大規(guī)格Q345E連鑄圓坯表面裂紋原因分析及控制措施

周 康，葛承玲，高振波，陶承崗，錢章秀

(1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司特鋼公司；2.安徽冶金科技職業(yè)學(xué)院 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

Q345E系列鋼種同時(shí)為鈮、釩微合金化低合金鋼，在連鑄過程中由于鋼中碳、氮化物的析出，使得鑄坯的脆性增高，所以使此類連鑄坯表面裂紋的發(fā)生率明顯高于普通鋼坯。同時(shí)，大規(guī)格鋼水表面散熱面大，鋼水表面溫度較低，包晶鋼種彎月面初生坯殼收縮應(yīng)力差的特點(diǎn)體現(xiàn)更強(qiáng)，坯殼縱向晶間間隙的形成趨勢更強(qiáng)，更容易導(dǎo)致表面裂紋的產(chǎn)生。

馬鋼特鋼公司大規(guī)格Q345E系列連鑄圓坯在產(chǎn)品開發(fā)初期，有客戶反饋連鑄圓坯存在表面裂紋缺陷的情況。為了掌握大規(guī)格Q345E系列連鑄圓坯表面裂紋的現(xiàn)狀以及形成原因，本文從結(jié)晶器保護(hù)渣性能、結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度以及鑄坯矯直等方面入手研究，從而提出解決方案。

2 生產(chǎn)概況

2.1 生產(chǎn)工藝流程

Q345E連鑄圓坯生產(chǎn)工藝流程：鐵水+廢鋼→電爐冶煉→LF精煉→RH真空脫氣→5機(jī)5流圓坯連鑄機(jī)。

2.2 鋼種主要化學(xué)成分

2.3 連鑄圓坯表面裂紋缺陷形貌

對大規(guī)格Q345E連鑄圓坯進(jìn)行了橫截面酸洗低倍與表面質(zhì)量檢驗(yàn)，在檢查的40件試樣上，發(fā)現(xiàn)有3件存在表面裂紋，鑄坯橫截面低倍試樣裂紋的形貌見圖1，裂紋最大深度約10 mm，低倍試樣圓弧表面裂紋形貌見圖2。圓坯表面裂紋均發(fā)生在拉矯壓痕面兩側(cè)附近位置。

表1 Q345E系列鋼種主要化學(xué)成分含量 %

圖1 連鑄圓坯橫截面低倍酸洗試樣裂紋缺陷形貌

圖2 連鑄圓坯低倍試樣圓弧表面裂紋缺陷形貌

3 裂紋產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施

3.1 結(jié)晶器保護(hù)渣的影響及控制措施

Q345E鋼種碳當(dāng)量處于凝固包晶區(qū)，鋼水疑固收縮比大。由于結(jié)晶器保護(hù)渣化渣效果不良，導(dǎo)致在結(jié)晶器彎月面的初生坯殼由于較大的收縮應(yīng)力造成縱向的微晶間縱裂間隙，是后期坯殼縱向小裂紋的形成根源。

因此，通過適當(dāng)提高保護(hù)渣堿度，降低熔點(diǎn)和粘度，從而改善結(jié)晶器彎月面的鋼水傳熱效果，提高保護(hù)渣熔渣速度，改善潤滑條件降低結(jié)晶器內(nèi)拉坯阻力。

3.2 結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度的影響及控制措施

結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度過大，可能會(huì)導(dǎo)致在拉坯過程中，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)凝固初生坯殼受到的諸如摩擦力、熱應(yīng)力、相變力、鋼水靜壓力等超出坯殼的臨界強(qiáng)度時(shí)，在坯殼薄弱處產(chǎn)生裂紋。

因此，可以通過適度降低結(jié)晶器冷卻水流量，提高結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼的均勻性，減少裂紋產(chǎn)生。

3.3 拉矯機(jī)矯直的影響及控制措施

通過對鑄坯的檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，裂紋往往出現(xiàn)在拉矯壓痕面的兩側(cè)附近，說明連鑄坯上的表面裂紋與鑄坯矯直存在明顯的相關(guān)性。鑄坯進(jìn)入拉矯機(jī)的溫度不合適，使鑄坯在鋼的脆性溫度區(qū)進(jìn)行了矯直，從而產(chǎn)生了表面裂紋。

因此，通過適當(dāng)提升連鑄拉速，保持鑄坯進(jìn)拉矯機(jī)矯直溫度至900 ℃以上，以避開鋼的塑形低谷區(qū)，同時(shí)適當(dāng)降低矯直壓力，以減少裂紋發(fā)生概率。

3.4 效果驗(yàn)證

基于上述分析，適當(dāng)提高保護(hù)渣堿度、降低熔點(diǎn)和粘度，降低結(jié)晶器冷卻水流量約20%，拉速提升約10%，降低拉矯機(jī)矯直壓力15%左右，大規(guī)格Q345E連鑄圓坯的低倍檢驗(yàn)和用戶使用中未發(fā)現(xiàn)表面裂紋缺陷的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

通過適當(dāng)調(diào)整保護(hù)渣堿度、熔點(diǎn)和粘度等性能，降低結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度，提升拉速確保鑄坯進(jìn)入矯直區(qū)表面溫度同時(shí)降低矯直壓力等優(yōu)化改進(jìn)措施，可以有效控制大規(guī)格Q345E連鑄圓坯表面裂紋缺陷。