第六讲 连 铸 坯 裂 纹 控 制
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
临值.
图2-4 钢的临界应变与其成分的关系
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.3 应变分析模型
鼓肚力 外力→矫直力 → 铸坯固液界面产生应变 → ε<ε临 → 裂纹 辊子不对中 热应力 （1） 鼓肚应变：
l2 Pl 4 B 32 ES 3 1600 S B t
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2 连铸坯内裂纹形成及防止
2.1 铸坯内裂纹产生位置
◆ 铸坯内有不同形状的内裂纹（图1-2） ◆ 内裂纹产生在脆性凝固区，ZST（零强度温度）－ZDT（零 塑性温度）区间（图2-1） ◆ 硫印检验表明，绝大多数内裂纹出现于距板坯表面约30～ 80mm，沿柱状晶方向延伸（图2－2，250×1550mm,Q235）； ◆ 探针分析表明，内裂纹中存在夹杂物，主要是MnS （图2－3）。
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院 ◆ [C]=0.12～0.15%，纵裂纹产生严重（图3－4）；
图 3-4 含碳量，保护渣拈度和板坯厚度对宽面纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 拉速
拉速增加，纵裂指数增加（图3－5）； 拉速增加，渣膜厚度减少（图3－6）。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3 连铸坯表面裂纹形成及防止
3.1铸坯表面裂纹类型
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 星形裂纹 ◆ 皮下气孔
图3-1 铸坯表面裂纹示意图
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3.2表面纵裂纹
3.2.1定义 沿拉坯方向，板坯表面中心位置或距边部10～15mm处产 生的裂纹。裂纹长10～1500mm,宽0.1～3.5mm，深<5mm。 3.2.2产生原因 在结晶器弯月面区（钢液面下170mm左右），钢凝固在 固相线以下发生δ→γ转变，导致凝固厚度生长的不均匀性， 由于热收缩使坯壳产生应力梯度，在薄弱处产生应力集中， 坯壳表面形成纵向凹陷，从而形成纵向裂纹。 可以说，结晶器弯月面区凝固壳厚度不均匀性是产生表 面纵裂纹的根本原因，在二冷区铸坯裂纹进一步扩展。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
1 连铸坯裂纹概论
1.1 连铸坯裂纹类型
（1） 连铸坯表面裂纹（图1－1）
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 网状裂纹 ◆ 皮下针孔
图1－1 铸坯表面缺陷示意图 1－表面纵裂纹；2－表面横裂纹；3－网状裂纹； 4－角部横裂纹；5－边部纵裂纹；6－表面夹渣； 7－皮下针孔；8深振痕
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-1 凝固两相区主要特征 参数变化
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-2存在内部裂纹缺陷的铸坯硫印检验结果
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-3 裂纹附近和正常部位的成分（wt%）
这些缺陷的控制战略如下图所示
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
引起连铸坯产品质量问题主要是三种缺陷：
◆ 非金属夹杂物：如薄板表面缺陷、线材拉拔 脆段、中厚板超声探伤不合格等 ◆ 铸坯裂纹：如中厚板、棒材表面缺陷等 ◆ 铸坯中心缺陷：管线钢氢脆裂纹、高碳硬线 拉拔脆断等 根据钢种和用途，减少连铸坯缺陷或把缺陷控制 在使产品不致产生废品限度内，这是提高连铸 坯质量的任务。 本文主要是讨论连铸坯裂纹控制。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
高温带液芯铸坯在连铸机内运行过程中是否产生 裂纹，主要决定于： （1）外力作用 （2）钢的高温性能 （3） 工艺性能
（4）设备性能
图1－3 产生裂纹因素示意图
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（1）外力作用
液面波动<±5mm，纵裂纹最少（图3－8）； 液面控制方式对纵裂影响如图3－9。
图3-8 结晶器液面波动对纵裂的影响
图3-9 液面控制方式对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（5） 结晶器热流和冷却
◆ 低碳钢，结晶器热流>60Cal/cm2· s，纵裂升高；
T = B + s + m + t
带液芯铸坯在连铸机内运行过程中受外力作用，产生的总 应变 T >ε 临，则产生裂纹。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
Q235， 碳当量 Cp＝0.16， Mn/S=19.5， ε 临=0.5%
