连铸坯表面裂纹形成及防止

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1、连铸坯表面裂纹形成及防止宋晔内容1前言2铸坯表面纵裂纹3铸坯表面横裂纹4铸坯表面星形裂纹5结论1.前言连铸坯质量概念：◆铸坯洁净度（夹杂物数量、类型、尺寸、分布）◆铸坯表面质量（表面裂纹、夹渣、气孔）◆铸坯内部质量（内部裂纹、夹杂物，中心疏松、缩孔、偏析）◆铸坯形状缺陷（鼓肚、脱方）1.前言铸坯裂纹是影响连铸机产量和铸坯质量的主要缺陷。据统计铸坯各类缺陷中的50％为裂纹。铸坯出现裂纹，重者会导致漏钢和废品，轻者需进行精整。2铸坯表面纵裂纹2.1板坯表面纵裂纹特征表面纵裂纹可能发生在板坯宽面中心区域或宽面到棱

2、边的任一位置产生。图2－1为板坯宽面中心区域的纵裂纹和纵裂纹的显微形貌。以250×1200mm（C=0.08%）板坯为例：细小纵裂纹：宽度1-2mm，深度3-4mm，长100mm左右。宽大纵裂纹：宽度10-20mm，深度20-30mm，长度有几米，严重时会贯穿板坯而报废2铸坯表面纵裂纹综合分析表明纵裂纹有以下特征：（1）产生纵裂纹的表面常伴有凹陷（depression），纵裂纹的严重性与表面凹陷相对应。（2）裂纹沿树枝晶干方向扩展。（3）裂纹内发现有硅、钙、铝等元素的夹杂物。（4）在裂纹周围发现有P，S，Mn

3、的偏析（5）在裂纹边缘出现有一定的脱碳层，说明裂纹是在高温下形成扩展的。2铸坯表面纵裂纹图2-1板坯表面纵裂纹形貌2铸坯表面纵裂纹2.2表面纵裂纹产生的原因◆板坯横断面低倍检验指出，纵裂纹起源于激冷层薄弱处（约2-3mm）。◆结晶器的模拟试验指出，纵裂纹起源于结晶的弯月面区（几十毫米到150mm）周边坯壳厚度薄弱处。这说明纵裂纹起源于结晶器的弯月面区初生凝固壳厚度的不均匀性。由于受力的作用：（1）板坯凝固壳四周温度不均匀而产生的收缩力。（2）板坯收缩由钢水静压力产生的鼓胀力。（3）宽度收缩受侧面约束产生的弯曲

4、应力。这些力的的综合作用在坯壳上，当张应力超过钢的高温允许的强度，则就在坯壳薄弱处萌生裂纹，出结晶器后在二冷区继续扩展。2铸坯表面纵裂纹在结晶器弯月面区坯壳厚度生长不均匀的主要原因是：（1）包晶相变（L+δ→γ）收缩特征，气隙过早形成，导致坯壳生长不均匀。（2）工艺因素影响结晶的坯壳生长不均匀。显然要防止产生纵裂纹，就是要使结晶的弯月面初生坯壳厚度均匀，避免坯壳产生应力梯度。要做到这点，对于包晶相变的收缩特征是由Fe-C相图决定的，人为无法改变，而重要的是准确控制影响结晶的初生坯壳生长的工艺因素，来防止产生纵

5、裂纹。2铸坯表面纵裂纹2.3影响表面纵裂纹产生的因素（1）钢水成分◆[S]>0.015%，纵裂纹增加（图2-2）；◆[C]=0.12～0.15%，纵裂纹产生严重（图2-3）图2-2钢中[S]与裂纹指数的关系2铸坯表面纵裂纹图2-3含碳量对板坯宽面纵裂纹的影响2铸坯表面纵裂纹（2）拉速拉速增加，纵裂纹指数增加（图2-4）；图2-4拉速对纵裂纹的影响2铸坯表面纵裂纹（3）保护渣液渣层厚度<10mm，纵裂纹增加（图2-5）。图2-5液渣层厚度对纵裂纹的影响2铸坯表面纵裂纹（4）结晶器液面波动液面波动<±5mm，纵裂

6、纹最少（图2-6）；图2-6结晶器液面波动对纵裂纹的影响2铸坯表面纵裂纹2.4.防止表面纵裂纹措施防止纵裂纹产生的根本措施，就是使结晶器弯月面区域坯壳生长厚度均匀。（1）结晶器初始坯壳均匀生长合适结晶器锥度调节结晶器水量和进出水温度，控制结晶器弯月面铜板温度为恒定值。2铸坯表面纵裂纹（2）结晶器钢水流动的合理性液面波动±3～±5mm浸入式水口对中，防止偏流合理的浸入式水口设计（合适的出口直径，倾角）合适的水口插入深度（3）结晶器振动合适的频率和振幅2铸坯表面纵裂纹（4）出结晶器铸坯运行二次冷却均匀性（5）调整

7、钢水成分钢中碳含量避开包晶区，C向下线或上线控制钢中S<0.015%残余元素Cu、As、Zn控制<0.1%3铸坯表面横裂纹3铸坯表面横裂纹3.1表面横裂纹特征横裂纹可位于铸坯面部或棱边横裂纹与振痕共生，深度2～4mm，可达7mm，裂纹深处生成FeO。不易剥落，热轧板表面出现条状裂纹。振痕深，柱状晶异常，形成元素的偏析层，轧制板上留下花纹状缺陷。铸坯横裂纹常常被FeO覆盖，只有经过酸洗后，才能发现。3铸坯表面横裂纹3.2横裂纹产生原因（1）横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，振痕越深，则横裂纹越严重，在

8、波谷处，由于：－奥氏体晶界析出沉淀物,产生晶间断裂－沿振痕波谷S、P元素呈正偏析，降低了钢高温强度。这样，振痕波谷处，奥氏体晶界脆性增大，为裂纹产生提供了条件。3铸坯表面横裂纹3.3影响产生横裂纹因素（1）钢成分C＝0.10～0.15%，坯壳厚度不均匀性强，振痕深，表面易产生凹陷或横裂纹；生产实践表明，C＝0.15～0.18%或0.15～0.20%时，振痕浅了，铸坯边部横裂减少；降低钢中[N]，防止