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铸造组织对QSn6.5—0.1连铸带坯轧制裂纹的影响及改进措施

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第３１卷第ｌ期　２００２年２月　有色金属／ｊｎ＇Ｖ　ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　ＰＲＯＣＥ玛ＳｌＮＧ　Ｖｏ１．３ｌ　Ｎｏ　１　Ｆｅｂｒｔｌａｈ，２００２　

铸造组织对ＱＳｎ６．５—０．１连铸带坯轧制裂纹的　影响及改进措施　

许利明　（洛船有色金属加工设计研究院．河南洛阳４７１０３９）　摘要：铸造组织中存在的严重疏松、枝晶偏析、　的反偏析　驶熔炼时液态台金吸气生成的ＳｎＯ２夹杂等，是造　成ＱＳｎ６．５—０．１水平连铸带坯轧制裂纹的主要原圈。通过减小铸造冷却强度特别是铸坯下表面的玲却强度，控制　铜水温度．加强熔体覆盖，刨光结品器冷却套及提高铣面质茸，初步解决了轧制裂纹问题，提高了成品率。　关键词：（ｇ，１６　５—０　１；水平连铸；轧制裂纹；疏松；平衡结晶；冷却强度；工艺改进　中国分类号：ＴＧ２９１　文献标识码：Ｂ　

ｌ前言　

ＱＳ．６．５－０．１板带材市场庞大，属高附加值产品．　越来越成为国内外铜加工企业着力开发的对象。由　于ＱＳｎ６．５４）．１台金本身的特性，加工难度大，易出现　各种缺陷。轧制过程中的各种开裂现象在许多厂普　遍存在，影响了成品率，甚至在用户冲压零件时出现　掉渣现象　经过技术攻关发现，轧制裂纹与铸锭组织　缺陷有着密切关系。　２　Ｉ６．５－０．１带材生产工艺及开裂形态　

ｏｓ兀６．５—０．ｊ板带材的生产工艺流程如下：　熔炼一转炉一水平连铸带坯（６５０　Ｘ　１５　５ｒ￣ｒｎ卜　在　线铣面（６５０　ｘ　１４ｍｍ）一卷取成卷一钟罩炉退火一初轧　（１４—４．６ｒａｍ）退火一中轧（４．６—１．５或１．２ｍⅡ１ｊ一退　火一精轧一成品　轧制裂纹在初轧和中轧两个轧制阶段表现较为　明显。初轧阶段裂纹出现在带坯下表面；中轧阶段裂　纹出现在带坯上表面（轧制时反面造成），但均为连铸　带坯下表面，另一面则较好。裂纹呈三角裂口状、蛛　网状、蟹爪状。经金相检查，在整个断面都分布有程　度不等的细小裂纹。裂纹在整个带卷中随机出现，断　断续续，无规律。裂纹形貌如图ｌ、图２所示　３　ＱＳｎ６　５—０．１带坯的铸造组织特点　

材料的生产工艺决定了材料的组织结构，组织结　构决定了材料的性能。通过分析组织结构特点，可进　而寻找出工艺改进的方向　ＱＳｎ６．５４）．１结晶时的主要特点有三：①结晶温度　范围宽；②Ｓｎ在铜中的扩散速度缓慢；③Ｓｎ在台金　凝固时出现严重反偏析。从这些特点分析导致轧制　裂纹的铸造组织缺陷。　

国１　４　６ｍｍ板材的开裂形貌１／２×　

国２　１　５ｍｍ板材经硝酸浸蚀后的开裂形貌２００　Ｘ　从Ｃｕ－Ｓｎ平衡相图（图３）看，含６％一７％Ｓｎ时，凝　固温度范围在１５０．１７０℃之间。尽管结晶凝固时不会　成集中缩孔，但可形成分散缩孔或疏松，而且疏松的　出现是不可避免的。一般情况下，在轧制时这些分散　疏松被弥台，对外观及性能影响不大。但在某种不适　

当的工艺条件下，就可能形成较大的孔洞或带状相连　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　有色金属／ｊ￣－ｃ　的疏松条，并且这些疏松区由于是枝晶间最后凝固的　区域，一些低熔点物容易在此形成偏聚。轧制加工　时，带坯背面在反复卷曲时受到张应力作用，容易沿　这些疏松区开裂形成裂纹。　

