板坯三角区裂纹的影响因素及防止措施

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1、·24·2010年第33卷第2期板坯三角区裂纹的影响因素及防止措施何天科（攀钢钒提钒炼钢厂）摘要：对板坯三角区裂纹各种影响因素进行调查分析，认为在攀钢目前连铸条件下，钢中S含量高、铸机拉速波动、设备状况较差及二次冷却效果不好是三角区裂纹产生的主要影响因素。通过采取相应防止措施，三角区裂纹得到有效控制。关键词：连铸；板坯；三角区裂纹；拉速；二次冷却0引言三角区裂纹是连铸板坯常见的内部裂纹之一。由于三角区裂纹在轧制后难以焊合，影响板材成品的成形性能，因此对出现三角区裂纹的铸坯一般都作降级或判废处理，大大增加了连铸工序成本。2008年3月以来，攀钢连铸板坯经常出现三角区裂纹缺陷，严重影响了攀钢的

2、经济效益。笔者对铸坯三角区裂纹产生的各种影响因素展开深入的调查分析，采取针对性的改进措施，有效控制了三角区裂纹的产生。1影响因素及分析裂纹裂纹三角区裂纹产生的位置一般如图1所示。铸坯凝固过程中，由于钢中P、S等元素的偏析而形成低熔点的液相薄膜，使凝固前沿抵抗各种应力的能力大大减弱；另一方面，铸坯运行过程中，凝固前沿不可避免地受到各种应力的作用，当作用于凝固前沿的应力超过某一临界值时，凝固前沿就会沿柱状晶开裂。产生三角区裂纹的外力主要表现在：①铸坯侧面或铸坯弧面靠近角部区域强烈冷却或冷却不良而产生的鼓肚力和热应力；②侧导辊位置不当或积渣产生的机械应力；③铸坯弧面支撑和夹持不良导致的机械应力。

3、这些应力或其总应力在铸坯三角区超过钢的高温强度时，就使三角区的柱状晶开裂而形成三角区裂纹。图1板坯三角区裂纹位置示意具体影响因素分析如下。1.1钢中成分对2008年产生三角区裂纹的所有炉次进行了统计分析，主要涉及两个钢种，分别以钢种1及钢种2命名，具体分布如图2所示。从图2可以看出，三角区裂纹产生的炉次89.6%为钢种1，而钢种1产量只占连铸板坯总产量的20%左右，这说明三角区裂纹的产生与钢种特性关系密切，也说明了钢种成分对三角区裂纹的影响较大。资料表明，钢中含碳量为0.10%～0.15%时，由于在凝固过程中存在包晶反应，此时钢的高温塑性显著降低，裂纹敏感性加大,在相同外力的作用下就更加容

4、易产生裂纹[1]。表1为攀钢几个典型钢种主要化学成分。从表1可以看出，钢种1标准下限、钢种3标准上限接近于钢的含碳裂纹敏感区域，但出现裂纹的几率却有明显差别；同时从实际钢种成分统计情况看，虽然钢种1平均碳含量正好位于裂纹敏感区域，但钢种1与钢种2缺陷炉次平均碳含攀钢技术·25·量与正常炉次的平均碳含量并没有差别，这说明，在攀钢现行连铸工艺条件下，钢中碳含量对三角区裂纹的影响不明显。图2钢种缺陷分布钢中P对裂纹的影响主要是P在凝固过程中，由于P在枝晶的富集，使枝晶间的偏析增加，并形成低熔点物质，因此在外力作用下容易造成裂纹的产生。但从表1看出，钢种1与钢种2缺陷炉次与正常炉次P的平均值也没有

5、差别，这同样表明钢中P对三角区裂纹没有明显影响。钢中S在凝固时一方面与钢中Fe结合，易形成低熔点的FeS分布在晶界，引起晶间脆性，从而成为裂纹扩展的路径；另一方面，一部分S与钢中锰结合生成MnS，如果钢中Mn/S高，有足够的Mn与S结合，生成的MnS以棒状形式分散在奥氏体基体中，增强了钢的高温强度和塑性，则不易形成裂纹。资料表明钢中Mn/S应不低于25。从表1所列钢种成分来看，易于出现缺陷的钢种1其钢中Mn含量相对较低，而S含量要求又相对较宽，Mn/S相对不足。从统计结果来看，钢种1正常炉次平均Mn/S为27，而缺陷炉次平均Mn/S仅为15；从钢中S含量分布来看，钢种1缺陷炉次平均S含量为

6、0.021%，而正常炉次平均S含量则为0.013%，平均S含量高出0.008%；钢种2正常炉次与缺陷炉次基本没有区别，均为0.013%；而没有出现三角区裂纹的钢种3平均S含量仅为0.008%,Mn/S达到125。从以上分析可以看出，理论上讲，钢中C、P、S等元素都可能影响三角区裂纹的产生，但实际调查结果来看，在攀钢连铸条件下，钢中S含量偏高，钢中Mn/S比相对不足，与三角区裂纹的产生关系密切，而C、P的影响则不明显。表1攀钢板坯连铸典型钢种主要化学成分%钢种CPSMnMn/S钢种1标准要求0.12~0.20≤0.40≤0.400.2~0.4正常炉次平均0.150.160.1127缺陷炉次平

7、均0.150.160.2115钢种2标准要求≤0.09≤0.025≤0.0250.2~0.45正常炉次平均0.050.0140.01326缺陷炉次平均0.060.0130.01325钢种3标准要求0.07~0.12≤0.025≤0.0150.9~1.2正常炉次平均0.090.150.08125缺陷炉次平均1.2中包钢水温度钢水过热度低，铸坯等轴晶增多，同时铸坯凝固速度较快，坯壳变厚，反之则等轴晶减少，铸坯凝固速度变慢，坯