板坯裂纹发生原因分析及处理

吕红艳

（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县056404）

1 引言

天铁热轧投产以来，板坯的裂纹缺陷频繁出现，且批量较大，造成产品质量下降，合格率低下。由于设备及生产工艺的不同，板坯裂纹产生的原因有所区别。经过对裂纹的分析后，得知是由于设备精度偏差过大、使用材料性能不良等原因。所以根据生产实际对结晶器和0#段接弧的偏差进行控制；保护渣性能进行调整；清理喷嘴，保证喷淋效果；同时加强规范操作，减少漏钢次数、优化封顶操作、减少低拉速时间等措施的改进，有效地控制并消除了裂纹的产生。要想彻底根除裂纹，主要要从缺陷产生的原因和解决措施两方面加以分析，才能有效地预防板坯裂纹的产生，最终使产品质量得以保证。

2 板坯裂纹现象

板坯的裂纹部位一般发生在板坯的角部和板坯的上下表面。现就裂纹部位的不同，对裂纹进行分类分析。

2.1 板坯角部裂纹的现状

板坯的裂纹部位一般发生在板坯的角部和板坯的上下表面。通过对角部裂纹的现状及危害进行跟踪检验分析后，发现同一浇次会出现角部的横向裂纹与纵向裂纹同时存在的情况，角部横向裂纹主要分布在铸坯上下表面棱边上，严重时密集分布，更为严重时可沿铸坯厚度方向开裂，裂纹宽度可达1.5 mm以上，深度可达10 mm以上。角部纵向裂纹分布于铸坯宽面与窄面交界的棱边上,一般产生在距长度方向棱边10～15 mm处，严重的角部纵裂纹贯穿铸坯长度方向，见图1。

一般情况下，严重的角部裂纹在热检室清晰可见，但细小的角裂通过近距离目测即能分辨。出现角部横向裂纹一般为连续的，在检验的过程中可根据浇注顺序对板坯是否可能存在角部横向裂纹来进行进一步的判断。角部横向裂纹一般情况的挽救方法是对缺陷部位进行切除，对于无法通过切除挽救的缺陷坯叛废。轻微的角部纵裂可通过火焰清理进行精整，清理不合格的缺陷坯判废。角部裂纹严重的，在浇铸的过程中可能会造成漏钢现象。

轻微的角部裂纹一般经火焰清理后，经轧制对带钢表面质量没有影响；但严重的角部裂纹在轧制的过程中由于边部延伸不均匀，造成带钢边部无法焊合，经轧制后最终对热轧板卷会造成边裂、翘皮的缺陷。

图1 板坯角部裂纹

2.2 板坯表面裂纹的现状

对表面裂纹的现状及危害进行跟踪检验分析后，发现表面纵向裂纹和表面横向裂纹同时存在。纵向裂纹沿浇注方向无规则地分布在铸坯上下表面，裂纹部位附近一般存在轻微的凹陷，裂纹内有残余熔渣。一般程度的纵裂深度在2～5 mm，长度不等；较深的纵裂深度在10 mm左右，裂口宽为4 mm左右。横向裂纹位于连铸板坯表面宽度方向上，产生于连铸板坯上表面。裂纹长度一般为20～100 mm，裂纹深度为2～4 mm，见图2。

图2 板坯表面裂纹

通过近距离的目测，能够清晰地看见在铸坯表面沿长度方向上有不规则的裂纹，长度、深度、位置不定，表面纵向裂纹一般为连续出现的。那么横向裂纹的特征容易与振痕混淆，横向裂纹多产生于尾坯及拉速慢的情况，多数也是由振痕过深而产生，但根据长度、深度近距离的目测是能够区分的。轻微的纵向裂纹经火焰清理后均能消除，表面横裂也可采用火焰清理，但比起纵裂纹清理质量不理想，因此应加强精整后的检验工作。严重的表面裂纹亦可造成漏钢现象。

轻微的表面裂纹经火焰清理后均能消除，但严重的表面裂纹在轧制过程中会因为裂纹周围金属延伸流动不均匀，造成热轧板卷出现分层、性能不合、开裂缺陷。若是进行薄规格的轧制，由于带钢中间有夹层和性能不合等因素，最终还会造成浪形、轧烂的缺陷。

3 改进措施

3.1 角部裂纹的改进措施

角部裂纹产生原因有保护渣性能不良、铸坯二次冷却不良、拉速过低、结晶器振动不良、设备精度等。

针对上述产生原因，首先对保护渣对角裂的产生进行排查，将保护渣的粘度由原来的1.14 Pa/s调整到1.16 Pa/s，通过投用角裂缺陷有所减轻，但仍然存在。对二冷水配置对铸坯角裂的影响进行排查，对相关温度进行测量：中包温度1547℃、拉速1.1 m/min、板坯中间温度942℃、东侧角部温度890℃、西侧角部温度885℃。以上数据显示该冷却制度下板坯的表面温度都高于脆性温度临界值（860℃），所以该因素可以排除。继续对拉速对铸坯角裂的影响进行排查，首先分别对高拉速状态和低拉速状态下的板坯进行检查，检查结果发现高拉速和低拉速情况下铸坯裂纹的严重程度不同，高拉速板坯明显较好。在高拉速情况下从结晶器振动来看，高拉速的结晶器振频高于低拉速，于是对结晶器振动进行调整验证。随后对结晶器振动进行了测试，发现振动状态良好，在该稳态的基础上对振动参数进行了微调，将原来的振动控制公式由f=105 V改成f=110 V。最后排查设备精度对铸坯角裂的影响，在设备检查的过程中对结晶器和0＃段的接弧进行测量，发现偏差都在0.5 mm以上，严重时偏差超过1 mm，找到问题点后，连续进行跟踪，将误差值基本控制在0.3 mm以内，通过对设备精度调整后铸坯表面质量的跟踪检验，发现角部裂纹基本消除。

通过对可能造成原因的排查，最终认为设备精度是造成角部裂纹的主要原因，因此需加强设备精准度的控制。

3.2 表面裂纹的改进措施

针对铸坯二次冷却不良等原因进行排查，首先对保护渣对表面裂纹的产生进行排查，决定提高保护渣粘度。经过研究将保护渣的粘度由原来的1.14 Pa/s调整到1.16 Pa/s；之后对整体设备进行检查，在检查过程中发现大面积的喷嘴出现堵塞现象，直接造成板坯回温情况较为严重，由于部分喷嘴的堵塞，造成喷嘴喷淋不均，最终导致铸坯受热不均。发现问题后，立即对喷嘴进行了全面清理，使雾化和冷却效果都得到了有效的改善，随后又对扇形段铸坯的温度进行了测量，测量数据显示每米铸坯的回温值均达到了正常范围。加之新保护渣的投入使用，对所生产的板坯进行跟踪检验后发现铸坯的表面纵向裂纹缺陷基本消除。除此之外，铸坯的表面横向裂纹相对而言发生几率较小，通过加强操作减少漏钢次数、优化封顶操作、减少低拉速时间，缺陷即能避免。

通过对可能造成原因的排查，最终认为保护渣性能不良、铸坯二次冷却不良确是造成铸坯表面裂纹的主要原因。

4 结束语

通过对设备精度、保护渣性能、二冷水改进后，板坯的裂纹缺陷得到了有效地控制，且根据改进后对板坯质量的跟踪观察，效果稳定，大大提高了板坯和板卷的成材率，减少了连铸机浇注事故的发生率，为热轧生产高质量、高标准的板坯奠定了基础。