钟海

摘 要：经过实践连铸坯在生产过程中由于钢水质量、工艺问题和操作水平的影响或多或少都会不可避免的产生内部裂纹。当它是由于轧制工艺方法和其他原因，可能没法焊接继而保持工厂的产品在随后的轧制中，从而影响产品质量，惨重的是会造成严重事故。本文概述了在浇铸过程中钢水过热度和S，Mn，P等化学成分对连铸坯裂纹呈现的影响;同时，详细概括了拉速、保护渣、钢水液面波动大小、二次冷却的比水量等连铸生产工序对裂纹生成和铸坯的均匀生长有影响。并对在实践中生产的连铸坯内部裂纹出现缘故进行总结，提出相应措施予以防止，为避免连铸坯内部质量问题，对类似的冶炼生产具有一定的指导意义。

关键词：连铸坯;裂纹;结晶器;工艺

引 言

在炼钢过程中，一定要提升钢水的纯净度，把钢中的S、P成分降低，因此给连铸生产创造良好的条件，连铸生产的铸坯也因一些工艺问题而产生各种缺陷。在铸坯的各式各样缺陷中，钢中的裂纹是严重的缺陷之一，大约占各类缺陷的50%之多。这种裂纹会遗留在后面的轧制工艺与后续的产品中，继而很大程度上影响现实情况作业的工作效率。加强工艺技术监督和加强操作本身的技术规范，这样能避免很多铸坯裂纹和夹杂的产生。

简述连铸坯的裂纹的种类

第一个是板坯中心裂纹，铸坯中心液相穴在凝固点周边收缩，铸坯分层或鼓肚造成的，同时表示为中心偏析线。中心裂纹出现在板坯断面的中心位置，与宽面平行，在断面上可看到呈现开口状的缺陷。中心裂纹产生的原因主要有：因结晶器的冷却不均匀，拉速波动的变化而产生不均匀的凝固坯壳;凝固末端的凝固通道的不均匀强冷;辊缝开口度对弧不准确、不合理而在凝固通道上发生了异常压力中止了钢水的补充。钢水的质量，钢水热度过高，拉速快慢，温度不满足和辊缝开口度扩大等等都对中心裂纹有影响。

第二个是板坯中间裂纹

内部裂纹产生的原因是由于板坯表面温度反复回温、辊缝开口度、棍子的对弧精度、弯曲连续矫直等在凝固界面上产生拉伸应力而产生的裂纹，并往柱状晶薄弱处不断扩展延伸到坯壳高强度所能承受的抵抗应力为止。中间裂纹垂直于拉坯方向，散布在铸坯形状畸变很大之处者占大多数。拉速变化、辊缝对弧精度和压下量等都会影响连铸坯中间裂纹。

第三个是板坯角部裂纹，是在结晶器的弯月面下的250毫米内产生裂纹形成，并在固 - 液交融界面延伸。铸坯角部为二维传热，凝固最早，收缩最先，气隙首先形成，随后传热缓慢，形成的坯壳厚度较薄，铸坯形状发生变形鼓肚或菱变后造成的拉应力的影响导致坯壳最薄弱位置引起裂纹。角部内裂平行于拉坯方向，角部四周存在短小的内部裂纹。钢水的成分、结晶器的液面波动和二冷的冷却强度等都会对连铸坯角部裂纹产生影响。

第四个是板坯三角区裂纹：

在铸坯横向断面上，经过打磨和低倍检验能够看到组织结构，柱状晶分别以呈垂直宽面表面和窄面表面向内发展，当柱状晶"搭桥”时，当交界线和窄面边棱将窄面柱状晶区形成一个三角形区域，在此区域内生长的裂纹叫作三角区裂纹。

