中碳钢铸坯角部裂纹缺陷研究与控制_周剑丰
微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷控制技术开发与推广应用
微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷控制技术开发与推广应用随着钢铁工业的不断发展，钢铁生产领域也面临着不断增长的挑战。
由于钢铁产品工艺的不断提高以及市场对质量的不断追求，生产中钢板坯方面面临的角部横裂纹缺陷控制问题越来越严峻。
为了解决钢板坯角部横裂纹缺陷控制的问题，相关领域研究人员为之奋斗，开发出一系列微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷控制技术。
本文将对该技术的开发与推广应用进行阐述与探讨。
一、缺陷形成的原因及特征钢板坯角部横裂纹缺陷的形成是由于大应变下钢坯角部的拉伸应力高于其屈服强度导致的。
在钢板坯冷却后，当角部的引伸应变达到破裂值时，会出现角部横裂纹缺陷，这将导致钢板坯结构不均匀，并影响钢板的后续整形及轧制工艺流程使用。
二、微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷控制技术微合金化技术是在普通钢铁生产基础上引进的一种先进生产技术。
该技术通过控制合金批次中的微合金元素（如铌、钒、钛等），改善钢铁的熔化特性。
在钢板坯生产过程中，使用微合金化技术可以减少坯角部的晶粒，增加钢板坯的形变硬化能力，从而降低坯角部的拉伸应力，减少钢板坯角部横裂纹缺陷的发生。
值得一提的是，微合金化技术控制合金元素的添加量非常重要。
如果添加量不足，坯角部晶粒无法变小；如果添加量过多，会增大钢板坯表面的气泡和夹杂物，导致不同程度的表面缺陷。
三、微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷技术应用推广在横裂的钢板坯缺陷问题上，微合金化技术已在钢铁行业成环控制横裂缺陷的有效方法。
通过添加微量元素，控制钢坯坯角部晶粒的形成，增加钢板坯的形变硬化能力，从而有效减缓钢板坯角部的拉伸应力，控制横裂缺陷的发生。
这种技术具有操作简便、经济实用等特点，因此在钢铁行业得到广泛的应用和推广。
四、微合金化钢板坯角部横裂纹缺陷技术的局限性微合金化技术虽然能够控制横裂缺陷的发生，但是其局限性也是显而易见的。
随着技术的发展，横裂缺陷发生的机率下降，但不是完全可以消除。
尽管控制了焊接缺陷，不能保证没有其他缺陷的产生。
薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制
薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制作者：徐柏东来源：《卷宗》2019年第01期摘要：文章以薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制为研究对象，首先对薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因进行了详细的分析，随后结合原因问题，提出了一些薄板坯连铸中碳角钢横裂缺陷的控制的措施以供参考。
关键词：薄板坯连铸；中碳钢角横裂缺陷；成因与控制措施通过薄板坯生产的中高碳钢产品优点众多，主要表现为偏析轻、厚度薄、成分均匀优等，因此在我国机械加工生产领域中得到了广泛的应用。
然而，在中高碳钢生产的前期，受自身碳质量分数较高、薄板坯连铸厚度薄、铸坯的裂纹敏感性较强等特性的影响，从而使得在实际生产中，铸坯的表面很容易出现横裂及边裂缺陷问题，薄板坯中高碳钢生产质量造成了严重的影响，因此有必要对薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因及控制进行分析研究，以提升连铸工艺与薄板坯中高碳钢生产质量。
1 薄板坯连铸中碳钢角横裂缺陷成因热轧中碳宽带钢作为钢构件类型的一种，在我国机械加工生产、汽车零部件加工等领域中具有广泛的应用。
该中碳钢主要化学成分有碳、硅、锰、磷、硫、铝。
其中碳的质量分数占比最高，为0.51%；硫的质量分数最低为0.03%。
在实生产过程中，有的薄板坯连铸中碳角钢边角部会出现有裂纹，裂纹一般呈横向发展，并垂直于拉坯方向，裂缝长度不均匀，在5～30mm范围内变化，宽度一般小于1mm。
当产生的裂纹比较严重时，可凭人的肉眼就可以发现。
一般情况下，裂纹藏于缺陷坯皮下1至2mm处，需要经过酸洗后才能发现。
此外，在薄板缺陷坯的表面，经横裂轧制后，缺陷会演变成热轧板的“结疤”缺陷，一般与边部距离20～40mm，开裂形状为“∧”形，对于缺陷坯边角部细小横裂纹来说，主要表现为破边缺陷[1]。
为进一步探明缺陷产生的原因，截取热轧板缺陷部位，并利用金相显微镜对缺陷截面进行了观察，通过观察可发现裂纹自表层向钢基斜向深入，取多个截面进行观察，并未发现聚集分布的夹杂物，说明缺陷产生的原因与夹杂物没有直接的关系。
大方坯连铸角部纵裂纹缺陷控制技术研究
参数 组合式 等腰直角 25mm×45°
正弦 2900～3300L/Min
≥350Gs 270m3/h 0.30～0.45mPa.s 1045～1090℃ 0.50～0.90m/min
收件日期：2019-05-07 作者简介：石鹏，男，工程硕士，助理工程师，从事连铸工艺技术研究.
