连铸板坯质量

连铸板坯质量

概述

纵裂纹时发生在板坯宽面与浇注方向平行的表面裂纹。该类缺陷造成板坯表面清理量增大，收得率低，严重时大量报废，甚至漏钢，给生产带来不稳定因素，影响铸机生产和铸坯质量。

铸坯纵裂纹影响因素

✧钢水过热度与拉速

过热度高，拉速波动大，对板坯表面质量有显著影响。过热度和拉速决定结晶器内坯壳的厚度。在结晶器水量设定不变，二冷水自动控制的条件下，拉速与过热度的匹配，对纵裂纹的发生率有着重要影响。过热度过高时，拉速降低，虽然能在结晶器上部形成一定厚度的坯壳，但在结晶器中下部过早形成气隙，使传热不均匀，坯壳不能均匀生长，造成热应力，摩擦力加大，极易导致纵裂纹，另外，钢水过热度高，导致钢水凝固推迟，坯壳厚度薄且平均温度高，坯壳温度向钢的第Ⅰ脆性区移动，使纵裂倾向加重。

✧钢种成份

1、碳的影响

C在0.10%—0.16%范围内的碳钢凝固过程会发生包晶反应，在凝固点附近体积收缩率增大，属于裂纹敏感区，极易因收缩不均匀产生纵裂。而又因Mn等合金的加入，碳的范围还要向下移，宝钢生产的中碳钢相当一部分在这个范围内。例如，表3-1中Ⅳ钢，其碳含量在0.08%—0.11%之间，属亚包晶钢，占每个月纵裂报废的大头。

2、钢种各元素对纵裂纹的影响程度用纵裂纹敏感因子表示如下：

CSF=36%C+12%Mn+8%Si+540%S+812%P+5%Ni+3.5%Co-20%V

从上式中可以看到，P和S对纵裂的影响极大，主要是因为P、S在δ-Fe中的溶解度和扩散系数要比在γ-Fe中大得多，在相变时有可能产生晶界富集，导致裂纹的发生。

因此降低钢中P、S含量，对提高坯壳的强度，减少裂纹的初生与扩展都是有益的，有经验表明提高Mn/S可以有效降低S对裂纹的影响，减少纵裂的发生，当Mn/S<40时，会发生严重的晶界脆化现象，Mn/S>100时，使FeS充分转化为MnS，减少了低熔点硫化物的析出，可使裂纹发生率降低。

3、另外Cu、Sn等元素在钢种能显著降低钢的热塑性，在晶界富集降低晶界表面能，

增大晶界处孔洞形核与长大速度，增加裂纹的敏感度。

宝钢生产的耐候钢中P含量很高，C含量又在亚包晶范围内，因此纵裂发生率及报废量特别高，约占50%，在不影响产品质量的情况下，我们对其中的几个钢种进行了降碳试验，结果表明，C含量避开包晶范围能有效降低纵裂的发生率。

✧结晶器一冷水

结晶器缓冷能减轻初生坯壳的热应力，有效减少纵裂的发生。

①提高结晶器入口水温，经与能源部水处理分厂协商，为减少纵裂的发生，把结晶器入

口水温目标值由原来的36℃提高到38℃，对防止纵裂有一定的好处。

②减小结晶器水量，减小结晶器水量能有效减少结晶器的冷却强度，对纵裂敏感性钢种

均采用K1方式（小水量）取得了一定效果，但为防止结晶器一冷水的局部沸腾，对一冷水的流速有最低限制，为了能得到进一步的缓冷，我们采取了减少结晶器水槽深度的方法，把原来深度为28-29mm的水槽改为25-26mm，22-23mm，这样水量有了进一步调节的余地。

✧铸坯纵裂影响因素

结晶器内形成的裂纹大都细而浅，铸坯进入二冷区后，如果冷却强度过大或冷却不均匀，强的热应力会促使铸坯已形成的微细裂纹扩大、延伸，最终发展成表面纵裂缺陷。目前

1930连铸对裂纹敏感性钢种，均采用弱冷方式，4—7区为气水冷却，经常保持对二冷区的检查和维护，对防止喷嘴堵塞、变形、管道漏水等非常重要，能有效减少铸坯二次冷却不均匀，减小纵裂在二冷区的扩展。2003年6月份因2ST一号扇形段漏水，造成纵裂报废明显增加，也说明了二冷区的均匀冷却的重要性。

铸坯纵裂影响因素

保护渣是影响纵裂的重要因素之一。结晶器内保护渣分三层，与钢水接触的为熔融层，中间为烧结层，最上层为为粉渣层。熔融保护渣通过钢水弯月面与结晶器之间的间隙流入坯壳与结晶器之间，起润滑作用，坯壳与结晶器之间的保护渣膜实际是由液渣层、玻璃相固相渣层、结晶相固相渣层组成。合理调节三个渣层的物性非常重要。通过控制液渣层的粘度来保证润滑，防止液渣流入不均匀及过度传热；提高保护渣的结晶、凝固温度以增加固相层比率来减缓传热，并通过增加结晶比率来增加晶界热阻和减缓玻璃相的辐射传热，以抑制铸坯表面裂纹的产生。

横裂纹、角横裂纹

表面横裂纹：

中碳钢、含铌钢铸坯发生率高；

主要发生在铸坯表面振痕波谷处；

多发生在铸坯内弧侧；

有时“黑皮”状态不易发现，位于皮下；

裂纹沿晶界扩展延伸。

角横裂纹

发生在铸坯角部振痕底部；

长度5~20mm；

深度≤5mm；

铸坯“黑皮”状态不易发现。

横裂、角横裂的原因：

振痕（缺口效应、杂质富集）；

结晶器内摩擦力等应力；

氮化物、碳氮化物析出造成钢脆化；

二冷温度控制模式不当，铸坯表面温度进入脆性温度区；

矫直应力。

防止横裂、角横裂的对策

减小振痕深度、增大振痕曲率半径；

避免过低拉速；

减小结晶器钢水液面波动；

减小结晶器铸坯摩擦力；

提高铸机对弧、对中精度；

减少钢种氮含量，控制碳、氮化物析出；

采用合适的二冷温度模式；

矫直温度避开钢的脆性温度区。

（皮下）针孔缺陷

危害：

暴露在表面（清理、轧钢氧化）造成冷轧板表面缺陷

皮下未暴露的在退火或镀锌时造成冷轧板“鼓包”blister。

皮下气孔的原因：

主要是刚水流中吹入的Ar泡被凝固坯壳捕捉造成的。

钢种气体含量高时（N/O/H）易造成针孔缺陷。

部分气孔中伴随有夹杂物。

中心偏析

中心偏析严重影响钢材的Z向性能、抗HIC性能、焊接性能等。中心偏析是在凝固最后阶段，钢收缩引起的最后部分钢水液流动造成的。

中心裂纹

中心裂纹会造成钢板严重分层缺陷，其产生原因主要是凝固末期铸坯心部没有钢水补缩造成的，与铸机开口度密切相关。

影响中心偏析的因素：

浇注温度

拉速

磷、硫含量

棍子状态

减轻铸坯中心偏析的对策：

降低杂质含量

强的二冷

严格辊缝管理

电磁搅拌

轻压下