图３　Ｃｕ—Ｓｎ平衡相图　由于Ｓｎ的扩散速度非常缓慢，在凝固温度范围　内进行选分结晶，形成严重的枝晶偏析。晶粒内先结　晶的是高熔点物，后结晶的枝晶处是低熔点物，这种　晶粒内成分的不均将造成机械性能的较大差异，特别　是枝晶问将形成结台力的“弱面”，在轧制加工时．带　坯背面反复受张应力作用，容易沿这些“弱面”开裂　ＱＳｎ６　５４）ｌ在冷却结晶时，由于导热性差，内外　部温差较大，表层形成硬壳后，中间部分处于液态，冷　却结晶时热量将外壳中枝晶处的低熔点物重新熔化，　形成“通道”，中间部分的　由“通道”被挤至表面成　为反偏析　在水平连铸生产带坯时，上下表面铣面均　在０．７ｍｎｎ以上，足以将偏析层铣净。而“通道”处容易　偏聚含ｓｎ成分较高的非平衡相，这些非平衡相有些　是脆硬相．在轧制加工时，易开裂成裂纹　另外，台金在熔炼时，锡易与空气中的氧反应生　成脆硬的夹杂物ｓｎ０２，这种夹杂物残留在台金中，会　降低台金的机械性能。　通过以上分析可以看出，ＱＳｎ６．５－０．１台金铸造组　织存在的较严重的疏松、枝晶偏析、ｓｎ的反偏析以及　液态台金吸气造成的ＳｎＯ２夹杂等，都可能是造成轧裂　的因素。　４　ＱＳｎ６．５－０．１水平连铸工艺的改进方向　基于以上分析，应从以下儿方面着手改善　ＱＳｎ６．５—０．１带坯组织：　①细化晶粒。可以通过加人变质剂或机械振动　（包括超声波）等方法来增加结晶时的形核率，从而细　化晶粒，使熔体内、外均匀结晶，减少枝晶偏析和疏　松。晶粒细化使总的晶界面积增加，分布在晶界上的　低熔点物、非平衡相等浓度减少，从而减少晶界结台　力的“弱化”和轧制开裂趋势。同时，由于枝晶间（晶　界）低熔点物减少，也减少了ｓｎ的反偏析程度；　②凝固结晶时，减缓冷却强度，使其趋近平衡结　晶，同时在一定程度上缩小结晶温度范围，减少非平　衡相的析出，抑制脆硬相、低熔点物的危害。由于结　晶时缓慢冷却，台金保持在较高温度，使Ｓｎ的扩散速　度大大加快（扩散速度随温度增加呈指数级增加），从　而减少枝晶偏析。如果冷却过快，且补缩不及时，更　容易产生分散的缩孔与疏松：　③铸造时，熔体温度要适当，不能太高。温度高　有利于排渣、增加熔体流动性等，但由于ＱＳｎ６，５—０　】　结晶过程复杂，高温有许多不利，会增加各种缺陷出　现的几率；　④增加对熔体的保护，有利于防止吸气生成ｓｎ嘎。　５　ＱＳｎ６．５．０。１水平连铸的改进措施　

在现有的ＱＳｎ６．５－０．１带坯水平连铸生产条件下．　做了以下改进：　①通过减少结晶器的进水量，放慢带坯的拉铸速　度，从而减缓冷却强度，提高带坯出结晶器时的温度，　使熔体结晶时接近平衡凝固（表１）。拉锭速度由原来　的１５０—１８Ｏｈｍ／ｒａｉｎ改为１２０—１４０　ｉｎｔｏ／Ｂｉｎ。因为铸　坯下表面缺陷对轧制更为敏感．又将结晶器下表面的　表１结晶器冷却水量的减少殛带坯出口温度的降低　结晶器玲原采进水量现在进水量　带坏出结晶器温度（　）　却套序号ｌ／ｒａｉｎ　Ｌ／￣ｒｄｎ　原来韫度现在温度理息温度　】‘　２　３　４　５　、６　７　、８　２５０—３００　３ｌＯ　２５０—３ｌＯ　２９０　２２０—２５０　２５０　】２０—１５０　ｌ蛐　水量调至比上表面少４５　ＩＶｍｉ