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特钢技术
Keywords: heavy rail steel, bloom, corner defects, chamfering size of mold, mould flux
引言
攀钢六机六流大方坯连铸机以生产重轨钢等 高碳钢为主，代表钢种有 U75V 和 U71Mn。最初设 计采用组合式结晶器，投产后出现频率较高的表面 缺陷，包括角部纵裂纹和凸包两类，轧制钢轨后,将 在角部对应的轨头轨底位置，演变成沿轨制方向纵 向细微裂纹，影响钢轨的抗疲劳性能，带来轨头掉 块风险。本文分析了重轨钢铸坯倒角缺陷产生的 原因，提出对倒角参数和结晶器保护渣优化的针对 性措施，取得良好效果。攀钢 1#大方坯连铸机由 奥钢联设计和制造，关键工艺设备及参数表 1。
Shi Peng
(Pangang Group Steel and Vanadium Co., Ltd.，Panzhihua，Sichuan 617022)
Abstract: Aiming at the chamfering cracks and convexity defects of high carbon steel due to improper heat transfer control of the solidified shell in the mold, the design of mold chamfering parameters and the performance of the slag were optimized. The experimental results showed that the use of an equilateral right angle with a chamfer of 10 mm × 45 ° and an improved mold mold slag with low viscosity and low melting point were beneficial to the heat transfer control and lubrication between the mold and the solidified bloom and so corner cracking defects were elimi⁃ nated, and the convexity defects were greatly reduced; the proportion of heavy rail steel with corner defects was re⁃ duced from 2.74% before improvement to 0.32%. The damage level and risk of defects were well controlled, and the cost of mold was also reduced.
大型铸钢件表面裂纹缺陷的产生原因及控制措施——以某大型体育馆屋盖钢结构用铸钢件为例
大型铸钢件表面裂纹缺陷的产生原因及控制措施——以某大
型体育馆屋盖钢结构用铸钢件为例
王虎
【期刊名称】《建设监理》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】铸钢件表面裂纹的产生主要是因为钢水中硫,、磷含量偏高及热处理工艺等方面控制不严。
某大型体育馆项目实施全过程驻厂监造,针对生产过程中的关键环节进行分析并提出优化措施以期为相关工程提供借鉴。
【总页数】4页(P79-82)
【作者】王虎
【作者单位】上海建科工程咨询有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU712
【相关文献】
1.大型铸钢件夹杂类缺陷产生原因分析及对策
2.大型箱体类铸钢件裂纹缺陷的防止
3.某大型集装箱船艉部铸钢件裂纹缺陷修补工艺研究
4.碱酚醛树脂砂工艺生产流量调节阀铸钢件产生裂纹缺陷原因分析及解决方案
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连铸板坯角部裂纹分析与改善措施
