矩形坯内裂形成原因及防止措施

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连铸坯表面裂纹形成及防止分析

连铸坯表面裂纹形成及防止分析


浸入式水口对中,防止偏流 合理的浸入式水口设计(合适的出口直径,倾角) 合适的水口插入深度 合适的频率和振幅
(3) 结晶器振动

2 铸坯表面纵裂纹
(4) 出结晶器铸坯运行 二次冷却均匀性 (5) 调整钢水成分 钢中碳含量避开包晶区,C向下线或上线控制 钢中S<0.015% 残余元素Cu、As、Zn控制<0.1%
图2-4 拉速对纵裂纹的影响
2 铸坯表面纵裂纹
(3) 保护渣 液渣层厚度<10mm,纵裂纹增加(图2-5)。
图2-5 液渣层厚度对纵裂纹的影响
2 铸坯表面纵裂纹
(4) 结晶器液面波动 液面波动<±5mm,纵裂纹最少(图2-6);
图2-6 结晶器液面波动对纵裂纹的影响
2W (T1 T2 ) W
连铸坯表面裂纹 形成及防止
宋晔
内容
1 2 3 4 5 前言 铸坯表面纵裂纹 铸坯表面横裂纹 铸坯表面星形裂纹 结论
1.前言
连铸坯质量概念: ◆ 铸坯洁净度(夹杂物数量、类型、尺寸、 分布) ◆ 铸坯表面质量(表面裂纹、夹渣、气孔) ◆ 铸坯内部质量(内部裂纹、夹杂物,中 心疏松、缩孔、偏析) ◆ 铸坯形状缺陷(鼓肚、脱方)
2 铸坯表面纵裂纹
2.3 影响表面纵裂纹产生的因素
(1) 钢水成分
◆ [S]>0.015%,纵裂纹增加(图2-2);
◆ [C]=0.12~0.15%,纵裂纹产生严重(图2-3)
图2-2 钢中[S]与裂纹指数的关系
2 铸坯表面纵裂纹
பைடு நூலகம்
图2-3 含碳量对板坯宽面纵裂纹的影响
2 铸坯表面纵裂纹
(2) 拉速 拉速增加,纵裂纹指数增加(图2-4);

钢坯缺陷产生机理及预防措施

钢坯缺陷产生机理及预防措施

钢坯缺陷产生机理及预防措施摘要:钢坯在生产过程中产生许多缺陷,导致钢坯的后续产品存在质量缺陷。

这样即浪费了大量的人力、物力,又浪费了大量的燃料。

本文基于此基础,对钢坯中的缺陷产生机理进行研究,并结合生产经验,提出预防缺陷的方法,以提高产品质量,节约能源,提高生产率。

关键字:钢坯缺陷;产生机理;预防措施1钢坯缺陷种类与产生机理钢坯的缺陷分内部缺陷和外部缺陷。

钢坯的内部缺陷有内裂、缩孔、中心疏松、中心夹杂、(或中心夹渣)皮下气泡。

钢坯的外部缺陷有横裂,纵裂、角裂、龟裂、接痕、脱方、扭曲等。

钢坯的外部缺陷都表现在钢坯的外部,肉眼可见相对容易发现。

钢液进入结晶器以后,首先与结晶器壁接触,激冷产生激冷层,由于激冷层冷却强度大,形成了基本无选份结晶的细等轴晶粒,细等轴晶粒的特点是成份均匀一致,晶粒细小,机械性能优越。

激冷层形成后,由于体积收缩,坯壳将与结晶器内壁形成缝隙,由于缝隙的产生,气体和保护渣进入,并充满。

由于在热传递中增加了空隙和保护渣层的传热过程,使得整个结晶冷却过程变缓,冷却最佳的是垂直于结晶器方向,由于冷却(传热)减缓,使其选份结晶成为可能,并成为结晶的主要形式,随时间推移,结晶最为优越是垂直于结晶器表面的方向结晶,形成柱状晶的主干。

在垂直于主杆的方向形成次生的柱状晶,在分支的垂直方向又生产出了三次柱状晶,直到次生和三次柱状晶充分生长填满整个空隙,这样就在每个柱状晶前沿,由于选份结晶的结果,聚集了许多夹杂(SiO2、Al2O3、MnO、S、P、〔N〕、〔O〕、〔H〕),在整个结晶过程中伴随着热的散失和温降,并聚集了大量的夹杂,具备了同时结晶的条件,这时将在钢坯中心,最后瞬间凝固,形成了粗大的等细晶带,由于粗大的等细晶互相之间相互支撑,使其铸坯中心较为疏松,具备了同时结晶的条件,这时将在钢坯中心,最后瞬间凝固,形成了粗大的等细晶带,若这时二冷水配用不当,液体钢水不能充分充填,将产生中心疏松以及缩孔。

