连铸坯角部皮下横裂纹成因分析及控制技术
包晶钢连铸坯角横裂的产生机理与控制技术综述
2021 年 4 月炼钢Apr.2021第 37 卷第 2 期 Steelmaking Vol.37 No.2 •37 •包晶钢连铸坯角横裂的产生机理与控制技术综述蔡文菁1，杨健1，邓丽琴2，左康林2，吴旭峰2(1.上海大学材料科学与工程学院省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海200444;2.上海梅山钢铁股份有限公司，江苏南京210U39)摘要：角横裂是包晶钢连铸工艺中最为突出的质量问题，针对包晶钢角横裂的产生机理与控制技术进行了文献综述。
it，(C)=0.()8%〜().18%的包晶和亚包晶钢由于在钢液凝固过程中存在§相到7相的转变，产生较大的线收缩，同时生成7相的温度较高，原奥氏体晶粒容易长大，因此对裂纹非常敏感。
对于含Nb、Al、V的包晶和亚包晶钢，在原奥氏体晶界的先共析铁素体薄膜中，容易析出Nb、Al、V的碳氮化物等第二相粒子，进一步降低了钢的高温塑性，从而容易产生角横裂。
当先共析铁素体膜厚度超过5 pm，钢的断面收缩率降低，钢的塑性下降，容易导致裂纹发生。
包晶钢连铸坯角横裂的控制技术包括针对钢液成分、结晶器振动、二冷制度、倒角结晶器、保护渣性能的优化，以及保持良好的铸机设备状态。
关键词：包晶钢;连铸;角横裂;机理;控制中图分类号：T F777文献标志码：A文章编号：1()()2-1()43(2021)02-()037-10Review on mechanism and control technology of transverse corner crack incontinuous casting slab of peritectic steelCAI Wenjing1, YANG Jian1,DENG Liqin2 ,Z U0 Kanglin2, WU Xufeng21.State Key Laboratory of Advanced Special Steel, School of Materials Science and Engineering,Shanghai University, Shanghai 200444, China2. Shanghai Meishan Iron and Steel Co. , Ltd. , Nanjing 210039, ChinaAbstract ：Transverse corner crack is the most prominent quality problem in the continuous castingprocess of peritectic steel. In this paper, the mechanism and control technology of corner transversecrack in peritectic steel were reviewed. The peritectic and hypoperitectic steels with carbon massfraction ranging from 0.08%to 0.18%are very sensitive to cracks because of the transformationfrom S phase to y phase during the solidification process of molten steel. At the same tim e，thetemperature for the formation of y phase is higher, and the original austenite grains are easy togrow, so they are very sensitive to cracks. For peritectic and hypoperitectic steels containing Nb, A1and V，the second phase particles such as Nb，A1 and V are easy to precipitate in the proeutectoidferrite