连铸坯表面质量缺陷及处理措施

连铸坯表面质量缺陷及处理措施
【摘要】对于连铸板坯而言，振痕和裂纹是其主要的质量缺陷问题。

虽然这个缺陷在大多数情况下对连铸坯的质量影响不大，但是如果不及时有效的处理调还会带来很多附加的质量问题。

尤其是在生产不锈钢和高强度钢品种时，这种质量缺陷所带来的弊端更加明显。

【关键词】连铸坯；振痕；质量影响
1振痕形成机理
在连铸坯生产中，振痕和裂纹是两种最为常见的质量缺陷问题，主要是由于弯月面顶端溢流造成的，该缺陷形成以后会附带其他质量缺陷一并产生。

2振痕对铸坯质量的影响
振痕对连铸坯的质量影响会导致后期出现列裂纹，包括横裂纹、角部横裂纹及矫直裂纹。

如果连铸坯内掺杂的杂质较多，会导致大规模网状裂纹的出现，甚至出现穿钢现象。

如果在连铸坯出现振痕的地方晶粒很大，就会产生晶间裂纹现象，在这样的情况下需要对连铸坯修磨，从而提高成材率。

3影响振痕深度的因素
振动参数对振痕形状和深度有重要影响。

其中振幅、频率、负滑脱时间及振动方式最为重要；结晶器保护渣的耗量、粘度、保温性能及表面性能等有着重要影响；.钢的凝固特性对振痕有着重要影响，特别是当钢中碳含量和钢中Ni/Cr 比影响最突出。

当钢中碳含量为0.1%左右，Ni/Cr≈0.55左右，铸坯表面振痕最深。

4减少振痕深度的措施
采用小振幅（s）、高频率（f）及减少负滑脱时间（tN），可以有效的减少振痕的深度；采用非正弦振动方式可以减少振痕的深度，这是因为非正弦振动其负滑脱时间tN比正弦振动短；采用渣耗量低，粘度高的保护渣，可以使振痕深度变浅。

采用保温性能好和能增加弯月面半径的保护渣可以减少振痕深度；提高不锈钢、钢液的过热度，尤其是含钛和含铝的不锈钢对减少该钢表面振痕深度是有效的。

提高结晶器进出冷却水的温差，对减少振痕深度是有利的。

5铸坯表面裂纹
5.1表面纵裂纹
铸坯表面纵裂纹是铸坯最主要表面缺陷，对铸坯质量影响极大，特别是板坯和圆坯最为突出，报废量和整修量很大。

5.1.1纵裂纹类型
铸坯表面沟槽纵裂纹。

这种裂纹在铸坯表面纵向沟槽内，裂纹通常又长、又宽、又深，严重时引起漏钢事故发生；铸坯表面平纵裂。

这种裂纹与表面一样平（或凹下很浅），而且直，长度较短（50～200mm左右），其深度和宽度在1～2mm 范围内；结晶器划痕引起铸坯表面纵裂纹。

5.1.2铸坯表面纵裂纹产生原因
铸坏表面纵裂纹产生的条件，一是由于初生坯壳生长不均匀；二是由于传热速度快（温度梯度大和传热不均匀）；纵裂纹产生在结晶器由上部和水口附近。

似隐纹（未裂开）形成存在，随着铸坯下行时隐裂纹裂开成为开放式的纵裂纹。

同样钢种板坯比方坯纵裂要多。

与钢种密切相关，特别是碳的含量在0.09～0.14%纵裂纹最为严重，或者说亚包晶钢最为严重；结晶器内液面波动大，使弯月处传热不均匀，从而使初生坯壳生长不均匀引起纵裂纹产生；铸机对中（或对弧）不良和夹持辊开口度过大，使铸坯发生鼓肚，造成纵裂纹的产生；保护渣性能选择不当，这是板坯表面纵裂纹产生的最重要原因，尤其是保护渣的传热性能；结晶器振动参数选择不当，尤其是S、f、tN、NS和NSR的选择较为重要，因为这些参数对传热均匀性有影响；钢水质量对纵裂纹影响较大，尤其是过热度、可浇性及成分控制（C、S、P、Mn/S）最为重要。

同时不能忽视钢中Cu和As的含量对纵裂纹的影响；伸入水口尺寸选择不当和使用不当都能使铸坯表面纵裂纹增加；结晶器状况不良，如安装精度差、结晶器变形和结晶器锥度选择不当等都会引发表面纵裂纹；中间包塞捧吹Ar过大和冲棒操作增加纵裂纹的产生。