板坯纵裂产生原因及控制

板坯纵裂产生原因及控制
2 . 2 结 晶器状 况
碳钢 m n ( S ) > 2 0 ; 控 制钢 中 ( C ) 尽 可能避 开
0 . 1 0 %~ 0 . 1 3 %的范 围 。
3 . 2 严格控制结 晶器标准 结晶器与二冷段上 口对弧要准 ,倒锥度控制在 5 ~ 8之问 , 出现铜板磨损较严重的情况 时 , 应及时 更换或修复铜板。 3 . 3 控制冷却强度
结 晶器与二冷段上 口对弧不准 ,结晶器倒锥பைடு நூலகம்
不合适( 偏小) , 使用过程铜板磨损严重 , 会造成纵裂
纹机率升高。
2 . 3 冷 却强 度
结晶器内一次冷却 、 一出结晶器足辊冷却 、 二冷
段冷却控制不宜过强。 3 . 4 保证下水 口垂直 、 对 中和水 口插入深度合适 严格检查测量 中包车 、 中包及各相关点 , 保证下 水 口垂 直 、对 中;将 中包下水 口插入深度控制在
YANG S h u y u n
( S t e e l m a k i n g P l a n t o f S h a n x i N e w L i n g a n g I r o n&S t e e l C o . , L t d . , L i n f e n 0 4 1 0 0 0 , C h i n a )
厚度均匀 、 稳定 , 就会使局部凝固坯壳过薄 , 产生纵
裂纹。
( 编辑: 胡玉香 )
3 采取的主要攻关措施
3 . 1 合理控制钢水成分
钢中控制 ( s ) ≯0 . 0 3 0 %, ( P ) ≯0 . 0 3 0 %, 控制普
( 下转 第 8 1页 )
2 0 1 3 年第 1 期
山 西冶金

裂缝产生的原因及防止方法大全

裂缝产生的原因及防止方法大全

裂缝与堵漏编写:温建忠裂缝沉降、倾斜、裂缝和渗漏被称作建筑工程的四大病症。

它们危害大、影响坏,用户反应强烈。

其中,裂缝是最常见、最广泛的病症。

造成建筑裂缝的原因错综复杂。

比如,因房屋产生倾斜而导致裂缝;因倾斜改变构件的受力状态致使部分构件承载力不足而产生裂缝;地基基础不均匀沉降产生裂缝;温差应力造成的裂缝;干缩和收缩裂缝;构造处理不当在结点处产生裂缝;构件强度或刚度不足发生变形而产生裂缝;使用劣质材料产生的裂缝;施工不规范造成的裂缝;因偷工减料造成的裂缝;……等等。

第一部分:钢筋混凝土裂缝钢筋混凝土的优点:钢筋混凝土一般来说是让混凝土承受压力,钢筋承受拉力。

具有抗压强度高(C20~C80)、耐久性优良、可按需要浇注成任何形状的优点。

钢筋混凝土的缺点:自重大、极限拉伸率小,只有0.1~0.5mm/m,超过以上数值就会出现裂缝。

早期裂缝:任何物质的内部分子结构间都存在空隙,空隙连通会形成缝隙,混凝土构件中有相当数量的裂缝,不是因为外荷载引起的,而是在混凝土浇注后不久或在施工阶段尚未承受外荷载之前就已经开裂。

这类裂缝称为“早期裂缝”。

影响结构裂缝的主要因素有:温差或收缩、线膨胀系数、弹性模量、板厚或墙高、地基对结构的约束程度、结构的长度、材质组成和物理力学性质,以及施工工艺和环境影响等。

大约80%的建筑工程裂缝是由上述因素引起的。

比如:泵送混凝土的流动性大,水灰比高达0.6~0.7,水泥用量大、砂率大、浇注速度快,引起裂缝的频率增加。

再比如:大体积混凝土常因水泥水化热控制不当,使其内外温差大于25℃,此时产生的约束应力、收缩应力和徐变等都会引起裂缝。

建筑裂缝有害程度根据建筑物的各种使用要求确定。

一般地,肉眼可以看见的裂缝为0.02~0.05mm,从工程有害影响最小界限判断,裂缝不能大于0.05mm。

第一类型:材料不合格引起的裂缝第一种:水泥不合格引起的构件裂缝1、导致因素:(1)使用安定性不合格的水泥,在水泥水化后凝结硬化过程中,在有害物质反应的作用下,产生了剧烈的不均匀的体积变化,在构件内部会产生破坏应力,导致强度下降、开裂的事故。