film of the original austenite grain boundary, which further reduces the high temperatureplasticity of the steel, resulting in the occurrence of transverse corner cracks. When the thickness ofproeutectoid ferrite film is more than 5 the reduction of area and the plasticity of steel decrease,which is easy to cause cracks. The control technology of corner transverse crack in continuous castingslab of peritectic steel includes optimization of liquid steel compositions, mold vibration，secondarycooling conditions* chamfering mold, mold powder performance, and maintaining good equipmentstatus of continuous caster.Key words：peritectic steel；continuous casting；corner transverse crack；mechanism；control包晶钢和亚包晶钢（以下简称包晶钢）W(C)—*般处于0.U8 %〜0.18 %，属于裂纹敏感性钢⑴。
连铸坯内部裂纹产生的主要原因及解决措施
连铸坯内部裂纹产生的主要原因及解决措施李广艳【摘要】Two kinds of continuous casting billet produced by the 50 t EAF and converter steelmaking production lines in new two area had been researched and the reasons and types for the formation of internal cracks had been studied by SEM and EDAX. The quality of casting billet improved, macrostructure and hot upsetting percent of pass enhanced significantly through implementation of these measurements such as casting with stable casted velocity, reasonable matching between casting speed and water quantity, controlling with narrow temperature wave of molten steelin ladle and heightened the purity of molten steel.%以莱钢50 t电炉生产线及新二区转炉炼钢生产线生产的两种规格的连铸坯作为研究对象，分析了内部裂纹形成的原因，并采用扫描电镜和能谱分析了内部裂纹的类型。
通过采取恒拉速浇注、拉坯速度与水量合理匹配、实行中间包窄温度波动控制、提高钢水纯净度等措施，连铸坯的质量得到了明显改善，低倍和热顶锻合格率也有了显著提高。
【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P40-43)【关键词】连铸坯;内部裂纹;原因;措施【作者】李广艳【作者单位】莱芜钢铁集团有限公司技术中心，山东莱芜271104【正文语种】中文【中图分类】TG115.21 前言铸坯裂纹的形成是一个非常复杂的过程，是传热、传质和应力相互作用的结果。
铸坯角横裂原因分析最终版(2)(1)
