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连铸坯角部皮下横裂纹成因分析及控制技术【摘要】铸坯角部皮下横裂纹是常见的生产缺陷本文结合济钢中厚板厂连铸机生产实践实际分析了角部皮下横裂纹形成原因研究了铸坯凝固行为、二冷工艺、Al和N元素含量等重要因素对角部裂纹率的影响作用并提出了相应的改进措施。【关键词】连铸角部皮下横裂纹1前言进入二十一世纪以来随着我国交通运输、石油化工、重型机械、海洋工程、核电军工等行业的迅猛发展从而大力推动了低合金、高强度等微合金钢的炼钢、轧钢工艺技术发展。我厂生产的铸坯经常出现角部皮下横裂纹给产品质量带来及极大的影响为此我们对各个工艺环节进行了深入地研究通过控制好钢水的Als含量、全程做好保护浇注等措施有效地控制了铸坯角部产生横裂纹从而确保了产品质量。2铸坯皮下横裂纹的形成机理及形态2.1铸坯皮下横裂纹的形成机理钢水在结晶器的凝固过程中弯月面附近液渣在结晶器振动作用下缓慢流入铜板和坯壳间的气隙中初凝坯壳在振动和钢水静压力的共同作用下开始变形进而形成铸坯振痕。由于铸坯坯壳角部收缩相对显著使得铸坯角部的振痕谷底处初凝坯壳的传热速度下降导致该区域的奥氏体晶粒长大S、P偏析加剧从而降低了钢的高温强度。与此同时钢中微合金元素(如铝、硼、铌等)极易与钢中的碳、氮元素相结合在一定条件下将在奥氏体晶界析出碳氮化物。而振痕波谷处的晶粒粗大将加剧碳氮化物的析出当铸坯受到应力作用时极易产生应力集中最终形成横向裂纹。2.2铸坯角部皮下横裂纹的形态铸坯角部皮下横裂纹是板坯常见的一种铸坯缺陷在铸坯上呈“跨角裂”形式。角部横裂纹往往发生于铸坯角部的晶间难以在线检查只能将铸坯下线通过火焰清理的方式进行挽救。连铸板坯角部皮下横裂纹的特点如图1所示。3铸坯皮下横裂纹的成因分析3.1Als、N含量的影响钢中Al、N含量对铸坯角部皮下横裂缺陷有较大影响Al、N含量越高铸坯裂纹敏感性越高角部横裂纹率越高这是因为:在凝固的过程中Al易与N元素形成氮化物并在晶界析出促进板坯角部横裂纹的产生在晶界的析出物越细小析出物体积百分比越高对钢的热塑性恶化越严重。根据热力学方程在钢中AlN以γ固熔体形式存在其中Al、N和AlN平衡如下式:AlN(s)=Al(γ)+N(γ)(1)lg[%Al][%N]=-7400/T+1.95(2)由公式(1)、(2)可见AlN随着Al、N含量的增加而升高。根据实践表明钢中Al增加裂纹敏感性增加而通过控制Als含量在1.5以下对铸坯缺陷影响较小。3.2冷却工艺的影响根据冶金学原理如果矫直时铸坯边角部温度位于微细碳、氮化物析出高峰温度区由于钢的脆化矫直变形下铸坯振痕波谷处易产生裂纹。通过对连铸机的铸坯宽度与二冷喷水覆盖宽度对比分析可以看出现有弯曲段喷嘴喷水宽度较宽是造成角部质量恶化的一个原因。为进一步了解铸坯出二冷温度特针对Q345B2钢种在正常生产过程中铸坯出二冷区温度进行了测量。由表1可知铸坯边部出二冷温度正好处于含铌等低合金钢的脆性温度区域铸坯振痕波谷薄弱处在外力或内力作用下极易产生横裂纹(如表1)。3.3连铸机设备精度的影响连铸机的对弧、开口度控制精度是生产无缺陷铸坯的重要保障通过对连铸的检修前后铸坯皮下横裂纹发生几率发现连铸机设备精度对铸坯皮下横裂纹有较大的影响。4措施的实施(1)通过精炼的操作控制钢水中的Als含量Als含量基本保持在0.020%以下。(2)通过对钢水全程保护浇注使得铸坯氮含量≤50ppm的几率提高至98%。(3)通过对连铸机冷却制度的优化基本可以保证铸坯角部进入矫直区时的温度≥900℃。(4)通过全面实施连铸机设备精度保障技术连铸机设备一直在高精度的状态下运行(弧度偏差≤±0.3mm开口度偏差≤±0.2mm)。5结语通过全面实施钢水Als含量控制等连铸机铸坯皮下横裂纹的控制技术铸坯皮下横裂纹的控制取得了显著成效并且使得铸坯实不清理直接送轧。参考文献:[1]TNozakiJMatsunoKMurataetal.Asecondarycoolingpatternforpreventingsurfacecracksofcontinuouscastingslab[J].Trans.ISIJ1978(20):330-338.[2]王新华王文军费惠春等.减少含铌、钒、钛微合金化钢连铸坯角部横裂纹的研究[J].钢铁199833(1):22-25.