张建新1，王豫东2，吾塔1，于辉2，刘奉家1（1.宝钢集团八钢公司制造管理部 2.新疆八一钢铁股份有限公司）ZhANG Jian-xin 1,WANG Yu-dong 2,WU Ta1,YU Hui 2，LIU Feng-jia 1（1.M anufacturing M anagement Department,Bayi Iron&Steel Co.,Baosteel Group ,2.Xinjiang Bayi Iron&Steel Stock Co.,Ltd.Abstract:The phenomena that transversal cracks frequently occurred in continuous casing slab (CCS)corners of peri-tectic steel,hypo-peritectic steel and vanadium micro-alloyed steel is analyzed.Improving measurements are put forwardthrough classification statistic,and finally the transversal cracks on CCS corners are controlled effectively.Key words:CCS;secondary cooling;technics control连铸板坯角部裂纹分析与改善措施摘要:文章主要针对包晶钢，亚包晶含铌、钒微合金钢连铸板坯角部频繁出现横裂纹的现象进行分析。
通过分类统计，分析其成因，提出了改进措施，连铸板坯的角部横裂纹得到了有效控制。
关键词:连铸板坯；二次冷却；工艺控制中图分类号：TF777.1文献标识码：B文章编号：1672—4224（2011）02—00033—04Analysis and Improving Measurements of Transversal Crack in Continuous Casting Slab Corner联系人：张建新，男，49岁，本科，炼钢高级工程师，乌鲁木齐（830022）宝钢集团八钢公司制造管理部E-mail:zhangjx@1前言连铸坯的角横裂是中、厚板坯生产中常见的质量缺陷，角横裂的产生受连铸机设备精度、钢的高温力学性能、凝固特性等因素的影响。
中碳钢连铸板坯低温开裂的研究
中碳钢连铸板坯低温开裂的研究骆忠汉!彭胜堂!武汉钢铁!集团"公司技术中心!武汉#(&))*)"摘!要!中碳钢连铸板坯存在着在冷却$运输$二次切割$存放过程中不时出现批量低温状态开裂的现象%通过低倍及微观检验观察&将发生低温开裂的铸坯与正常铸坯进行微观组织对比&找出铸态组织中存在的缺陷%根据中碳钢的成分及铸坯凝固冷却过程的特性&提出调整冷却制度$缓冷和保温等措施%关键词!中碳钢!连铸板坯!低温开裂中图分类号!-_%(,!文献标识码!2!文章编号!$0+$1&,%(!%)),")%1))),1),中碳钢连铸板坯出连铸机后#在冷却$运输$二次切割$存放过程等低温状态不时出现批量开裂的现象%有时在铸坯存放区可以听到炸裂的声音%生产量较多的(,和,)钢这种现象较为突出%而且这类有裂纹的冷铸坯一旦未被发现进入加热炉极易造成断坯事故#若开裂只是造成很轻微的小裂纹#轧制后就会带到成品板上去#严重的会导致用户质量异议%%))$年中碳钢连铸板坯的低温开裂已导致废品率和用户质量异议率呈阶段性上升趋势%为解决中碳钢连铸板坯存在的上述开裂问题#%))%年我们开始了研究工作%$!对中碳钢低温开裂铸坯的检验分析中碳钢低温开裂最易发生在轧板厂二次切割时或切割后#开裂形式如图$所示%为了弄清铸坯低温开裂的原因#我们分别对已发生开裂造成断裂的铸坯和正常的铸坯进行取样%低倍检验观察到开裂的连铸板坯上存在较严重的缩孔$裂纹和中心疏松!见图%"%并观察到裂纹从缩孔出发#沿不同方向延伸#与主裂纹相连的还有很多二次裂纹!或分叉裂纹"#在该断面其他位置也发现有少量微裂纹%为了进一步找出原因#我图!!中碳钢铸坯各种低温开裂的示意图们利用金相显微镜和电镜对缺陷坯进行观察分析%!’!!铸坯开裂处的扫描电镜分析铸坯开裂面处在扫描电镜!]3K "下观察到的形貌见图&%从图中可以看出#断裂处呈完全不规则的形状图&1>#并伴有较严重的孔洞图&1Y %!’"!开裂铸坯样的金相组织图($,为断裂铸坯非开裂处的金相组织照片%从图"!