ｎ，减少下表面冷却强度　维普资讯 http://www.cqvip.com 有色金属加工　第３ｌ卷　使其进一步接近平衡结晶；　②将结晶器铜套定期铣面．使铜套表面与石墨　模紧密压合；每次拆下的结晶器铜套用酸泵冲洗，洗　净水垢；二次冷却水由软化水改用自来生产水，以保　证软化水的纯洁，避免杂物随水进入结晶器使结晶器　对带坯冷却不均。这三项措施在于保证结晶器对熔　体均匀冷却，减少疏松；　③降低铜水温度。将保温炉实际铜水温度由　１２００　以上控制到ｌ１６０～ｌ１　８０　。同时定期对测温仪　表进行校正，保证准确测温；　④熔炼炉和混合炉液面用煅烧木炭覆盖，覆盖厚　度１５０～２００ｒｒ￣。液面不得有裸露，避免ｓｎ　的形成。　同时液面的大块渣要及时捞净，以免浮在液面上，隔　开木炭与铜水；　⑤每熔次４５００ｋｇ由原来５箱改为６箱，以利于均　匀转炉。保证铜水在结晶器窗口３００ｍｍ以上，以形成　足够的静压力，保证结晶器内熔体的致密，减少疏松；　⑥铣面时，为保证带坯的铣面质量，铣刀调平，不　重用。将带坯卷取内径由４００１ＴＩＩ＇ＩＩ扩大到６（￣／］ｆｌＩＩ｜，外径　由１２００ｎｔｒｎ扩大到１４００ｎｔｒｎ，减少外表面所受张应力，　从而减小开裂趋势。　

图５改进后的铸坯组织７５×【疏松等级为ｌ级）　采取上述措施后．带坯组织基本正常，疏松控制　在ｌ～２级，轧制情况较好，没有发现裂纹。工艺改进　前后的铸坯组织及板材形貌见图４～图７。ＱＳｎ６．５—　０．１板带材成品率由改进前的５７．６％增加到６５．２％的　较高水平。同时，带坯还直接用于出口，得到客户认　可。　

图６改进前的经硝酸浸蚀后的４．６ｍｍ板材形貌３７．５×　鼻　＿Ｉ　…　薹　．．　≮嚣　０　一　Ｅ　鼍　

图７改进后的经硝醴浸蚀后的４．６ｍｍ板材形貌３７．５　ｘ　６结语　①铸造组织中存在的严重疏松、枝晶偏析、ｓｎ的　反偏析以及熔炼时液态合金吸气生成的Ｓｎ０２夹杂等，　是造成。ｓ　．５－０．１水平连铸带坯轧制裂纹的主要原　因：　②通过减小铸造冷却强度特别是带坯下表面的　冷却强度，控制铜水温度，加强熔体覆盖，刨光结晶器　冷却套及提高带坯铣面质量，初步解决了轧制裂纹问　题．提高了成品率；　③在本次公关中，由于受结晶器结构的限制，带　坯出结晶器的温度未能达到预期目标。这一点是今　后的改进方向之一。　参考文献　［１］曹明盛．冶金物理基础　Ｍ］．北京：冶金工业出版社．１９８５　［ｚ　３肖纪美．材料的应用与发展［Ｍ　３北京：宇航出版杜．１＇９￣８．　［３］重有色金属材料加工手册编写组重有色金属材料加工手册［Ｍ］　北京：冶金工业出版社，１９７９　（下转第３４页）

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一般厚６０￣Ｌｍ；　④固化：２２０　，２５ｍｍ．；　⑤喷液体漆：静电气助式自动枪，底漆１５ｐｒｏ，闪　蒸压７ｒａｉｎ；面（色）漆喷涂：静电气助式自动喷枪．　２５，，ｍｌ；进入第二闪蒸区：］５ｍｉｎ；　⑥固化：２２０　，２５ｍｉｎ。　中间粉束喷涂后，有些轮毂需按用户要求对表面　进行钻石精饰（用钻石刀进行精车），然后喷涂亮漆．　达最终成品。　６　９检验与包装　成品进行最终检测，主要是ｇｔ测轮毂的表面质量　是否符合客户要求，各种附件是否齐全等。其后对戍　品进行包装，对ＯＥＭ用户采用木托架的大包装，而对　最终零售用户单只纸箱包装。　上是本人对铝台金轮毂生产的一些肤浅认识　希望得到专家的批评指正。　

Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ａｌｌｏｙ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｗｈｅｅｌｓ　ａｎｄ　Ｔｈｅｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　

ＳＨＥＮ　Ｊｕｎ　（Ｎ　Ｈｕａｄｏｎｇ　Ａ１ｕｍｄｎｕｍ　Ｗｈｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｉｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ，２１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｗｈｅｅｌｓ，ｈａｖｉｎｇ　ａ　ｌｏｔ　ｏｆ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｖｅｒ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｃ￣ｑｅｓ，ｈａｖｅ　ｕｎｄｅｒ—　ｇｏｎｅ　ａ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｂｐｒ￣ｎｔ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ　ａｎｄ　ｈａｖｅ　ａ　ｖｅｒｙ　ｂ￣ｇｈｔ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．ｅｖｅｎ　ｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅｉｒ　ｈｉｓｔｏｒｙ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｌｏｎｇ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　９ｉｖｅｓ　ａ　ｄｅ。　ｔａｉｌｅｄ　ｐｒｅｓｅｎｔ￣ｅｎ　ｔｈｅ　ｆｏｌｂｗｉｎｇ　ａｓｐｅｃｔｓ：ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ａｌＩｏｙｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｌｅｒｒｌｓ．ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｍａｒｋｅｔ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｕｍｉ叫ｍ　ａｌｌｏｙ　ｗｈｅｅｌｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｕｓｅｄ　ｂｙ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｈｕａｄｏｎｇ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｗｈｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ　Ｋｅｙｗｅｒｄ８：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　ｗｈｅｅｌ；ａｌｕｍｉｎｕｍ　ａｌｌｏｙｓ；ａｄｖａｎｔａｇｅｓ；ｍａｒｋｅｔ　ｒ甜ｏｎ；ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ｝ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｑｕａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅａｔａ；　ｐｒｏｄｕｃｆｉｅｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　（上接第３０页）　Ｅｆｆ￣＂ｔｓ　ｏｆ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｃｒａｃｋｓ　ｏｆ　ＱＳｎ６．５・０．１　ＨＣＣ　Ｂａｒｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｐｏｓｅｄ　Ｒｅｍｅｄｉｅｓ　

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分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策

分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策

分析铸造热裂缺陷形成的原因及改进对策

铸造热裂缺陷是铸造过程中常见的一种缺陷形态，会对铸件的性能和质量造成重大影响。为了解决这一问题，需要深入分析其成因，并制定改进对策。本文将从铸造热裂缺陷的原因以及改进措施两个方面展开讨论，旨在为铸造工艺提升提供思路和指导。