铸坯角横裂原因分析一、现象说明2011年元月13日炼钢厂1#连铸机生产Q345C 6炉，热送至1250线轧制（规格9.5/11.4/15.5X1010mm），其中送轧23卷，17卷因边部结疤待判，其余6块坯子从加热炉甩出运至新炼钢库房，另外新炼钢库房还有7块未送轧坯（其中2块换水口），目前炼钢厂对13支铸坯修边处理，待修完边后再送轧。
修完边送轧带钢未出现结疤缺陷；发至客户的6卷带钢经销售部业务员与客户沟通后，客户对缺陷部位进行修复处理，已制成螺旋管，但此批管为出口产品，剩下的11卷结疤带钢客户不再使用，以二级品入库。
二、缺陷相貌分析1、带钢缺陷相貌此次Q345C结疤缺陷与以往位置相反，在带钢工作侧较多，距边部约2.5-3.5cm。
带钢（炉号、卷号等）形貌如下图所示：在Q345C带钢结疤部位制取金相试样观察，裂纹深度0.6mm，裂纹周围有大量高温点状氧化物，见图1、2。
用4%的硝酸酒精溶液腐蚀后发现，裂纹周围有明显脱碳现象，见图3。
说明裂纹在进加热炉之前已经形成，为炼钢原因造成结疤。
图1裂纹周围有大量的点状氧化物100X 图2 裂纹周围的点状氧化物1000X图3 裂纹周围有明显脱碳现象100X2、钢坯缺陷形貌对炼钢厂库存的Q345C钢坯详细检查，发现在钢坯内弧角部存在明显裂纹缺陷。
缺陷位置如下示意图所示。
为进一步查明钢坯角横裂纹的产生原因，制取钢坯角横裂纹部位的试样进行检验。
Q345C连铸工艺如下：2.1、低倍酸浸检验用1:1的工业盐酸加热后进行低倍酸浸检验，在窄面内弧边部有星状裂纹和网状裂纹，并且在窄面振痕处裂纹扩展，裂纹长度3~10mm；在宽面内弧边部裂纹与窄面振痕处裂纹相连，长度3~9mm，截面裂纹深度2~3mm。
窄面边部裂纹窄面边部振痕处裂纹宽面边部裂纹截面裂纹2.2 高倍金相检验制取角横裂部位的金相试样，观察发现，裂纹周围有大量点状氧化物，部分颗粒较大，裂纹穿晶或沿晶界扩展；表层氧化铁结构疏松，颜色深浅不一，表明成分上有差异，并且氧化铁内层也分布有大量的点状氧化物。
连铸板坯角部横向裂纹的形成原因与分析
、
连铸板 坯横向裂纹形成的原因
连铸坯 出现横向断裂是由于铸坯内部裂纹发生瞬时扩展开裂所致 ，
—
般来说 ， 横向裂纹垂直于拉坯方向，分布在铸坯横向表面波谷 处， 通 常被认为是弯 曲、矫直或辊子压下的拉伸应力作用于脆弱的凝 固界面而 产生。对于连铸板坯来说，其横裂纹的分布的位置 、数量、大小不尽相
９ ５ ａ ℃，且应使板坯中心温度与角部温度差别尽可能减小 ，可以有ｔ ８ ８ ＂ ￣
减 少横裂纹 ，尤其是角部横裂纹 。
４结晶器保护渣
同，状态各异 ，而且裂纹基本上呈现出不规则的条状或者线状 ，与钢板
的轧制 方向呈 ３ 到９ ０ ＇的夹角。连铸坯裂 由应力、传热和传质等共
如果保护渣熔点过低 ，就会增强保护渣的流动 性，使得大量 的保 护渣流到连铸板坯和结晶器之间，填充了振动痕迹线 ， 形成表面横 向裂 纹 的产生条件。另一方面 ，流到两者之间的保护渣受到传热的影响，熔 点 变高，使得下滑到坯 壳与铜板之间的液态渣变少，从而使坯壳与结晶
学 术 论 坛
连铸板坯角部横 向裂纹的形成原因与分析
何文 远
（ 首钢 京唐 钢铁 联合 有 限责任公 司 ，河北 唐 ｌ 【 １ ０ ６ ３ ０ ０ ０ ）
ｃ ｝ ｉ 笥 蜀 连铸板坯的质量和产量决定了 我国钢材事业的发展，经过理论和大量的实验分析， 造成连铸板坯产生横向裂纹的主要原因有两方面． 方面 是 其本身的化学成分含量，一方面是加 工工艺的影响。从这两方面入手， 提 高工艺要 求和原材料标准 ，可有效避免横向裂纹的产生。 饫镧嗣 ］ 连铸板坯；横向裂纹； 化学成分； 加工工艺
低碳钢连铸方坯角部横裂形成分析和控制工艺
（ " 北京科技大学， 北京 "$$$%& ； # 江阴兴澄特种钢铁有限公司一炼钢厂， 江阴 #"’’#( ） 可观察到铸坯角部振痕波谷处的横向裂纹， 其长度为 摘 ! 要! 兴澄特钢 &$$ )) * &#$ )) 低碳钢铸坯酸洗后， "$ + &$ ))， 最大宽度达 # ))。生产实践表明， 当 ,-.#"$ 系列锅炉钢 （/ ： $0 "& + $0 #12、 $0 ’1 + "0 "$34） 的 ［ -5 6 ］ 从 $0 $$(/ 增加至 $0 $#"/ 时， 铸坯角部横裂纹指数从 $0 $& 增加到 #0 7’ 。因微量钛能改善钢在较低变形速率下的热 成型性， 钢中加微量钛， 可以明显减少铸坯角部横裂纹的产生。通过 控 制 加 -5 量 使 ［ -5 6 ］ 加 89 使 ! $0 $"$/ ， ［ 89］ 同时采用提高钢水流动性和铸坯矫直温度#($$ : 等措施， 避免了 ,-.#"$2 钢的铸坯角部横裂纹的 "$0 $#/ ， 产生。 关键词! 连铸方坯! 低碳钢! 角部横裂! ［ -5 6 ］ ! ［ 89］