铸坯断面上的缩孔"疏松图($,可以看出#断裂铸坯基体的金相组织主要为铁素体$魏氏体%如图所示#铁素体形成了网状组织#基体中部分区域的铁素体发生了团聚#如图(%魏氏组织分布在基体中#其形状有典型针状魏氏组织#各针片相互平行排列#形似羽毛状#如图,&裂口附近存在断续粗针魏氏体#如图0&粗大的魏氏组织#如图+%魏氏体同样也可形成网状组织%图*显示了断裂铸坯裂纹附近的组织%由图B 可看出#裂纹附近存在异常粗大的铁素体和魏氏组织%!!收稿日期!%)),1&1$%’!!作者简介!骆忠汉#男!$B 0&!"#硕士#武汉钢铁!集团"公司技术中心硅钢研究所#高级工程师’万方数据图#!/01下观察到的铸坯断裂处的形貌图$!铁索体的网状组织!!,,2"!!!!!!!!!!图%!羽毛状状魏氏组织!!,,3"图&!断续粗针状魏氏组织!!,,3"!!!!!!!!!!图’!粗大的状魏氏组织!!,,3"图(!断裂铸坯裂纹附近的组织!$,3"!!!!!!!!!图4!异常粗大的铁索体和魏氏组织!!,,3"!’#!正常铸坯试样的金相组织对2钢厂和/钢厂的正常试样进行了观察!发现有的试样也存在平行针状魏氏组织!但与有缺陷的试样相比!魏氏组织要细小的多!且分布非常分散!数量很少"正常试样组织是柱状晶和等轴晶!图$)是/钢厂铸坯试样!图$$是2钢厂铸坯试样"从图中可看出!正常铸坯样等轴晶都相对比较细小!铁素体和珠光体的分布非常均匀"而断裂样的组织分布很不均匀!铁素体和珠光体往往各自聚集成团状!片状或粗大条状0武汉工程职业技术学院学报!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%)),’%!万方数据分布!比较图$)和$$可以看出"/钢厂试样的珠光体量要比2钢厂的多"这与两钢厂各自不同的连铸工艺参数有关"/钢厂的拉坯速度和冷却强度都比2钢厂大"这使得/钢厂的钢水在凝固和其他相变过程中偏离平衡状态的程度更厉害"根据铁1碳相图分析可知"冷却速率越大"中碳钢中的珠光体含量越多!图!,正常铸坯的金相组织!!,,3"!5钢厂"!!!!!图!!!正常铸坯的金相组织试样!!,,3"!6钢厂"%!低温开裂的原因分析(,钢的碳含量冶炼控制范围是)’(&1)’(*‘",)钢的碳含量范围是)’(*1)’,(‘"碳在)’&!)’,‘时钢液凝固后由于产生冷却线收缩"当产生不均匀冷却时会导致钢坯产生冷裂纹#$$!从相变的角度分析"这是因为钢液完全凝固后"随温度下降钢坯内部发生了相变"也伴随着体积收缩!而凝固后的铸坯继续冷却引起钢坯的线收缩!收缩率(,钢约为$’0%‘",)钢约为$’0*‘"而$)钢只有$’,,‘#%$!由于钢坯已完全凝固"这种收缩不会导致缩孔!刚凝固完的钢坯"内外温差大"中心还处于良好的塑性状态"这时表层相变引起线收缩"中心塑性良好的钢可以容纳收缩不产生裂纹!钢坯继续冷却"钢坯表层失去塑性"钢坯内部则可能发生($#的相变"体积发生膨胀%$’)&‘&!而外表层是处在收缩过程状态中"这样就造成很大应力"使钢坯表层被撕裂而成为裂纹!这种裂纹是在相变温度下不均匀冷却造成的"有时伴有声响#$$!这也叫做冷裂纹!缓冷时奥氏体向珠光体转变是在较高的温度下完成"因而当钢坯冷至%,)?以下时"钢坯材料中不会因固态相变而产生应力!从线收缩率和铸坯内部缺陷方面分析"*))?以上碳高的钢线收缩率低于碳低的钢"在*))?!0))?线收缩率有一个转折"0))?以下碳高的钢线收缩率高于碳低的钢"且温度越低差别越大"见图$%#%$!出坯后冷却到室温中’高碳钢冷却速度显得更为重要!冷却速度快会产生强烈的收缩应力"可能在有内部缺陷如夹杂’孔洞’疏松的部为引起应力集中"从而形成裂纹源或产生裂纹!如果已有中间裂纹’三角区裂纹等内部裂纹存在"又在冷却速度快的情况下很容易使裂纹扩展"形成宏观开裂!铸坯在随后的吊运和二次切割很易产生冷开裂"这与铸态组织的冲击韧性随碳含量的增高而降低也有关"见图$&#%$!冲击韧性降低为冷开裂创造了良好的先决条件!冷坯的二次切割又引起了铸坯切割部位的高温"局部高温引起了很大的温度梯度"而中碳钢和低碳钢不同在B ))?的真实膨胀系数是+))?时的$’,0倍#%$"低碳钢则基本不变!这就引起在距切割面一个小距离的部位有一个强烈的应力带存在!通常二次切割后的炸裂在距切割面%)55左右的冷热交界面处如图$P"可能与这个原因有关!从金相组织角度分析"正常未发生开裂的铸坯是铁素体和珠光体"且晶粒比较细小均匀"如图$)’$$!而发生低温开裂的铸坯观察到组织粗大不均匀"有较为粗大的魏氏体组织存在!