连铸板坯表面夹杂

表3 Mn／S与裂纹废品率的关系
Mn/s ≥24 15～24 ≤15
裂纹废品率 /%
0
0.16
8.14
结晶器内钢液的不均匀凝固对板坯纵裂的产生有很大 影响。要改善结晶器的不均匀凝固状态，抑制凝固初期 弯月面附近的不均匀凝固尤为必要。由于不均匀凝固受 保护渣的影响最大，而液态保护渣的凝固温度又有随其 碱度(CaO／SiO2)增加而升高的特性。因此，在使用高 碱度保护渣时，可通过提高保护渣的凝固温度使结晶器 与铸坯之间的保护渣具有较高比率的固相，从而达到均 匀缓冷的目的。 结晶器与铸坯间的摩擦力受结晶器窄面锥度的影响很 大，窄面锥度小时，窄边的凝固壳与结晶器不接触，使 凝固壳的生长速度放慢，容易发生拉漏；窄面锥度大时， 坯壳表面温度高，即在强度较小的结晶器上部产生接触 压力，故易发生铸坯纵裂。为此，应保持结晶器合理的 倒锥度(一般设定为0.8％左右)，并要经常维修，及时更 换。
6 结束语
分析了板坯连铸表面夹杂和纵裂的分类、产生 及影响因素，并提出相应的解决措施。在生产 中应充分认识到夹杂和裂纹对产品的危害性， 提高质量意识，采取合理的控制措施，生产出 夹杂含量低、颗粒细小、分布均匀且裂纹少的 连铸坯，提高产品质量，在市场竞争的环境中， 创造更多的经济效益。
2 夹杂来源和形成机理
马钢一钢板坯的夹杂主要有两种类型，I类为块状分布 呈黄或白色，Ⅱ类为连续分布呈青色。通过电镜扫描分 析发现，I类夹杂是因耐火材料成块脱落造成，其结构 与上水口砖及某种耐火泥的成分、颜色和岩相结构基本 相同。由此推断I类夹杂的来源主要是结晶器上口与其 护板之间抹的耐火泥和石英上水口成块脱落。Ⅱ类夹杂 的基体中有大小不等的结晶相α—A12O3颗粒，具有来源 于脱氧产物的特征；另外还有SiO2，为石英下水口的熔 融状态。可以推断Ⅱ类夹杂的来源是石英下水口吸附 A12O3后的产物。形成的机理是A12O3，易在石英质水口 壁上附集，形成凸起状颗粒，随着颗粒的增大及受钢流 冲刷，最后脱离石英水口进入结晶器内。以A12O3 和 Si02为主要组成的夹杂物的熔点高，不易被保护渣熔融 吸附，当它存在于结晶器的弯月面处时，若操作不慎， 就很容易被卷入铸坯表面形成表面夹杂。
马钢连铸板坯表面夹杂与裂纹 马钢连铸板坯表面夹杂与裂纹 的分析研究
1 2 3 4 5 6 前言 夹杂来源和形成机理 减少夹杂的办法 纵裂形成原因 产生表面纵裂的因素 结束语
1 前言
连铸板坯表面出现夹杂与裂纹是影响铸坯 质量的重要缺陷，轻者要进行表面精整， 重者会导致出现废品，影响铸机生产，增 加企业的成本。本文就马钢第一炼钢厂板 坯(220mm×l300mm)生产中出现的表面夹 杂和表面裂纹问题，分析研究其产生的原 因，并提出减少的措施。
C=0.10％～0.18％的亚包晶钢坯壳生长不均匀， 是由于δ／γ相变时的收缩在凝固完后继续进行， 使坯壳变形在很大的温度区间内进行，坯壳向内 的线收缩大；过包晶钢在δ／γ相变终了时仍有液 相存在，坯壳变形在有液相和很窄的温度区间内 进行，坯壳向内的线收缩小；δ单相凝固钢的δ／ γ相变是在凝固终了后温度较低的区间内进行， 此时坯壳已具有一定的厚度和强度，坯壳向内的 线收缩和变形小。为减少纵裂，在弯月面区域生 成的坯壳要薄且均匀，即要减少铸坯与结晶器之 间的热流。纵裂与含C量的关系见表1。
5 产生表面纵裂的因素
1)保护渣行为的影响 2)钢成分的影响 (1)钢中C含量 (2)钢中S、P含量 (3)Mn／S 3)结晶器冷却效果的影响 4)二冷对铸坯质量的影响
