微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷控制技术开发与推广应用

微合金钢薄板坯连铸边角裂纹控制
蔡兆镇;朱苗勇
【期刊名称】《工程科学学报》
【年(卷),期】2022(44)9
【摘要】微合金钢薄板坯连铸过程高发边角部裂纹,致使热轧卷板边部产生翘皮、烂边等质量缺陷,是钢铁行业的共性技术难题.本文立足于某钢厂QStE380TM低碳含铌钛微合金钢薄板坯连铸生产,检测分析了铸坯角部组织金相结构与碳氮化物析出特点、不同冷却与变形速率条件下钢的断面收缩率,并数值仿真研究了不同结构结晶器和二冷区铸坯温度与应力的演变规律.结果表明:微合金钢薄板坯连铸过程存在明显的第三脆性区,且变形速率越大,第三脆性区越显著.传统薄板坯连铸工艺条件下,结晶器的中上部及其出口至液芯压下段的二冷高温区,铸坯角部冷速较低,致使其组织晶界含铌钛微合金碳氮化物呈链状析出.铸坯在液芯压下过程,低塑性角部因受较大变形与应力作用而引发裂纹缺陷.实施沿高度方向有效补偿坯壳凝固收缩的窄面高斯凹型曲面结晶器及其足辊区超强冷工艺,可分别提升铸坯角部冷速至10和20℃·s^(-1)以上,从而促使铸坯角部组织碳氮化物弥散析出,并促进铸坯窄面在液芯压下过程金属宽展流动而降低角部压下应力,大幅降低了微合金钢薄板坯边角部裂纹发生率.
【总页数】10页(P1548-1557)
【作者】蔡兆镇;朱苗勇
【作者单位】东北大学冶金学院
【正文语种】中文
【中图分类】TF777.7
【相关文献】
1.连铸低合金钢板坯表面裂纹的成因
2.板坯低合金钢铸坯角横裂纹控制
3.960MPa 级Ti微合金钢连铸板坯纵裂纹控制研究
4.中碳合金钢连铸板坯中间裂纹形成机理研究
5.微合金钢板坯角部横裂纹成因分析及控制
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高强微合金钢连铸板坯角部横裂纹是一种常见的缺陷，其形成机理涉及多个因素。

理解这些因素并采取相应的控制技术对于改善板坯质量至关重要。

以下是可能涉及到的一些因素和控制技术：形成机理：1. 温度梯度：过大的温度梯度容易导致板坯表面和内部的温度差异过大，从而引发横裂纹。

2. 结晶器振动：过大的结晶器振动可能导致板坯结晶不均匀，增加裂纹的发生概率。

3. 结晶器冷却水流量分布：不均匀的冷却水流量分布可能导致板坯冷却不均匀，加剧横裂纹的发生。

4. 结晶器冷却水温度：过低的冷却水温度可能导致板坯冷却过快，增加内部应力，导致横裂纹。

5. 板坯浇注速度：过高的浇注速度可能导致板坯表面快速凝固，增加内部应力。

6. 结晶器润滑液体位：不合适的润滑液体位可能导致板坯表面和内部的润滑不均匀，影响结晶和冷却。

控制技术：1. 优化结晶器设计：合理设计结晶器，包括结晶器的振动控制系统、冷却水流量分布系统等，以确保结晶过程均匀。

2. 温度梯度控制：通过控制板坯表面和内部的温度梯度，减小不均匀的温度分布。

3. 控制板坯浇注速度：调整浇注速度，避免过快导致板坯表面过早凝固。

4. 优化结晶器冷却水系统：调整冷却水流量分布，确保均匀冷却。

5. 温度在线监测：使用温度在线监测系统，实时了解板坯的温度情况，及时调整工艺参数。

6. 结晶器振动控制：控制结晶器振动，避免过大的振动影响板坯结晶均匀性。

7. 冷却水温度控制：调整冷却水温度，防止过低的温度引发板坯内部应力。

8. 板坯表面润滑控制：控制润滑液体位，确保板坯表面润滑均匀。

综合运用上述控制技术，可以有效减少高强微合金钢连铸板坯角部横裂纹的发生，提高板坯的质量。

这些控制技术需要根据具体情况进行合理调整和组合，同时，科学可行的实验和模拟也是研究和改进的重要手段。

第1期　2010年1月连铸Continuous CastingNo.1J anuary 2010Q 460C 含铌微合金化钢角部横向裂纹的控制王海江(山西新临钢钢铁有限公司炼钢厂,山西临汾041000)摘　要:山西新临钢钢铁有限公司在浇注含铌微合金化钢中出现角部横向裂纹,成为连铸亟待解决的问题。