是亚共析钢快速冷却通过2&12$温度范围时铁素体不仅沿奥氏体晶界析出"而且还形成许多铁素体片插向奥氏体晶粒内部!铁素体片间的奥氏体最后转变为珠光体!这些原分布在奥氏体晶粒内部呈片’针状的先共析铁素体称为魏氏体组织#&$!如果当奥氏体组织比较粗大"冷却速度又比较快"过冷度大时"一般认为"容易产生魏氏体组织!魏氏体组织一般认为是钢的一种显微组织缺陷"它降低钢的冲击韧性和力学性能"在铸坯内部产生很大的内应力#&$!+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!骆忠汉"彭胜堂(中碳钢连铸板坯低温开裂的研究万方数据图!"不同碳含量碳钢线收缩率与温度的关系图!!!!图!#铸坯冲击韧性与碳含量的关系图综合分析!产生冷开裂的铸坯可能在浇注时铸坯冷却制度不合理!内外温度梯度大温高的内部在发生($#的相变!体积发生膨胀"而外表层是处在收缩过程状态中!由于中碳钢的在0))?以下的线收缩系数变大!这样就造成很大应力!使钢坯表层被撕裂而成为裂纹或生成皮下裂纹源"推测图*的裂纹可能就是这个原因造成的"再者铸坯在通过一#二次冷却过程中!由于不同的原因造成冷却不均!局部出现热回复!引起局部奥氏体晶粒长大"这些粗大的晶粒组织在出坯后!若冷却速度过快就会产生粗大的魏氏体组织!使钢的力学性能变差!内部积聚应力$&%"还有铸坯内在有夹杂#空洞#裂纹等内部缺陷的部位引起应力集中!产生裂纹源或进一步扩展已有的裂纹"在随后的快速冷却收缩#吊运碰撞#切割再加热等不利条件下形成开裂"&!采取的主要措施及效果从原因分析中我们认识到解决中碳钢铸坯低温开裂要从连铸机内铸坯的冷却控制#出坯后的缓冷速度#二次切割的温度保证等几个主要方面采取措施"#’!!改进连铸机二次冷却制度根据/钢厂二次切割开裂较多的问题!专门将/钢厂的,)钢低温开裂样取样进行了低倍分析!针对其连铸坯柱状晶组织粗大的状况!调整了二次冷却强度!均匀铸坯温度!其二次切割开裂得到有效控制"图$(是改进二次冷却强度前,)钢连铸坯的低倍组织!图$,是改进后低倍检验结果"由图$(可见!二次冷却改进前!,)钢存在中间裂纹#气孔和疏松等缺陷!柱状晶比较粗大"从图$,可看出!改进二次冷却工艺后!该钢的中间裂纹#气孔等缺陷基本消除!柱状晶也得到细化"图!$改进二次冷却工艺前%,钢的低倍组织!!!!!图!%改进二次冷却工艺后%,钢的低倍组织#’"!修订中碳钢送钢及二次切割工艺生产统计表明!每年冬季和雨季是武钢中碳钢二次切割开裂的高峰期!此时二次切割开裂废品率可达到%‘!其原因是这几个月气温较低!下雨#雪较多!连铸坯从铸机浇出到二次切割整个过程中冷却速率快!降温梯度比较大!导致铸坯内部存在应力而发生断裂或低温开裂"%))%年元月!对(,和,)钢送钢和二次切割的工艺制度进行了修订!规定低气温季节提高送坯温度!必须堆垛空冷!遇雨雪天气严禁送钢!轧板厂二次切割时应带温切割"修改后的标准既满足了中碳钢生产现场周转的需要!又确保了二次切割时不发生炸裂"*武汉工程职业技术学院学报!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!%)),’%!万方数据%))%年0月份以后!观察了一年半!,)钢二次切割时基本未出现低温开裂"#’#!采用保温罩送钢由于(,#,)钢含碳量高!送钢过程的急冷很容易导致该钢连铸坯的开裂或二次切割时的开裂!武钢研制了轧板厂中碳钢送钢专用保温罩!规定采用保温罩运输的中碳钢!必须在炼钢厂堆垛空冷达运输设备容许温度后迅速装车!轧板厂二次切割时应带一定的温度"保温车试用时对装车温度和卸车温度进行了测定!炼钢厂堆垛空冷装车后!运输$1%小时到轧板厂时的卸车温度损失约为%)1()?"由测定的温度看!采用保温罩送钢!除防止连铸坯淋雨雪外!能起到缓冷的效果"采用保温罩送钢的主要目的是避免运输过程中,)钢淋雨或雪!同时在气温较低时运输起到缓冷的作用"减少炼钢厂板坯库的压坯!有利公司生产组织的顺利进行"(!结论及效果中碳钢的铸坯低温开裂与连铸板坯上存在的较严重的缩孔#裂纹和中心疏松有关"通过与正常铸坯的组织对比分析!发现低温开裂的铸坯存在组织粗大不均匀!有较为粗大的魏氏体组织存在"这使钢的力学性能变差!内部积聚应力"还有铸坯内在有夹杂#空洞#裂纹等内部缺陷的部位引起应力集中!从而产生裂纹源或进一步扩展已有的裂纹"在随后的快速冷却收缩#吊运碰撞#切割再加热等不利条件下形成开裂"提出的主要措施是减少铸态组织缺陷!调整冷却制度!控制冷却速度!防止铸态组织的粗大化"采取缓冷#保温及带温二次切割等方法"通过上述措施的实施!有效的控制了中碳钢的铸坯低温开裂废品"并通过%))&上半年的巩固和验证!证实了措施的有效性!%))%年至%))&年0月份二次切割低温开裂废品率比攻关前降低了B 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:89789H Q [G L 5M L E >G J E L ’!责任编辑"栗!晓#B!!!!!!!!!!!!!!!!!!!骆忠汉!彭胜堂&中碳钢连铸板坯低温开裂的研究万方数据。
