连铸板坯表面裂纹形成原因及控制措施
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）；
连铸坯表面裂纹形成及防止(理化中心)
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横裂纹产生原因
（1） 横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，振痕越深， 则横裂纹越严重，在波谷处，由于：一是奥氏体晶界析出沉淀物 （AlN，Nb(CN)），产生晶间断裂（如下图）； 二是沿振痕波谷 S、P元素呈正偏析，降低了钢高温强度。这样，振痕波谷处，奥 氏体晶界脆性增大，为裂纹产生提供了条件。
不均匀性强，振痕深，表面易产 生凹陷或横裂纹；生产实践表明， C避开这个区间时，振痕浅了， 铸坯边部横裂减少； （2）降低钢中[N]，防止氮化物沉 淀； 2. 结晶器振动特点 （1）振痕深度增加，横裂纹增加 （如图所示）；
图： 振痕深度与横裂纹产生几率的关系
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（2）振动频率f增加,振痕变浅，横裂纹减少（如图所示）； （3）负滑脱时间增加，振痕深度增加（如图所示），方圆坯 tN=0.12～0.15s，板坯tN=0.20s。
图 铸坯表面的网状裂纹
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铸坯表面星形裂纹产生原因
铸坯表面星形裂纹沿一次晶界分布，裂纹边界有脱C现象，说明是 在结晶器内高温下（1400℃）坯壳奥氏体转变之前形成的。
图 振动频率与振痕深度的关系
-
图 负滑脱与振痕深度的关系
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Байду номын сангаас
3. 合适二冷强度
调整二冷水分布，在矫 直前铸坯温度>850℃，避 开脆性区（如图所示）；
合适二冷水量并降低铸 坯横向中心与边部温度差， 避免回热温度过高。
图 矫直温度与横裂纹关系
-
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防止横裂纹措施
（1） 采用高频率，小振幅结晶器振动负滑脱时间tN与拉速v成正比， 与频率和振幅f成反比。为防止横裂纹，就要减浅振痕，则必须降 低，要降低，则必须采用高频率(100～400min-1)，小振幅 (±5mm)的结晶器振动机构。
连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因
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。
连铸板坯表面裂纹的成因
图1 中间罐温度与拉 速的对应图
图1 中间罐温度与拉 速的对应图
2)浸入式水口对中 2)浸入式水口对中
浸入式水口与结晶器不对中极易产生偏 流冲刷坯壳，还能引起结晶器液面翻腾， 保护渣不能形成均匀渣膜，导致传热不 良，坯壳厚薄不均而引起裂纹的发生。 投产初期采用人工下装式浸人式水口， 水口不易准确对中，尤其热换水口时， 更难保证对中，这些都可能导致裂纹的 发生。
5)保护渣的行为 5)保护渣的行为
现场所用保护渣的流动性不好。研 究表明，保护渣熔融不充分，粘度 过大，使流人坯壳和结晶器间隙的 渣膜不均匀，会导致摩擦力的变化 及坯壳冷却不均匀，造成坯壳厚薄 不均，引起裂纹的发生。
4 采取的措施
1)提高出钢温度的命中率，确保过热度为15℃±5t，重 新制定中间罐温度与拉速的对应表，见表1。 2)拉速升降时必须按每分钟≤0.15m/min的幅度操作，以 保证结晶器液面波动较小。 3)引进浸入式水口快速更换装置，换水口过程仅需3s， 更换水口迅速、准确、平稳及对中良好。 4)改进保护渣，要求保护渣粘度合适，熔化均匀及形成 的渣膜厚度适中。为此，保护渣的熔点由1145℃调为 1 0 7 0 ℃ ， 粘 度 由 0 . 2 3 8 Pa·s(1300℃) 调 为 0 . 1 4 2 Pa·s(1300℃)。 5)对Q235等裂纹敏感性强的钢种，结晶器宽面水量由 200m3/h调为185m3/h。
连铸板坯表面裂纹的成因 及防止措施
1 2 3 4 5 前言 铸机状况 铸坯表面裂纹的影响因素 采取的措施 效果
1 前言
连铸板坯裂纹是影响连铸机产量 和铸坯质量的重要缺陷，轻者要 进行精整，重者会导致拉漏或废 品，影响铸机生产率和铸坯质量。 本文就生产中出现的铸坯表面裂 纹进行分析，并提出减少裂纹的 措施。
连铸坯表面裂纹形成及防止
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3 铸坯表面横裂纹
3 铸坯表面横裂纹
3.1表面横裂纹特征
横裂纹可位于铸坯面部或棱边
横裂纹与振痕共生，深度2～4mm，可达7mm，裂纹深处生成 FeO。不易剥落，热轧板表面出现条状裂纹。振痕深，柱状晶 异常，形成元素的偏析层，轧制板上留下花纹状缺陷。