任意流各取 # 支铸坯； （#） 将铸坯用盐酸溶液酸洗 观察铸坯角部横裂的情况， 统 后清洗铸坯表面； （&） 计单位长度和裂纹数。 &$$ )) * &#$ )) 低碳钢铸坯的表面横裂纹经 常发生在振痕波谷处， 且振痕深时， 更易在波谷处产 生横裂纹。 对铸坯进行酸洗后可以看出横裂纹位于铸坯角 部振痕波谷处 （ 如图 "<） ， 并向两面延伸。长度"$ + &$ )) 不等， 宽度最大可达 # ))， 内弧比外弧严重， 一般呈间断的密集分布， 也有零星的角部横裂纹。 铸坯在经过轧制成 !%$ )) 圆管坯后表现为轧材表 面的三角裂 （ 如图 "Y） 。
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0.5%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2008.11⽉成⽴了攻关组。
⽬标是要把挑废率降到0.5%。
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2.1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。
3.中⼼裂纹形成机理及原因分析3.1 形成机理通过查阅⼤量的专业书籍和现场跟踪⽣产总结，认为4号机⽅坯中⼼裂纹形成的机理是多种因素综合作⽤的结果，从钢的⾼温变形理论，结合钢的⾼温⼒学性能.中⼼裂纹形成的机理主要有以下⼏个⽅⾯。
高强微合金钢连铸板坯角部横裂纹形成机理及控制技术研究
高强微合金钢连铸板坯角部横裂纹是一种常见的缺陷，其形成机理涉及多个因素。
理解这些因素并采取相应的控制技术对于改善板坯质量至关重要。
以下是可能涉及到的一些因素和控制技术：形成机理：1. 温度梯度：过大的温度梯度容易导致板坯表面和内部的温度差异过大，从而引发横裂纹。
2. 结晶器振动：过大的结晶器振动可能导致板坯结晶不均匀，增加裂纹的发生概率。
3. 结晶器冷却水流量分布：不均匀的冷却水流量分布可能导致板坯冷却不均匀，加剧横裂纹的发生。
4. 结晶器冷却水温度：过低的冷却水温度可能导致板坯冷却过快，增加内部应力，导致横裂纹。
5. 板坯浇注速度：过高的浇注速度可能导致板坯表面快速凝固，增加内部应力。
6. 结晶器润滑液体位：不合适的润滑液体位可能导致板坯表面和内部的润滑不均匀，影响结晶和冷却。
控制技术：1. 优化结晶器设计：合理设计结晶器，包括结晶器的振动控制系统、冷却水流量分布系统等，以确保结晶过程均匀。
2. 温度梯度控制：通过控制板坯表面和内部的温度梯度，减小不均匀的温度分布。
3. 控制板坯浇注速度：调整浇注速度，避免过快导致板坯表面过早凝固。
4. 优化结晶器冷却水系统：调整冷却水流量分布，确保均匀冷却。
5. 温度在线监测：使用温度在线监测系统，实时了解板坯的温度情况，及时调整工艺参数。
6. 结晶器振动控制：控制结晶器振动，避免过大的振动影响板坯结晶均匀性。
7. 冷却水温度控制：调整冷却水温度，防止过低的温度引发板坯内部应力。
8. 板坯表面润滑控制：控制润滑液体位，确保板坯表面润滑均匀。
综合运用上述控制技术，可以有效减少高强微合金钢连铸板坯角部横裂纹的发生，提高板坯的质量。
这些控制技术需要根据具体情况进行合理调整和组合，同时，科学可行的实验和模拟也是研究和改进的重要手段。
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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连铸坯角部皮下横裂纹成因分析及控制技术
【摘要】铸坯角部皮下横裂纹是常见的生产缺陷,本文结合济钢中厚板厂连铸机生产实践实际,分析了角部皮下横裂纹形成原因,研究了铸坯凝固行为、二冷工艺、Al和N元素含量等重要因素对角部裂纹率的影响作用,并提出了相应的改进措施。