研究表明:关键要系统地测量研究铸坯表面温度。

临钢在Q460C 钢生产过程中将铸坯表面温度提到1020℃以上,有效地控制了铸坯角部裂纹的出现。

关键词:连铸;含铌钢;高温延塑性;角横裂纹中图分类号:TF 777 文献标志码:A 文章编号:100524006(2010)0120038204Control of T ransverse Crack at Conner of Q 460C Nb Steel SlabWAN G Hai 2Jiang(Steelmaking Plant ,Shanxi Xinlingang Iron and Steel Co.,Ltd .,Linfen 041000,Shanxi ,China )Abstract :Transverse cracks at corner of slabs of Nb microssloyed steel has been a serious problem in continuous casting of Sanxi Xinlingang Iron and Steel Co.,Ltd..It is important to measure surface temperature of continuous casting slabs systematically with a device developed by the author.Surface temperature of the continuous casting slabs at Xinlingang Steel was raised to higher than 1020℃to avoided occurrence of transverse crack at the corner of the slab of Q460C steel.K ey w ords :continuous casting ;Nb steel ;hot ductility ;transvers crack at corner作者简介:王海江(19732),男,工程师; E 2m ail :whj68681668@ ;; 收稿日期:2009207231 微合金化钢是近年来国内外钢铁企业广泛开发重要品种,目前已成为国民经济建设中极为重要的金属材料,它以优良的综合性能在交通、建筑、石油管线、汽车制造、大型工矿结构制造和国家奥运主要场馆工程等领域得到广泛的应用。

西城板坯角部横裂纹产生原因及控制措施文章结合无锡西城特种船用板有限公司炼钢厂实际生产中出现的板坯角部横裂纹产生的因素进行排查、分析，并采取控制措施，使缺陷得到有效控制。

标签：板坯；角部横裂；烂边；Q235B无锡西城特种船用板有限公司炼钢厂（以下简称西城炼钢厂）板坯连铸一直生产规格2001250～1400mm的Q235B板坯，受钢板价格上涨的影响，2016年4月12日开始批量生产大规格2001600mm的Q235B板坯，并且为提高产能，拉速由0.85m/min，提高到0.95～1.00m/min，板坯经轧制后存在烂边现象，而中板厂为了与炼钢厂产能匹配，希望生产边部不需处理便可销售的毛边板，而烂边将造成毛边板无法生产。

经过跟踪、分析，判断中板烂边为板坯角部横裂纹造成，随即采取了一系列的措施，使板坯角部横裂纹得到控制，基本满足毛边板的生产要求。

1 西城炼钢厂板坯连铸机主要参数2 角部横裂轧制后及酸蚀后形貌图1为角部横裂，经中板厂轧制后的形貌，中板厂判定为烂边。

图2、图3是轧后中板缺陷部位的金相图片，裂纹处有明显脱碳，脱碳层深约0.29 mm，也说明该缺陷来源于板坯的原始缺陷；而后检查所生产的板坯，角部存在横裂纹。

3 板坯角部横裂纹形貌经过对板坯的检验发现，角部横裂纹基本分布在振痕里，裂纹宽0.5～1mm，向内扩展5～15mm，严重的达到20mm，而轻微的仅为发纹。

但这些缺陷，无论大小，经过加热炉加热，均会氧化脱碳，造成裂纹内大量氧化物夹杂，无法经轧制焊合，而产生烂边缺陷。

4 角部横裂纹产生的影响因素普遍认为，连铸坯多数的表面缺陷起源于结晶器。

经观察，角部横裂纹均出现在振痕里，说明该缺陷与结晶器内坯壳的状态有关；通过对漏钢后板坯角部的检验，反推裂纹出现的位置发现，角部横裂纹自矫直段6段开始出现，表明该裂纹在矫直时出现。

故西城炼钢厂主要围绕结晶器内坯壳的状态及矫直进行影响因素的排查。

4.1 振动参数的影响振动参数影响板坯在结晶器里的脱模情况，而主要影响因素为负滑脱时间tN。

微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素
微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素
微合金化钢连铸板坯角横裂纹是在钢材连铸过程中出现的不良现象，在检查情
况严重时可能影响最终产品的质量。

目前，为研究微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素，研究人员正在大力开展新的研究工作。

从技术和技术条件的角度看，微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素中，较
为重要的包括合金配比、钢水温度和吹气速度等。