铸坯横裂纹常常被FeO覆盖，只有经过酸洗后，才能发现。
连铸坯表面裂纹 形成及防止
宋晔
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1内容Βιβλιοθήκη 1 前言 2 铸坯表面纵裂纹 3 铸坯表面横裂纹 4 铸坯表面星形裂纹 5 结论
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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）
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3 铸坯表面横裂纹
3.2横裂纹产生原因 （1） 横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的
波谷处，振痕越深，则横裂纹越严重，在波谷 处，由于： －奥氏体晶界析出沉淀物,产生晶间断裂 －沿振痕波谷S、P元素呈正偏析，降低了钢高 温强度。
这样，振痕波谷处，奥氏体晶界脆性增大，为裂 纹产生提供了条件。
（2） 拉速
拉速增加，纵裂纹指数增加（图2-4）；
图2-4 拉速对纵h 裂纹的影响
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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h 对纵裂纹的影响
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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）；
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2 铸坯表面纵裂纹
（2） 结晶器钢水流动的合理性
连铸坯表面纵裂纹产生原因及控制措施
左 右 １ ００ ｍｍ
。
２ ３ １ ．
．
宽 大 纵 裂 纹 宽 度 深 度 ：
丨 ０ － ２０ｍ ｍ ，
２ ０ － ３ ０ｍ ｍ ，
长达几米 严重时会贯穿 板坯而报废
，
。
２２ ．
表 面 纵 裂 纹 原 因 分 析
２ ２ ．
．１
纵 裂 纹 起 源 于 结 晶 器 的 弯 月 面 区 初 生 凝 固
０ ２ －
１
１
＞ ２ １
钢 液 面 波 动 范 围 ｍｍ ，
图 ４ 液 面 波 动 对 裂 纹 指 数 的 影 响
２ ．
２． ４
结 晶 器 冷 却 效 果 及 热 流 的 影 响重 要 纵 裂 纹 一 般 均 发 生 在 结 晶 器 内 部 在 结 晶 器
，
，
结 晶 器 冷 却 效 果 对 连 铸 坯 纵 裂 纹 的 影 响 非 常 内 部 先 形 成 微 裂 纹 进 入 二 冷 区 后 发 展 成 明 显 的 裂 ，
，
晶器
流
于 Ｗ Ｍ ７ １ ．
Ｍ２
／
宽面 铜板平 均热 流 为
侧 面 平 均 热 流 Ｍ Ｗ Ｍ ４ ６ １ ．
－
１．
２ ／
，
为
＜ｚ＞
＞
右 １
ｃｒ ＞
ｉ ． ｉ
ａ Ｍ
議
图 ５ 结 晶 器 热 流对 裂 纹 指 数 的 对 应 关 系
板 表 面 纵 裂纹 发 生 率 最 小 Ｍ Ｗ ３ ｌ ．
ｌ－ １．
／ ｍ２ ，
坯
。
经 统 计 分 析 侧 边 铜 板 热 流 与 宽 边 铜 板 热 流 之
倒角连铸坯角部纵向裂纹形成机制及控制
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。
连铸板坯角部横裂产生的原因及应对措施
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。
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连铸板坯表面裂纹形成原因及控制措施
作者：郭金山， 马凤川， Guo Jinshan， Ma Fengchuan
作者单位：郭金山,Guo Jinshan(唐钢第一钢轧厂,唐山,063009)， 马凤川,Ma Fengchuan(河北理工大学研究生学院,063009)
刊名：
天津冶金
英文刊名：TIANJIN METALLURGY
年，卷(期)：2009(2)
被引用次数：1次
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7.赵树斌.岳尔斌.王志道.刘爱强.刘新民.刘永龙.吕建会连铸板坯表面温度分布及冷却的试验研究[期刊论文]-钢铁2002,37(2)
8.马富昌连铸板坯表面裂纹产生的原因分析[会议论文]-2009
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10.朱正海.李峰.Zhu Zhenghai.Li Feng连铸板坯表面纵裂纹及影响因素[期刊论文]-冶金丛刊2008(1)
1.戴秀东304不锈钢连铸坯表面裂纹原因分析及改善措施[期刊论文]-山西冶金 2010(4)
本文链接：/Periodical_tjyj200902005.aspx。