劉保全(本溪鋼鐵公司煉鋼廠,遼寧 本溪 117000)
鑄坯角部橫裂產(chǎn)生的原因及應(yīng)對措施
劉保全
(本溪鋼鐵公司煉鋼廠,遼寧 本溪 117000)
摘 要:本文結(jié)合本鋼煉鋼廠工藝,針對含B鋼角部橫裂紋的產(chǎn)生機理,對后部的生產(chǎn)產(chǎn)生的影響,生產(chǎn)工藝與操作對裂紋的影響,如何控制預(yù)防裂紋的產(chǎn)生做進(jìn)一步的分析。
關(guān)鍵詞:角部橫裂紋;生產(chǎn)工藝與操作;含B鋼
鑄坯可在坯子表面觀察到縱向裂紋,坯子尾觀察到中心線裂紋。我們在檢查板坯裂紋時,高強鋼低合金鋼、包晶鋼、中碳鋼等鋼時發(fā)現(xiàn)角部裂紋,在低碳鋼鋁鎮(zhèn)靜鋼中卻很少能夠發(fā)現(xiàn)裂紋。本鋼生產(chǎn)包晶鋼含有B元素,B元素對鋼角裂的影響比較大。我們在檢坯時在板坯的疏松邊發(fā)現(xiàn)角部橫裂紋如圖1,但大多數(shù)板坯裂紋出現(xiàn)在板坯的角部及立面。幾乎板坯所有角部裂紋與振痕方向是一致的。
角部橫裂紋是連鑄板坯常見的表面缺陷之一,角部裂紋對連軋卷產(chǎn)生的影響比較大例如翹皮,嚴(yán)重的腳裂可以使整卷鋼卷降級,甚至整卷待判而成為廢品如圖2,現(xiàn)在我們的鑄坯有大量的坯子在進(jìn)行火焰清理每年被清理掉的邊角料價值都在億元以上,這樣既影響了產(chǎn)品質(zhì)量,又大大增加了生產(chǎn)成本。
本鋼煉鋼廠的連鑄機是直弧型、連續(xù)矯直、小輥徑密排輥連鑄機。鑄機的冶金長度L=31.5米,鑄機半徑R=10米,結(jié)晶器的銅板是銀銅、鉻鋯銅為鍍層的銅板;結(jié)晶器總長為900mm;澆鑄的鑄坯厚度為210mm、230mm、250mm,鑄坯的寬度為最小800mm,最大為1600mm(在線調(diào)寬),結(jié)晶器帶側(cè)導(dǎo)裝置,結(jié)晶器振動方式為四連桿偏心輪正弦震動,振頻為50~250 Hz,振幅±3mm,負(fù)滑脫系數(shù)為1.45。
3.1 裂紋起因
3.1.1 裂紋的形成
(1)臨界應(yīng)力:鋼液在凝固過程的中,坯殼所承受的應(yīng)力如大于了鋼種固相線溫度附近的臨界強度,則產(chǎn)生斷裂。
(2)臨界應(yīng)變:當(dāng)鋼水固液界面的固相變量大于臨界應(yīng)變的值時,則產(chǎn)生裂紋。
臨界應(yīng)力和應(yīng)變值決定于凝固結(jié)構(gòu),也就是δ相與γ相的比例,全時和韌性較高,δ+γ相凝固和γ相凝固韌性和強度較低,對裂紋敏感性增加。
3.2 成分影響
橫裂紋是位于鑄坯內(nèi)弧表面振痕的波谷處,通常隱藏著看不見,角裂主要發(fā)生在中碳鋼,尤其是中碳含B鋼(w(c)=0.09%--0.017%),初生的坯殼在結(jié)晶器彎月面凝固時發(fā)生包晶反應(yīng),鑄坯的體積收縮和線收縮比較大,鋼水的靜壓力與凝固收縮倆種不均衡的力使初生的坯殼產(chǎn)生凹陷,凹陷的部位不利于傳熱,且鋼水的靜壓力與熱應(yīng)力比較集中,從而使凹陷處產(chǎn)生裂紋。尤其是內(nèi)弧更易產(chǎn)生裂紋。B元素在鋼中與N反應(yīng)形成BN,,BN會在奧氏體的晶界之間析出變大,從而使鋼液結(jié)晶的溫度升高,使再結(jié)晶變得困難,導(dǎo)致應(yīng)力不能消除,致使裂紋的產(chǎn)生。
鋼水碳含量處在包晶區(qū)發(fā)生縱裂指數(shù)最高,因此嚴(yán)格控制鋼水碳含量,避免碳含量0.12-0.16%澆注能夠有效減少縱裂的發(fā)生。
3.3 工藝條件和操作條件的影響
3.3.1 鋼水過熱度的影響