一、铸造热裂缺陷的形成原因

铸造热裂缺陷通常在铸件冷却过程中产生，以下是其形成的主要原因：

1. 温度梯度引起的应力集中

铸件冷却过程中，由于各部分温度变化不一致，会导致内部产生温度梯度，从而引起局部局部应力集中。当材料的强度无法承受这种应力时，就会发生热裂缺陷。

2. 晶粒的收缩行为

铸件在凝固过程中，晶粒会出现收缩。若凝固过程中晶粒收缩不一致，就会引起内部应力的不平衡，从而产生热裂。

3. 液态膨胀引起的应力

铸造过程中，液态金属体积较大，当其冷却凝固时，体积会缩小，引起内部应力。若应力超过材料的承载能力，就会发生热裂缺陷。

二、改进对策 为了解决铸造热裂缺陷问题，可以采取以下改进对策：

1. 优化铸造工艺参数

通过调整铸造温度、冷却速度以及铸件尺寸等参数，使得整个铸造过程中的温度分布更加均匀，减小温度梯度和晶粒收缩不一致性，从而减轻应力集中的程度，降低热裂的风险。

2. 控制液态膨胀行为

合理控制铸造合金的成分，通过合金设计等方法来调整材料的液态膨胀行为。降低材料在冷却凝固过程中产生的应力，减少热裂的概率。

3. 采用合适的铸型材料

选择合适的铸型材料也是防止铸造热裂缺陷的关键。材料的导热性能和热传导能力会影响铸件冷却的速度，因此在选择铸型材料时要充分考虑其导热性和热传导性能。

4. 进行合理的余热处理

通过对已铸造完成的铸件进行合理的余热处理，使其内部温度均衡分布，减少应力集中和热裂的风险。此外，适当的余热处理还能改善铸件的织构和力学性能。

5. 严格控制冷却速度

合理控制冷却速度是防止铸造热裂缺陷的重要措施之一。通过对冷却介质的选择以及冷却方式的优化，可以实现对冷却速度的有效控制，降低热裂的风险。 总结：

连铸坯缺陷的产生与防止措施 Microsoft Word 文档1

连铸坯缺陷的产生与防止措施 Microsoft Word 文档1

连铸坯裂纹的产生与防止措施

连铸坯裂纹的分类 :铸坯表面裂纹包括表面纵裂纹、表面横裂纹、网状裂纹(星裂)、发裂、角部纵裂纹、角部横裂纹等;铸坯内部裂纹包括中间裂纹、角部裂纹、中心线裂纹、三角区裂纹、皮下裂纹、矫直裂纹等。

1.1 铸坯表面裂纹

部纵裂纹等几种主要的缺陷形式。

铸坯表面裂纹主要有表面纵裂纹、表面横裂纹、网状裂纹、角部横裂纹、边铸坯表面裂纹是在结晶器内产生的，在二冷段得到扩展。它会导致轧制板材表面的微细裂纹，影响最终产品的表面质量。图1为表面裂纹示意图

图 1 铸坯表面裂纹示意图

1－表面纵裂纹；2－表面横裂纹；3－网状裂纹；

4－角部横裂纹；5－边部纵裂纹

1.1.1 表面纵裂纹

连铸坯表面纵裂纹是指沿着拉坯方向在铸坯表面上发生的裂纹。它可由工艺因素或设备因素引起。由工艺因素引起的纵裂，大多出现在铸坯宽面的中央部位，是表面裂纹中最常见的一种裂纹缺陷。纵裂主要是由于初生坯壳在结晶器内冷却强度不均匀，造成应力的集中，在坯壳相对较薄的地方坯壳厚度不足以承受这种应力，致使坯壳裂开而产生裂纹，并在二冷区得到扩展，形成表面纵裂纹。图2 图3 图4为表面纵裂纹示意图

图2

图3 图4

1.影响连铸坯表面纵裂纹因素：

实际生产过程中，主要有以下因素影响连铸坯表面纵裂纹的产生：

1) 成品成分及钢水质量

(1) 成品钢中碳含量处在亚包晶和包晶反应区时，由于初生坯壳在结晶器弯月面内激冷时收缩较大，容易造成初生坯壳厚薄不均，从而使铸坯发生纵裂纹的倾向增加。因此，在实际生产中各连铸厂家都尽量控制其成品钢中碳含量，使其避开亚包晶和包晶反应区，从而减少铸坯纵裂纹的发生机率。

(2) 成品钢中硫、磷含量也会影响铸坯纵裂纹的产生。钢中硫、磷含量增加时，钢的高温强度和塑性明显降低，在应力作用下就容易产生裂纹，因此，在实际生产中各连铸厂家都尽量控制其成品钢中硫、磷含量，尽量控制在0.02%以内。

连铸板坯三角区裂纹成因分析及改进措施_修立策

连铸板坯三角区裂纹成因分析及改进措施_修立策

第17卷第5期2007年5月 中国冶金 ChinaMetallurgy Vol.17,No.5 May.2007作者简介:修立策(1971-),男,大学本科,工程师; E-mail:newnewsky@; 修订日期:2006-12-20连铸板坯三角区裂纹成因分析及改进措施修立策(济南钢铁集团总公司第三炼钢厂,山东济南250101)摘　要:通过对铸坯的低倍检验和三角区裂纹部位的电镜扫描,分析了连铸板坯三角区裂纹的类型和成因;提出了从钢水成分、二冷配水、驱动压力、轻压下、支撑段等方面的改进措施。其结果表明,钢中硫和铸坯的支撑段是影响三角区裂纹的主要因素。具体措施的实施,使三角区裂纹的发生率和级别大幅度下降。关键词:连铸板坯;三角区裂纹;支撑段;硫;低倍检验中图分类号:TF777.1 文献标识码:A 文章编号:1006-9356(2007)05-0057-04FormationMechanismandControlofTriangularAreaCrackofContinuousCastingSlab