图2-8 1882炉铸坯凝固参数及凝固前沿应变计算结果
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 设备性能
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器锥度 结晶器的振动（振动频率f，振幅S，负滑脱时间tN） 气水喷雾冷却 对弧准确，防止坯壳变形（对弧误差〈0.5mm〉 在线检测支承辊开口度(〈0.5mm〉 支承辊变形 多点矫直或连续矫直 多节辊 压缩浇注
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 钢的高温性能
钢可分为三个延性区： ◆Ⅰ区凝固脆性区（Tm-1350℃） ◆ Ⅱ区高温塑性区（1300-1000℃） ◆ Ⅲ区低温脆化区（900-700℃） Ⅰ区使铸坯产生内裂纹， Ⅲ区使铸坯产生表面裂纹。
图1－5 钢的延性示意图
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
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）
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 裂 纹 控 制
北京科技大学冶金学院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
目
录
1 连铸坯裂纹概论 2 连铸坯内部裂纹产生及防止 3 连铸坯表面裂纹产生及防止 4 连铸坯裂纹形成机理 5 结语
பைடு நூலகம்
连 铸 坯 质 量 控 制
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3.2.3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3－2）； ◆ Mn/S升高，纵裂降低（图3－3）；
图3-2 钢中[S]与裂纹指数的关系
图3-3 Mn/S对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
图3-5 拉速对纵裂纹的影响
图3-6 拉速对渣膜厚度的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 保护渣
液渣层厚度<10mm，纵裂增加（图3－7）。
图3-7 液渣层厚度对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 结晶器液面波动
◆ 中碳钢，结晶器热流>41Cal/cm2· s，纵裂升高。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
结晶器弱冷，有利于减少纵裂纹（图3－11）。
图3-11 结晶器弱冷对小纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（6） 结晶器的锥度
图3-12 结晶器锥度和钢成分对皮下内裂的影响 （断面尺寸240x240mm,拉速0.7m/min） ◆ 锥度<0.8%/m，窄面凸出→角部纵裂； ◆ 锥度>0.8%/m，窄面凹入→无角部纵裂。
设计板坯、大方坯时，推荐值:
SMS－Demag： ε临=0.1% Danieli: ε
临≤0.16%
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
ε临值主要决定于钢的成分。钢中碳当量CP、Mn/S比和 ε临关系如图2－4。 CP值计算式如下： CP＝C＋0.02Mn+0.04Ni-0.1Si-0.04Cr-0.1Mo 知道钢成分与Mn/S，计算出CP值，由图可查出ε
（2）矫直应变：
d 1 1 s＝ 100 （ s )( ) 2 Rn1 R
裂纹敏感钢：＝0.2～0.4% 结构钢：＝0.5%，由模型计算的结果如图2－6。
图2-6 拉速、过热度对凝固前沿矫直应变的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 辊子不对中应变：
300 s m m l2
m ＝0.5～1.5mm， m =0.2～0.4%，由模型计算的结果如图2－7。
图2-7 辊子不对中应变沿铸流方向的分布
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 热应力应变： t 0.1～0.2％
总应变
如应变可以线性叠加，那么凝固前沿发生的总应变
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器坯壳与铜板摩擦力 钢水静压力产生鼓肚（图1－4） 喷水冷却不均匀产生热应力 铸坯弯曲或矫直力 支承辊不对中产生的机械力 相变应力
当这些力作用在高温铸坯表面或 凝固前沿产生的应力或应变量超 过钢的σ 临或ε 临时就产生裂纹， 然后在二冷区裂纹进一步扩展。
图1－4 鼓肚现象
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
◆ 支承辊开口度对中 ◆ 收缩辊缝
(T )
5
(Ts ) 1 (T )
◆ 多点矫直或连续矫直 ◆ 压缩浇铸 板坯内部裂纹是带液芯铸坯在连铸二冷区扇形支承区产生 的，因此稳定的浇铸工艺，长寿命维护精良的设备技术 和均匀二次冷却技术是防止板坯产生内裂纹有效措施。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.2 产生内裂纹的判据