中間包鋼水過熱度越高,結(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼越薄,承受應(yīng)力的能力就越差,坯殼薄弱處越易產(chǎn)生凹陷、裂紋。鋼中P含量低于0.01%橫裂紋增加這是因為P優(yōu)先在晶界富集,降低了沉淀相在晶界上的適度,但是鋼中P一般為不大于0.045%因P含量太高能加重中心偏析,鑄機在矯直的時后,坯子的內(nèi)弧受張力,而壓力作用在外弧,在矯直使內(nèi)弧產(chǎn)生裂紋,矯直時溫度小于900℃使橫裂紋加重,所以扇形段采用弱冷使鑄坯的表面溫度大于950℃,可以有效減少橫裂紋。
3.3.2 拉速對裂紋產(chǎn)生的影響
鑄機的拉速對坯子的質(zhì)量有著很大的影響,鑄坯的裂紋很多是因為升降速而引起的,拉速升高,結(jié)晶器內(nèi)的鋼水流動速度加快,易造成液面波動凝固時間短,坯殼受到的熱應(yīng)力比較大,而在低拉的時候,鋼液受到的冷卻強度加大,鋼液處于低溫狀態(tài)液渣的流動性降低,傳熱與吸收夾雜都不好,易產(chǎn)生裂紋。
3.3.3 保護(hù)渣性能對縱裂的影響
在保護(hù)渣各項特性中,粘度對產(chǎn)生表面裂紋影響最大,渣粘度較高時,隨拉速增加縱裂加重,渣粘度較小時隨拉速增加縱裂減少,保護(hù)渣粘度越小,縱裂出現(xiàn)的幾率就少。
通過以上對裂紋形成的分析,提出以下幾點措施來降低裂紋的產(chǎn)生:(1) 嚴(yán)格控制鋼液的澆注溫度,保持合適的過熱度,控制縱裂的產(chǎn)生;(2)保證在澆注過程中拉速的恒定,在一塊鑄坯內(nèi)不允許倆次急降速,降速或升速要間隔2min,這樣扇形段的冷卻水量變化不會太大,對液相穴也不會有太大影響,即能夠保證坯子內(nèi)部質(zhì)量的同時還能降低裂紋的產(chǎn)生;(3)降低結(jié)晶器冷卻強度,由原先的寬側(cè)4500,窄側(cè)的850,改到寬側(cè)4000,窄側(cè)550;(4)對段子二冷水進(jìn)行改進(jìn),將0段、1段、2段、3段的冷卻強度進(jìn)行調(diào)整,0段的冷卻量不易過強,1段、2段、3段的冷卻強度依次降低,使坯子在凝固的過程中降低應(yīng)力的產(chǎn)生,從而降低裂紋的產(chǎn)生;(5)改善鋼水成分,對部分鋼種進(jìn)行加Ti處理,例如SPHT1保證Ti含量大于0.017%,連鑄可進(jìn)行熱過,坯子的質(zhì)量得到很大提高,同時也加大了連鑄的熱過率;(6)采用輕壓下技術(shù)。較大的壓下量有利于改善中心疏松;(7)對設(shè)備加強檢查與維護(hù),通過對后部鑄坯裂紋的檢查來反饋鑄機狀態(tài),鑄機設(shè)備對裂紋的產(chǎn)生有很大影響,尤其是結(jié)晶器、0段、1段,在現(xiàn)有的條件下,應(yīng)當(dāng)加強對設(shè)備的維護(hù),對段子的接弧、開口度進(jìn)行定期檢查,足輥的噴淋嘴有無堵塞、變形、不轉(zhuǎn)等情況發(fā)生,結(jié)晶器的過鋼量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,保證結(jié)晶器銅板的厚度,對鑄機設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù),降低裂紋的產(chǎn)生。
產(chǎn)生裂紋的原因比較多,最主要的原因是鋼水成分與鑄機狀態(tài),因此我們要嚴(yán)格控制成分,對設(shè)備要維護(hù)好出現(xiàn)問題及時處理,加強自身的操作,避免因人為而引起的鑄坯裂紋缺陷,質(zhì)量缺陷,對自己的操作負(fù)責(zé),對自己的崗位負(fù)責(zé)。
參考文獻(xiàn):
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