简述混凝土裂缝形成原因分析及防治措施

简述混凝土裂缝形成原因分析及防治措施

简述混凝土裂缝形成原因分析及防治措施塑性收缩裂缝塑性收缩裂缝多在新浇筑并暴露于空气中的结构、构件表面出现,且长短不一,互不连贯,裂缝较,类似于干燥的泥浆面。

大多在混凝土初凝后(一般在浇筑后4h左右),当外界气温高,风速大,气候很干燥的情况下出现。

产生原因:1、混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期强度低,不能抵抗这种变形应为而导致开裂;2、使用收缩率较大的水泥或水泥用量过多,或使用过量的粉砂;3、混凝土水灰比过大,模板、垫层过于干燥,吸收水分太大等;4、浇筑在斜坡上的混凝土,由于重力作用有向下流动产生的裂纹。

预防措施:配制混凝土时,应严格控制水灰比和水泥用量,选择级配良好的砂,减小空隙率和砂率,同时要捣固密实,以减少收缩量,提高混凝土抗裂强度;配制混凝土前,将基层和模板浇水湿透,避免吸收混凝土中的水分,混凝土浇筑后,对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖,认真养护,防止强风吹袭和烈日曝晒;在气温高、温度低或风速大的天气施工,混凝土浇筑后,应及早进行喷水养护,使其保持湿润;大面积混凝土宜浇完一段,养护一段。

在炎热季节,要加强表面的抹压和养护工作。

防治方法:如混凝土仍保持塑性,可采取及时压抹一遍或重新振捣的办法来消除,再加强覆盖养护;如混凝土巴硬化,可向裂缝内装入干水泥粉,或在表面抹薄层水泥砂浆进行处理;对于预制构件,也可在裂缝表面涂环氧胶泥或粘贴环氧玻璃布进行封闭处理,以防钢筋锈蚀。

沉降收缩裂缝沉降收缩裂缝多沿结构上表面钢筋通长方向或箍筋上断续出现,或在理设件的附近周围出现。

裂缝呈梭形,深度不大,一般到钢筋上表面为止。

多在混凝土浇筑后发生,混凝土硬化即停止。

原因分析:混凝土浇筑振捣后,粗骨料沉落,挤出水份、空气,表面呈现泌水,而形成竖向体积缩小沉落,这种沉落受到钢筋、预理件、模板、大的粗骨料以及先期凝固混凝土的局部阻碍或约束,或混凝土本身各部位相互沉降量相差过大而造成裂缝。

