1、引言

攀钢Q235(G)连铸钢自96年生产以来，未发现过铸坯角部横裂纹。2001年3月以来，Q235(G)连铸坯大量产生角部横裂纹,3-7月累计达6000t以上，给公司及炼钢厂造成了较大的经济损失。铸坯角部横裂纹人工难以清理，并可能造成轧后板卷边部碎裂缺陷，通常只能作掉队处理。这也严重影响了铸坯的正常热送，干扰了连铸正常生产，围绕角部横裂纹的影响因素，钢厂进行了详细的调查分析，并采取了一些措施，取得了较好的效果。

2、角部横裂纹影响因素分析

    连铸浇铸过程中，由于结晶器周期性的振动，在铸坯表面产生有规律的振痕。由于振痕波谷处传热不良，凝固坯壳较薄，凝固组织较粗大且伴有AlN等质点的析出，故振痕处便成为横裂纹的发源地。横裂纹可能发源于结晶器，经二次冷却进一步扩展。在矫直区在矫直张力的作用下可能产生新的横裂纹或使原有横裂纹进一步加重。横裂纹常发生在铸坯角部，称为角部横裂纹。影响铸坯角部横裂纹的因素较为复杂，笔者从以下几个方面进行调查分析。

2.1钢种含碳量

有关文献认为，连铸钢含碳量为0.1％～0.14％时，由于钢水与结晶器形成的弯月面附近，δ-Fe转化为100%γ-Fe ，其相变收缩相对最大，坯壳收缩也最大，导致结晶器热流不均匀，容易引起坯壳不均匀收缩，故该含碳范围的钢裂纹敏感性较强。攀钢浇铸Q195(G)和Q235(G)连铸工艺条件相同，Q195(G)含碳为0.06％～0.12％，实际生产一般按0.06％～0.09％控制，该钢较少发现铸坯角裂纹。而Q235(G)含碳为0.08％～0.14％，正好处于裂纹敏感区。对Q235(G)不同含碳炉次铸坯角部横裂纹发生率的统计结果如图一，可以看出钢种含碳量对角部横裂纹的产生影响很大。

 2.2负滑脱时间

研究表明，负滑脱时间增加，则保护渣流量增加，铸坯振痕加深，故铸坯角裂纹产生机率增加。负滑脱时间与结晶器振动参数及拉速有关，其计算公式如下：

T_N=[60 arccos1000Vc/(fSπ)]/πf

式中：T_N—负滑脱时间,s 

      Vc—铸机拉速，m/min

    f —结晶器振动频率，cpm

    S—结晶器振动行程，S=15mm

攀钢连铸机目前振动频率f设定为f=95Vc，连铸Q235(G)时Vc变化范围为0.4～1.3m/min，正常浇铸时Vc为1.0～1.3m/min。从公式可计算出T_N与Vc的关系表1。

表1 Q235(G)连铸负滑脱时间与拉速的关系

从表1可以看出，连铸Q235(G)时，T_N为0.17～0.56s。而据有关资料认为，为了减少振痕深度，许多大型板坯连铸机生产厂家已将T_N控制0.10 s 以下。可见，攀钢连铸Q235(G)时的T_N偏大，不利于铸坯角部横裂纹的控制。

从上述计算公式来看，拉速增加，负滑动时间减少，从理论上分析相应的铸坯角部横裂纹产生机率就应减少。由于换包炉次平均拉速较低（一般为0.7-0.9m/min），对比换包炉次和正常浇铸炉次角部横裂纹产生情况（见表2），从表2可以看出，拉速变化对角部横裂纹的影响并不明显，这说明可能还有更为重要的影响因素在起作用。

表2 各种拉速条件下铸坯角裂纹发生率

2.3结晶器保护渣

结晶器保护渣对铸坯角部横裂纹的影响主要表现在保护渣的粘度上。保护渣粘度偏低，则结晶器液渣流失快，铸坯振痕加深，铸坯角部横裂纹产生机率增加，反之则角部横裂纹发生机率减少。攀钢连铸Q235(G)时，先后使用过攀兴保护渣及龙成保护渣。攀兴渣为机械混合型渣，龙成渣为预熔型渣。其中攀兴渣使用过3个批次（定为1＃、2＃、3#）,这几种渣粘度指标及其浇铸的Q235(G)铸坯角部横裂纹发生情况见表3。