实践表明，保护渣熔融不充分或渣厚度不均匀， 可降低宽面导热率的保护渣可减少纵裂，即使是 其耗量增加亦可减少纵裂，但耗量过多易使液渣 流人不均匀，还会使纵裂增加。如果结晶器与坯 壳之间的渣膜厚度增加时，因缓冷而使坯壳与渣 膜在接触时的变动减少，可减少纵裂。所以保护 渣层厚度应适当地控制。 ， 选择保护渣要从化学成分上控制其熔融温度、 熔化速度、粘度和碱度，使之满足对应钢种的工 艺要求。另外，注速、注温和液位也影响保护渣 的流人，应稳定注速、钢水过热度为15℃时最佳， 并保持结晶器液位稳定，才可使保护渣稳定均匀 地流人。
表2 S含量与纵裂发生率的关系 %
S含量 纵裂发 生率
0.013 1.55 5.5
Mn与S的亲合力远大于Fe与S的亲合力。由于 硫化物一般不在液态钢中沉淀，它仅在凝固的 最后阶段产生。当Mn／S低时，沉淀物主要为 低熔点的FeS，易引起晶间脆性；Mn／S高时 有足够的[Mn]与[S]结合，产生MnS以棒状形式 分散在奥氏体基体中，MnS的熔点约1580℃。 比Fe—FeS的熔点高很多，因而不会形成裂纹 源。因此，应在钢水冶炼时根据[S]含量控制钢 中的[Mn]含量，表3示出Mn／S对纵裂的影响。
(1)由于凝固壳上温度梯度的变化，在铸坯上可能产 生大的张力应变，这与轴向喷水冷却有关； (2)喷水冷却强度对凝固壳的局部温度分布有影响，从 而会改变钢的高温机械性能及凝固壳对液芯钢水静压力 的抗力； (3)某一部分凝固壳经过喷水区下行时的温度波动可以 影响A1N相的析出，从而降低钢的高温延展性，易产生 裂纹； (4)喷水冷却强度对凝固速度、液相深度都有影响。 虽然增加二冷喷水量可减少鼓肚，从而减少中心偏析、 中心裂纹等与鼓肚有关的缺陷，但是其效果是有限的。 二次冷却应主要考虑改善表面横裂和纵裂等缺陷，现在 已普遍采用的气—水喷雾冷却，就是使铸坯冷却均匀， 冷却强度较低，可防止表面回热，从而改善表面横裂和 表面纵裂缺陷。
表1 纵裂与含C量的关系 ％
C含量 <0.085 0.085～0.64 >0.164 有纵裂板坯 1.2 22.5 16.1
产生裂纹的一个重要因素是铸坯的高温强度 不足，钢中S、P的含量会导致钢高温强度的 差异。P使钢的塑性下降而变脆，由于显微偏 析，当铸坯出现少量的鼓肚和菱变时，在横 向拉应力下使晶界面上产生微裂纹，到二冷 区后微裂纹扩展成纵裂，一般应控制P<0.030 ％。S与Fe形成FeS，Fes还能与Fe形成低熔点 热脆性共晶体，并在晶界析出，极易使晶界 处发生裂纹。统计表明，S含量越低，纵裂发 生率也越低，见表2。
3 减少夹杂的办法
1)改善钢水质量 炉后挡渣、红包出钢、吹氩、保温，硅铝铁 脱氧，提高终点[C]含量。 2)选优质耐材改进品质 用铝碳水口取代石英下水口，改进结晶器上 口与护板之间的耐火泥等。 3)稳定操作 稳定钢水温度、结晶器液面和拉速，扩大中 间罐容量，缩短钢水衔接时间等。
4 纵裂形成原因
连铸坯产生裂纹的主要原因是初生坯壳厚度不 均匀，在坯壳薄处产生应力集中，当应力超过坯 壳的抗拉强度时就产生裂纹。微裂纹形成后在外 部因素包括工艺操作和在线设备的各环节，如保 护渣的行为、结晶器的锥度及传热状况、振动条 件、二冷制度、二冷设备的布置及状态、工人操 作水平等，都会导致纵裂的形成和发展。纵裂一 般在结晶器内形成初形，出结晶器后在二冷区内 扩展长大，最后形成明显的纵裂纹，甚至导致漏 钢事故。马钢一钢板坯纵裂一类为粗长的纵裂纹， 主要分布在板面中部；另一类为细小呈线状的纵 裂纹，主要分布在板面的边部。