混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法

混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法

混凝土结构中裂纹产生的原因及处理方法一、前言混凝土结构的裂纹是常见的问题,其产生的原因有很多,如温度变化、荷载作用、材料性能等等。

裂纹的存在不仅会影响建筑物的美观度,还会影响其承载力和使用寿命。

因此,对于混凝土结构中裂纹的产生原因及处理方法进行研究具有重要意义。

二、混凝土结构中裂纹产生的原因1、温度变化:混凝土结构在温度变化的作用下,由于不同材料的线膨胀系数不同,会引起结构的变形,从而产生裂纹。

2、荷载作用:混凝土结构在受到荷载作用时,由于混凝土的弹性模量较小,较容易发生变形,从而引起裂纹的产生。

3、材料性能:混凝土结构中如果使用的水泥、骨料等材料质量不好,或者掺杂了一些有害物质,就会降低混凝土的强度和耐久性,从而容易引起裂纹的产生。

4、施工工艺:混凝土结构的施工工艺也是影响裂纹产生的重要因素。

如果施工不规范,如振捣不均匀、浇注速度过快等,就会引起混凝土内部的温度和应力不均衡,从而导致裂纹的产生。

三、混凝土结构中裂纹的处理方法1、预防措施预防措施是避免裂纹产生的最好方法。

具体措施如下:(1)控制混凝土的水灰比,保证混凝土的强度和耐久性。

(2)选择质量好的材料,避免掺杂有害物质。

(3)控制温度和湿度,在混凝土浇注和养护过程中,要控制温度和湿度,防止混凝土内部的温度和应力不均匀,从而导致裂纹的产生。

(4)选择合适的施工工艺,规范施工流程,保证混凝土的振捣均匀,浇注速度适中,避免混凝土内部的应力不均衡。

2、修补处理如果混凝土结构已经产生了裂纹,需要进行修补处理。

具体方法如下:(1)表面裂纹的修补:表面裂纹较浅,可以采用填缝材料进行修补。

填缝材料应选择附着力强、耐久性好的材料,如环氧树脂等。

(2)深度裂纹的处理:深度裂纹较深,需要进行破损处理。

先将裂纹部位清理干净,然后采用浇注或打孔灌浆的方法进行修补。

(3)局部破损的处理:局部破损可以采用局部修补的方法,先清理破损部位,然后在破损处涂抹修补材料,保证修补材料与原材料的粘结力和硬度相同。

连铸板坯表面纵裂纹控制

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;。

西城板坯角部横裂纹产生原因及控制措施

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。

连铸小方坯缺陷产生机理及预防措施

连铸小方坯缺陷产生机理及预防措施刘营(线材事业部)1方坯缺陷种类与产生机理小方坯的缺陷分内部缺陷和外部缺陷。

小方坯的内部缺陷有内裂、缩孔、中心疏松、中心夹杂、(或中心夹渣)皮下气泡。

小方坯的外部缺陷有横裂,纵裂、角裂、接痕、脱方、扭曲等。

小方坯的外部缺陷都表现在小方坯的表面。

钢液进入结晶器以后,首先与结晶器壁接触,激冷产生激冷层,由于激冷层冷却强度大,形成了基本无选份结晶的细等轴晶粒,细等轴晶粒的特点是成份均匀一致,晶粒细小,机械性能优越。

激冷层形成后,由于体积收缩,坯壳将与结晶器内壁形成缝隙,由于缝隙的产生,气体和保护渣进入,并充满。

由于在热传递中增加了空隙和保护渣层的传热过程,使得整个结晶冷却过程变缓,冷却最佳的是垂直于结晶器方向,由于冷却(传热)减缓,使其选份结晶成为可能,并成为结晶的主要形式,随时间推移,结晶最为优越的是垂直于结晶器表面的方向结晶,形成柱状晶的主干。

在垂直于主干的方向形成次生的柱状晶,在分支的垂直方向又生产出了三次柱状晶,直到次生和三次柱状晶充分生长填满整个空隙,这样就在每个柱状晶前沿,由于选份结晶的结果,聚集了许多夹杂(SiO2、Al2O3、MnO、S、P、〔N〕、〔O〕、〔H〕),在整个结晶过程中伴随着热的散失和温降,并聚集了大量的夹杂,具备了同时结晶的条件,这时将在小方坯中心,最后瞬间凝固,形成了粗大的等细晶带,由于粗大的等细晶互相之间相互支撑,使其铸坯中心较为疏松,若这时二冷水配用不当,液体钢水不能充分充填,将产生中心疏松以及缩孔。

由于柱状晶间也存在着大量富集结晶而滞留的夹杂,使得柱状晶之间的结合力或强度不足,当二冷水冷却不均时,将产生柱状晶间拉裂,产生裂纹(内裂)。

2铸坯质量的影响因素2.1结晶器软水水质连铸结晶器被称为连铸设备的“心脏”,那么结晶器软水喻为连铸机的血液,由此可见,结晶器软水水质对连铸的重要性,结晶器软水的水质对连铸的影响表现为四方面:一是结晶器软水水质,不达标的结结晶器软水,必然导致软水管道和结晶器水缝结垢,使其原设计结晶器的冷却强度达不到要求,结晶器带走的热量减少,铸坯整个结晶过程发生了变化。

连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法

连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】一钢厂4#连铸机中心裂纹的研究攻关摘要:对一钢厂4#连铸机方坯中心裂纹的成因进行了研究,分析了钢水过热度、二次冷却强度、拉速等对铸坯中心裂纹的影响,根据分析所得的结论,采取了合理的工艺措施并进行了适当的技术改造,使中心裂纹发生率降低到%以下。

关镇词:连铸机方坯中心裂纹1.前言韶钢一炼钢厂4#连铸机投产于1997年,该机为R6m,3机3流全弧形连铸机铸坯断面为160 mmX 160 mm,结晶器长850 mm,二冷段采用单管式表面喷淋冷却方式,火焰切割,中间包采用塞棒控制或采用长寿包定径水口浇铸。

