三角區(qū)裂紋教材

連鑄板坯三角區(qū)裂紋缺陷的產(chǎn)生原因及控制措施劉欣（江西萍鋼九江鋼鐵公司煉鋼廠江西湖口332500）摘要:板坯連鑄機投產(chǎn)初期板坯出現(xiàn)較多三角區(qū)裂紋，分析認為，鑄機弧度、開口度及夾輥撓度不合格、鋼水中硫含量高、鋼水純凈度低、二次冷卻水量不當、結(jié)晶器寬邊和窄邊冷卻強度不匹配、澆注溫度高，是產(chǎn)生三角區(qū)裂紋的主要原因。通過采取控制鑄機的精度、降低鋼水中硫含量、優(yōu)化冷卻工藝、降低澆注溫度等措施解決了三角區(qū)裂紋的問題。關(guān)鍵詞:板坯連鑄三角區(qū)裂紋開口度CausesandControlmeasuresforTriangle-cracksofSlabLiuXin（TheSteelmakingPlantofJiujiangIron&Steelcompany,PXSteel,Co.Ltd,Hukou,JiangXi,China,332500)AbstractMoreTriangle-crackscameintobeingduringSlabcontinuouscastingmachineintoproductionearly,Analysis,castingmachineradians,mouthopeningandtheclipfailedrolldeflection,thehighsulfurcontentinmoltensteel,moltensteelpurityislow,secondarycoolingwaterproperly,moldcoolingintensityofwideandnarrowsidedoesnotmatchthepouringtemperatureishighTriangleproducesthemaincrack.Bytakingcontroloftheprecisioncastingmachine,reducesulfurcontentinliquidsteel,optimizingthecoolingtechnique,reducingcastingtemperatureandothermeasurestosolvethetrianglecrackproblem.KeywordSlabcontinuouscastingTriangleslabcrackmouthopening1前言九江鋼鐵公司煉鋼廠4#連鑄機2009年9月18日投產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了較多三角區(qū)裂紋，嚴重的三角區(qū)裂紋缺陷判廢，因此，減少三角區(qū)裂紋是降低生產(chǎn)成本和能耗、提高鋼水收得率的關(guān)鍵所在。2連鑄機主要技術(shù)參數(shù)連鑄機機型：直結(jié)晶器連續(xù)彎曲連續(xù)矯直弧形板坯連鑄機連鑄機臺數(shù)×流數(shù)：1×1連鑄機基本弧半徑：10m結(jié)晶器長度：900mm澆鑄厚度：170、210、250mm寬度：1500、1700、1900、2100mm鑄機支撐長度：～31.7m冶金冷卻方式：全水+氣水霧化冷卻，二冷噴淋邊部控制振動方式：液壓振動3三角區(qū)裂紋缺陷形成機理板坯三角區(qū)是在橫斷面上從板坯角部出發(fā)的兩條對角線（和窄邊成30~40°）和窄邊形成的三角區(qū)域，九鋼出現(xiàn)的三角區(qū)裂紋離側(cè)面45～75mm，長度10～90mm，方向平行于寬邊，常伴隨板坯形狀異常出現(xiàn)，如弧面鼓肚、側(cè)面凹凸陷等，另外伴隨中心線疏松。對于九鋼板坯出現(xiàn)的此類三角區(qū)裂紋，從部位上分析，為中心線平行于寬邊發(fā)展，相對較深，分析此部位因高溫柱狀晶發(fā)達，高溫強度差，受到側(cè)面強烈冷卻所產(chǎn)生的熱應力，以及側(cè)導輥位置不當產(chǎn)生的機械應力，鑄坯弧面冷卻不良導致的鼓肚力和熱應力、鑄坯弧面支撐和夾持不良導致機械應力，這些應力或其總應力超過了鋼坯高溫強度時，就會產(chǎn)生裂紋。三角區(qū)內(nèi)某一處或幾處的應力超過鋼坯的高溫強度時，都可導致三角區(qū)裂紋的產(chǎn)生。4三角區(qū)裂紋的影響因素4.1輥列開口度、弧度、夾輥撓度輥列異常是影響三角區(qū)裂紋的重要因素之一。鑄機弧度差過大，開口度不當，夾輥太彎曲，側(cè)輥進入結(jié)晶器太多，都將導致三角區(qū)裂紋發(fā)生。

4.1.1鑄機開口度九鋼板坯出現(xiàn)的三角區(qū)裂紋更多出現(xiàn)在中心線部位，同時伴隨中心線疏松，其實也是一種凝固末端組織缺陷，在沒有使用動態(tài)輕壓下情況下，開口度偏大，尤其在6、7、8段，導致板坯鼓肚常出現(xiàn)三角區(qū)裂紋。采用收縮輥縫后，鑄坯可以大大減少這種鼓肚的可能性。在應用動態(tài)輕壓下后，在凝固末端增加3mm的壓下量，三角區(qū)裂紋大大降低，中心線疏松也減輕。說明采用收縮輥縫是有效的。4.1.2鑄機弧度鑄機弧度不當將使鑄坯受到異常的機械應力，同時弧度不當，還將引起開口度異常。這樣，鑄坯由于脫弧不能得到良好的支撐而產(chǎn)生鼓肚，常導致三角區(qū)裂紋、中間裂紋產(chǎn)生。幾次查對弧，零段、彎曲段、1#~8#段間差別大于0.3mm三角區(qū)裂紋的級別大大增加。4.1.3鑄機夾輥撓度在鑄坯剛出結(jié)晶器不久，由于坯殼薄、承受外力能力差，故對夾輥的夾持要求就更加嚴格，足輥、零段和扇形段1#～5#段輥間距及夾輥撓度尤為重要。生產(chǎn)過程中減少夾輥撓度，對減少異常機械應力和鼓肚力都是非常重要的，可以防止三角區(qū)裂紋、中間裂紋和中心裂紋。4.2澆注溫度高對于三角區(qū)，存在三個方向的柱狀晶，窄面中部沿寬面平行的方向、對角方向、沿寬面垂直的方向，三個方向的柱狀晶都往三角區(qū)中心部位發(fā)展，因澆注溫度高，造成柱狀晶發(fā)展能量大，柱狀晶過分發(fā)達，尤其中心線部位，柱狀晶方向性更強，晶間強度低，容易形成三角區(qū)裂紋。4.3鋼水化學成分和純凈度

