连铸车间,常少华

铸坯表面裂纹的形成及其控制
常少华
（连铸车间、丁班）
摘要随着连铸坯热送、直接加热轧制工艺的应用，对铸坯的质量要求也越来越高。

生产无缺陷的连铸坯是连铸坯热送的前提条件，铸坯表面裂纹可导致轧制产品出现缺陷，影响热送率。

本文简要评述了影响连铸坯表面裂纹形成的原因及预防的技术措施。

关键词方坯表面裂纹振动保护渣
前言铸坯表面缺陷包括表面纵裂、横裂、网状裂纹、皮下气孔、表面凹陷等。

其中表面裂纹是最主要的表面缺陷。

表面缺陷是结晶器弯月面区域钢水—坯壳—铜板—保护渣之间不均匀凝固产生并在二冷区扩展。

铸坯表面裂纹是影响钢坯热送率的主要原因。

1 钢水对铸坯的影响
硫在钢中与Fe形成FeS,FeS能与Fe形成低熔点的热脆性共晶体，并在晶界析出，易形成裂纹。

当钢水中有Mn存在时，S与Mn的结合力大于铁，MnS的熔点高于FeS。

因此Mn|S比不合理时表面裂纹明显。

酸溶铝含量过大会影响结晶器保护渣的粘度，影响其性能导致结晶器内传热不均匀造成裂纹。

钢水过热度过高，连铸坯柱状晶发达，从而降低了铸坯抗裂纹能力。

通过对裂纹严重的铸坯做大样电解实验发现其夹杂物明显高于正常铸坯。

在产生裂纹处做电镜分析发现裂纹处非金属夹杂较多。

可见，夹杂物也是影响铸坯表面质量的重要原因。

这是因为由于夹杂物的存在，在铸坯矫直和冷却过程中易形成应力集中。

2结晶器参数对铸坯表面质量的影响
合理的结晶器倒锥度是保证铸坯表面质量的关键。

结晶器锥度过小，在铸坯凝固过程中产生的气隙较大，导致热阻较大，坯壳生长缓慢，回温快；锥度过大，铸坯与结晶器间的摩擦力增减，使拉坯阻力增加，容易产生角部裂纹。

结晶器均匀的导热性是铸坯形成均匀厚度坯壳的关键。

有研究表面，结晶器对称面热流差值较小时，铸坯裂纹较轻。

侵入式水口在结晶器内侵入的深度应当合理。

侵入过深，钢水带到弯月面的热量不足，使保护渣的熔化不好，影响保护渣的性能；过浅导致液面波动过大，影响液渣层的稳定，阻碍液渣流入结晶器，产生气隙热阻，
使坯壳凝固不均匀，导致表面裂纹，严重时造成卷闸漏钢。

侵入式水口在结晶器的对中偏差过大时容易对结晶器壁造成冲刷，导致凝固坯壳不均匀而产生裂纹。

结晶器振动应当采用高频率小振幅是改善结晶器与铸坯之间润滑，减小铸坯表面振痕从而减少铸坯表面横裂、角裂、保护渣卷入坯壳的重要手段。

此外，结晶器在浇注过程中，长期受热应力和外力作用，发生表形，达不到工艺要求，使出生坯壳在结晶器中受损，导致裂纹，Cu元素溶解到钢液中易在晶界产生裂纹。

3保护渣对铸坯表面质量的影响
保护渣的理化性能和其在结晶器内的行为直接影响铸坯的质量。

保护渣要有良好的导热能力、绝热保护能力和足够的液渣层厚度。

保护渣应具有良好的润滑作用，减小拉坯阻力，从而减少裂纹。

保护渣的粘度、熔化速度和拉速与铸坯纵裂有很大关系。

其中粘度对铸坯裂纹影响较大。

粘度过大，渣流动性不好，过大，消耗量过大，对气隙填充不均匀。

为保证结晶器和铸坯之间良好的润滑状态，和稳定的酸碱性，必须要求保护渣有足够的消耗量。

有人指出粘度和熔化速度的比值越大纵裂越小。

另外，保护渣还应有合理的酸碱性，能有效的吸附上浮的夹杂物。

实际操作中应使渣层保持合适的厚度。

研究表明，结晶器液渣层厚度大于10mm可以有效减少铸坯纵裂。

4二冷强度对铸坯表面质量的影响
二冷的强度与铸坯裂纹的形成有密切关系。

二冷强度过大造成铸坯表面温度梯度过大，热应力提高，使坯壳薄弱处应力集中，使铸坯裂纹在二冷区扩展。

二冷不均匀会使铸坯宽面裂纹增加。

二冷配水的原则是，与拉速相匹配的合适的强度，避免在脆性区矫直。

总结连铸坯裂纹的产生是传热、传质和应力相互作用的结果。

高温铸坯在铸机运行过程中，各种应力作用到坯壳上，当应力超过了允许的强度就会产生裂纹。

控制连铸机的设备和工艺各个要素，减少铸坯运行中的应力可以相应减少裂纹的发生。