内裂纹的产生主要决定于凝固面前沿所能承受的应力应 变。当凝固前沿承受的应变ε 超过临界应变ε 临值，则 产生裂纹。 不同作者实际测定ε临值如下：
C，％ 0.15 0.17～0.28 0.16～0.23 0.13～0.15 0.13 0.18～0.24 0.42 ε（应变） 0.2～0.5 3.2～3.6 0.5～1.0 3.2～3.3 0.45～0.56 0.32～0.62 1.0～1.5
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 铸坯内部裂纹（图1－2）
◆ 中间裂纹 ◆ 矫直裂纹 ◆ 角部裂纹 ◆ 中心线裂纹 ◆ 三角区裂纹图 ◆ 皮下裂纹 1－2 铸坯内部裂纹示意图 1－角裂；2－中间裂纹；3－矫直裂纹； 4－皮下裂纹；5－中心线裂纹； 6－星状裂纹 内部裂纹是带液芯的坯壳在二冷区凝固过程中在固液交界面产 生的。它会影响中厚板的力学性能和使用性能
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2．4 防止铸坯内裂措施
Pl 4 ◆ 防止板坯鼓肚： ＝ e3
－ 钢水静压力P，铸机高度升高，P增加； － 辊间距l，l增加,呈四次方增加； － 凝固壳厚度e，e增大, 增加. ◆ 拉速v v增加,e减少Ts增加, 增加。 ◆ 二冷水量w w增加,e增大,Ts降低, 减少。 ◆ 辊子弯曲磨损 ◆ 多节辊
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 工艺性能
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 低过热度浇注 杂质元素含量（S、Mn/S、P、Cu、Sn、Zn……） 合适的二冷水量和铸坯表面温度分布 坯壳与结晶器铜板良好的润滑性 结晶器液面的稳定性 结晶器内坯壳均匀生长
连 铸 坯 质 量 控 制
B
一般说来，＝0.2～0.8%，对于Q235,230×1550mm，由模型计算， 沿液相穴长度凝固前沿鼓肚变形分布如图2－5。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图 2-5 鼓肚应变沿铸流方向的分布
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
1.2 为什么会产生裂纹
连铸坯裂纹的形成是一个非常复杂的过程， 是传热，传质和应力相互作用的结果。带液 芯的高温铸坯在连铸机运行过程中，各种力 作用于高温坯壳上产生变形，超过了钢的允 许强度和应变是产生裂纹外因，钢对裂纹敏 感性是产生裂纹的内因，而连铸机设备和工 艺因素是产生裂纹的条件。
图2-4 钢的临界应变与其成分的关系
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.3 应变分析模型
鼓肚力 外力→矫直力 → 铸坯固液界面产生应变 → ε<ε临 → 裂纹 辊子不对中 热应力 （1） 鼓肚应变：
l2 Pl 4 B 32 ES 3 1600 S B t
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2 连铸坯内裂纹形成及防止
2.1 铸坯内裂纹产生位置
◆ 铸坯内有不同形状的内裂纹（图1-2） ◆ 内裂纹产生在脆性凝固区，ZST（零强度温度）－ZDT（零 塑性温度）区间（图2-1） ◆ 硫印检验表明，绝大多数内裂纹出现于距板坯表面约30～ 80mm，沿柱状晶方向延伸（图2－2，250×1550mm,Q235）； ◆ 探针分析表明，内裂纹中存在夹杂物，主要是MnS （图2－3）。
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院 ◆ [C]=0.12～0.15%，纵裂纹产生严重（图3－4）；
图 3-4 含碳量，保护渣拈度和板坯厚度对宽面纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 拉速
拉速增加，纵裂指数增加（图3－5）； 拉速增加，渣膜厚度减少（图3－6）。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3 连铸坯表面裂纹形成及防止
3.1铸坯表面裂纹类型
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 星形裂纹 ◆ 皮下气孔
图3-1 铸坯表面裂纹示意图
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3.2表面纵裂纹
3.2.1定义 沿拉坯方向，板坯表面中心位置或距边部10～15mm处产 生的裂纹。裂纹长10～1500mm,宽0.1～3.5mm，深<5mm。 3.2.2产生原因 在结晶器弯月面区（钢液面下170mm左右），钢凝固在 固相线以下发生δ→γ转变，导致凝固厚度生长的不均匀性， 由于热收缩使坯壳产生应力梯度，在薄弱处产生应力集中， 坯壳表面形成纵向凹陷，从而形成纵向裂纹。 可以说，结晶器弯月面区凝固壳厚度不均匀性是产生表 面纵裂纹的根本原因，在二冷区铸坯裂纹进一步扩展。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
1 连铸坯裂纹概论
1.1 连铸坯裂纹类型