板坯表面角部横裂纹缺陷分析与改善
图 １ ２号连铸 机板 坯 角部横 裂 纹外貌 ２ 生产 分 析及 采取措 施 ２ １ 保 护渣 参数 ．
更是 影 响着保 护 渣 自身 消耗量 及润 滑效 果 。
１２ 角 部冷 却 ．
Ｍ Ｘｉ ｏ ａ ａ ｈｕ
（ ｔ ｌ ａ ｉｇＰａｔ ｆ ｉ ａ ｒｎ＆ Ｓｅｌ ｏ ， ａｊ ｇ２ ０ ３ ） Ｓｅ ｍ ｋｎ ｌ ｓ ｎＩ ｅ ｎ ｏ Ｍｅ ｈ ｏ ｔ ． Ｎ ｎ ｎ １０ ９ ｅＣ ｉ
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ：ｌ ｆｅ ｒ ｎｓ ｅ ｓ ｌｃ ｒ ｒｃ ａ ｋ； ｏ ｌｎ ｏ ｉ ｏ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔａ ｃ ｒ ｃ ｙｗ ｒ ｓ ｒａ ｅ ｔａ ｖ ｒ ａ ｏｎｅ ｒ ｃ ｃ ｏｉ ｇ ｃ ｎｄ ｔ ｎ； ｑ ｉ ｍ ｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｌ ｉ
加 剧 裂纹 的生 成 。
梅 钢 ２ 给相 比改 造前较 为 紧张 ， 时 由于 前 钢 同
工 序原 因 ， 水 过 热度 时 常偏 高 （ ５～ ５ ） 以 钢 ２ ３ ，
及 行车周 转 不顺 ， 迫使 铸机 长 时间低速 运转 ， 际 实
铸设 备 不 能保 持 最 佳 运行 状 况 ， 比如铸 机 辊 缝 合 格 率 、 弧 的精 确 度 等 得 不 到 保 证 时将 会 对 铸 坯 对
由于 工序 原 因 以及行 车 周转 无力造 成铸机 长
时 间低拉 速生 产 ， 加 了坯壳 在 结 晶器 及 二冷 室 增
・
４ ６・
Ｉ
２ ３ 振 动参数 ．
图 ３ 扇形段 内弧喷 嘴 布置 示意 图
振 动参数 不合 理 ， 痕深 度增 加 ， 裂纹 产生 振 横 几 率增 大 。拉 速 低 ， 负滑 脱 时 间 ｔ 时 ， 痕 长 振
Q420B铸坯表面角部横裂纹的成因及控制措施
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald119DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.08.119Q420B铸坯表面角部横裂纹的成因及控制措施①李进海（河钢集团宣钢公司生产制造部 河北张家口 075100）摘 要：针对宣钢1#连铸机200mm×285mm断面浇注Q420B铁塔用角钢过程中出现的铸坯表面角部横裂纹，通过分析表面角部横裂纹的形成原因，结合我厂连铸坯生产工艺和设备的实际情况，采取有利于消除表面角部横裂纹的控制措施，取得了良好效果。
关键词：Q420B 表面角部横裂纹 控制措施中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)03(b)-0119-02①作者简介：李进海(1971,9—),男，汉族，河北宣化人,本科,机械高级工程师，现从事钢铁冶金技术管理工作。
宣钢炼钢厂1#连铸机3—4月份在生产Q420B铁塔用角钢过程中，铸坯出现了不同批次的表面角部横裂纹。
为此，我们通过分析铸坯表面角部横裂纹的产生原因，结合本条生产线的工艺设备特点，及时优化调整生产工艺和加强铸机设备点检，使铸坯缺陷率大大降低，避免了批量性质量事故，为型棒厂提供无缺陷铸坯，提高铁塔用角钢的轧制合格率。
1 Q420B生产工艺流程宣钢Q 420B 铁塔用角钢的生产工艺流程为：铁水预处理→120 t顶底复吹转炉冶炼→钢包吹Ar并用Fe-Si、Si-Mn、NVFe、Si-Al-Ba-Sr脱氧合金化→200 mm ×285 m m 矩坯连铸机全保护浇注→型棒厂轧制→铁塔用角钢。
