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1、总第165期 2008年第3期 HEBEI M ETALLURGY Total165 2008, N umber3 收稿日期:2008 - 04 - 25 连铸厚板坯角部横裂纹的成因与预防对策 李玉盘,侯庆玉,杨东敏 (邯郸钢铁公司 三炼钢厂,河北 邯郸 056015) 摘要:分析了连铸厚板坯表面角部横裂纹产生的机理,对工艺、设备、操作等进行技术攻关后,铸坯 表面质量得到改善,基本解决了铸坯角部横裂问题。 关键词:连铸;厚板坯;横裂纹;成因;对策 中图分类号:TF77711 文献标识码: B文章编号:1006 - 5008(2008)03 - 0023 - 02 CAUSE AND PRECA
2、UTIONS OF HORIZATAL CORNER CRACKS ON CASTING THICK SLAB L i Yupan, Hou Q ingyu, Yang D ongm in (No 13Steel w orks, Handan Iron and Steel Company, Handan, Hebei,056015) A bstract: The m echanism to bring about horizontal corner cracks on casting thick-slab is analyzed.It is ba2 sically solved after t
3、echnical innovation is conducted in process, equipm ent and operation. Key W ords: continuous casting;thick slab; horizontal crack; cause; m easures 1 前言 邯钢250mm1 900mm大板坯连铸机自2005 年9月投产以来,由于工艺、设备及操作等原因, 铸坯角部经常出现横裂纹,尤其生产含铌钢种时, 铸坯角部横裂严重,影响了热轧板的表面质量,降 低了成材率,增加了钢板表面修磨率和改判量。 2005年10 - 12月就产生角部横裂缺陷铸坯532t,
4、 占缺陷铸坯总量的20%。2006年通过技术攻关, 铸坯角部质量得到了一定的改善,铸坯角部横裂区 明显减小,裂纹深度变浅;2007年2月由于角部 横裂产生的缺陷铸坯降至215%。 2 连铸厚板坯产生角部横裂的原因 角部横裂纹多产生在铸坯的内弧面,多在振痕 的波谷处。通常是沿晶界开裂和扩展,是矫直时产 生的抗张应力造成的裂纹,铸坯轧制后容易出现边 部横向结疤。图1是角部裂纹照片。 图1 铸坯角部横裂造成的轧后结疤 通过对200块角部横裂板坯综合分析,认为与 角部横裂有关的因素如下: 211 钢水过热度和拉速的影响 据对角部横裂板坯统计分析表明,过热度高、 拉速波动大,对铸坯角部横裂有显著影响。
5、在凝固过程中由于选分结晶,柱状晶界富集杂 质元素,使柱状晶界成为先共析铁素体优先析出的 部位。杂质的富集降低了铁素体的表面能,韧性变 32 总第165期 HEBEI YEJIN 低,在组织应力、热应力和机械应力的作用下应力 集中于沿柱状晶界析出的先共晶铁素体带,使裂纹 沿柱状晶萌生并扩展。 212 结晶器保护渣的影响 含铌铝镇静钢容易产生铸坯表面横裂和角部横 裂,如果结晶器保护渣选择不当更容易产生夹渣、 横裂等表面缺陷,一般认为保护渣对铸坯横裂的影 响主要表现在:保护渣熔化速度过快或过慢,致使 液渣层过厚或过薄;保护渣黏度太小,流入的熔渣 多,形成的渣膜厚,由于流动性过强,易造成坯壳 与铜板之
6、间的渣膜不均匀,黏度过高,则影响保护 渣的铺展性和熔化性,致使角部振痕加深,产生角 部横裂。从三炼钢厂实际保护渣使用情况看液渣层 在912mm比较合适,在现有拉速下,保护渣耗 量保持在0165kg / t钢,对减少角部横裂纹有明显 效果。 213 浸入式水口插入结晶器液面深度的影响 浸入式水口插入结晶器液面深度的变化不仅对 结晶器流场有一定影响,而且严重影响结晶器保护 渣的熔化速度和液渣层厚度的均匀性。由于不良的 浸入式水口插入深度,使结晶器角部的液渣厚度减 薄,坯壳裹渣情况严重,角部振痕加深,容易诱发 角部横裂。 214 二冷的影响 铸坯成批发生角部裂纹后对铸机二冷水进行了 检查,发现:一是
7、二冷喷嘴堵塞严重,二是二冷气 水比例失调,造成铸坯冷却不均匀,边角部产生局 部应力,加剧了角部裂纹的扩展。另外,发现个别 辊的轴承座漏水严重,造成角部温度过低,也是诱 发铸坯角部横裂的一个因素。 215 结晶器振动的影响 由于结晶器振动主要作用是产生负滑脱,使坯 壳和结晶器壁分离,负滑脱时间越长,振痕越深, 容易产生表面和角部横裂纹,我厂结晶器振动负滑 脱时间小于0122s,不是产生角部横裂纹的主要原 因。但是,在实际生产中发现,由于结晶器偏摆量 大,振动稳定性差,生产A32等裂纹敏感钢种时, 角部横裂纹发生率高,振痕无规律,角部振痕深处 容易诱发裂纹。 216 微合金元素的影响 高强船板钢采
