连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法

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1、一钢厂4#连铸机中心裂纹的研究攻关摘要：对一钢厂4#连铸机方坯中心裂纹的成因进行了研究，分析了钢水过热度、二次冷却强度、拉速等对铸坯中心裂纹的影响，根据分析所得的结论，采取了合理的工艺措施并进行了适当的技术改造，使中心裂纹发生率降低到0.5%以下。关镇词：连铸机方坯中心裂纹1.前言韶钢一炼钢厂4#连铸机投产于1997年，该机为R6m,3机3流全弧形连铸机铸坯断面为160mmX160mm,结晶器长850mm，二冷段采用单管式表面喷淋冷却方式，火焰切割，中间包采用塞棒控制或采用长寿包定径水口浇铸。敞开式浇注，生产钢种主要为Q235、Q215、HRB335.该连铸机投产

2、以来生产的160mm×160mm铸坯一直存在的中心裂纹缺陷。随着韶钢的发展，高线厂将替代三轧四轧制，高线在轧制时出现冲钢事故，严重影响生产的顺行。为此对我厂生产的铸坯提出了较高的的质量要求。2008年由于中心裂纹挑废的占坯产量的5%。，严重影响了一钢厂企业形象和经济效益。为解决这一问题，一炼钢厂于2008.11月成立了攻关组。目标是要把挑废率降到0.5%。我们结合了当前的生产形式和现场实际进行了公关，并取得了预期效果。2.中心裂纹的形态及对轧制产品的影响2.1中心裂纹的形态﹙图-1﹚4#连铸机铸坯中心裂纹在断面上是呈不连续的岛状（点状）分布（如图-1），有时有两到

3、三个点。点之间的连线往往是线状的肉眼可见的中心线裂纹，严重时则沿整个铸坯长度方向连续分布并贯通，并伴随着中心偏析疏松。单个点直径在5—15mm之间，裂纹长20^50mm在铸坯处于发红状态时中心裂纹不易察觉，铸坯冷却至室温时则清晰可辨，给在线控制带来很大困难。2.2对轧制产品的影响线材厂对中心裂纹铸坯进行的轧制表明，轧制过程轧成品裂纹不能焊合，经常出现断裂冲钢。3.中心裂纹形成机理及原因分析3.1形成机理通过查阅大量的专业书籍和现场跟踪生产总结，认为4号机方坯中心裂纹形成的机理是多种因素综合作用的结果，从钢的高温变形理论，结合钢的高温力学性能.中心裂纹形成的机理主要

4、有以下几个方面。3.1.1搭桥形成由于凝固坯壳的不均匀形成。在凝固末期.凝固前沿搭桥，将钢液封住，上部钢液无法填充，这样被封住的钢液继续凝固时就会形成缩孔，这种缩孔在断面上有时呈现出中心裂纹形态。3.1.2铸坯在二冷段纵向冷却不合理前期二冷水过大，造成铸坯表面冷却速度过高，后期冷却水量相对过小，造成表面温度回升大。这样，由于热应力的作用，使铸坯中心部位撕开，形成中心裂纹。对于浇注温度偏高，柱状晶发达的铸坯，它将进一步促进中心裂纹的形成。试验研究表明:铸坯表面冷却速度应控制在200℃/m内，温度回升不超过100℃/m，否则，形成内裂的几率大幅度增加.从一钢厂的生产情

5、况看，上述2种情况均存在。3.2裂纹形成原因分析4#连铸机铸坯中心裂纹形成的原因主要有：3.2.1钢水过热度高我厂是一个老厂，转炉设备落后，一次命中率低后吹严重，造成出钢钢水温度温度波动很大，往往偏高。据统计，跟踪期间平均过热度达47℃，高于50℃的炉占43%，高于30℃的炉占87%。大大高于连铸正常生产要求的控制范围(30C以内)。钢水过热度高，使铸坯的柱状晶粗大、发达，加剧了晶间裂纹产生，同时减小了结晶器出口处坯壳厚度，造成拉漏增加，液相线延长。有研究证明过热度每提高10℃，坯壳厚度减小2mm，因而高温钢在连铸生产中极有害。3.2.2拉速偏高，且波动大一炼钢厂

6、为实现全方坯生产的组织模式，要达到炉机匹配，实际生产过程4#机拉速一般控制在1.8-2.2m/min内，其结果是造成有时带液心矫直。3.2.3二次冷却不合理4#连铸机原来是按连铸合金钢来设计二冷段的，其冷却情况不适应于连铸普碳钢高拉速的需要，主要表现在:二冷段采用的喷嘴雾化程度差，造成铸坯中心冷却弱，角部冷却过强，四面冷却不均匀，应力增大，且易形成搭桥;且各段水量分配不合理，足辊、I段、II段的水量分配比例为30%,50%,20%，足辊水量偏小，造成铸坯在足辊段不能获得强冷，而I段冷却过强，致使该区段内铸坯温降过大，II段冷却过弱，使铸坯在段产生较大“回温”，增大

7、凝固前沿的热应力，产生中心裂纹。3.2.4据研究指出：方坯普碳钢ω(S)≤0.035%，同时ω(Mn)/ω(S)＞15，才能避免铸坯出现裂纹。众所周知硫会造成钢的“热脆”性，而Mn能有效地防止钢热加工过程的“热脆”。我们厂钢中的硫含量一直很高，并且Mn/S在1—2之间。3.2.5操作工操作不规范的现象比较普遍主要是拉速控制不稳定，不能较好地根据钢水温度、拉速、铸坯温度状况调节水量。设备维护不理想，未能及时检查更换堵塞的喷嘴，主体设备校弧较差等。4.采取的措施及效果针对4#连铸机连铸坯产生中心裂纹的原因，攻关组决定采取了如下措施，取得了明显效果。4.1降低浇注温度，

8、保持合理的