连铸坯表面凹陷和纵裂分析_刘明华

连铸坯表面凹陷和纵裂分析

刘明华 刘 正 王海川(马鞍山钢铁股份有限公司) (华东冶金学院)

摘 要 从钢水成分、浇注条件、保护渣性能、工艺操作等方面分析了马钢连铸坯表面产生凹陷和纵裂的原因,并提出了防止该缺陷的有效措施。

关键词 连铸坯 凹陷 纵裂 措施

Analysis on Hollow and Longitudinal C rack on Concast Billet Surface

Liu Minghua Liu Zheng (Ma Anshan Iron &Steel Co.Ltd)

Wang Haichuan

(East China University of Metallurgy)

Abstract The reasons of hollo w and longitudinal crack e xisting on the surface of concast bi-l

lets in Ma Anshan Iron &Steel Co.Ltd.have been analyzed from the composition of molten steel,casting conditions,performance of mould powder and technical process.Meanwhile some relative ef -fective measurements against these defects have been put forward.

Keywords c oncast billet hollo w longitudinal crack measurement

联系人:王海川,副教授,安徽省马鞍山市(243002)华东冶金学院冶金系

1 前 言

马钢二钢厂现有3台MYF-614型和1台R5.25仿德马克全弧型小方坯连铸机,其中2台MYF-614型四机四流连铸机主要用来浇注普碳钢,浇注断面以150mm 180mm 为主。在生产过程中,常出现连铸坯表面向凹陷和纵向裂纹,且纵

裂缺陷已占总废品量的52.4%,今年有不断发展的趋势,2月份急剧上升到85.4%,严重影响连铸坯的质量。因此,正确认识该缺陷的形成机理及影响因素,并采取有效的控制方法,对提高连铸坯的表面质量是十分有益的。表1为自去年以来普碳钢表面纵裂发生情况。

表1 普碳钢表面纵裂发生情况

项目

1999年2000年1月

2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月裂纹废品量/t 77.429.032.736.342.824.025.830.343.265.648.473.146.8163占总废品比例/%45.8

24.9

24.5

49.2

47.7

37.5

39.8

46.9

55.9

65.7

62.4

71.8

54.7

85.4

2 连铸坯表面凹陷及纵裂的状态

连铸坯上所形成的纵向凹陷经常出现在铸坯内弧侧表面,距横断面边长约1/4处。此缺陷宽窄不等,长短不一,有局部凹沟,也有贯穿整支铸

坯,多呈凹弧面状,内部有裂纹,剪切时有纵向裂纹产生,裂口粗糙不齐,长度一般在50~150mm,宽度1~3mm,深度30~50mm 。角部凹陷和纵裂在生产中出现过许多,不但影响连铸坯的表面质量,同样也影响铸坯的内部质量。铸坯表面凹陷

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Vol.16 No.6

及纵裂形态见图1。

图1 连铸坯表面凹陷及纵裂形态图

3 连铸坯表面凹陷及纵裂分析3.1 钢水成分的影响3.1.1 含碳量的影响

我厂生产的连铸坯主要为低碳镇静钢,以Q215、Q235为主,碳含量范围为0.06%~0.22%。碳量在0.10%~0.17%(均为质量分数)的钢种凝固时处于包晶反应区(L+ ),在固相线温度以下20~50 钢的线收缩最大,此时结晶器弯月面刚凝固的坯壳随温度下降发生 Fe Fe 转变,伴随着较大的收缩,坯壳与结晶器铜壁脱离形成气隙,导出的热流最小,坯壳最薄,在表面会形成凹陷。凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位慢,结晶组织粗化,对裂纹敏感性强。坯壳出结晶器后受到喷水冷却和钢水的膨胀作用,在凹陷的薄弱处造成应力集中而产生裂纹。坯壳表面凹陷越深,坯壳厚度不均匀性就严重,纵裂出现的几率越大,见图2

。

图2 厚度不均匀性与凹陷深度关系

我们曾对漏钢后留在结晶器内的坯壳厚度进行测量,结果发现内弧侧坯壳厚度较另外3个面要薄,厚度不均匀性严重。在浇注过程中,控制向

内弧加入保护渣的量是较困难的,影响保护渣的润滑和结晶器的传热效果,且内弧侧的成分偏析严重。因此,内弧侧坯壳的严重不均匀性是铸坯表面凹陷及纵裂形成的条件。

3.1.2 S 、P 及Mn/S 的影响

钢中[S]、[P]对钢的高温性能有较大影响。[S]含量高,生成的(FeS)在连铸坯凝固过程以液态聚集在晶界,降低了钢的高温强度和塑性,表面凹陷的深度则随着[S]的增加而加深。图3、图4所示钢中[S]含量对凹陷深度和表面纵裂指数的影响。

图3 钢中[S]对凹陷深度的影响

图4 钢中[S]对纵裂指数的影响

对产生铸坯表面凹陷和纵裂的炉次进行统计,共统计了153炉,在所统计的炉数中有140炉[S]含量均大于0.025%,占91.5%,[P]含量也

较高,绝大部分炉次[S]+[P]大于0.060%(以上成分均为质量分数),Mn/S 在8.5~14.8之间,平

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