拉坯速度选择不当及变化频繁都会引起纵裂的产生。

5.1.3防治铸坯表面纵裂纹的措施
严格控制钢水的质量，如浇注温度、可浇性和成份，其中C、S、P、Mn/S 及Cu和As含量，通常将S和P控制0.02%左右，优质钢在0.01%以下；Mn/S≥25，最好大于30，S+P+As≤0.075；采用结晶器液面自动控制对减少纵裂纹是很有效的；铸机应保持良好状态，板坯采用密节辊铸机，尤其铸机对中（对弧）和夹持辊开口度的精度非常重要。

板坯要求小于±0.5mm方坯，控制在±1mm如宝钢板坯铸机对中精度大于0.5mm时，纵裂纹增多；选择性能良好的板坯结晶器保护渣是当今控制板坯纵裂纹最经济，最有效的手段，是控制纵裂特效“药”；选择合理的振动参数不仅能保持结晶器内传热均匀，而且保持工艺的顺利，从而减少纵裂纹；采用恒速浇注对减少纵裂纹是有益的。

严防塞棒吹Ar过大和“冲棒”操作，否则将会增加表面纵裂纹；选择合理的一冷和二冷制度，即采用“弱冷”。

5.2铸坯角部纵裂纹
5.2.1角部纵裂纹产生原因
板坯窄面支撑不当，造成窄面鼓肚，如窄面有6～12mm鼓肚，伴随角部纵裂纹产生，甚至导致漏钢；结晶器锥度选择不当——锥度过小；窄面冷却水不足，产生鼓肚；结晶器转角半径选择不当；水口在结晶器偏流（即不对中）；
5.2.2防治角部纵裂纹的措施
调整窄面足辊间隙使其向内1～2mm，限制鼓肚；选择合适的锥度（1.0%/m）；控制好侧边水量，不使窄面产生鼓肚；选择合适的结晶器转角半径；水口要对中不应偏流。

5.3表面横裂纹
表面横裂纹都出现在铸坯振痕谷处，而且内弧多于外弧，尤其是宽厚板坯更易出现。

C-Mn-Nb（V）钢更易出现，往往在横裂纹处有AlN的沉淀。

5.3.1横裂纹产生的原因
铸坯振痕过深易产生横裂纹；有Al、Nb、V、B含量的钢，易出现横裂纹；矫直温度选择不当，温度过低或在脆性区矫直易产生横裂纹；结晶器保护渣性能选择不当，使结晶内摩擦力过大；结晶器锥度选择过大，使结晶器内铸坯阻力过大；振动参数选择不当，使铸坯振痕较深阻力增加；二冷强度过大，又不均匀，易产生横裂纹；拉坯速度变换过频、过大。

5.3.2防止表面横裂纹的措施
结晶器采用高频率小振幅的振动方式；二冷采用均匀的弱冷制度，避免铸坯表面温度反复回升；矫直温度应高，并避开脆性区；选用性能良好的结晶器保护渣，尤其是润滑性能；结晶器液面波动要采用液面自动控制。

5.4角部横裂纹
由于结晶器锥度过大，铸坯阻力较大；结晶器表面划伤严重，增大结晶器铸坯阻力；结晶出口与零段对弧不准或对弧不对中造成拉坯阻力过大；矫直时铸坯角部温度过低，内弧角部产生横裂纹；拉矫机的压力在横向上不对称造成铸坯偏离中心线，使铸坯一侧边受压，另一侧边受拉，造成角部和侧边产生横裂纹。

通常在宽厚板坯和大方坯出现率较多，尤其是内弧角部横裂纹比外弧多。

防止期产生的措施是选择合适的结晶器锥角；严格对弧对中；调整二冷水，使铸坯角部在矫直时有较高的温度，应不小于800℃；选择良好性能的保护渣，减少角部振痕深度和良好润滑性能。

5.5铸坯表面星状和网状裂纹
通常在铸坯氧化铁皮覆盖的情况下表面星状裂纹和网状裂纹是难以发现的，经过技术处理后才显现出来，它们往往是成群在一起的细小的晶间隙裂纹，或呈星状或呈网状分布，有的也称龟裂，其深度3mm左右。

矫直时可能扩展成横裂纹，而这种裂纹是沿晶界开裂的。

严格意义上来讲星状裂纹与网状裂纹是有区别的。

星状裂纹主要由高温铸坯表面吸收了Cu而引起的；网状裂纹主要由中、高强度钢和钢中含有Nb、AlN、V、BN元素引的。

在轧制时这两种裂纹可以造成成品报废。

参考文献：
[1]田燕翔主编.《现代连铸新工艺、新技术与铸坯质量控制》.当代中国音像出版社.
[2]蔡开科程富士主编.《连续铸钢原理与工艺》.冶金工业出版社.
[3]冯捷贾艳主编.《连续铸钢实训》.冶金工业出版社.。