敞开式浇注,生产钢种主要为Q235、Q215、HRB335.该连铸机投产以来生产的160 mm ×160 mm铸坯一直存在的中心裂纹缺陷。

随着韶钢的发展,高线厂将替代三轧四轧制,高线在轧制时出现冲钢事故,严重影响生产的顺行。

为此对我厂生产的铸坯提出了较高的的质量要求。

2008年由于中心裂纹挑废的占坯产量的5%。

,严重影响了一钢厂企业形象和经济效益。

为解决这一问题,一炼钢厂于月成立了攻关组。

目标是要把挑废率降到%。

我们结合了当前的生产形式和现场实际进行了公关,并取得了预期效果。

2. 中心裂纹的形态及对轧制产品的影响中心裂纹的形态﹙图-1 ﹚4#连铸机铸坯中心裂纹在断面上是呈不连续的岛状(点状)分布(如图-1),有时有两到三个点。

点之间的连线往往是线状的肉眼可见的中心线裂纹,严重时则沿整个铸坯长度方向连续分布并贯通,并伴随着中心偏析疏松。

单个点直径在5—15mm之间,裂纹长20^50mm在铸坯处于发红状态时中心裂纹不易察觉,铸坯冷却至室温时则清晰可辨,给在线控制带来很大困难。

2. 2对轧制产品的影响线材厂对中心裂纹铸坯进行的轧制表明,轧制过程轧成品裂纹不能焊合,经常出现断裂冲钢。

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矩形坯内部裂纹的分析及防止措施
摘要:通过对炼钢厂矩形坯内部裂纹的成因分析,提出了采用合适的冷却制度、降低拉矫力、保持拉速稳定、严格控制钢水的过热度、控制成分和纯洁度等解决矩形坯内部裂纹的措施。

关键词:矩形坯;内部裂纹
炼钢厂在2006年12月投产一台四机四流的矩形坯连铸机。

自2007年5月份以来,钢材大量出现了缩孔、内裂、白点等缺陷,其中对产品质量影响最大的是内部裂纹。

本文结合炼钢厂矩形坯连铸的生产实践,对内部裂纹成因及影响因素进行探讨,提出了控制内部裂纹的有效措施,并取得了显著效果。

1 生产现状
该台铸机是配合特殊钢厂800/650轧机而建设的,生产矩形坯主要工艺流程为:铁水预处理→150t顶底复吹转炉→LF精炼→矩形坯连铸(350mm×470mm)。

生产钢种主要有20钢、45钢、S45C、40Cr、42CrMo、37Mn等。

矩形坯连铸机的主要参数见表1。

表1 炼钢厂矩形坯连铸机的主要参数
Table 1 Main parameters of bloom CCM in steel work
项目主要参数
冶金长度33m(最大)
弧型半径14m
矫直半径19m、34m
流间距1.8m
中间包容积32t,液位高度900mm
2 铸坯内部裂纹形态及成因分析
2.1 内部裂纹形态
抽取矩形坯铸坯横断面试样进行冷酸侵蚀,结果显示,其表层细小等轴晶较薄,柱状晶发达。

内部裂纹位于中心等轴晶与柱状晶交界处,具体形态见图1。

图1 内部裂纹分布形态
Figure 1 Distribution of internal crack
2.2 内部裂纹的产生原因[1,2]
钢液凝固时,由于选分结晶和晶界毛细管作用的结果,使得柱状晶晶界成为杂质元素富集区。

由于P、S等非金属杂质的存在,使得晶界变脆弱,成为内部裂纹形成的内因。

柱状晶根部应力集中是内部裂纹形成的外因,应力的产生主要有:
(1)坯壳凝固时的热应力;
(2)坯壳凝固时的相变应力; (3)拉坯辊辊压的机械应力。

3 影响内部裂纹因素分析
由于内部裂纹主要产生在45钢上,所以本文对2007年9月至11月生产的150炉次45钢进行统计,主要分析了硫含量、锰硅比、中间包钢水过热度、拉速等因素。

3.1
出现内裂的相对几率
钢中[S]含量,%
图2 硫含量对内裂的影响
Figure 2 The effect of [s] content on internal crack
由图2可以看出随硫含量的增加,内部裂纹的出现几率随之增加。

这是由于硫与铁形成FeS 其熔点较低(1190℃),并与铁形成熔点更低(988℃)的共晶体;固体相与液体相共存的温度范围宽,硫在δ铁及γ铁中的溶解度很小,随钢液的凝固,硫将向液体部分富集,造成硫化物偏析。

