板坯三角區(qū)裂紋的影響因素及防止措施

1、板坯三角區(qū)裂紋的板坯三角區(qū)裂紋的影響因素及防止措施影響因素及防止措施何天科（攀鋼釩提釩煉鋼廠）摘要：要：對板坯三角區(qū)裂紋各種影響因素進(jìn)行調(diào)查分析，認(rèn)為在攀鋼目前連鑄條件下，鋼中S含量高、鑄機(jī)拉速波動(dòng)、設(shè)備狀況較差及二次冷卻效果不好是三角區(qū)裂紋產(chǎn)生的主要影響因素。通過采取相應(yīng)防止措施，三角區(qū)裂紋得到有效控制。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：連鑄；板坯；三角區(qū)裂紋；拉速；二次冷卻0引言引言三角區(qū)裂紋是連鑄板坯常見的內(nèi)部裂紋之一。由于三角區(qū)裂紋在軋制后難以焊合

2、，影響板材成品的成形性能，因此對出現(xiàn)三角區(qū)裂紋的鑄坯一般都作降級或判廢處理，大大增加了連鑄工序成本。2008年3月以來，攀鋼連鑄板坯經(jīng)常出現(xiàn)三角區(qū)裂紋缺陷，嚴(yán)重影響了攀鋼的經(jīng)濟(jì)效益。筆者對鑄坯三角區(qū)裂紋產(chǎn)生的各種影響因素展開深入的調(diào)查分析，采取針對性的改進(jìn)措施，有效控制了三角區(qū)裂紋的產(chǎn)生。1影響因素及分析影響因素及分析三角區(qū)裂紋產(chǎn)生的位置一般如圖1所示。鑄坯凝固過程中，由于鋼中P、S等元素的偏析而形成低熔點(diǎn)的液相薄膜，使凝固前沿抵抗各種

3、應(yīng)力的能力大大減弱；另一方面，鑄坯運(yùn)行過程中，凝固前沿不可避免地受到各種應(yīng)力的作用，當(dāng)作用于凝固前沿的應(yīng)力超過某一臨界值時(shí)，凝固前沿就會(huì)沿柱狀晶開裂。產(chǎn)生三角區(qū)裂紋的外力主要表現(xiàn)在：①鑄坯側(cè)面或鑄坯弧面靠近角部區(qū)域強(qiáng)烈冷卻或冷卻不良而產(chǎn)生的鼓肚力和熱應(yīng)力；②側(cè)導(dǎo)輥位置不當(dāng)或積渣產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；③鑄坯弧面支撐和夾持不良導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力。這些應(yīng)力或其總應(yīng)力在鑄坯三角區(qū)超過鋼的高溫強(qiáng)度時(shí)，就使三角區(qū)的柱狀晶開裂而形成三角區(qū)裂紋。圖1板坯三角區(qū)裂

4、紋位置示意板坯三角區(qū)裂紋位置示意具體影響因素分析如下。1.1鋼中成分對2008年產(chǎn)生三角區(qū)裂紋的所有爐次進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，主要涉及兩個(gè)鋼種，分別以鋼種1及鋼種2命名，具體分布如圖2所示。從圖2可以看出，三角區(qū)裂紋產(chǎn)生的爐次89.6%為鋼種1，而鋼種1產(chǎn)量只占連鑄板坯總產(chǎn)量的20%左右，這說明三角區(qū)裂紋的產(chǎn)生與鋼種特性關(guān)系密切，也說明了鋼種成分對三角區(qū)裂紋的影響較大。資料表明，鋼中含碳量為0.10%～0.15%時(shí)，由于在凝固過程中存在包晶反

5、應(yīng)，此時(shí)鋼的高溫塑性顯著降低，裂紋敏感性加大在相同外力的作用下就更加容易產(chǎn)生裂紋[1]。表1為攀鋼幾個(gè)典型鋼種主要化學(xué)成分。從表1可以看出，鋼種1標(biāo)準(zhǔn)下限、鋼種3標(biāo)準(zhǔn)上限接近于鋼的含碳裂紋敏感區(qū)域，但出現(xiàn)裂紋的幾率卻有明顯差別；同時(shí)裂紋裂紋242010年第33卷第2期鋼液對凝固前沿固液兩相區(qū)的沖刷，使該區(qū)域坯殼減薄，另一方面，鑄坯冷卻存在滯后效應(yīng)，使鑄坯凝固末端位置頻繁變動(dòng)，鋼液形成的鼓肚力的變化加劇了鑄坯與設(shè)備的相互作用，設(shè)備反作用于