首先，合金配比如果不适当，不仅影响板坯的均匀度，还会使微合金的累积量增加，从而使终产品品质低。

其次，钢水温度也会对微合金化钢连铸板坯角横裂纹产生重大影响，一般来说，如果钢水温度过高，微合金化钢连铸板坯容易出现角横裂纹；反之，如果钢水温度过低，则可能导致板坯表面均匀度较差。

最后，对于吹气速度方面，它一般不能太低，过低的吹气速度会导致板坯表面不光滑，这又会影响产品的品质。

此外，工艺条件也是影响微合金化钢连铸板坯角横裂纹出现的重要因素。

比如，反铸技术、复合铸造技术、数控技术等技术，它们都是现代连铸技术中重要发展方向，但它们都会影响板坯形状，进而也会影响角横裂纹的出现状况。

喷浆温度控制也同样会对角横裂纹产生积极的影响，此外，还有连铸技术的运行状态，比如机器的负荷状态、内部压力变化等，都会直接影响微合金化钢连铸板坯角横裂纹的形成。

综上所述，微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素主要有技术条件和工艺条
件两方面，其中包括合金配比、钢水温度、吹气速度、反铸技术、复合铸造技术和数控技术等，喷浆温度控制也是影响角横裂纹出现的重要因素，此外，连铸技术的运行状态也是影响其形成的因素之一。

板坯⻆部裂纹的原因⼀、引⾔板坯⻆部裂纹是⼀种常⻅的冶⾦缺陷，它发⽣在热轧板卷的⻆部位置，呈现出⼀定深度的裂纹。

这种裂纹的产⽣对产品的质量和使⽤性能产⽣了极⼤的影响，不仅影响产品的美观，⽽且降低了产品的使⽤寿命和安全性。

本⽂旨在深⼊探讨板坯⻆部裂纹产⽣的原因，并提出相应的预防措施。

⼆、板坯⻆部裂纹产⽣的原因1.原料质量：原料的化学成分、微观组织结构和冶⾦性能是影响板坯质量的关键因素。

例如，⾼碳钢、合⾦钢等材料的C、Si、Mn等元素的⽐例不当，或者夹杂物含量较⾼，都可能导致板坯⻆部裂纹的产⽣。

2.加热⼯艺：加热温度、加热速度和加热均匀性等加热⼯艺参数对板坯的⻆部裂纹也有重要影响。

如果加热温度过⾼或加热速度过快，可能导致板坯局部过热，造成内部应⼒集中，引发裂纹的产⽣。

此外，加热不均匀也会导致板坯内部应⼒分布不均，进⽽引发裂纹。

3.轧制⼯艺：轧制过程中的各种⼯艺参数，如轧制温度、轧制速度、轧制道次等，都会影响板坯的⻆部裂纹。

如果轧制温度过⾼或轧制速度过快，可能导致板坯在轧制过程中受到的应⼒过⼤，引发裂纹。

此外，轧制道次不合理也会导致板坯内部应⼒的积累，进⽽引发裂纹。

4.冷却⼯艺：冷却⼯艺也是影响板坯⻆部裂纹的重要因素。

如果冷却速度过快或冷却不均匀，可能导致板坯内部应⼒集中，引发裂纹。

5.设备状况：轧机设备的⼯作状态和精度也是影响板坯⻆部裂纹的因素之⼀。

如果轧机设备磨损严重或维护不当，可能导致轧制的板坯质量受到影响，引发裂纹。

三、预防措施针对以上产⽣原因，可以从以下⼏个⽅⾯进⾏预防：1.严格控制原料质量：对原料进⾏全⾯的质量检测，确保其化学成分、微观组织结构和冶⾦性能符合要求。

同时，加强原料的保管和运输，防⽌其受到有害元素的污染。

2.优化加热⼯艺：通过实验和模拟的⽅法，确定合理的加热温度、加热速度和加热均匀性等参数。

在⽣产过程中，加强加热设备的维护和保养，确保其正常⼯作。

3.轧制⼯艺的优化：通过实验和模拟的⽅法，确定合理的轧制温度、轧制速度和轧制道次等参数。

板坯表面纵裂与横裂产生原因分析及改进措施王洪兴赵艳玲（河北钢铁集团邯宝炼钢厂，河北邯郸056015）摘要：本文对邯宝炼钢厂2009年连铸板坯表面缺陷进行了统计，分析了表面裂纹产生的机理和形成原因，采取相应的改进措施，减少了板坯表面裂纹产生量，有效提高了连铸坯质量。

