点击下载——120吨连铸板坯中间裂纹控制实践.doc

120吨连铸板坯中间裂纹控制实践

郭幼永，张云宝

(唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂 063300)

摘 要：通过铸坯的低倍检验和对中间裂纹部位低倍检测结果，分析连铸板坯中间裂纹的类型和形成原因，从钢水成分、过热度、拉速控制、二冷配水、驱动压力、支撑段等方面提出解决措施。结果表明，钢中的硫和铸坯的支撑段是影响中间裂纹的主要因素。这些具体措施的实施，使中间裂纹的发生率和级别大幅下降。

关 键 词：连铸板坯；中间裂纹；支撑段；S含量；过热度；拉速；低倍检验

1 前言

我公司自2010年7月至8月份以来，铸坯内部出现了较严重的中间裂纹，严重影响了板材的性能合格率。为此对中间裂纹进行了系列攻关，采取相应措施，取得较好效果。

2 铸机主要技术参数

我车间拥有两台二机二流中厚板坯连铸机，其主要设备全部引进奥钢联技术。生产铸坯断面规格180×700~1300mm，支撑段由1个弯曲段和9个扇形段组成.浇铸钢种主要以低碳低硅SPHC系列钢种为主，同时也可浇铸普通碳素结构钢和新研发产品超低碳钢种和优质低合金钢种。板坯连铸机的主要工艺参数如下：见表1。

表1 120吨板坯连铸机主要工艺参数

3 中间裂纹形貌及形成机理

3.1板坯中间裂纹的形貌：

中间裂纹表现为内部横裂纹，在铸坯内、外弧都有可能发生，在横向低倍上呈团状，在纵向低倍上呈较整齐的线状。距铸坯表面20～45mm，长度10—35mm. 我车间中间裂纹指铸坯内、

外弧表面40mm以下，一般分布在铸坯的宽面中部，严重的离窄面150mm。深中间裂纹的长度一般为10～30mm，评级为0.5～2.5级，主要集中在内弧，且内弧严重，外弧有裂纹内弧都有，有的外弧无中间裂纹。此类中间裂纹所占的比例最大，且对板材的性能影响也最大，我们的攻关重点为深中间裂纹。

3.2 板坯中间裂纹形成机理

中间裂纹在钢的第1脆性区间产生，起源于凝固界面，属于晶界裂纹。其形成机理是是由于高温晶界处富集氧、硫磷等杂质，导致晶界结合力弱，降低了钢的高温强度和高温塑性，使钢水在凝固过程中，由于外力作用(热应力、弯曲矫直力、辊压下力等)到凝固界面上，造成一次枝晶的晶界开裂，形成裂纹。

4 中间裂纹的影响因素

4.1 硫、磷含量对中间裂纹的影响

由中间裂纹形成机理可知，硫、磷的聚集是造成晶界结合力降低的主要因素之一，因此，降低钢中硫、磷含量可减少中间裂纹的发生几率。从低倍样分析的结果和钢中S的对应关系来看：随着钢中S含量的增加，铸坯中间裂纹级别呈现明显增加的趋势，这与在铸坯中间裂纹的能谱分析中所发现的裂纹处夹杂物主要是硫化物的事实是相符的。从实际生产数据看，磷含量对中间裂纹的影响不显著，这可能与目前国丰第一炼钢厂钢水整体磷、硫含量控制水平较好有关。

4.2 铸机上部区域支撑辊

结晶器下部足辊及扇形段上部区域的支撑辊对中不良、对弧不好等，使铸坯受到过大的机械应力，产生皮下中间裂纹。通过辊缝仪检测的数据结合铸坯的低倍检验(见表2)，发现1号机的开口度和弧度偏差值分别控制在0.5mm和1.0mm内，可以有效减少皮下中间裂纹。

表2 支撑辊偏差对中间裂纹的影响

4.3下部区域的支撑段状况对深中间裂纹的影响

此区域因支撑辊对中不良，开口度不合适，辊子动态不好，造成铸坯承受机械应力过大产生裂纹。因为板坯的鼓肚变形量随铸坯厚度的增加而增加，产生裂纹都为长裂纹，危害很大。支撑辊偏差对深中间裂纹的影响见表3，从表3和表2可以看出，深中间裂纹是在支撑辊偏差值大的情况下产生的，但裂纹长，级别也比较严重，这点从下线扇形段的解体测量和铸坯的低倍检验也得到了证实。

表3 支撑辊偏差对深中间裂纹的影响

4.4驱动辊压力对深中间裂纹的影响

拉矫辊过大的压力作用于未全部凝固的铸坯时，使凝固前沿承受张力应变，它的机理与鼓肚的铸坯进入下一对正常辊时的应变情况一样，由于此时的坯壳很薄，所以产生的应变更大，危害更严重。我们对比了不同拉矫压力对铸坯中间裂纹的影响，从拉矫压力调整前后铸坯低倍样的对比来看，拉矫压力由4.6MPa调整到4.2MPa，内部裂纹有了一定程度的减轻，平均裂纹级别能减少0.5级左右。这说明调低拉矫压力对减轻内部中间裂纹是有效果的。

