连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法.docx

连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】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%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 x160 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，一炼钢厂于月成立了攻 关组目标是要把挑废率降到%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中心裂纹的形态（图T ）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5一15mm之间，裂纹长20八50mm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 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搭桥形成由于凝固坯壳的不均匀形成在凝固末期•凝固前沿搭桥，将钢 液封住，上部钢液无法填充，这样被封住的钢液继续凝固时就会形成缩 孔，这种缩孔在断面上有时呈现出中心裂纹形态。

铸坯在二冷段纵向冷却不合理前期二冷水过大，造成铸坯表面冷却速度过高，后期冷却水量相对过小，造成表面温度回升大这样，由于热应力的作用，使铸坯中心部位撕开，形成中心裂纹对于浇注温度偏高， 柱状晶发达的铸坯，它将进一步促进中心裂纹的形成试验研究表明:铸 坯表面冷却速度应控制在200 U/m内，温度回升不超过100 U/m，否 则，形成内裂的几率大幅度增加.从一钢厂的生产情况看，上述2 种情况 均存在3. 2 裂纹形成原因分析4#连铸机铸坯中心裂纹形成的原因主要有：钢水过热度高我厂是一个老厂，转炉设备落后，一次命中率低后吹严重，造成出钢钢水温度温度波动很大，往往偏高据统计，跟踪期间平均过热度达4 7U,高于50U的炉占43%，高于30U的炉占87%大大 高于连铸正常生产要求的控制范围（30C以内）钢水过热度高，使铸坯的柱状晶粗大、发达，加剧了晶间裂纹产生，同时减小了结晶器出口处坯壳厚度，造成拉漏增加，液相线延长 有研究证明过热度每提高10U，坯壳厚度减小2mm,因而高温钢在连铸 生产中极有害一炼钢厂为实现全方坯生产的组织模式，要达到炉机匹配，实际生产 过程4#机拉速一般控制在.2m/min内，其结果是造成有时带液心矫直。

4#连铸机原来是按连铸合金钢来设计二冷段的，其冷却情况不适应于连 铸普碳钢高拉速的需要，主要表现在:二冷段采用的喷嘴雾化程度差，造 成铸坯中心冷却弱，角部冷却过强，四面冷却不均匀，应力增大，且易 形成搭桥;且各段水量分配不合理，足辊、I段、II段的水量分配比例为 30%, 50%, 20%，足辊水量偏小，造成铸坯在足辊段不能获得强冷，而 I 段冷却过强，致使该区段内铸坯温降过大， II 段冷却过弱，使铸坯在段 产生较大“回温”，增大凝固前沿的热应力，产生中心裂纹据研究指出：方坯普碳钢3（S）W%，同时3（Mn）/3（S） >15，才能避免 铸坯出现裂纹众所周知硫会造成钢的“热脆”性，而Mn能有效地防止钢 热加工过程的“热脆”我们厂钢中的硫含量一直很高，并且Mn/ S在1—2 之间操作工操作不规范的现象比较普遍主要是拉速控制不稳定，不能较好 地根据钢水温度、拉速、铸坯温度状况调节水量设备维护不理想，未能及时检查更换堵塞的喷嘴，主体设备校弧较差等4 . 采取的措施及效果针对4#连铸机连铸坯产生中心裂纹的原因，攻关组决定采取了如下 措施，取得了明显效果降低浇注温度，保持合理的过热度对炼钢工序采取刚包降温措施，加强高温钢的考核，务必到连铸平 台的钢水温度保证在1560C。

一1630C中间包钢水温度控制在1530 以下在不死流的前提下越低越好提高操作水平，保证设备完好率（1）及时发现和更换堵塞的喷嘴2）针对塞棒包和长寿包控制的特点，对主要浇钢工加强培训，以稳定操作3） 加强对周检的验收考核，保证检修质量，在这方面重点抓了校弧工 作完善二次冷却工艺研究成果已证明了 Q235实施强冷就极易产生中心裂纹（包钢院的研 究人员就有这方面的成果论文）我们到冷水江钢厂出差时也了解到他 们对Q235也是采取弱冷基于铸坯前后的情况变化和理论依据确定调整 二冷水为主攻方向，我们Q215现行配水表与我们06年适应性改造后 使用的配水表比水量差别不大，只是在各段分配比例上有略微的调整 Q235配水表属强冷的配水表有9个，属弱冷的配水表有3个，强冷的配 水表的比水量一般为〜Kg,弱冷配水表的比水量为〜Kg,现行的配水表是 弱冷，比水量为Kg,使用看来情况较好，特别是在工艺控制稳定时（中 包温度控制在1530C以下）基本上没有锈点（即没有内裂和严重偏析） 出现，说明新使用的Q235配水表（二冷制度）是较适合Q235这种钢的 凝固特性的中间包钢水液面和拉速的控制现在 4#机基本上都是使用长寿包,中间包液面的稳定控制显得尤为 重要。

我们对长寿包液面控制的要求是＞ 500mm，其意义在于：首先，中 间包液面的稳定是拉速稳定的基础；其次是＞ 500mm的满足操作，有利于 钢水温度成分的进一步均匀,再就是有利于夹杂物的上浮；为什么拉速 波动问题提出要求呢？因为我们现行的二冷配水模型是一个静态的而非 动态控制的模型,大转炉的是动态控制模型,在拉速波动频繁、波动大 的情况下,会造成铸坯各段的冷却不均匀的现象,而冷却不均匀对铸坯 内部的晶体形成会产生不良影响,会加大铸坯内部的热应力及其作用分 部的不均匀，不平衡性，从而易导致铸坯产生内裂、偏析和疏松等内部 质量问题，因此，要求台上拉速控制要稳定，尽可能少的波动，避免大 幅度波动对炉前成分的要求钢中3[Mn]/g[S]比对钢的热塑性影响很大，从低碳钢高温下的拉伸 实验结果可以发现提高3 [Mn]/g [S]比可以提高钢的延展性，一般3[Mn]/ 3[S]M7时不产生热脆因此要求将3[Mn]/3[S]之比大于2作为一个指 标进行控制，且尽可能的把硫控制在%以下还要做好吹氩搅拌操作和大 包温度的合理控制对结晶器水流量进行进一步的调整，以控制其流速，实现结晶器弱冷根据理论C含量低于％的钢种在结晶器冷却过程坯壳凝固收缩快，宜 采用结晶器弱冷；相反C含量高于％的钢种在结晶器冷却过程坯壳凝固收 缩慢，宜采用结晶器强冷。

对于我们的Q235钢种如果结晶器冷却过强， 坯壳凝固收缩快会导致坯壳过早的脱离结晶器铜板，反而削弱了结晶器 冷却通过一段时间的摸索总结，把结晶器水压减小到效果通过近一年的运行， 4号连铸机连铸坯中心裂纹的控制取得了明显的 成效挑废率达到了我们原定的目标，特别是从6月份以来，由于我们 在一些细节上的优化，现在的挑废率达到了%5.结语通过对 4号连铸机连铸坯中心裂纹问题的攻关，我认为控制好以下 几点极为重要1) 控制好二次冷却强度的均匀性，实现各冷却段水量分配的优化， 结晶器采用弱冷2) 提高钢水质量，确保合理的过热度3) 稳定操作，协调好温度、拉速和水量的匹配关系保证设备状况 的完好性总之，通过以上的措施的逐步实施，虽然也走了不少弯路，但最终还 是取得了很好的成绩，为我厂创造了较大的经济效益。