连铸坯表面质量缺陷及处理措施

连铸坯表面质量缺陷及处理措施

【摘要】对于连铸板坯而言，振痕和裂纹是其主要的质量缺陷问题。虽然这个缺陷在大多数情况下对连铸坯的质量影响不大，但是如果不及时有效的处理调还会带来很多附加的质量问题。尤其是在生产不锈钢和高强度钢品种时，这种质量缺陷所带来的弊端更加明显。

【关键词】连铸坯；振痕；质量影响

1振痕形成机理

在连铸坯生产中，振痕和裂纹是两种最为常见的质量缺陷问题，主要是由于弯月面顶端溢流造成的，该缺陷形成以后会附带其他质量缺陷一并产生。

2振痕对铸坯质量的影响

振痕对连铸坯的质量影响会导致后期出现列裂纹，包括横裂纹、角部横裂纹及矫直裂纹。如果连铸坯内掺杂的杂质较多，会导致大规模网状裂纹的出现，甚至出现穿钢现象。如果在连铸坯出现振痕的地方晶粒很大，就会产生晶间裂纹现象，在这样的情况下需要对连铸坯修磨，从而提高成材率。

3影响振痕深度的因素

振动参数对振痕形状和深度有重要影响。其中振幅、频率、负滑脱时间及振动方式最为重要；结晶器保护渣的耗量、粘度、保温性能及表面性能等有着重要影响；.钢的凝固特性对振痕有着重要影响，特别是当钢中碳含量和钢中Ni/Cr 比影响最突出。当钢中碳含量为0.1%左右，Ni/Cr≈0.55左右，铸坯表面振痕最深。

4减少振痕深度的措施

采用小振幅（s）、高频率（f）及减少负滑脱时间（tN），可以有效的减少振痕的深度；采用非正弦振动方式可以减少振痕的深度，这是因为非正弦振动其负滑脱时间tN比正弦振动短；采用渣耗量低，粘度高的保护渣，可以使振痕深度变浅。采用保温性能好和能增加弯月面半径的保护渣可以减少振痕深度；提高不锈钢、钢液的过热度，尤其是含钛和含铝的不锈钢对减少该钢表面振痕深度是有效的。

提高结晶器进出冷却水的温差，对减少振痕深度是有利的。

5铸坯表面裂纹

5.1表面纵裂纹

铸坯表面纵裂纹是铸坯最主要表面缺陷，对铸坯质量影响极大，特别是板坯和圆坯最为突出，报废量和整修量很大。

5.1.1纵裂纹类型

铸坯表面沟槽纵裂纹。这种裂纹在铸坯表面纵向沟槽内，裂纹通常又长、又宽、又深，严重时引起漏钢事故发生；铸坯表面平纵裂。这种裂纹与表面一样平（或凹下很浅），而且直，长度较短（50～200mm左右），其深度和宽度在1～2mm 范围内；结晶器划痕引起铸坯表面纵裂纹。

5.1.2铸坯表面纵裂纹产生原因

铸坏表面纵裂纹产生的条件，一是由于初生坯壳生长不均匀；二是由于传热速度快（温度梯度大和传热不均匀）；纵裂纹产生在结晶器由上部和水口附近。似隐纹（未裂开）形成存在，随着铸坯下行时隐裂纹裂开成为开放式的纵裂纹。同样钢种板坯比方坯纵裂要多。与钢种密切相关，特别是碳的含量在0.09～0.14%纵裂纹最为严重，或者说亚包晶钢最为严重；结晶器内液面波动大，使弯月处传热不均匀，从而使初生坯壳生长不均匀引起纵裂纹产生；铸机对中（或对弧）不良和夹持辊开口度过大，使铸坯发生鼓肚，造成纵裂纹的产生；保护渣性能选择不当，这是板坯表面纵裂纹产生的最重要原因，尤其是保护渣的传热性能；结晶器振动参数选择不当，尤其是S、f、tN、NS和NSR的选择较为重要，因为这些参数对传热均匀性有影响；钢水质量对纵裂纹影响较大，尤其是过热度、可浇性及成分控制（C、S、P、Mn/S）最为重要。同时不能忽视钢中Cu和As的含量对纵裂纹的影响；伸入水口尺寸选择不当和使用不当都能使铸坯表面纵裂纹增加；结晶器状况不良，如安装精度差、结晶器变形和结晶器锥度选择不当等都会引发表面纵裂纹；中间包塞捧吹Ar过大和冲棒操作增加纵裂纹的产生。拉坯速度选择不当及变化频繁都会引起纵裂的产生。

