连铸板坯中间裂纹控制实践

连铸板坯中间裂纹控制实践
连铸板坯中间裂纹控制实践
y黄重付劲光
(安阳钢铁集团有限责任公司)
摘要分析了安钢第二炼轧厂板坯中间裂纹的成因及影响因素,提出了减少中间裂纹的具体措施。

措施实施后,取得了明显的效果。

关键词连铸板坯中间裂纹
PRACTIC E ON CONTROL OF INTERMEDIATE C RACK IN CC SLAB
Huang Zhong Fu Jinguang
(Anyang Iron and Steel Co.,Ltd.)
ABSTRACT This paper analysis the reason and influencing factors of intermediate crack from slab in No.2Steelmaking and Rolling Plant,Ayang Steel.and puts forward the measures to reduce in termediate crack.after the measures is pu t into effect,the obvious effect is achieved.
KEY WORDS CC slab intermediate crack
0 前言
安钢2005年8月份投产的120t转炉炉卷轧机工程是一条炼钢精炼连铸轧钢四位一体的板材生产线,可实现热送热装。

其中连铸机引进自SMS-DMG,断面最大宽度达3250mm,为目前世界上最宽断面连铸机之一。

自2006年2月份以来,铸坯内部出现了较严重的中间裂纹,严重影响了板材的性能合格率。

为此对中间裂纹进行了系列研究,采取相应措施,取得较好效果。

1 连铸机主要技术参数
机型:直结晶器多点弯曲多点矫直弧型板坯连铸机;
铸机基本弧半径:6.67m;
浇注断面:150mm1600~3250mm;
结晶器长度:950mm;
冶金长度:18.687m;
拉速范围:0.2~2.0m min;
中包容量:33t(工作) 36t(溢流)。

2 中间裂纹形貌及形成机理
2.1 中间裂纹的形貌
中间裂纹表现为内部横裂纹,在铸坯内、外弧都有可能发生,在横向低倍上呈团状,在纵向低倍上呈较整齐的线状。

距铸坯表面20~45m m,长度10~ 35mm。

2.2 中间裂纹形成机理
资料认为[1,2],中间裂纹在钢的第!脆性区间产生,起源于凝固界面,属于晶界裂纹。

其形成机理是是由于高温晶界处富集氧、硫、磷等杂质,导致晶界结合力弱,降低了钢的高温强度和高温塑性,使钢水在凝固过程中,由于外力作用(热应力、弯曲矫直力、辊压下力等)到凝固界面上,造成一次枝晶的晶界开裂,形成裂纹。

3 中间裂纹的影响因素
3.1 硫、磷含量对中间裂纹的影响
由中间裂纹形成机理可知,硫、磷的聚集是造成晶界结合力降低的主要因素之一,因此,降低钢中硫、磷含量可减少中间裂纹的发生几率。

表1为硫含量对铸坯中间裂纹影响统计。

表1 硫含量对铸坯中间裂纹的影响
中间裂纹
指数
比例 %
[s]?0.015%[s]:0.015%~0.005%[s]#0.005%
<0.560.975.3100
由表1可知,随着钢中硫含量整体降低,铸坯低倍合格率(裂纹指数小于0.5)提高。

其中当硫含量大于0.015%时,中间裂纹发生率高达97%以上,其低倍合格率仅为60.9%。

而当钢中硫含量小于0.005%时,铸坯低倍基本无缺陷,合格率达100%。

从实际生产数据看,磷含量对中间裂纹的影响不显著,这可能与目前安钢第二炼轧厂钢水整体磷含量控制水
平较好有关。

2006年 8月河南冶金 Aug. 2006第14卷第4期 HENAN ME TALLURGY Vol.14 No.4 y联系人:黄重,助理工程师,河南.安阳(455004),安阳钢铁集团有限责任公司技术中心; 收稿日期:2006 8 10
3.2 拉速对中间裂纹的影响
中间裂纹起源于凝固界面,而凝固界面的位置与拉速的关系最大,因此拉速对中间裂纹有较大影响。

拉速愈高,则液芯越长,那么中间裂纹产生位置就越靠近铸坯表面。

反之,则越靠近心部。

表2为现场拉速对比试验中中间裂纹情况:
表2 拉速对中间裂纹的影响
拉速 m mi n 裂纹长度
mm
裂纹距表面距
离 mm
裂纹指数
1.430250.9
1.217400.6
1.10 0
由表2可以看出,随着拉速的降低,中间裂纹位置逐渐靠近中心,且裂纹长度减少,指数降低,当拉速小于1.10m min,中间裂纹已很难观测到。

