板坯表面纵裂的原因及控制措施

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1、板坯表面纵裂的原因及控制措施尹飚段秋萍韩国良（江西萍钢实业股份有限公司）摘要：简述了萍钢九江分公司炼钢厂板坯表面纵裂产生的主要因素和各种因素间的相互作用，同时结合现场生产情况，从钢水质量、保护渣、水口浸入深度、结晶器、保护浇注、一次冷却、二次冷却、拉速等方面进行了分析，分析认为：生产断面规格210×1700mm的Q235B板坯时需全程保护浇注；钢水w([Mn])/w[S]≥25,同时C含量尽量避开包晶区；采用性能合适的保护渣、保护渣液渣层厚度控制在10～15mm，渣耗稳定在0.4～0.6kg/t；结晶器液面波动幅度控制在±（3

2、～5）mm；水口浸入深度为120～150mm；钢水过热度为15～25℃，拉速稳定在1.20±0.1m／min；结晶器锥度控制在1.0%～1.2%，进出水温差控制在7～9℃时，可有效抑制板坯表面纵裂纹。关键词：板坯纵裂纹表面质量措施前言萍钢九江分公司炼钢厂板坯连铸机自2009年8月18日投产以来，铸坯质量缺陷多表现为表面纵裂纹。它不仅影响铸坯质量，同时也严重影响企业的经济效益和产品信誉。由于板坯结晶器内钢水产生的静压力大，结晶器流场和热流密度不易控制；同时结晶器窄面小，水口对中难度大，钢水易偏流造成初生坯壳不均匀，铸坯出结晶器后

3、受到各种应力作用，易产生表面纵裂纹。通过统计分析，2010年6月份现场废和轧后退废90％是由板坯的表面纵裂纹引起的。本文针对引发板坯表面纵裂纹的主要原因进行了分析，并结合生产实际提出了合理化建议并采取了相应措施，使得近期板坯表面纵裂纹得到了有效控制。1铸机主要技术参数萍钢炼钢厂4号直弧型多点弯曲多点矫直板坯连铸机采用中冶京诚技术，板坯浇铸断面规格为170、210、250×1300～2100mm，是目前国内比较先进的一条生产线，设计生产能力为143.6wt/a，目前生产的钢种主要是Q235B、Q345B。其主要工艺参数如表1。表

4、1连铸机主要工艺参数项目技术指标机型1机1流直弧型R10m铸机支撑长度～31.7m断面规格170、210、250mm×1300～2100mm中间包公称容量34～38t结晶器铜板长度900mm振动方式（非正弦）液压振动振幅0～14mm（±7mm）可调振频30～350次/min工作拉速0.8～1.8m/min二冷控制全水+气水雾化冷却；二冷喷淋边部控制比水量0.7～0.8L/kg扇形段弯曲段、弧形段（1～6段）、矫直段（7～8段）、水平段（9～13段）2缺陷的形式及检验结果2010年6月份生产的210×1700mmQ235B板坯反

5、映出了较严重的表面中心纵向裂纹(见图1)：细小纵裂纹宽1mm左右，长100～500mm，深2～3mm，一般可通过人工打火焰清除；较大纵裂纹宽3～10mm，长500～2500mm，深5～20mm，现场做判废处理；严重的表面纵裂纹贯通了全板。图1纵裂纹宏观形貌3表面纵向裂纹成因分析有关文献[1]的结论大致是相同的，表面纵裂起因于结晶器弯月面初生坯壳厚度的不均匀性，作用于坯壳上的拉应力和热应力超过高温坯壳的允许强度,在坯壳薄弱处产生应力集中,沿树枝晶间或奥氏体晶界产生断裂。一般来说,裂纹在结晶器弯月面刚形成时是很微小的,只有进入二冷

6、区才不断加深、加宽和加长。即使二冷区冷却均匀,这种裂纹进入二冷区也要扩展。若二冷区冷却不均匀,裂纹扩展更加严重。关于板坯纵裂纹的生成机理,多年来的研究支持如下假说:在结晶器内产生的裂纹是在一定的温度区间内形成的,并且对碳的含量有一定的敏感性。这个温度区间的上限相当于枝晶轴线相互缠扭开始时的温度,其下限相当于枝晶之间无液相存在时的实际固相线温度。由于应力作用产生晶间断裂,随后来自附近的含有夹杂物的液态金属充填进去,使它“愈合”。断裂—“愈合”的后果是裂纹内有氧化物和链状硫化物夹杂聚集,在低倍组织上有偏析裂纹。由于张应力在板坯中央

7、处于最大值，通常表面纵裂纹90％以上发生在板坯宽度方向的中心部位。3.1钢种成分的影响3.1.1[C]的影响据文献[1]所说，C含量在0.10%～0.12%范围内，裂纹敏感性最大；C含量≥0.18%时，板坯表面裂纹的发生率是随碳含量的增加而增加的。由铁碳相图可知，当碳含量在0.10%～0.14%时，凝固过程发生包晶反应并伴随δ→γ相变，产生较大的体积收缩，铸坯与结晶器壁之间产生空隙，导出热量较小，坯壳最薄，在表面形成凹陷，凹陷部位冷却和凝固速度比其它部位慢，组织粗化，在热应力、摩擦力和钢水静压力等作用下，在凝固坯壳薄弱处产生裂

8、纹，并且在二冷作用下裂纹加深和扩大。根据数据统计结果（表2）来看，C含量在0.12%～0.14%对板坯纵裂有一定的影响。表2C含量与纵裂的关系炉号钢种C含量（%）Mn含量（%）S含量（%）渣耗（kg/t）裂纹块数/块生产块数/块裂纹率（%）占总裂纹比例（%）4-5483Q23