4.5扇形段电极阻力对开口度及中间裂纹影响

通过对1、2、3、4流各段扇形段电机阻力开口度调整前后阻力变化对比进行分析。

图1、三流开口度调整前后电极阻力对比（绿色代表开口度调整前，红色代表开口度调整后）

图2;四流开口度调整前后电极阻力对比（绿色代表开口度调整前，红色代表开口度调整后）

图3：1、2、3、4流电机阻力对比（1流绿色，2流红色，3流桔色，4流蓝色）

从以上图表分析，中心裂纹是由于凝固末端的铸坯变形或者中心偏析、中心凝固收缩产生的。也就是说应该在液芯末端，正常浇铸1030*SPHC过程中，但拉速在1.2-1.4区间时，液芯长度一般为9-12米左右，也就是大概在4、5段的位置，故怀疑内裂形成的位置应该也是在4、5段的位置。暂不考虑二冷水的情况下，通过扇形段电机阻力也只能间接反应扇形段的开口度，实际开口度的好坏还是要根据实际测量得出。扇形段的4、5段开口度应做为重点检查。

4．6二冷配水对中间裂纹的影响。铸坯经过喷水段时，铸坯中心向表面传递热量，当冷却不均匀或喷嘴堵塞时，造成铸坯表面回温，坯壳受热膨胀，凝固前沿引起张力应变，当张力超过临界值时，便产生中间裂纹。第一炼钢厂连铸二车间实际生产发现，不同配水量对中间裂纹影响不明显，但是喷嘴状况对中间裂纹有较大影响，当喷嘴出现堵塞或喷偏时，铸坯表面有明显的回温现象。经清理和更换后，表面温度趋均匀，裂纹发生率也明显。

4.7 浇注温度对内裂的影响：

钢水过热度对裂纹影响很大，主要影响凝固坯壳的厚度和凝固末端的位置。在浇铸中温度过高，凝固前沿结晶形核的速率变低，不能形核，等轴晶不易形成。凝固坯壳与中心钢液的温度梯度越大，柱状晶就越易生成和长大造成中心偏析加重。生产数据显示温度高且不稳定地炉次对裂纹影响较大，有些炉次过热度超过40℃。中包温度超出工艺上限温度1565度炉数共计47炉所占比例为45.6%。钢水过热度过高，初生坯壳减薄结晶速度提高，坯壳热应力增大。当过热度在10-35℃之间对铸坯裂纹发生率影响不大

4.8浇注拉速对中间裂纹影响

产生中间裂纹发生拉速波动的共16根，所占发生比例15.5%。拉速变化影响铸坯柱状晶和等轴晶比例，影响坯壳厚度和凝固末端位置。拉速在提升过程中增大了板坯内部液芯长度，对内裂影响较大。低拉速时结晶器冷却能力强，弯月面处钢水处于低温状态，保护渣因温度低而化渣不良，液渣流入不均匀也容易产生裂纹。而在升速时，凝固传热处于不稳定状态，热应力大，若短时间内把拉速从0.3-1.2m/min也容易产生裂纹尤其是在变速过程中裂纹几率增大，此现象主要发生在换水口升降速及漏钢预报升降速过程中。因此必须控制拉速波动及延长升速间隔时间尽量保持拉速恒定。

5 对中间裂纹采取的措施及效果

5.1 加强生产调度的协调，优化温度制度，控制钢水过热度在(25±5)℃，这也为稳定铸机拉速操作创造前提条件。

5.2铁水全部进行预处理，以控制钢中的w(S)<0.020％。强化转炉冶炼和出钢过程加顶渣处理，尽可能降低钢中的硫含量

5.3通过低倍硫印技术，及时指导对铸机进行检修，保证铸机在线支撑段的弧度、开口度在要求范围内。每次检修期间，利用辊缝测量仪测到的数据进行扇形段的调整，使铸机的开口度、弧度达到要求的设定范围，这是减轻中间裂纹的重要的设备保证。

5.6铸机的拉矫压力对中间裂纹有一定的影响，在保证正常拉钢的条件下，尽可能降低拉矫压力。驱动辊压力控制在4.2MPa内。

5.7加强二冷系统的管理：根据不同钢种采用不同的配水量，一般来说，由于低合金钢裂纹敏感性较强，因此，低合金钢二冷水量要小于普碳钢。另外，重点加强对二冷水水质和喷嘴的管理，定期检查喷嘴状况，对有堵塞、喷偏的喷嘴，及时维修和更换。

5.8强化恒速浇铸。通过生产组织协调及相关操作，根据不同铸坯断面和钢水过热度，制订了严格的拉速匹配制度，同时要求恒速浇注。在铸坯内部有中间裂纹时，根据裂纹位置，计算出合适的拉速指导生产，减轻裂纹程度，避免中间裂纹恶化。

6 小结

板坯连铸机的设备状况是影响中间裂纹的首要和关键因素，在保证铸机状况的同时，通过提高钢水质量、改善连铸工艺，可以完全消除中间裂纹，从而生产出内部质量无缺陷的连铸坯。通过我车间进行一系列公关方案的实施，裂纹发生率到目前为止中间裂缺陷基本得到有效控制。

参 考 文 献

[1]   蔡开科 程士富主编，连续铸钢原理与工艺，冶金工艺出版社

[2]   张茂存，刁承民，唐立冬．连续板坯中间裂纹的分析与改进．铸坯质量．2005(5)：23—26．

[3]   陈雷．连续铸钢．北京：冶金工业出版社．1994．131．