铸坯角部纵裂纹产生的原因及改进

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1、冶金之家网站铸坯角部纵裂纹产生的原因及改进周红宇(河北前进钢铁集团炼钢厂，河北霸州065701)摘要:分析了河北前进钢铁集团炼钢厂150mm×620mm铸坯表面角部纵裂纹的形成机理，认为铸坯的角部纵裂纹缺陷形成于结晶器，与结晶器的工艺参数、水量及保护渣的状况有密切关系。通过对铸坯角部纵裂纹的实物形貌特征进行分析，调整了主要工艺、设备参数、配水参数，使铸坯角部纵裂纹缺陷得到有效控制。关键词:铸坯;角部纵裂纹;原因;改进1引言集中出现在河北前进钢铁集团炼钢厂150mm×620mm铸坯的角部纵裂纹缺陷曾一度困扰着生产，

2、影响了带钢的质量。针对这种缺陷，炼钢厂技术人员从多方面对铸坯的表面角部纵裂纹缺陷进行攻关。经过跟踪调查和分析研究，对这种缺陷的形成机理逐渐形成了一个较为完整的认识。通过调整一系列主要工艺及设备参数、配水参数，铸坯角部纵裂纹缺陷得到了有效控制。2连铸机的主要技术参数机型:立弯式直弧形板坯连铸机流数:3机3流断面:150mm×(450～670)mm基本弧形半径:6．5m矫直:采用多点弯曲多点矫直设计拉速:0．3～2．0m/min结晶器:可调板式直结晶器冶金长度:14m结晶器长度:900mm该连铸机具有铸坯凝固末端轻压

3、下功能，采用密排辊、分节辊等，对铸坯内部质量和表面质量提供了良好的设备保障。3铸坯角部纵裂纹的基本特征及形成机理3．1铸坯角部纵裂纹的特征角部纵裂纹主要出现在铸坯宽面和窄面之间棱角两侧距边部10～25mm范围内，一般是间断性出现，偶尔也会连续出现，有时在铸坯浇铸方向的左侧或者右侧，有时两侧同时出现。该缺陷产生的位置，绝大部分出现在外弧面的倒角上，个别炉次出现在内弧面的倒角上，但不会在铸坯的外弧、内弧面同时出现。该缺陷通常只出现在铸坯外弧或内弧面的某一个倒角上，偶尔在外弧或内弧面的两个倒角上同时出现。从缺陷的特征看

4、，大部分为沿铸坯长度方向的断续分布，少量严重的沿铸坯通长分布。从边裂铸坯实物看，铸坯中间明显比边部高3～5mm，相当于铸坯边部与中间有一个明显的台阶，而部分台阶明显处就产生了纵裂纹，如图1所示。冶金之家网站3．2铸坯角部纵裂纹缺陷的形成机理铸坯角部纵裂纹缺陷的产生位置在结晶器内，其形成的机理是在凝固坯壳与结晶器壁不断地“接触－脱开－接触－脱开”运动过程中，由于不规则的气隙导致传热效果差，使初生坯壳凝固厚薄不均匀;在钢液静压力和脱开区域铸坯回热的作用下，坯壳所受的拉应力超过其高温允许强度和应变，在坯壳最薄弱的角部产

5、生应力集中，最终形成了角部纵裂纹缺陷，并在二冷区冷却收缩下进一步扩展。(1)结晶器铜板不均匀磨损严重和结晶器锥度变化较大，导致坯壳与铜板间的气隙分布不均匀，恶化了结晶器内的传热效果，使凝固坯壳厚度减薄且不均匀性增加，是产生铸坯角部纵裂纹缺陷的主要原因。(2)结晶器冷却水配置不合理，冷却强度不均匀性增加，是产生铸坯角部纵裂纹缺陷的直接原因。在铸机大弧不准的情况下，铸坯角部坯壳没有足够的抵抗变形与撕裂的能力，恶化了铸坯角部纵裂纹缺陷。(3)由于上述几方面原因的综合作用，增加了中包钢液过热度、拉速、结晶器保护渣等连铸工

6、艺参数波动对铸坯角部缺陷变化的敏感性。尤其是结晶器冷却强度不足，减小了铸坯凝固坯壳厚度和结晶器铜板抵抗变形的能力，对角部纵裂纹缺陷的产生和在结晶器内的扩展起到了积极的促进作用。4连铸坯角部纵裂纹的影响因素为了找到引起150mm×620mm铸坯边部纵裂纹缺陷的原因，我们对连铸机的工艺参数和设备等逐项进行验证和排除，具体开展了以下工作。4．1结晶器锥度及过钢量对角部纵裂纹的影响由于结晶器锥度偏小，而且宽面锥度比窄面锥度小，不利于消除凝固收缩过程中产生的气隙，造成坯壳与结晶器壁之间的紧密接触程度下降，传热热阻增加和结晶

7、器传热效率降低，导致结晶器内初生坯壳生长不均匀且坯壳较薄，强度较低，在脱开结晶器壁时由于坯壳回热增加了热应力，容易造成坯壳撕裂形成纵向裂纹［1］。此外，结晶器宽窄面锥度不一致，将加剧铸坯宽面、窄面传热的不均匀性，导致结晶器宽窄面的不均匀磨损。尤其在结晶器使用后期更为明显，不仅使初生坯壳的不均匀性增加，而且还容易在坯壳最薄弱处的角部因应力集中而形成裂纹。随着过钢量增加结晶器铜板的磨损程度增加，结晶器锥度变小，甚至出现了正锥度，角部缺陷也会明显增加。4．2结晶器冷却制度对角部纵裂纹的影响冶金之家网站结晶器冷却制度的主

8、要参数包括冷却水量大小及分配、冷却水流速、进出水温差等。冷却水量过小，结晶器内传热流降低，铸坯凝固坯壳薄，容易产生各种表面质量缺陷;冷却水量过大，水量消耗增加，而结晶器热流密度的提高却不明显。采用原结晶器冷却制度，结晶器出口处的坯壳厚度仅为14．5～15．0mm，而且铸坯宽、窄面的细小等轴晶生长不均匀，这在结晶器宽面和窄面热流密度分布的差异上得到了明显的反映，说明结晶器冷