表3 攀兴渣及龙成渣粘度指标

从表3可以看出，攀兴渣无论粘度高低，铸坯角裂纹发生率均较高，从所浇铸坯实物来看，攀兴所浇铸坯表面振痕无规律，且局部较深。1＃渣所浇铸坯产生的角部裂纹最为严重，裂缝可达3mm，宽面长达30-50mm，侧面深约20-40mm，有的甚至贯通铸坯侧面面。2＃、3＃渣所浇铸坯角部横裂纹有所减轻。裂缝约1mm，宽面长约10-30mm，侧面深约10-25mm。分析认为这是由于攀兴渣为机械混合型渣，该渣由于制渣原料变化，制渣工艺不严格，造成保护渣组分不均，在结晶器熔化时出现严重的分熔现象，而导致液渣流入不均。龙成渣则由于粘度偏低，铸坯振痕仍然较深，但由于龙成渣为预熔型渣其振痕较攀兴渣浇铸的铸坯均匀，角部横裂纹也比2＃、3#攀兴渣所浇铸坯缺陷轻微，裂缝在0.5mm以下，宽面长约5-15mm，侧面深约5-10mm。

2.4结晶器液位波动

结晶器内液位波动大，会影响保护渣的均匀流入，导致局部液渣流入过多从而使有的部位振痕过深，使铸坯角部横裂纹产生机率增加。攀钢连铸机结晶器液位控制系统未投入正常使

用，浇钢过程中为人工控制钢流，结晶器液位很难做到稳定控制，成为消除铸坯角部横裂纹的不利因素。

2.5二次冷却制度

有关文献认为普碳钢的高温第三脆性温度在750℃附近较窄的温度区域内，由于钢中AlN等质点的存在，会向900℃附近延展，即为800～900℃区间，AlN析出峰值在815℃左右。攀钢连铸坯二次冷却在矫直区铸坯表面温度设为945℃左右，实际铸坯边部温度较中部低约40～50℃，故实际铸坯角部温度在900℃左右，正好避开了该钢第三高温脆性区。因此该钢二冷制度的设定对避免铸坯角裂纹来讲是合理的。

2.5连铸机设备状况

连铸设备状况对铸坯角部横裂纹的影响主要包括结晶器状况、连铸机流道质量及二次冷却效果等方面。对2001年3～7月连铸设备情况调查表明，目前连铸设备状况处于较好的受控状态，与去年同期相比，连铸机设备状况并无恶化趋势.连铸机设备状况也同时影响铸坯内部质量,3-7月份抽检的铸坯硫印结果见表4，由此可见目前连铸机设备状况处于良好的运行状态。

表4 3-7月份铸坯硫印抽检情况

3、对比试验

对Q235(G)角部横裂纹影响因素进行分析后，认为在连铸工艺设备条件与去年相比未发生明显变化的情况下，Q235(G)角部横裂纹的产生主要与保护渣质量发生变化有关。攀兴渣厂在此基础上试制了两批预熔渣，其粘度均为0.26Pa.s，与龙成渣在连铸机两流进行对比试验，所做试验炉次Q235(G)含碳量均在0.10～0.14%范围，结果见表5。从对比情况来看，新试预熔渣由于粘度控制合适，所浇铸坯角部横裂纹得到有效控制。

     表5 攀兴预熔渣与龙成渣对比试验情况

4、防止铸坯角部横裂纹的措施

从以上调查分析及对比试验情况可以看出，在现有连铸机工艺、设备条件下，只要保证结晶器保护渣的质量，Q235(G)铸坯角部横裂纹可以得到有效控制的。为更好地防止该钢发生铸坯角部横裂纹，应从以下几方面开展工作：

⑴确保连铸设备状况特别是结晶器状况、铸机流道质量及二次冷却效果处于良好运行状态。

⑵保证结晶器保护渣供货质量。Q235(G)裂纹敏感性较强，最好选用预熔型保护渣。并注意该渣粘度控制，通过试验进一步确定合理的粘度值。

⑶尽快推进结晶器液位控制系统的投运工作。

5、结论

连铸机现有设备、工艺条件下，存在着有利于产生铸坯角部横裂纹的因素，包括：

⑴Q235(G)连铸钢现行拉速与结晶器振动参数的匹配结果，使结晶器负滑脱时间偏长。

⑵人工控制钢流难以保证结晶器液面稳定控制。

⑶该钢碳含量位于钢的裂纹敏感区。

在连铸机现有设备工艺条件下，通过采取必要的措施可以有效防止Q235(G)铸坯产生角部横裂纹，即：

⑴确保连铸设备状况处于良好运行状态。

⑵保证结晶器保护渣供货质量。Q235（G）由于为裂纹敏感性钢，最好选用预熔型保护渣。并注意该渣粘度控制，通过试验确定合理的粘度值。

⑶应尽快推进结晶器液位控制系统的投运工作。