6、鑄坯的應(yīng)力加劇，更易引發(fā)裂紋的產(chǎn)生。圖3是鋼種1在不同中包澆鑄爐次的缺陷分布情況統(tǒng)計(jì)。從圖3可以看出，中包第1爐產(chǎn)生缺陷的幾率明顯高于其它爐次，而這些爐次的平均S含量為0.019%，認(rèn)為主要是由于中包第1爐澆鑄時(shí)，從起步拉速升至正常拉速過程中，拉速變化比其它爐次更為頻繁所致。從其它爐次來看，在實(shí)際生產(chǎn)中缺陷爐次比正常爐次也存在更多拉速波動(dòng)的情況。造成拉速波動(dòng)的主要原因有：①生產(chǎn)組織原因。由于生產(chǎn)節(jié)奏緊，鋼水不能均衡及時(shí)地供應(yīng)連鑄，造成生

7、產(chǎn)過程中頻繁升降拉速來調(diào)節(jié)連鑄生產(chǎn)節(jié)奏以適應(yīng)鋼水供應(yīng)節(jié)奏；②鋼水溫度變化也是造成拉速變動(dòng)的一個(gè)常見原因。在實(shí)際澆鑄過程中，當(dāng)操作工監(jiān)視到生產(chǎn)的鑄坯出現(xiàn)三角區(qū)裂紋時(shí)，一般都采取將拉速降低0.1～0.2mmin的措施，之后三角區(qū)裂紋即得到有效控制。以上分析可以看出，拉速波動(dòng)加劇三角區(qū)裂紋的產(chǎn)生，而控制較低的拉速則有利防止三角區(qū)裂紋。1.4鑄機(jī)設(shè)備狀況鑄坯在凝固過程中受到的各種應(yīng)力超過允許的高溫強(qiáng)度和臨界應(yīng)變值，就可能導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。要減少鑄

8、坯發(fā)生裂紋的幾率，就必須使作用于鑄坯上應(yīng)力的總和減少，為此必須保證良好的鑄機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。設(shè)備異常產(chǎn)生的應(yīng)力包括:①側(cè)導(dǎo)輥位置不當(dāng)或積渣產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力；②鑄坯弧面支撐和夾持不良導(dǎo)致的鼓肚應(yīng)力；③二冷段夾輥的開口度偏差大或設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)不佳，如實(shí)際生產(chǎn)中，輥?zhàn)拥氖褂弥芷陂L，由于夾輥的磨損，并且沒有及時(shí)進(jìn)行維修，輥縫偏差大，不對中，而對鑄坯產(chǎn)生的周期性機(jī)械應(yīng)力。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即使鋼中S含量較低，或不易出現(xiàn)三角區(qū)裂紋的鋼種，在設(shè)備狀況不良的情況下，也可

9、能產(chǎn)生三角區(qū)裂紋，甚至還伴有其它內(nèi)部裂紋，如中間裂紋。表2是設(shè)備狀況與鑄坯硫印結(jié)果的對照情況。從表2可以看出，設(shè)備問題越嚴(yán)重，則中間裂紋級別越高，三角區(qū)裂紋也越嚴(yán)重，即使S含量較低，也可能出現(xiàn)級別較高的缺陷；設(shè)備狀況正常時(shí)，硫含量較高也可能不出現(xiàn)三角區(qū)裂紋。1.5鑄坯二次冷卻攀鋼連鑄機(jī)自投產(chǎn)以來，多次對二冷制度進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，應(yīng)該說二冷制度已基本趨于合理。但二冷水質(zhì)惡化，噴嘴堵塞，也會(huì)嚴(yán)重影響鑄坯冷卻效果，造成鑄坯冷卻不均。一方面使鑄坯