硫化物在晶界处形成偏析,使晶界处热脆性加强,在各种应力的共同作用下,柱状晶晶界硫化物富集处开裂,形成内部裂纹。

3.2 Mn/Si
内裂出现的相对几率
Mn/Si
图3 Mn/Si 对内裂的影响
Figure 3 The effect of Mn/Si on internal crack
由图3可以看出,随着Mn/Si的增加,内部裂纹出现的几率随之降低。

特别是当Mn/Si 大于2.8时,内部裂纹出现的几率很小。

如果钢中Mn/Si低,会使高熔点的SiO2夹杂物增加,恶化钢水的流动条件。

同时在铸坯凝固过程中,高熔点的SiO2夹杂富集在柱状晶晶界,从而诱发内部裂纹。

3.3 过热度对内部裂纹的影响
对内裂炉次与非内裂炉次的平均过热度比较,当过热度超过25℃时,内裂随过热度变化的规律不太明显。

但当过热度小于25℃时,很明显,出现内裂的几率大大降低。

中包钢水过热度高会引起铸坯柱状晶发达,钢中气体、夹杂也较多,铸坯收缩量较大,相同冷却强度时坯壳更薄,铸坯内部裂纹易产生。

3.4 拉速对内部裂纹的影响
拉速对连铸过程中铸坯表面温度影响较大[3]。

对内裂炉次进行分析统计,内裂缺陷多出现在拉速变化频繁的炉次上,同时铸坯伴随着中心疏松和中心缩孔;高温低拉速,内部裂纹最严重。

因此目前拉速不稳定是形成铸坯内裂的主要原因之一。

3.5 冷却水对内部裂纹的影响
冷却水强度过大时,铸坯经过喷水段的强冷后进入辐射冷却区,铸坯中心热量易向外传递,由于液芯温度高,坯壳温度较液芯温度低,使坯壳产生温度回升,引起坯壳膨胀,凝固前沿引起张力应变,当某一局部位置的张力应变超过该处的极限应变时,就会沿着柱状晶开裂,形成内部裂纹[4]。

工艺调整前冷却水比水量为0.30L/kg,冷却水强度控制偏高。

3.6 拉矫辊压力对内部裂纹的影响
拉矫辊压力如果太大,铸坯所承受的变形率超过了铸坯所允许的变形率,则会使铸坯内裂的倾向加剧。

4 防止内部裂纹产生的工艺措施
根据上述分析,炼钢厂采取了一系列相关的工艺措施,来控制矩形坯内部裂纹的产生。

(1)严格控制钢水成分和纯净度。

尽可能降低硫、磷含量,提高Mn/Si,锰内控按上限控制,Mn/Si要求大于2.8。

(2)严格控制钢水过热度,要求钢水过热度尽量控制在30℃以下。

(3)调整铸机扇形段二冷水水量,比水量由0.30L/kg降低为0.25L/kg。

(4)严格控制拉速,保持拉速稳定,避免由于生产节奏导致拉速频繁波动。

(5)调整铸机拉矫辊压力,压力由原来的18吨降低到12吨。

通过采取以上工艺措施,矩形坯内裂的缺陷比例大幅度降低,2008年一季度炼钢厂矩形坯内裂缺陷只有0.68%,比工艺调整之前有明显的改观。

5 结论
(1)硫化物在晶界处形成偏析,高熔点的SiO2夹杂富集在柱状晶晶界,都会诱发内部裂纹。

严格控制钢水成分和纯净度,会减少铸坯内部裂纹。

(2)内裂缺陷多出现在拉速变化频繁的炉次上,应严格控制拉速,保持拉速稳定。

(3)钢水过热度高会引起铸坯柱状晶发达,钢中气体、夹杂也较多,铸坯收缩量较大,相同冷却强度时坯壳更薄,铸坯内部裂纹易产生。

严格控制钢水过热度。

可以减小收缩热应力,减少裂纹的产生。

(4)在保证拉坯正常的情况下,应采用合适的冷却水水量,保证铸坯表面较高的温度,抑制柱状晶过度生长,降低裂纹形成趋势。

(5)拉矫辊压力过大会促进内裂的产生,保持合适的拉矫辊压力对减轻内裂倾向有显著的作用。

参考文献
1 史寰兴. 主编.实用连铸冶金技术[M].北京;冶金工业出版社,1998.
2 陈家祥. 主编.连续铸钢手册[M].北京;冶金工业出版社,1991.
3 韩志强,蔡开科.连铸坯内裂纹形成条件的评述[J].钢铁冶金学报,2001,13(1):68.
4 陈雷.连续铸钢[M].北京;冶金工业出版社,1994,130-131.。

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