8、用N b微合金化,由于细微的 N b (NC)的析出, 使钢的高温脆性提高,N b对 扩大钢的低温热塑性区温度区间影响很大,其次是 A l,见图2。 图2 N b和A l对C-M n钢热塑性的影响 由于N b微合金化使钢的高温脆性区温度提 高,致使铸坯边角部温度在900 以下矫直时,易 发生角部横裂。 217 铸坯矫直温度的影响 二次冷却强度对铸坯角部横裂有重要影响,高 温下沿奥氏体晶界析出的A lN质点减少。同时二 次冷却制度决定了铸坯矫直温度,铸坯在矫直过程 中,内弧受张力,一方面由于振痕的缺口效应容易 在振痕处产生应力集中;另一方面存在一个矫直脆 性温度区(一般在700900 ) , 加
9、速振痕波谷 处裂纹的产生并沿奥氏体晶界扩散。对于含N b 钢,由于N b的存在使钢的热塑性区发生变化,塑 性低谷区向高温区移动,因此,应采取合理的冷却 强度,使铸坯进入矫直区角部温度大于900。三 炼钢厂生产初期角部矫直区温度一般在820左 右,边部冷却过强,经过堵塞边部喷嘴,减弱二冷 强度,矫直区温度一般在900 左右,角部横裂发 生减少。 218 钢中氮的影响 钢中氮的影响主要表现为:随着钢中氮含量的 增加,有利于N b (C, N ) 和A lN的生成,它们 沿晶界的析出,增加了裂纹的敏感性。三炼厂生产 初期,顶底复吹转炉底吹气源一般采用氮气,加上 大包到中间包只采用长水口保护,没有氩封
10、,钢中 氮含量有时偏高,有时达到10 - 4以上 ,远远超出 正常要求,后来转炉底吹改为氮氩切换模式;大包 到中间包采用长水口+氩封保护浇注,钢中氮含量 一般小于610 - 5 ,有效减轻A lN在晶界析出引起 的脆化,防止了铸坯角部横裂纹的产生。 3 防止铸坯角部横裂的措施 通过对影响铸坯产生角部横裂纹的分析,结合 生产实践,制定了相应的工艺措施: (下转第12页) 42 总第165期 HEBEI YEJIN 定期抽查。 415 疲劳性能检验 在需方的特殊要求下,需做疲劳性能试验,具 体要求和试验方法双方协商。混凝土结构设计规 范 GB50010 - 2002标准中规定了混凝土疲劳性 能的指
11、标,并提出影响钢筋疲劳强度的主要因素为 钢筋的疲劳应力幅。由于疲劳性能仅对需要做疲劳 验算的工程结构有要求,因此该试验不作为常规交 货条件,如需方有要求,可由双方协商确定。 416 焊接性能检验 普通热轧钢筋在生产工艺、装备有重大变化及 新产品生产时进行焊接性能型式检验。 钢筋的 焊接工艺和接 头性 能应 符 合现 行 “JGJ18 - 2003钢筋焊接及验收规程 ”的规定, 鉴于细晶粒钢筋为新纳标牌号,有关焊接方面的内 容尚未纳入钢筋焊接规程,所以标准规定,该类牌 号钢筋的焊接工艺应经试验确定。对于钢铁企业而 言,在钢筋生产许可证扩证审核时必须提交焊接形 式检验报告。 417 钢筋表面标志
12、新版标准对钢筋的表面标志做出了明确规定, 如表3所示。新版标准实施后,为防止市场上 HRB335与HRB400混淆,建议钢铁企业采取措 施,对本单位2008年3月1日前后生产的热轧带 肋钢筋加以区分。 表3 2个标准对钢筋表面标志的规定 牌号GB1499 - 1998GB149912 - 2007 HRB33523 HRB40034 HRB50045 注:公称直径 10mm的钢筋,可不轧制标志,采用挂牌方 法。 5 结语 与GB1499 - 1998标准相比, GB149912 - 2007 新版普通热轧带肋钢筋的标准变化较大:一方面, 为保证新版标准的顺利实施,建议各钢铁企业对新 版标准进行
13、深入研究,并结合企业实际制定切实可 行的实施细则;另一方面,为提高产品质量,应对 现有钢筋生产工艺进行优化,并结合市场需求开发 更高强度级别的钢筋、细晶粒热轧带肋钢筋和抗震 钢筋,积极对钢筋产品结构进行调整。 参考文献: 1王厚昕,李正邦 1我国热轧钢筋的发展和现状 J .材料与 冶金学报,2006,(2 ) : 1 - 3. (上接第24页) (1)提高钢水纯净度,降低钢水硫含量,一般 能达到01008%以下;避免钢水增氮,如转炉底吹 实行氮氩切换,大包长水口氩封。 (2)减弱结晶器冷却强度,优化二冷制度, 减弱二冷强度,保证角部矫直温度在900 左右。 加强二冷喷嘴的检查,支路加装过滤器,
14、减少喷嘴 堵塞,提高雾化效果。 (3)优化保护渣选型,使用专用保护渣。 (4)加强结晶器及其振动机构的检查,对结 晶器内腔尺寸和结晶器偏摆量进行定期测量,不合 要求的必须下线更换。 (5)规范浸入式水口插入结晶器液面深度, 使拉速、中间包钢水温度与浸入式水口插入结晶器 液面深度合理匹配。 4 结语 角部横裂纹是矫直时产生的抗张应力造成的裂 纹,沿奥氏体晶界析出的A lN或N b (C, N ) 质 点影响晶界迁移是产生裂纹的内因,振痕深和矫直 温度低使裂纹在矫直时得到了 加深和扩展。高强 船板等N b微合金化钢属于裂纹敏感性钢种,在实 际生产中必须采取完善的工艺措施,才能减少角部 裂纹的发生。实践证明邯钢三炼钢厂生产的含N b 钢,通过采取以上的工艺优化措施,角部裂纹大幅 度下降,取得了良好的效果。 参考文献: 1卢盛意 1连铸坯质量M .北京:冶金工业出版社,1994. 2蔡开科 1连续铸钢M .北京:冶金工业出版社,2002. 21