XIULi-ce(No.3SteelMakingPlant,JinanIronandSteelCo.Ltd,Jinan250101,Shandong,China)Abstract:ThetypeandformationofthetriangularareacracksofthecontinuouscastingslabwereanalyzedthoughmacroexaminationandscanningthecracksbySEM.Themeasurestoreducethetriangularareacrackswereputforwardincludingsteelcontent,secondarycoolingwater,drivepressure,softreductionandsupportsegments.Resultsshowthatthesulfurcontentofsteelandsupportsegmentwasthemaininfluencingfactorsofthetriangularareacracks.Afteradoptingtheimprovementmeasures,therateandlevelofthetriangularareacracksareobvious-lydescended.Keywords:continuouscastslab;triangularareacrack;supportsegment;sulfurcontent;macroexamination 济钢第三炼钢厂1号铸机为直结晶器多点弯曲、多点矫直的直弧形板坯连铸机,冶金长度34.2m,支撑段由1个弯曲段和14个扇形段组成;扇形段7～14段设智能轻压下技术;其生产断面为(200、270)mm×(1200～2100)mm,主要生产断面为200mm×2100mm和270mm×2100mm。200mm断面的最大拉速为1.60m/min,一般控制在1.25～1.40m/min;270mm断面的最大拉速为1.25m/min,一般控制在1.0～1.15m/min。定尺长度为2000～3200mm,为中厚板厂提供坯料。投产以来,随其产量的不断增加,铸坯内部质量波动较大,有的炉次特别是普碳钢类的铸坯出现较为严重的三角区裂纹缺陷,钢板边部亦出现分层缺陷,严重时比例高达1.12%,使钢板改判和判废增加。为此,全面调查分析了铸坯三角区裂纹的成因,并通过采取有效措施使其得到有效控制,为轧制厚规格板材提供了原料保障。1　三角区裂纹的调查分析 铸坯出结晶器不久,窄面的三角区域受到了窄面强烈冷却和宽面冷却所产生的热应力,以及窄面足辊位置不当和宽面支撑不良产生的机械应力的作用,在凝固前沿的固-液交界面及附近区域上因富集溶质元素的聚集而导致该部位钢的强度和塑性下降[1]。当综合应力超过该钢钟的固相线温度附近的临界强度时,固-液界面处的坯壳不能抵抗综合应力和应变而产生开裂。1.1　三角区裂纹的电镜分析 将内部裂纹较严重的Q235B铸坯低倍样(w(S)=0.034%,三角区裂纹为2.0级)割成小样,电镜扫描分析裂纹部位。试样裂纹处主要元素氧、铁分别平均为31.59%和53.60%,其次锰和硫分别为5.33%和4.49%,还有极少量的硅、钙等元素,主要为氧化物和硫化物夹杂。裂纹处硫偏析严重的高达24.63%,影响到此部位铸坯的强度和韧性,且在小于极限应力的作用下产生三角区裂纹。 为便于分析,将氧和铁元素去掉且制作图1。从图中看出,硫和锰、部分钙和硫结伴而生,高低相对应。因此,可推断裂纹处的夹杂物主要是硫化锰、