关键词：连铸板坯，表面裂纹，措施，质量ANALYSIS THE REASONS AND REDUCE THESURFACE CRACK OF SLABWANG Hongxing ZHAO Yanling（Hanbao Steel-making Plant of HeBei Iron-steel Group Corp. Hebei Handan 056015）ABSTRACT The text summarized the surface defects of the slab in 2009, analyzed the mechanism and reasons of surface crack. We took some corresponding actions to improve the slab quality.KEY WORDS slab，surface crack，actions，slab quality1 前言邯宝炼钢厂现有两台2机2流DANIELI直弧形板坯连铸机，2#连铸机于2008年10月17日热负荷试车成功，1#连铸机于2009年2月12日热负荷试车成功，试生产一年多以来，生产研发了40余个钢种，连铸板坯质量总体良好，铸坯一次检验合格率为99.18%，综合合格率为99.97%。

2 连铸坯表面裂纹形成机理邯宝炼钢厂连铸板坯表面缺陷有表面纵裂、表面横裂、表面夹杂、表面划伤、凹坑、重接等，其中表面纵裂纹占总缺陷量的45%，主要集中在板坯内弧中心和两侧各1/4处，少量裂纹产生于板坯外弧面。

连铸板坯表面纵裂纹始发于结晶器,钢水进入结晶器后在一冷作用下迅速形成初生坯壳, 受钢水成分、过热度、结晶器冷却强度、浇铸速度、保护渣等因素的影响，弯月面初生坯壳不均匀生长，在热应力、摩擦力和钢水静压力的共同作用下，在坯壳相对薄弱、抵抗应力能力差处形成细微裂纹，受二维冷却的影响,坯壳薄弱处多发生在铸坯中心附近,拉坯过程中受到摩擦力、热应力、钢水静压力、鼓肚力、弯曲矫直力、不对中应力等应力影响，同时由于二次冷却不均匀，扩展成明显的纵裂纹。

微合金化对连铸裂纹影响的对比D．N．CROWTHERCORUS 研究、发展与技术摘要为保证制成品的质量，需要尽可能地减低连铸产品的缺陷。

随着热装、薄板连轧及直轧的推广，生产无缺陷的连铸产品也日益重要。

这是由于在这些条件下检查与修理变得益发困难的缘故。

在连铸产品的各项缺陷中，只有横向表面裂纹受微合金元素的影响很大。

铌是非常有害的，0.01%的铌就会促成裂纹的出现。

尽管在钒含量0.15%，氮含量0.02%的场合也有出现横向裂纹的报道，但含钒钢中氮低于0.005%时，横向裂纹就不会发生。

据信，横向裂纹形成于结晶器，随后在连铸过程，特别是矫直过程中扩张。

微合金钢在某一温度范围内延展率低，当在此低延展率区间进行矫直时，就会产生裂纹。

铌在深化延展槽，并使其向高温区域扩展方面影响显著。

铌的这一特点要归因于铌的沉积。

铌的沉积促成低延展失效，并迟滞了再结晶过程。

钒对热延展性的影响不那么显著，仅在钢中钒、氮含量较高的情况下，其延展性才接近含铌钢的水平。

向含铌钢中添加钒可通过使沉积粗大稍微改善延展性。

钛对热延展性的影响较复杂，到目前还不完全为人们所知。

通过适当选择钢的成分，如尽可能减低铌的含量、以钒和氮取代铌、或向含铌钢中添加钒，可将横向裂纹的出现降至最低。

机器操作条件如二次冷却策略对避免横向裂纹的出现也很重要。

将矫直温度选在低延展率温度区间以外也可降低裂纹的出现。

1 引言在生产连铸产品过程中，必须要避免表面缺陷和内部缺陷。

否则，随后要进行的板坯、大方坯、小方坯修复作业既昂贵又耗时。

不然的话，生产出的产品就会有缺陷。

随着热装、薄板连轧的推广，生产无缺陷的连铸产品变得日益重要。

在这些场合下，对连铸产品的检修变得更加困难，因而生产无缺陷的连铸产品至关重要。

有些高强度、微合金化钢特别易产生某些类别的连铸缺陷。

关于这类连铸产品的热延展性和缺陷已有许多优秀的述评（1-3）。

在这些钢中，我们发现：所使用的微合金化元素的类型、钢的总体成分，都对控制缺陷的数量很重要。