5.1.3防治铸坯表面纵裂纹的措施

严格控制钢水的质量，如浇注温度、可浇性和成份，其中C、S、P、Mn/S 及Cu和As含量，通常将S和P控制0.02%左右，优质钢在0.01%以下；Mn/S≥25，最好大于30，S+P+As≤0.075；采用结晶器液面自动控制对减少纵裂纹是很有效的；铸机应保持良好状态，板坯采用密节辊铸机，尤其铸机对中（对弧）和夹持辊开口度的精度非常重要。板坯要求小于±0.5mm方坯，控制在±1mm如宝钢板坯铸机对中精度大于0.5mm时，纵裂纹增多；选择性能良好的板坯结晶器保护渣是当今控制板坯纵裂纹最经济，最有效的手段，是控制纵裂特效“药”；选择合理的振动参数不仅能保持结晶器内传热均匀，而且保持工艺的顺利，从而减少纵裂纹；采用恒速浇注对减少纵裂纹是有益的。严防塞棒吹Ar过大和“冲棒”操作，否则将会增加表面纵裂纹；选择合理的一冷和二冷制度，即采用“弱冷”。

5.2铸坯角部纵裂纹

5.2.1角部纵裂纹产生原因

板坯窄面支撑不当，造成窄面鼓肚，如窄面有6～12mm鼓肚，伴随角部纵裂纹产生，甚至导致漏钢；结晶器锥度选择不当——锥度过小；窄面冷却水不足，产生鼓肚；结晶器转角半径选择不当；水口在结晶器偏流（即不对中）；

5.2.2防治角部纵裂纹的措施

调整窄面足辊间隙使其向内1～2mm，限制鼓肚；选择合适的锥度（1.0%/m）；控制好侧边水量，不使窄面产生鼓肚；选择合适的结晶器转角半径；水口要对中不应偏流。

5.3表面横裂纹

表面横裂纹都出现在铸坯振痕谷处，而且内弧多于外弧，尤其是宽厚板坯更易出现。C-Mn-Nb（V）钢更易出现，往往在横裂纹处有AlN的沉淀。

5.3.1横裂纹产生的原因

铸坯振痕过深易产生横裂纹；有Al、Nb、V、B含量的钢，易出现横裂纹；矫直温度选择不当，温度过低或在脆性区矫直易产生横裂纹；结晶器保护渣性能选择不当，使结晶内摩擦力过大；结晶器锥度选择过大，使结晶器内铸坯阻力过大；振动参数选择不当，使铸坯振痕较深阻力增加；二冷强度过大，又不均匀，易产生横裂纹；拉坯速度变换过频、过大。

5.3.2防止表面横裂纹的措施

结晶器采用高频率小振幅的振动方式；二冷采用均匀的弱冷制度，避免铸坯表面温度反复回升；矫直温度应高，并避开脆性区；选用性能良好的结晶器保护渣，尤其是润滑性能；结晶器液面波动要采用液面自动控制。

5.4角部横裂纹

由于结晶器锥度过大，铸坯阻力较大；结晶器表面划伤严重，增大结晶器铸坯阻力；结晶出口与零段对弧不准或对弧不对中造成拉坯阻力过大；矫直时铸坯角部温度过低，内弧角部产生横裂纹；拉矫机的压力在横向上不对称造成铸坯偏离中心线，使铸坯一侧边受压，另一侧边受拉，造成角部和侧边产生横裂纹。通常在宽厚板坯和大方坯出现率较多，尤其是内弧角部横裂纹比外弧多。防止期产生的措施是选择合适的结晶器锥角；严格对弧对中；调整二冷水，使铸坯角部在矫直时有较高的温度，应不小于800℃；选择良好性能的保护渣，减少角部振痕深度和良好润滑性能。

5.5铸坯表面星状和网状裂纹