连铸坯表面裂纹缺陷分析

连铸坯表面裂纹缺陷分析

Ｎｏ．１　Ｍａｒｃｈ　２０１１　《中国重型装备》　ＣＨＩＮＡ　ＨＥＡＶＹ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　从图４可以看出，热轧态、正火态和调质态　６０Ｓｉ２Ｍｎ钢８００￣Ｃ亚温淬火的转变产物为马氏体　和铁素体双相组织，其组织形态相同，马氏体与铁　素体呈颗粒状均匀分布。　显微组织分析表明：淬火态６０Ｓｉ２Ｍｎ钢经　８００￣Ｃ亚温淬火后得到极细小的针状铁素体和马　氏体双相组织。与热轧态、正火态和调质态试样　经亚温淬火后获得的颗粒状双相组织相比，淬火　态试样的组织更细小，故具有更高的综合力学性　能。　亚温淬火较常规完全淬火更有利于细化晶　粒，也更利于提高钢的强度、硬度、塑性和韧性。　这是因为：一方面亚温淬火有未溶铁素体存在，阻　止了奥氏体晶粒的长大；另～方面亚温淬火较低　的加热温度，减慢了原子扩散的速度。另外，　６０Ｓｉ２Ｍｎ钢经亚温淬火处理，未溶铁素体和弥散　分布的碳化物在细化晶粒的同时，也有利于滑移　和晶界移动的晶粒取向，从而提高材料的塑　性¨　。晶粒细化，晶界总面积增加，是６０Ｓｉ２Ｍｎ　钢亚温淬火后韧性好、强度高的原因之一。　双相合金中双相的形态对试样的力学性能有　影响，主要表现在对裂纹扩展的阻碍作用上。当　铁素体呈针状时，马氏体被铁素体最大限度的分　开，故裂纹的扩展不仅通过马氏体，还必然通过铁　素体。铁素体在断裂前会产生大量塑性变形而消　耗较多能量，从而对裂纹的扩展起到阻碍作用。　若铁素体呈块状形态时，则裂纹容易只沿着马氏　体基体扩展，而不与孤立的铁素体相遇，从而使试　样的韧性变差。另外，铁素体呈针状、马氏体为细　小板条状时，晶界总面积较块状时要大的多，也有　利于力学性能的提高。针状组织比颗粒状组织细　小，在材料变形和断裂的过程中能吸收更多的能　量　Ｊ。由于淬火态组织形态中针状组织最多，故　其综合力学性能最好。　３结论　（１）原始组织对６０Ｓｉ２Ｍｎ钢亚温淬火后的力　学性能有影响，经过预处理的淬火态试样亚温淬　火后的综合力学性能优于热轧态、正火态和调质　态试样。　（２）显微组织分析表明：原始组织为热轧态、　正火态和调质态时，淬火组织中铁素体呈颗粒状，　组织较为粗大。原始组织为淬火态时，铁素体呈　针状均匀分布，组织细小。这是淬火态试样力学　性能优于热轧态、正火态和调质态试样的原因。　参考文献　［１］　闫春波，周维龙．１８Ｎｉ（２　４５０　ＭＰａ级）马氏体时效钢细化晶　粒工艺［Ｊ］．大型铸锻件，２００４（２）：１—７．　［２］徐祖耀．马氏体相变及马氏体［Ｍ］．北京：科学出版社，　１９８０：１５６—１６４．　编辑杜青泉　（上接第４２页）　裂纹的关键原因。金相检测可以明显看出裂纹尾　端存在沿奥氏体晶界向基体延伸的现象，说明横　裂是沿晶开裂，是钢水结晶成固体以后产生的，是　一冷水强度过大，在热应力等的作用下产生开裂　形成的裂纹。　存在疏松孔洞的试样，其孔洞没有气泡所具　有的一般特征，且该部位为夹杂物的集中区，是最　后凝固区，所以该孔洞是最后凝固形成的疏松孔　洞，而不是气泡。该孔洞距铸坯表面约１５　ｍｍ～　２０　ｍｍ左右，在该部位形成疏松孔｝同，说明铸坯表　面冷却速度非常的快。　对于裂纹两侧组织不同的试样，金相分析发　现两条裂纹两侧的组织明显不同，两条裂纹向基　体延伸形成的三角区部位晶粒明显要比裂纹的另　一侧晶粒要细，裂纹两侧组织不同，说明裂纹两侧　形成组织的温度不同。三角区部位晶粒细说明该　部位冷却速度快，奥氏体的过冷度大，形成铁素体　和珠光体的温度范围低，所以晶粒就细。裂纹另　一侧晶粒粗大说明在该部位冷却速度慢，奥氏体　的过冷度小，形成铁素体和珠光体的温度范围高，　所以晶粒就粗大。　４结论　综合以上检验结果分析可知：连铸坯表面出　现裂纹缺陷，一方面的原因是冷水强度大，冷却速　度快，另一个关键原因是冷却不均匀。　编辑