Q235系列的钢种的液相线温度是1515°C，连铸机浇铸的温度和S的含量不同炉之间的波动大， 当S的含量在0.16%-0.20%時，中包温度高达1560°C以上， 必须要降速拉钢。S的含量高低是直接影响裂纹产生的最重要的一个因素。也是影响三角区裂纹的最重要的原因。通过降低中包的过热度，中包温度尽量控制在1545°C之下，是消除三角区裂纹的方法之一。二冷不均匀是产生三角区裂纹的重要原因之一，窄面遇到强冷，坯面冷却不良，铸坯反复回温的温度过高时即可导致三角区裂纹。优良的二次冷却效果也可以减少三角区裂纹的产生。铸机扇形段的维护，铸机的对弧精确度，辊缝开口度参数的精确度一定要严格执行，有利于消除三角区裂纹。

连铸坯裂纹原因分析

·裂纹形成机理

·钢种成分

当C在0.08%-0.17%的包晶钢由于线收缩较大，坯壳与结晶器的器壁易于形成气隙，会阻断传热，气隙的过早形成致使坯壳生长不均匀， 在坯壳的薄弱处形成裂纹。

·拉速和过热度

拉速快慢决定坯壳厚度的生长。拉速较慢，虽然在结晶器的中上部长成了一定厚度的坯壳，但是在结晶器的中下部较早的形成气隙，以致传热不均匀，造成坯壳生长不均匀，薄弱的位置容易发生裂纹。拉速较快，形成的坯壳较薄，在钢水的静压力的作用下易于导致裂纹产生。钢水过热度过高，高温流动钢水会侵蚀掉坯壳厚度导致初生坯壳变薄，热应力大，容易产生裂纹;钢水过热度过低，保护渣熔融不好，使坯壳得不到均匀的润滑效果。

·内部裂纹产生原因分析

·二冷制度对内部裂纹产生的影响

当铸坯进去扇形段后，二冷制度要满足冶金准则要求。 所以连铸机二次冷却区各段的比水量分配要契合冶金标准，缩小或避免因为拉速而产生的内裂纹缺陷 。

· 拉速对内部裂纹的影响

铸坯拉速对连铸生产当中坯子表面温度影响比较大。要遵循“高温慢拉，低温快拉”的浇铸原则。针对内裂炉次从而进行分析总结，大多数的内裂缺陷涌现在拉速波动较多的炉次，同时铸坯经常伴随着中心缩孔和中心疏松。拉速过高、二次冷却水量不足，导致的液芯长度过长，超出了铸机的冶金长度，拉出水平段后由于钢水的静压力会造成大面积严重鼓肚。因此，拉速的稳定跟否是会造成铸坯内裂多少的重要原因。

·连铸坯的低倍组织影响

当铸坯彻底凝固后，用切割机从铸坯上取下一块横截面样，经打磨酸洗后，用肉眼所能看到的结构叫连铸坯的低倍组织。铸坯的低倍组织，对钢的加工性能和机械性能都有很大影响。而柱状晶和等轴晶对这两种性能的影响是不一样的。除某些特殊用途的钢要求柱状晶组织外，绝大部分钢都希望能得到等轴晶带大的铸坯组织。因此铸坯的低倍组织会影响钢的质量，可能致使连铸坯裂纹的产生。

连铸坯裂纹改进措施

·更加合理的工艺控制参数

包晶钢成分控制应尽量避开含碳量0.16%-0.19%的裂纹敏感区，无法避开时，铝含量要控制在0.030%之下。当含硫量 0.020-0.040%、含铝量≥0.020%的高硫高铝钢裂纹倾向明显增加。在工艺条件无法明显改善情况下，对连铸坯酸洗检验，必要时进行工艺修磨。经过在实践中数据和数学分析，确定不一样的钢种合理的拉速与过热度，浸入式水口插入深度和结构间的合理匹配参数。

·内部裂纹对策

裂纹与铸坯在结晶器不均匀传热和不均匀凝固主要与钢种成分、过热度与拉速、水口插入深度与结构、保护渣性能等有关。

·工艺操作要求

我公司总结多年操作经验，对于工艺操作有严格的要求，首先冶炼采用炉后脱硫工艺，使用小颗粒的萤石与石灰混合的粉剂，将钢水中的硫含量降低到0.015%以下。然后连铸工艺方面将二冷冷却制度由之前的0.77L/kg提高到1.09L/kg， 增加二冷强度，铸机采用双周定修模式，保证铸机设备精度满足生产质量要求。最后 S≥0.025%，生产出来铸坯要通知质检站取酸洗样和低倍样。