Q420B铁塔用角钢成分如表1所示：2 角部横裂纹的产生机理铸坯角部横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，且振痕越深，角部横裂纹越严重。
在波谷处，由于：①奥氏体晶界析出碳氮化物，产生晶间断裂；②深振痕谷底的S、P偏析、晶粒粗大，降低了钢的高温强度。
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3 卢盛意 . 连铸坯质量 4 王立来，赵雷 . 减少厚板坯表面横裂纹的研究
·27·
钢水成分控制在标准范围内。
0.00475
0.00450
有裂纹 无裂纹
0.00425
N 含量，%
0.00400
0.00375
0.00350
0.00325
S 含量，%
0.00300 0
0.011 0.010 0.009 0.008 0.007 0.006 0.005 0.004 0.003
0
2
4
6
8
10
3 工艺分析
3. 1 钢水成分对裂纹的影响
钢水中 N、S 等元素影响铸坯裂纹的发生，这 是因为： 由于钢中 N 易与 A1 元素形成氮化物在
·26·
晶界析出而降低钢的热塑性，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。AlN 最容 易的析出温度分别为 815℃ ，析出温度越低，析出 物的颗粒越细小，对钢的塑性影响越大，因此钢中
1 目前缺陷现状介绍
从 2012 年 11 月至 2013 年 1 月，连续出现中 碳普钢在热轧过程中出现了板卷结疤，造成 120 块板坯在热轧加热炉退炉。严重影响炼钢和轧钢 的生产组织和生产成本。
1. 1 钢水冶炼及成分控制
通过对冶炼工艺的调查，该钢种的冶炼工艺 没有异常，钢水成分控制在标准范围内（ 如表 1） 。
图 7 辊缝测量图
4 结语
a. 通过金相、能谱分析，铸坯裂纹不在弯月 面处产生，而是在扇形段内产生。
b. 扇形段矫直区间铸坯温度控制不合理是 铸坯产生角部裂纹的主要原因。
c. 维护好连铸扇形段辊缝和对弧，可避免铸 坯在扇形段内运行过程中受到过大的变形应力引 起铸坯裂纹。
参考文献
1 李菊艳，文光华等 . Q345B 钢板坯角部横裂纹成因分 析
铸坯角部由于其特有的形状，在冷却过程中 受到二维冷却导致铸坯角部温度较低等原因导致 产生裂纹。涟钢板坯连铸机投产以来，板坯角部 裂纹缺陷一直困扰连铸生产，起初角裂缺陷主要 发生在含 Nb、Ti 等微合金钢种上，通过对结晶器 保护渣和优化钢水成分等措施，较好地解决了微 合金钢角部裂纹的问题。但是在近段时间生产 Q235B 和 Q345XJ 等中碳钢时，时常出现铸坯角 部裂纹，导致热轧产品出现线状结疤等表面缺陷。 本文针对涟钢常规板坯生产中碳钢时出现的角部 裂纹缺陷展开研究，分析其产生原因，并提出解决 措施。
根据钢种特性计算第 III 脆性温度和现场实
际温度控制，铸坯边角部温度控制正好处于第 III
脆性温度区，发现冷却水较大和季节等原因冷却
水温度变化导致角部温度控制不合理是产生角部
裂纹的直接原因。
3. 3 连铸设备维护
通过对连铸辊缝仪测量辊缝、对中等设备情 况检测，图 7 所示。可以看到连铸扇形段对铸坯 裂纹产生影响，辊缝测量可以看出 1、8 段很多支 撑辊辊缝超出设定的范围，这样在铸坯通过扇形 段时，支承辊不断地对铸坯施加不同程度的压力， 当应变超出临界值时，也造成角部裂纹。
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2014 年第 1 期
表 3 坯矫直区铸坯温度情况
位置
7 段入口 8 段入口 9 段入口
1流
2流
边部温度 中部温度 边部温度 中部温度
850
880
827 916 － 937
830 － 840 890 826 － 842 905 － 920
790
910 754 － 783 940 － 950
表 1 钢水成分控制； %
钢种 C
钢水成分
Si
Mn
P
S
Q235B 0. 16 －0. 20 0. 10 －0. 25 0. 25 －0. 40 ＜0. 030 ＜0. 020
Q345XJ 0. 16 －0. 20 0. 20 －0. 35 0. 40 －0. 60 ＜0. 030 ＜0. 020
1. 2 裂纹形貌及修磨量