（1） 连铸坯表面裂纹（图1－1）
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 网状裂纹 ◆ 皮下针孔
图1－1 铸坯表面缺陷示意图 1－表面纵裂纹；2－表面横裂纹；3－网状裂纹； 4－角部横裂纹；5－边部纵裂纹；6－表面夹渣； 7－皮下针孔；8深振痕
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-1 凝固两相区主要特征 参数变化
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-2存在内部裂纹缺陷的铸坯硫印检验结果
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2-3 裂纹附近和正常部位的成分（wt%）
这些缺陷的控制战略如下图所示
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
引起连铸坯产品质量问题主要是三种缺陷：
◆ 非金属夹杂物：如薄板表面缺陷、线材拉拔 脆段、中厚板超声探伤不合格等 ◆ 铸坯裂纹：如中厚板、棒材表面缺陷等 ◆ 铸坯中心缺陷：管线钢氢脆裂纹、高碳硬线 拉拔脆断等 根据钢种和用途，减少连铸坯缺陷或把缺陷控制 在使产品不致产生废品限度内，这是提高连铸 坯质量的任务。 本文主要是讨论连铸坯裂纹控制。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
高温带液芯铸坯在连铸机内运行过程中是否产生 裂纹，主要决定于： （1）外力作用 （2）钢的高温性能 （3） 工艺性能
（4）设备性能
图1－3 产生裂纹因素示意图
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（1）外力作用
液面波动<±5mm，纵裂纹最少（图3－8）； 液面控制方式对纵裂影响如图3－9。
图3-8 结晶器液面波动对纵裂的影响
图3-9 液面控制方式对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（5） 结晶器热流和冷却
◆ 低碳钢，结晶器热流>60Cal/cm2· s，纵裂升高；
T = B + s + m + t
带液芯铸坯在连铸机内运行过程中受外力作用，产生的总 应变 T >ε 临，则产生裂纹。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
Q235， 碳当量 Cp＝0.16， Mn/S=19.5， ε 临=0.5%
图2-8 1882炉铸坯凝固参数及凝固前沿应变计算结果
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 设备性能
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器锥度 结晶器的振动（振动频率f，振幅S，负滑脱时间tN） 气水喷雾冷却 对弧准确，防止坯壳变形（对弧误差〈0.5mm〉 在线检测支承辊开口度(〈0.5mm〉 支承辊变形 多点矫直或连续矫直 多节辊 压缩浇注
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 钢的高温性能
钢可分为三个延性区： ◆Ⅰ区凝固脆性区（Tm-1350℃） ◆ Ⅱ区高温塑性区（1300-1000℃） ◆ Ⅲ区低温脆化区（900-700℃） Ⅰ区使铸坯产生内裂纹， Ⅲ区使铸坯产生表面裂纹。
图1－5 钢的延性示意图
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
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）
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 裂 纹 控 制
北京科技大学冶金学院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
目
录
1 连铸坯裂纹概论 2 连铸坯内部裂纹产生及防止 3 连铸坯表面裂纹产生及防止 4 连铸坯裂纹形成机理 5 结语
பைடு நூலகம்
连 铸 坯 质 量 控 制
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
3.2.3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3－2）； ◆ Mn/S升高，纵裂降低（图3－3）；
图3-2 钢中[S]与裂纹指数的关系
图3-3 Mn/S对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
图3-5 拉速对纵裂纹的影响
图3-6 拉速对渣膜厚度的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 保护渣
液渣层厚度<10mm，纵裂增加（图3－7）。
图3-7 液渣层厚度对纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 结晶器液面波动
◆ 中碳钢，结晶器热流>41Cal/cm2· s，纵裂升高。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
结晶器弱冷，有利于减少纵裂纹（图3－11）。
