连铸板坯表面裂纹形成原因及控制措施

连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因随着市场竞争的日趋激烈，产品的质量已经成为占有市场的主要砝码，连铸坯作为炼钢厂的终端产品，其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量，据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约７０％为连铸坯裂纹，连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一，下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析：一、铸坯凝固过程的形成铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭，而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。

在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小，当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时，在固液界面就产生裂纹，这就形成了铸坯内部裂纹。

而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却，由于铸坯线收缩，温度的不均匀性，坯壳鼓肚、导向段对弧形不准，固相变引起质点如（ＡｌＮ）在晶界的沉淀等，容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变，从而产生裂纹就是表面裂纹。

二、连铸坯裂纹形态和影响因素连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹，表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等，内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。

连铸坯裂纹的影响因素：连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程，它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的，铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统（导向段）的对弧准确性。

铸坯凝固过程坯壳形成裂纹，从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为：１、连铸机设备状态方面有：１）结晶器冷却不均匀２）结晶器角部形状不当。

３）结晶器锥度不合适。

４）结晶器振动不良。

５）二冷水分布不均匀（如喷淋管变形、喷咀堵塞等）。

６）支承辊对弧不准和变形。

２、工艺参数控制方面有：１）化学成份控制不良（如Ｃ、Ｍｎ／Ｓ）。

２）钢水过热度高。

３）结晶器液面波动太大。

４）保护渣性能不良。

５）水口扩径。

６）二次冷却水分配不良，铸坯表面温度回升过大。

倒角连铸坯角部纵向裂纹形成机制及控制
一、纵向裂纹形成机制
1. 高温应力集中
倒角连铸坯角部纵向裂纹的形成，主要是由于高温应力集中引起的，在连铸坯角部，由于冷却速度较快，形成了应力集中，使得坯体内部产生了拉应力，使得坯体内部产生了拉应力，使得坯体内部产生了拉应力，这种拉应力会使坯体出现纵向裂纹。

2. 冷却不均匀
倒角连铸坯角部纵向裂纹的形成，还可能是由于冷却不均匀引起的，当冷却不均匀时，坯体内部的应力分布也会不均匀，当坯体内部应力分布不均匀时，坯体内部的强度也会不均匀，这样就会使坯体内部产生拉应力，使坯体出现纵向裂纹。

二、控制纵向裂纹
1. 改善冷却方式
要控制倒角连铸坯角部纵向裂纹，首先要采取措施改善冷却方式，使冷却更加均匀，保证坯体内部应力分布均匀，从而减少坯体内部拉应力，减少坯体内部纵向裂纹的形成。

2. 加强质量检查
其次，要加强质量检查，及时发现坯体内部纵向裂纹，及时采取措施进行处理，以减少坯体内部纵向裂纹的形成。

3. 改善坯体质量
此外，还要改善坯体质量，使坯体具有良好的机械性能，以抵抗坯体内部的应力，减少坯体内部纵向裂纹的形成。

综上所述，要控制倒角连铸坯角部纵向裂纹，就要采取改善冷却方式、加强质量检查、改善坯体质量等措施，以保证坯体内部应力分布均匀，减少坯体内部纵向裂纹的形成。

铸坯角部横裂产生的原因及应对措施板坯可以在表面上观察到纵向裂纹，在尾部观察到中线裂纹。

要了解板坯中的角裂纹及孔隙，必须用沿板坯边部进行火焰切割处理，切割出50mm宽，2〜3mm深的槽。

在检查板坯的裂纹时，在高强低合金钢(HSLA)、包晶钢、中碳钢中发现了角部横裂，但是在低碳铝镇静钢中却很少发现裂纹。

包晶钢含有Nb,因此，角裂的百分比极高。

虽然在板坯的疏松边发现了角部横裂，但板坯中的大多数裂纹出现在板坯的固定边。

几乎板坯中所有的角部横裂纹与振动痕迹方向一致。

在出厂前，必须对板坯中的角裂纹和针孔进行处理。

处理板坯中出现的裂纹将增加产品成本，降低生产能力，耽误产品出厂日期。

经过火焰切割后的板坯样品送到米塔尔研究实验室进行分析，以便确定其中角部横裂纹的发生原因。

为减少角部横裂纹，米塔尔公司LazaroCardenas(MSLC)的操作人员、维修人员、技术人员组成了一支精干的团队，以降低板坯角部横裂纹的发生。

裂纹起因当铸流表面遭受到热力应变、机械力应变或相变时，若该应变量超过了铸件材料的最大应变值，板坯就会发生横裂。

在下列条件下板坯可能产生裂纹：(1)铸流表面温度下降至低延展区以下，拉伸应变导致铸件产生裂纹。

(2)结晶器上热收缩应变引起板坯内部热断裂，产生裂纹。

(3)结晶器上或结晶器附近所施加的外力引起表面热拉裂。

产品的延展性低是出现裂纹的主要原因。

影响板坯横裂的因素还包括化学作用。

减小温差，降低震动是避免板坯裂隙发生的主要措施。

角部裂分析对板坯切削样本(削痕深度2〜3mm)进行化学成分分析的结果如表1。

在这种钢中发现了严重的角部裂纹，主要原因是该种钢的Nb、V和C含量高，特别是C对包晶钢非常敏感。

理论上讲，Nb(C,N)在1090°C开始析出，当温度下降，析出量快速增长，当温度降低到900C时主要析出物为V(C,N)，温度进一步下降到800C时，晶间继续析出。

众所周知，在温度降低过程中，Nb基及V基析出物沿奥氏体晶粒边界析出。

连铸板坯表面纵裂纹控制
一、连铸板坯表面纵裂纹的产生因素
1、造坯温度：过低的造坯温度会导致板坯表面纵裂纹的出现，应在钢
水熔化温度的基础上提高造坯温度；
2、造坯件间距：连铸板坯的冷却过程会产生很强的内应力，如果水冷
却造坯件间距过大，冷却之后会出现拉伸变形，从而产生纵裂纹；
3、连铸熔口处处理不当：当积熔渣正常时，若造坯件分离不平衡，也
会使连铸熔口处出现倾斜度，且不平衡的张力会造成热锻段产生纵裂纹；
4、水冷却喷口结构：水冷却温度不均匀，会在板坯表面形成表面纵裂纹，应采取合理的水冷却喷口结构布置，保证冷却水均匀性；
二、连铸板坯表面纵裂纹的控制措施
1、温度控制：在连铸造坯过程中，采用温度控制措施，确保钢水熔化
温度跨度不要在半钩温度以内，另外，为了减轻连铸板坯表面拉伸应
力也有助于减少纵裂纹；
2、造坯件间距控制：对于比较薄的连铸板坯，如低碳钢、低合金钢等，尤其需要多加注意造坯件间距的控制，相应地采用一定的补偿措施；
3、熔口处理控制：在熔口结构上有要求，要保证熔口垂直度，以保证
熔口平整，以及减少裂纹的出现；
4、水冷却喷口结构控制：采取合理的水冷却喷口结构，尽量取均衡的
喷口布置，以保证冷却的均匀性；。