產(chǎn)生三角區(qū)裂紋的一個重要因素是鋼坯高溫強度不足，鋼中S沿枝晶偏析，形成FeS，降低晶間強度，因此應控制鋼中S含量?，F(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)，在鑄機正常時，當S大于0.020%后，三角區(qū)裂紋出現(xiàn)幾率明顯增加。S大于0.030%時，三角區(qū)裂紋較嚴重且難以防止。當錳硫比大于25，出現(xiàn)三角區(qū)裂紋的幾率明顯減少。下表為生產(chǎn)210×1700mm斷面的板坯出現(xiàn)明顯的三角區(qū)裂紋的一些數(shù)據(jù)（Q235B），這些爐次全部沒有經(jīng)過LF精煉。爐號J440900769J340908493J440900739J440900716J440900634J340900407J440900684J440900693J440900595J440900637成品硫%0.0260.0250.0220.0150.0180.0230.0110.0260.0250.028成品錳%0.580.540.570.530.590.650.560.540.440.63錳/硫22.321.625.935.332.828.350.920.817.622.5中包溫度1551155415521549155915451564156615551573拉速1.01.11.10.70.81.20.90.81.00.6是否精煉否否否否否否否否否否吹氬軟吹時間15分40秒3分15分8秒5分5秒5分9秒5分16秒9分6分4秒4分36秒3分17秒從生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)來看，對于沒有經(jīng)過LF精煉的鋼水，板坯出現(xiàn)三角區(qū)裂紋的爐次有70%的成品硫在0.020%以上，Mn/S比有50%的在25以下，有80%軟吹時間短于9分鐘。4.4冷卻強度在試產(chǎn)期間，因為結(jié)晶器寬邊和窄邊冷卻強度不匹配，并且結(jié)晶器水量過大，造成窄邊出現(xiàn)凹陷，并且影響了三角區(qū)柱狀晶的均勻生長，加大了出現(xiàn)三角區(qū)裂紋的幾率。二次冷卻不良是產(chǎn)生三角區(qū)裂紋的重要影響因素。弧面冷卻不良，若鑄坯回溫的溫度過高即可導致三角區(qū)裂紋產(chǎn)生。重點是冷卻前段的水量保證坯殼的厚度和強度，冷卻中部保證柱狀晶的均勻生長，末端保證坯殼不能回溫過大。故適宜的二冷區(qū)水流量是解決三角區(qū)裂紋的重要途徑。5控制措施5.1保證鑄機工況和鑄機開口度的優(yōu)化定期測量輥縫和對弧，保證鑄機工況良好；熱試時若不執(zhí)行動態(tài)軟壓下，則1~13段采用逐段收縮方式進行生產(chǎn)，輥縫要求偏差不能大于±0.30mm。生產(chǎn)時若采用動態(tài)輕壓下，壓下量控制在3mm。通過觀察低倍情況，三角區(qū)裂紋等級大大降低。5.2控制鋼水的澆注溫度從表1數(shù)據(jù)看，有30%中包溫度超過了1560℃，過熱度超過40℃；因此嚴格控制鋼水過熱度，對于Q235B鋼，成品中碳含量盡量控制在0.15~0.19%，中間包溫度盡量控制在1540~1545℃，對于高溫鋼和低溫鋼都有嚴格的拒澆制度，防止?jié)沧囟容^高柱狀晶發(fā)達，裂紋傾向增大。穩(wěn)定生產(chǎn)節(jié)奏，穩(wěn)定澆注速度，控制中包溫度，保證生產(chǎn)的“中溫、中速、均勻、穩(wěn)定”。5.3鋼水化學成分和純凈度對于Q235B等包晶鋼要求成品碳盡量控制在0.15~0.19%，成品盡可能保持較低的S含量，不能超過0.020%，有條件時把S控制在0.015%以下；保持錳硫比大于25；控制普碳鋼的過氧化程度，保持終點C大于0.06%。從表1中軟吹時間上看，80%吹氬時間在9分鐘以下，因此必須保證精煉（CAS站）的脫氧和軟吹效果，成品中氧含量控制在30ppm以下，總吹氬處理時間≥15分鐘（出鋼過程全程吹氬），加微調(diào)合金后，軟吹時間≥10分鐘，以保證鋼水的純凈度。5.4冷卻強度的優(yōu)化

9月18日試產(chǎn)，9月30日結(jié)晶器水（寬邊/窄邊）由5000/520L/min調(diào)整為4800/480L/min，之后4400/440L/min，保證了寬邊和窄邊結(jié)晶器進出水溫差一致（6~7℃）；進行了多次二冷水的優(yōu)化，一區(qū)窄邊水減少（見表2），1、2、3、4區(qū)寬邊水調(diào)整增大了8%，解決了窄邊鼓肚，中心線疏松、三角區(qū)裂紋減輕。表2一區(qū)窄邊水的優(yōu)化拉速/m/min0.70.80.91.01.11.2前/l/min70708090100105后/l