图3-11 结晶器弱冷对小纵裂的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（6） 结晶器的锥度
图3-12 结晶器锥度和钢成分对皮下内裂的影响 （断面尺寸240x240mm,拉速0.7m/min） ◆ 锥度<0.8%/m，窄面凸出→角部纵裂； ◆ 锥度>0.8%/m，窄面凹入→无角部纵裂。
设计板坯、大方坯时，推荐值:
SMS－Demag： ε临=0.1% Danieli: ε
临≤0.16%
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
ε临值主要决定于钢的成分。钢中碳当量CP、Mn/S比和 ε临关系如图2－4。 CP值计算式如下： CP＝C＋0.02Mn+0.04Ni-0.1Si-0.04Cr-0.1Mo 知道钢成分与Mn/S，计算出CP值，由图可查出ε
（2）矫直应变：
d 1 1 s＝ 100 （ s )( ) 2 Rn1 R
裂纹敏感钢：＝0.2～0.4% 结构钢：＝0.5%，由模型计算的结果如图2－6。
图2-6 拉速、过热度对凝固前沿矫直应变的影响
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 辊子不对中应变：
300 s m m l2
m ＝0.5～1.5mm， m =0.2～0.4%，由模型计算的结果如图2－7。
图2-7 辊子不对中应变沿铸流方向的分布
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（4） 热应力应变： t 0.1～0.2％
总应变
如应变可以线性叠加，那么凝固前沿发生的总应变
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器坯壳与铜板摩擦力 钢水静压力产生鼓肚（图1－4） 喷水冷却不均匀产生热应力 铸坯弯曲或矫直力 支承辊不对中产生的机械力 相变应力
当这些力作用在高温铸坯表面或 凝固前沿产生的应力或应变量超 过钢的σ 临或ε 临时就产生裂纹， 然后在二冷区裂纹进一步扩展。
图1－4 鼓肚现象
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
◆ 支承辊开口度对中 ◆ 收缩辊缝
(T )
5
(Ts ) 1 (T )
◆ 多点矫直或连续矫直 ◆ 压缩浇铸 板坯内部裂纹是带液芯铸坯在连铸二冷区扇形支承区产生 的，因此稳定的浇铸工艺，长寿命维护精良的设备技术 和均匀二次冷却技术是防止板坯产生内裂纹有效措施。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.2 产生内裂纹的判据
内裂纹的产生主要决定于凝固面前沿所能承受的应力应 变。当凝固前沿承受的应变ε 超过临界应变ε 临值，则 产生裂纹。 不同作者实际测定ε临值如下：
C，％ 0.15 0.17～0.28 0.16～0.23 0.13～0.15 0.13 0.18～0.24 0.42 ε（应变） 0.2～0.5 3.2～3.6 0.5～1.0 3.2～3.3 0.45～0.56 0.32～0.62 1.0～1.5
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（2） 铸坯内部裂纹（图1－2）
◆ 中间裂纹 ◆ 矫直裂纹 ◆ 角部裂纹 ◆ 中心线裂纹 ◆ 三角区裂纹图 ◆ 皮下裂纹 1－2 铸坯内部裂纹示意图 1－角裂；2－中间裂纹；3－矫直裂纹； 4－皮下裂纹；5－中心线裂纹； 6－星状裂纹 内部裂纹是带液芯的坯壳在二冷区凝固过程中在固液交界面产 生的。它会影响中厚板的力学性能和使用性能
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2．4 防止铸坯内裂措施
Pl 4 ◆ 防止板坯鼓肚： ＝ e3
－ 钢水静压力P，铸机高度升高，P增加； － 辊间距l，l增加,呈四次方增加； － 凝固壳厚度e，e增大, 增加. ◆ 拉速v v增加,e减少Ts增加, 增加。 ◆ 二冷水量w w增加,e增大,Ts降低, 减少。 ◆ 辊子弯曲磨损 ◆ 多节辊
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
（3） 工艺性能
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 低过热度浇注 杂质元素含量（S、Mn/S、P、Cu、Sn、Zn……） 合适的二冷水量和铸坯表面温度分布 坯壳与结晶器铜板良好的润滑性 结晶器液面的稳定性 结晶器内坯壳均匀生长
连 铸 坯 质 量 控 制
B
一般说来，＝0.2～0.8%，对于Q235,230×1550mm，由模型计算， 沿液相穴长度凝固前沿鼓肚变形分布如图2－5。
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图 2-5 鼓肚应变沿铸流方向的分布
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
1.2 为什么会产生裂纹
连铸坯裂纹的形成是一个非常复杂的过程， 是传热，传质和应力相互作用的结果。带液 芯的高温铸坯在连铸机运行过程中，各种力 作用于高温坯壳上产生变形，超过了钢的允 许强度和应变是产生裂纹外因，钢对裂纹敏 感性是产生裂纹的内因，而连铸机设备和工 艺因素是产生裂纹的条件。