(jìn)行有效控制,不斷提高板坯表面質(zhì)量，避免導(dǎo)致坯殼薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而減少板坯縱裂的發(fā)生。同時(shí)連鑄機(jī)生產(chǎn)鋼水在結(jié)晶器內(nèi)角部二維傳熱,表面發(fā)生問題后可能沿樹枝晶間或奧氏體晶界產(chǎn)生裂紋,且這種裂紋進(jìn)入二冷區(qū)仍然會(huì)不斷擴(kuò)大,因此需要對其產(chǎn)生的原因加大關(guān)注力度,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量[1]。

（1）鋼水成分。鋼水成分對連鑄坯表面縱裂的影響較大,鑄坯與結(jié)晶器壁之間形成空隙,在鋼水靜壓力作用下極易在晶界處發(fā)生裂紋,當(dāng)C=0.10%時(shí)縱裂最嚴(yán)重,由于傳熱受到阻礙被擠壓向結(jié)晶器壁,導(dǎo)致鋼中S>0.015%時(shí)縱裂紋增加,所以要盡可能降低鋼中的S含量,強(qiáng)度較其他部位低,最終在鋼水靜壓力作用下易發(fā)生縱裂。S在鋼中溶解度極小,與結(jié)晶器壁之間形成空隙,其縱裂易發(fā)生和擴(kuò)展,同時(shí)連鑄胚與Fe形成FeS,FeS能與FeO形成低熔點(diǎn)(946℃)熱脆性共晶體,在角部坯殼結(jié)晶器下，坯殼其他部位較角部薄弱,在應(yīng)力不變的情況下,坯殼不能提供足夠的支撐，對鑄坯表面縱裂紋的發(fā)生率有顯著影響，因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要對此加大關(guān)注。（2）連鑄機(jī)拉速影響。拉速?zèng)Q定著坯殼的厚度,如連鑄機(jī)過熱度大、拉速波動(dòng)大,可見拉速與中包溫度匹配是影響的主要因素,調(diào)查結(jié)果顯示整體平均出結(jié)晶器的坯殼厚度約減少3%。結(jié)晶器內(nèi)氣隙產(chǎn)生是非均勻的,如中包過熱度增加則會(huì)使得坯殼平均溫度升高,坯殼溫度向鋼的第Ⅰ脆性區(qū)移動(dòng),最終導(dǎo)致縱裂紋傾向加重。如拉速過低溫度過高則會(huì)形成較厚的坯殼,在鋼水靜壓力、熱應(yīng)力、摩擦力的作用下,凝固收縮后過早地形成氣隙,引起鑄坯寬窄面?zhèn)鳠岵痪鶆?最終出現(xiàn)表面縱裂,而坯殼的薄弱處易出現(xiàn)裂紋,且可能伴隨裂紋出現(xiàn)鼓肚甚至漏鋼的情況,因此必須根據(jù)中包溫度來設(shè)定拉速[2]。（3）保護(hù)渣的影響。保護(hù)渣在流入彎月的過程中必須保證均勻、穩(wěn)定,保持最佳黏度與堿度,如加入保護(hù)渣單耗減少則可能引起坯殼凝固遲緩,當(dāng)初生坯殼與渣膜厚度相差4倍的情況下,則可能造成初生坯殼厚薄不均,最終增加表面縱裂的發(fā)生概率,因此必須改善保護(hù)渣的熔化性能,從而避免上述問題的出現(xiàn)。

一、控制連鑄坯表面縱裂的措施

（1）鋼水中P元素對鑄坯質(zhì)量的影響,如設(shè)備或操作中出現(xiàn)問題,必須提升鋼水的成分縱裂的根源也在于顯微偏析,從而避免因鼓肚和菱變而擴(kuò)展成縱裂造成表面缺陷,因此要求鋼水中P含量控<0.03%,而S則要求與Fe形成低熔點(diǎn)(985℃)熱脆性共晶體,要盡可能降低鋼中的S含量。同時(shí)鋼水中有害元素的影響較大,因此在生產(chǎn)加工過程中要求鋼水中總有害元素量<0.030%,降低鋼中有害元素的含量,鋼中C含量按照鋼種設(shè)計(jì)成分的上限或下限控制,Cu、As、Zn均控制在<0.1%,以此使縱裂能夠得到有效控制。（2）實(shí)施穩(wěn)定拉速生產(chǎn)受連鑄機(jī)拉速影響而出現(xiàn)表面縱裂的情況較為常見,結(jié)合調(diào)查中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,在一定拉速的條件下,拉速如果與中包溫度匹配不當(dāng)則可能出現(xiàn)裂紋。采用穩(wěn)定拉速生產(chǎn),根據(jù)保護(hù)渣特性、鋼水特性保持拉速穩(wěn)定,要求在生產(chǎn)加工過程中減少液面波動(dòng),將結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)變化狀況與自動(dòng)液面控制比較,發(fā)現(xiàn)自動(dòng)液面控制每爐裂紋出現(xiàn)量減少,可見操作的好壞對表面溝裂紋有較大影響。同時(shí)與常規(guī)拉速連鑄相比,拉速提高后凝固坯殼減薄,容易出現(xiàn)黏滯性拉漏等問題,因此必須減小輥徑并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化二冷制度,開發(fā)結(jié)晶器鋼水電磁振動(dòng)、二冷動(dòng)態(tài)控制等相關(guān)技術(shù),從而確保穩(wěn)定拉速生產(chǎn)[3]。（3）改善保護(hù)渣的性能尤為重要，如流入鑄坯和結(jié)晶器間隙的渣膜不均勻,可能出現(xiàn)粘度過大或過小的問題而影響摩擦力,因此包晶鋼需要對熱流進(jìn)行控制,在加入結(jié)晶器的保護(hù)渣熔融后出現(xiàn)表現(xiàn)縱裂的情況,最終造成初生坯殼厚薄不均。而粘結(jié)鋼則需要對摩擦力控制,設(shè)計(jì)合適的保護(hù)渣組成控制好粘度(η)與熔融時(shí)間(tf)合適的比值,要求保護(hù)渣可以時(shí)刻維持較高渣耗,防止表面縱裂問題的出現(xiàn)。保護(hù)渣在實(shí)際應(yīng)用中要具有良好的溶解、吸收夾雜物性能,應(yīng)對保護(hù)渣堿度、粘度等進(jìn)行優(yōu)化,保證熔融特性穩(wěn)定,熱流密度為.5～.8MW/m),從而減輕坯殼的裂紋傾向,適應(yīng)薄板坯連鑄的生產(chǎn)要求。

二、結(jié)束語

連鑄坯表面縱向裂紋屬于較為常見的問題,該問題降低了整體的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率,因此需要在保證設(shè)備正常的條件下,考慮鋼種的成分、穩(wěn)定拉速與保護(hù)渣質(zhì)量等方面,從而改善鑄坯質(zhì)量。