·保护渣操作要求

我公司要严格执行钢种的操作要点选择与钢种、拉速相匹配相匹配的保护渣。保护渣加入结晶器须遵循少、勤、匀三字原则，杜绝一次性大量加渣和渣面泛红才加渣。正常生产过程中一炉钢须在浇铸前期、中期和后期要注意检查保护渣的渣圈渣条情况，特别是结晶器内腔四个角以及下水口内外弧共六个点的检查，挑渣须遵循轻、慢、浅三字原则，发现有大的渣条须先适当降低拉速，先将大渣块挑松后移出再铲除，挑渣棒不得插到钢水中，应尽量避免干扰和破坏液渣均匀流入，以免造成粘结或产生裂纹。

·其他应对措施

·在浇铸中发生铸坯角裂后

在浇铸中发生铸坯角裂我们要检查和更换结晶器保护渣，铸坯拉速与温度要匹配，选择以上方法仍不能消除角裂时，必须停机检查结晶器倒锥度有无异常变化或有无漏水渗水等，如不然就更换结晶器。

·避免小方坯偏角裂漏钢

在生产过程中，尽量避免小方坯偏角裂漏钢，就要适当降低钢液中的S值，并保持一定的Mn/S值;适当降低钢液的过热度;然后结晶器水量选用"弱冷”，在确保坯壳厚度的前提下，让铸坯坯壳均匀增厚，缩小偏角裂，防止漏钢;并且提高结晶器的倒锥度，角部纵裂得到明显改善，减少漏钢风险。二冷区的对弧精度很重要，尤其是首段的对弧极为重要;同时要二冷区的均匀冷却，特别是角部冷却。

·防止铸坯产生表面纵裂

表面纵裂发生原因关键是初生坯壳弯月面的均匀性。 我公司需要在一下几个方面注意，防止铸坯产生表面纵裂：首先选择满足钢种需求的结晶器锥度，和最好的内腔形状的铜板或铜管，尽可能使结晶器内的热流密度趋于均匀; 选用性能良好的保护渣，拒绝使用性能不良的保护渣，在产品上我公司要做到绝对的保护;然后按照所浇钢种要求选用合理的温度、拉速和二冷比水量制度，尽量避免所用非所需的情况出现;再则要确保结晶器的液面波动处于稳定，在不稳定情况下切记不要进行后续操作，我公司也需要采用顶热结晶器; 最后钢水的化学成分控制在合适的范围，对于化学成分我公司需要定期进行测验，不要觉得麻烦而马虎对待。

·提高铸坯的表面和内部质量

在工艺方面，钢水的成分、质量、温度合格稳定，纯净度好可浇性高;采用自动控制液面稳定，减少夹渣的可能;加强结晶器安装质量，确保冷却的均匀;选用优良性能的保护渣;适宜的水口的出口倾角和插入深度;合理的二冷制度，采用动态配水和气雾冷却;采用中间包冶金技术（如冲击桶、透气砖、挡墙等）使钢中的夹杂物上浮，钢水纯净度更高;采用钢包或炉外精炼技术;全程保护浇注工艺;采用钢包下渣检测技术。

在设备方面，采用抛弧线多锥度结晶器、镀层结晶器;采用低幅高频（在线可调）、液压式非正弦结晶器振动;采用多点弯曲、多点矫直;保证辊缝对中;采用电磁搅拌技术;采用动态轻压下技术。

结 语

铸坯裂纹缺陷一直是冶金行业质量控制的重点和难点。我公司通过试验设计、样品检验及大数据分析结合生产实际和钢种特点有效地改善连铸坯、钢材表面裂纹缺陷，工艺参数持续优化，连铸坯表面酸洗裂纹从改进前的43%降低到目前的18%，易裂钢种钢材ET探伤合格率从改进前的72%降低到目前的94%。

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