3.3 二冷配水对中间裂纹的影响
资料认为[3],铸坯经过喷水段时,铸坯中心向表面传递热量,当冷却不均匀或喷嘴堵塞时,造成铸坯表面回温,坯壳受热膨胀,凝固前沿引起张力应变,当张力超过临界值时,便产生中间裂纹。

第二炼轧厂实际生产发现,不同配水量对中间裂纹影响不明显,但是喷嘴状况对中间裂纹有较大影响,当喷嘴出现堵塞或喷偏时,铸坯表面有明显的回温现象。

经清理和更换后,表面温度趋均匀,裂纹发生率也明显降低。

3.4 扇形段的设备状况对中间裂纹的影响
扇形段的设备状况是决定铸坯质量的首要保证,也是关键因素之一。

在生产中,随着浇注炉数的增加,扇形段的对弧精度和辊缝值都会发生偏
差,这样造成铸坯在运行过程中,固液界面处所承受的应力如矫直应力、弯曲应力、鼓肚应力等都会增加,由此产生的塑性变形超过了所允许的钢的高温强度和极限应变值,造成枝晶间裂纹。

安钢二炼轧生产实际表明,在设备状况出现问题的情况下,通过工艺控制只能减轻裂纹程度,很难使中间裂纹消失。

在出现严重中间裂纹时,对相应的扇形段进行更换后,铸坯质量明显提高。

同时,优化工艺控制可以生产出内部质量无缺陷铸坯。

4 采取措施
4.1 控制钢中硫、磷含量
通过优化炼钢操作,提高精炼水平,提高了硫、磷内控合格率。

表3为2006年1~6月份普碳钢硫含量控制水平。

由表3可知,自4月份采取措施以来,平均硫含量为0.012%,硫含量受控率(S#0.020%)达到了
表3 2006年1~6月份普碳钢硫含量控制水平%硫含量最大值最小值平均值硫受控率
10.0290.0030.01682.7
20.0300.0060.01489.1
30.0270.0040.01586.2
40.0240.0020.01294.1
50.0250.0030.01296.6
60.0240.0020.01195.7 94%以上,控制水平比2、3月份有了明显提高。

4.2 优化拉速制度
根据不同铸坯断面和钢水过热度,制订了严格的拉速匹配制度,同时要求恒速浇注。

在铸坯内部有中间裂纹时,根据裂纹位置,计算出合适的拉速指导生产,减轻裂纹程度,避免中间裂纹恶化。

4.3 加强二冷系统的管理
根据不同钢种采用不同的配水量,一般来说,由于低合金钢裂纹敏感性较强,因此,低合金钢二冷水量要小于普碳钢。

另外,重点加强对二冷水水质和喷嘴的管理,定期检查喷嘴状况,对有堵塞、喷偏的喷嘴,及时维修
和更换。

4.4 扇形段的管理
每浇次取铸坯低倍试样,发现出现批量中间裂纹要及时检查相应扇形段,对有问题的扇形段进行更换。

在铸机出现意外情况对铸机设备状况造成不良影响时,及时关注铸坯质量,如发现质量出现波动,及时维修或更换。

5 取得效果
采取以上措施后,目前安钢宽板坯连铸机铸坯内部质量基本无缺陷,铸坯低倍检验合格率由2006年2、3月份60%左右,提高到目前98%以上,同时板材的废品和协议材比率也大幅降低。

6 结语
连铸板坯中间裂纹是由钢水质量、浇铸工艺以及设备状况综合作用的结果。

通过对安钢第二炼轧厂现场数据的分析可知,板坯连铸机的设备状况是影响中间裂纹的首要和关键因素,在保证铸机状况的同时,通过提高钢水质量、改善连铸工艺,可以完全消除中间裂纹,从而生产出内部质量无缺陷的连铸坯。

7 参考文献
[1] 佟新,李蓉.板坯中间裂纹产生的原因及预防措施.鞍钢技术.
2003(3):41~43.
[2] 张茂存,刁承民,唐立冬.连续板坯中间裂纹的分析与改进.铸
坯质量.2005(5):23~26.
[3] 陈雷.连续铸钢.北京:冶金工业出版社,1994.131.
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2006年第4期河南冶金。