板坯表面横裂纹机理研究及改进措施

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1、冶金之家网站板坯表面横裂纹机理研究及改进措施董慧(山东钢铁股份有限公司济南分公司中厚板厂，山东济南250101)摘要：结合济钢中厚板厂炼钢工序的实际生产工艺过程，对连铸板坯表面横裂纹形成机理进行了分析，并提出了窄成分控制、控制钢中N含量、优化二冷配水系统、保证设备工艺参数、控制非稳态浇注等改进措施，实施后取得了良好效果。关键词：板坯；横裂纹；形成机理；改进措施1引言铸坯表面裂纹是连铸生产过程中主要的产品缺陷之一，在铸坯的表面裂纹控制中，表面横向的微裂纹由于形成原因复杂，具体控制的难度较大。随着济钢中厚板厂微合金化钢种生产

2、量的大幅增加，后道轧制工序中与铸坯表面横裂纹相关的裂纹退废占总退废的40%以上，解决我厂连铸板坯铸坯表面横裂纹问题十分重要和迫切。本文结合济钢中厚板厂炼钢生产实际，分析了连铸板坯表面横裂纹的形成机理，并提出改进措施。2设备参数及缺陷形貌目前济钢中厚板厂45t区有两台板坯铸机，主要设备参数如下。机型：R5．7/6．8/8．5/12/17/33－1500，超低头板坯连铸机；200mm×1400mm断面；结晶器长度：784mm；冶金长度：17m。铸坯横裂纹主要集中在铸坯振痕波谷处，在内弧面部及角部均有发现，横裂纹宽度很细，在0

3、．2～1mm左右，长度在10～20mm，有的长达50～100mm，深度2～10mm。铸坯横裂纹隐蔽性较强，因其隐藏于振痕波谷处，铸坯表面有氧化铁皮覆盖，故铸坯横裂纹需经过氧气吹扫或酸洗才能发现。在钢种方面，横裂纹主要产生于含Nb、Al等微合金元素的钢种(图1、图2)。3横裂纹机理的分析表面横裂纹产生的原因主要有以下几方面。3．1Nb、Al、N、Ti的影响Nb、Al与C、N有很强的亲和力，连铸板坯过矫直区时温度位于900～700℃冶金之家网站的低塑性区，由于γFe→αFe的转变及铝、铌、氮含量较高的钢种在此温度区间内AlN

4、、NbN、NbCN大量析出，造成晶界脆性，铸坯内弧面坯壳抵抗不了矫直力的作用产生横裂纹。在含Nb、含Al的钢中加入Ti可改善钢的高温塑性，减轻铸坯横裂的产生，因为当Ti加入钢中时，由于它与N原子的亲和力比Al和Nb的大，因此在高温下，Ti先与N结合成TiN，降低钢中游离N含量，减少或避免AlN或Nb(C，N)在奥氏体晶界上的析出。另外TiN的析出温度高于变形奥氏体的再结晶温度，防止了它在再结晶奥氏体晶界上的析出，从而保证了钢的热塑性。3．2二次冷却的影响温度在700～900℃的范围是钢的低塑性温度区，如二冷制度不合适，铸

5、坯在这一温度范围进行矫直，铸坯极易产生横裂纹，故应采用“弱冷”配水制度控制矫直区铸坯表面温度始终保持在900℃以上，避开脆性温度范围，对于含铌钢应控制矫直温度保持在950℃以上。济钢中厚板厂45t区在生产微合金钢种时采用了“弱冷”配水制度，但由于我厂扇形段内弧喷嘴布置基本为在中间部位的单喷嘴布置，铸坯中部所受冷却较强，边角部受冲渣水影响也存在过冷，铸坯横向的温度梯度较大，在铸坯中部及角部由于表面温度进入脆性区，在铸坯中部和角部横裂纹产生几率较大。结合以上的实际情况分析认为在采用“弱冷”冷却制度的同时，还需注意铸坯横向温度

6、的均匀性，要求在矫直区铸坯内弧横向上每个点(边角部、中间及面部其他部位)温度均应大于900℃，横向温度梯度不应大于50℃，冷却不均匀、温度梯度过大将产生较大热应力，导致铸坯裂纹的产生。3．3设备方面的影响由于我厂板坯铸机为超低头铸机，铸机本身存在弧形半径小，矫直距离短，铸坯内弧所受矫直应力大的问题，故铸机设备状态对铸坯质量的影响较大。⑴铸机弧度、开口度及夹辊弯曲的影响。当铸机的弧度、开口度参数异常时，铸坯受到的应力、应变超过钢的高温强度时，易产生表面横裂。扇形段辊子变形弯曲对铸坯横裂影响较大，辊子弯曲造成铸坯间隙性鼓肚变

7、形，使铸坯表层承受较大应力，从而诱使表面横裂的产生。⑵矫直区应力。矫直辊压力过大，拉辊对铸坯挤压过大，造成开口度减小，坯壳凹陷，到后部夹辊开口度恢复，由于坯壳中央坯壳较薄，而两角部强度较大，造成内弧中间鼓肚，在进入下一扇形段后，鼓肚部位受到较大应力易导致铸坯横裂的产生。3．4结晶器液面波动及拉速波动结晶器液面波动频繁导致弯月面初生坯壳厚度不均匀及振痕变深，不利于减轻横裂。拉速波动过大导致在扇形段内铸坯二冷水量波动较大，导致部分铸坯矫直温度落入脆性区的范围内，易产生横裂纹。4改进措施结合济钢中厚板厂生产工艺和设备的实际情况

8、，提出以下改进措施。4．1实施窄成分控制，用Ti进行“固氮”控制钢中Al含量，生产实践表明，钢中［Als］＞0．035%，铸坯横裂现象增加，故要求成品［Als］最好控制在0．035%以下。对于其他微合金元素特别是［Nb］含量，建立了关于窄成分控制的管理制度，提高窄成分控制水平，避免裂纹敏感性元素含量过高。在含Nb、含