鞍钢连铸板裂纹防止措施研究

《鞍钢连铸板裂纹防止措施研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、连铸板坯的内部裂纹主要有中间裂纹、皮下裂纹、角部裂纹、中心裂纹、三角区裂纹等类型，其中最经常发生的是中间裂纹、中心裂纹和三角区裂纹。对于中间裂纹已有很多研究，但是对中心裂纹目前已有的研究报道不多。Kusano等根据中心裂纹沿拉坯长度方向变化规律和裂纹开裂面形貌特征，认为中心裂纹是由于在凝固最后阶段铸坯芯部少量未凝固钢水被已凝固部分包围，凝固收缩得不到补充所致。对于三角区裂纹的成因有关的研究报道也很少，张帆等介绍了其采用降低钢水过热度、改变二冷配水、提高铸机精度等措施减少三角区裂纹的研究结果。曾祖谦提出，三角区裂纹形成是由于在二冷区首段铸坯窄边急剧冷却造成热应力过大所致。鞍钢新钢

2、铁有限第二炼钢厂有两台板坯连铸机，铸坯厚度为230mm和250mm两种规格，宽度10001800mm，拉速1.01.4m/min，近年来铸坯中心裂纹和三角区裂纹发生得较为频繁。为了解决这一质量问题，鞍钢新钢铁有限与北京科技大学合作进行了系统的试验研究，在弄清裂纹成因的基础上采取对策，有效地防止了中心裂纹和三角区裂纹缺陷的发生。凝固过程连铸板坯内部热量主要向上下两个表面传递，由此可以推知，表面高温区域下方铸坯内部的凝固会较迟缓，而表面较低温度区域下方铸坯内部的凝固则进行得较快。根据中心裂纹和三角区裂纹发生位置与铸坯宽度方向表面温度的对应关系，可以推测鞍钢二炼钢铸坯中心裂纹和三角区

3、裂纹产生的机理如下。由于铸坯沿宽度方向冷却不均匀，与铸坯表面较低和较高温度区相对应，在铸坯内部两侧距窄边150mm处、两侧距中心大约500mm处同样存在4个较高温度区和与之相邻的5个较低温度区。在凝固最后阶段，铸坯内部较高温度区尚有部分钢液未凝固，而相邻较低温度区域已基本凝固或接近完成，但尚不具备足够的延性以抵抗变形。此时，如夹辊开口度过大，铸坯剩余液相静压力膨胀，将相邻较低温度区刚结束或基本结束凝固的部分拉开。由于开裂小，钢水不能流入补充，因此形成裂纹。而与表面高温区对应的铸坯中心处，钢水能够补充，因此不会形成裂纹。研究中还采用自动辊缝仪对铸机夹辊间开口度进行了测定，发现在铸

4、机前半部(2～10号扇形段)，开口度控制得较好，但在第11～15号扇形段，即铸坯结束凝固位置附近，开口度出现很大正偏差(达3mm)。凝固终点附近夹辊开口度过大，为铸坯内部剩余液相致使坯壳嘭帐创造了条件。综上所述，鞍钢二炼钢板坯中心裂纹和三角区裂纹较频繁发生的主要原因是：沿铸坯宽度方向冷却严重不均匀;②凝固终点附近夹辊开口度正偏差过大。为了防止和减少中心裂纹和三角区裂纹，首先加强厂辊列精度的控制，将1115号扇形段夹辊开口度严格控制到+0.5mm以内。鞍钢二炼钢连铸二冷采用计算机自动控制，祷机制造商提供了3种二冷温度控制模式及相应的水量控制，但没有提供凝固传热和二冷配水数学模型。

5、在防止中心裂纹和三角区裂纹方面，现有的3种二冷模式存在以下不足：冷却过弱，致使铸坯凝固终点位于喷水冷却区之外;②喷水冷却区后半段水量不足;⑧由于水量不足及喷嘴布置等原因，造成铸坯宽度方向冷却严重不均匀。为了改善二冷，首先对凝固传热和二冷配水数学模型进行了开发研究。通过离线数学模型的反复试算，得到了新的二冷温度控制模式及相应的各冷却区水量。与原有模式相比，新二冷控制模式主要特点为：尽量加强冷却;②受总水量限制(不能超过180m3/h)(3上标)，适当减少了二冷区前半段水量比率，加强二冷区后程尤其是凝固终点附近区域的冷却。采用新的二冷控制模式后，铸机水平段冷却加强。由于喷水量增大，

6、显著改善了过去铸坯宽度方向冷却不均匀的程度。与原二冷模式相比，采用新的二冷模式后，铸坯1/4宽度处与1/2宽度处表面温度差由过去的57℃减小至10℃。在采取了严格控制凝固终点附近夹辊开口度和加强二冷区后程冷却并改善沿宽度方向祷坯冷却不均匀程度后，鞍钢第二炼钢厂铸坯的中心裂纹和三角区裂纹发生率由过去的58%和33%降低至接近零，同时中心偏析程度也有显著的改善。结论(1)由于沿铸坯宽度方向冷却不均匀，在铸坯表面3个喷嘴下方和两侧边角处存在;处较低温度区和相邻的4处较高温度区域。而中心裂纹和三角区裂纹位置恰好与铸坯表面较低温区域相对应，即中心裂纹和三角区裂纹绝大多数发生在表面较低温区

7、下方铸坯内部。(2)铸坯中心裂纹和三角区裂纹形成的主要原因为：在3个喷嘴下方铸坯内部和两侧边角附近铸坯内部存在5处较低温度区，而较低温度区之间为较高温度区。在凝固最后阶段，较高温度区尚有部分钢液未凝固，而较低温度区钢液已基本凝固或接近完成凝固。当夹辊开口度过大，铸坯剩余液相使坯壳膨胀，将相邻较低温度区域刚结束或基本结束凝固的部分拉开，因此形成裂纹。(3)通过严格控制凝固终点附近夹辊开口度，增强二冷后程冷却水量以减轻沿铸坯宽度方向冷却不均匀程度，鞍钢二炼钢连铸板坯的中心裂纹和三角区裂纹降低至接