现场调查结果显示，铸坯角部裂纹缺陷多出 现在铸坯窄边，部分会贯穿角部，裂纹长度一般在 10mm 以下（ 如图 1 所示） 。铸坯切角修磨比例达
到 30% ，如表 2。影响了生产连续性和生产成本。 表 2 2012 ～ 2013 年中碳钢切角修磨比率
钢种
Q235B Q345XJ
2012 年切角修磨 比例； % 2. 1 11
N 增加，裂纹敏感性增加。S、P 成分的差异会导
致钢的高温强度的差异，P 可使钢的塑性下降而
变脆，同时 S 与 Fe 形成 FeS，而 FeS 还能与 Fe 形
成低熔点热脆性共晶体，并在晶界析出，所以极易 在晶界处发生裂纹。
通过如下图 5 ～ 6，比较铸坯有无裂纹中 N、S 控制可知，没有发现角部裂纹铸坯的 N、S 异常，
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2014 年第 1 期
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当铸坯在这三个脆性区发生局部的应力集中时， 都可能导致裂纹缺陷出现，但裂纹形成机理有所 不同，对连铸坯质量的影响也不同。
浇铸
保护渣层
浇铸
保护渣层
负滑脱
1 钢液在枝状 晶和柱状晶之 间富集
2 由于钢水静压 力，钢液被挤出
正滑脱
偏析带
3 残留在晶体之 间的钢液在震痕 处形成偏析带
12
炉次
图 5 钢水 N 含量与裂纹程度
有裂纹 无裂纹
2
4
6
8
炉次
10
12
图 6 钢水 S 含量与裂纹程度
3. 2 冷却及矫直温度控制与优化
大量研究表明铸坯角部裂纹主要发生在矫直 过程，主要原因是矫直过程铸坯角部温度在第 III 脆性温度范围，铸坯在第 III 脆性温度会发生 r － a 相的转变，铸坯在这温度区间脆性增加导致裂纹 的产生。我们对现场铸坯进行铸坯表面温度采用 红外成像仪测量，发现铸坯角部温度控制测温结 果显示，二冷区 7、8、9 段角部温度 820 ～ 850℃ 之 间，仍处于较低状态。铸坯角部温度不合理和铸 坯表面温度分布不均匀现象（ 如表 3） 。
2013 年 1 － 3 月切角 修磨比例； % 12. 2 29. 1
图 1 铸坯角部裂纹和热轧结疤缺陷形貌
2 缺陷原因分析
2. 1 角部裂纹形成机理
大量研究表明，连铸坯角部裂纹产生主要有 三个原因： a. 在结晶器初始坯壳振痕的波谷处， 奥氏体晶界析出碳氮化物，产生晶界断裂，深振痕 处 S、P 元素产生偏析、晶粒粗大，降低了钢的高 温强度（ 如图 2 所示） 。因此，在振痕波谷处，奥 氏体晶界脆性增大，为裂纹产生提供了条件。b. 连铸坯在结晶器和二冷区的运行过程中，受到外 力（ 摩擦力、弯曲力、矫直力、热应力和机械力等） 作用时，即会在振痕波谷处产生裂纹。同时在连 铸坯弯曲矫直时，由于外弧和内弧同时受到应力 作用，导致板坯容易产生角部裂纹。c. 铸坯角部 裂纹的形成与铸坯在矫直温度区间的热塑性有 关，钢在凝固过程中存在三个脆性温度区，第 I 脆 性温度域在凝固温度附近，称高温脆性区； 第 II 脆性温度域在 1200℃ 附近，称中温脆性区； 第 III 脆性温度域在 950 ～ 700℃ 之间，称低温脆性区。
图 2 结晶器初始坯壳振痕与元素偏析
2. 2 裂纹金相能谱分析
对现场铸坯和热轧加热炉退炉铸坯裂纹进行 取样，经初磨、细磨及抛光等处理，然后在光学显 微镜下观察裂纹形貌、组织结构和进行电子扫描。
图 3 金相组织铸坯裂纹形貌
图 4 退炉铸坯裂纹形貌
从图 3 ～ 4 中可明显看出铸坯金相组织都是 珠光体 + 铁素体组织，裂纹沿晶界开裂，裂纹附近 有细小裂纹，同时铸坯裂纹扫描没有 K、Na 等保 护渣成分及异常夹杂物，表明裂纹不在结晶器内 产生和夹杂物引起。图 4 中可以明显看出裂纹边 缘有一定厚度的脱碳层，且脱碳层内有明显的氧 化物圆点，这充分说明裂纹来源于连铸坯，裂纹在 加热炉内氧化所致。
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2014 年第 1 期
中碳钢铸坯角部裂纹缺陷研究与控制
技术中心 周剑丰
摘要
对涟钢生产的 Q235B 等中碳钢板坯在热轧过程中出现板卷表面结疤缺陷进行了研究。采用金相显 微镜、扫描电镜和能谱分析对铸坯角部裂纹进行检测分析，结果表明扇形段矫直区间铸坯温度控制不合理 是铸坯产生角部裂纹的主要原因。