【关键词】连铸角部皮下横裂纹
1 前言
进入二十一世纪以来,随着我国交通运输、石油化工、重型机械、海洋工程、核电军工等行业的迅猛发展,从而大力推动了低合金、高强度等微合金钢的炼钢、轧钢工艺技术发展。
我厂生产的铸坯经常出现角部皮下横裂纹,给产品质量带来及极大的影响,为此我们对各个工艺环节进行了深入地研究,通过控制好钢水的Als含量、全程做好保护浇注等措施,有效地控制了铸坯角部产生横裂纹,从而确保了产品质量。
2 铸坯皮下横裂纹的形成机理及形态
2.1 铸坯皮下横裂纹的形成机理
钢水在结晶器的凝固过程中,弯月面附近液渣在结晶器振动作用下缓慢流入铜板和坯壳间的气隙中,初凝坯壳在振动和钢水静压力的共同作用下开始变形,进而形成铸坯振痕。
由于铸坯坯壳角部收缩相对显著,使得铸坯角部的振痕谷底处初凝坯壳的传热速度下降,导致该区域的奥氏体晶粒长大,S、P偏析加剧,从而降低了钢的高温强度。
与此同时,钢中微合金元素(如铝、硼、铌等)极易与钢中的碳、氮元素相结合,在一定条件下,将在奥氏体晶界析出碳氮化物。
而振痕波谷处的晶粒粗大,将加剧碳氮化物的析出,当铸坯受到应力作用时,极易产生应力集中,最终形成横向裂纹。
2.2 铸坯角部皮下横裂纹的形态
铸坯角部皮下横裂纹是板坯常见的一种铸坯缺陷,在铸坯上呈“跨角裂”形式。
角部横裂纹往往发生于铸坯角部的晶间,难以在线检查,只能将铸坯下线通过火焰清理的方式进行挽救。
连铸板坯角部皮下横裂纹的特点如图1所示。
3 铸坯皮下横裂纹的成因分析
3.1 Als、N含量的影响
钢中Al、N含量对铸坯角部皮下横裂缺陷有较大影响,Al、N含量越高,铸坯裂纹敏感性越高,角部横裂纹率越高,这是因为:在凝固的过程中Al易与N元素形成氮化物并在晶界析出,促进板坯角部横裂纹的产生,在晶界的析出物越细小,析出物体积百分比越高,对钢的热塑性恶化越严重。
根据热力学方程,在钢中,AlN以γ固熔体形式存在,其中Al、N和AlN平衡如下式:
AlN(s)=Al(γ)+N(γ) (1)
lg[%Al][%N]=-7400/T+1.95 (2)
由公式(1)、(2)可见,AlN随着Al、N含量的增加而升高。
根据实践表明,钢中Al增加,裂纹敏感性增加,而通过控制Als含量在1.5以下对铸坯缺陷影响较小。
3.2 冷却工艺的影响
根据冶金学原理,如果矫直时铸坯边角部温度位于微细碳、氮化物析出高峰温度区,由于钢的脆化,矫直变形下铸坯振痕波谷处易产生裂纹。
通过对连铸机的铸坯宽度与二冷喷水覆盖宽度对比分析可以看出,现有弯曲段喷嘴喷水宽度较宽是造成角部质量恶化的一个原因。
为进一步了解铸坯出二冷温度,特针对Q345B2钢种在正常生产过程中铸坯出二冷区温度进行了测量。
由表1可知,铸坯边部出二冷温度正好处于含铌等低合金钢的脆性温度区域,铸坯振痕波谷薄弱处在外力或内力作用下极易产生横裂纹(如表1)。
3.3 连铸机设备精度的影响
连铸机的对弧、开口度控制精度是生产无缺陷铸坯的重要保障,通过对连铸的检修前后铸坯皮下横裂纹发生几率发现,连铸机设备精度对铸坯皮下横裂纹有较大的影响。
4 措施的实施
(1)通过精炼的操作控制钢水中的Als含量,Als含量基本保持在0.020%以下。
(2)通过对钢水全程保护浇注,使得铸坯氮含量≤50ppm的几率提高至98%。
(3)通过对连铸机冷却制度的优化,基本可以保证铸坯角部进入矫直区时的温度≥900℃。
(4)通过全面实施连铸机设备精度保障技术,连铸机设备一直在高精度的状态下运行(弧度偏差≤±0.3mm,开口度偏差≤±0.2mm)。
5 结语
通过全面实施钢水Als含量控制等连铸机铸坯皮下横裂纹的控制技术,铸坯
皮下横裂纹的控制取得了显著成效,并且使得铸坯实不清理直接送轧。
参考文献:
[1]T Nozaki, J Matsuno, K Murata, et al. A secondary cooling pattern for preventing surface cracks of continuous casting slab[J].Trans.ISIJ,1978,(20):330-338.
[2]王新华,王文军,费惠春等.减少含铌、钒、钛微合金化钢连铸坯角部横裂纹的研究[J].钢铁,1998,33(1):22-25.。