小方坯生产横裂成因及防范措施

李志刚 伍蜀秦 黄宝新

(陕西汉中钢铁集团有限公司，陕西 汉中 724207)

1 裂纹的形态及表现

裂纹主要为横裂纹。所谓横裂纹是指:在铸坯表面，沿振痕的波谷处发生的横向开裂称为表面横向裂纹。是小方坯的常见缺陷，一般横裂造成横裂废品，严重时造成漏钢。在生产中出现横裂的钢种主要为Q235和Q275。横裂一般在铸坯内弧、外弧均有出现，以内弧居多，长度为1mm～150mm，严重时贯穿铸坯表面，深度从肉眼可见到30mm不等。

2 小方坯横裂的成因及分析

2.1 Q275钢水化学成分

企业标准:C%:0.18-0.24、Si%:0.15-0.35、Mn%:0.5-0.8、P%: ＜0.045、S%: ＜0.050。

2.2 冶炼Q275钢坯产生废品及裂纹分析

1)产生废品情况。①炼钢生产Q275钢产生废品量主要为裂纹，占废品总量的96.2%、其中横裂纹占裂纹总量的98.3%、纵裂纹占裂纹总量的1.7%。②产生废品量脱方占废品量的3.76%(脱方＞18mm)，成品钢坯按企业标准脱方＞9mm以上占比例很大。③Q275钢坯低倍组织检验出钢坯横断面有气孔、缩孔(1级～4级)，主要由于脱氧不良形成。

2)Q275钢坯低倍组织检验。角部裂纹:4级、中心裂纹:2级、中间裂纹:2级、非金属夹杂物:1.5级、缩孔:4级。

3)钢水成份控制情况。①C含量。从理论上分析裂纹的产生原因，对于碳钢来说，含碳0.08% ～0.20%(尤其0.10% ～0.16%范围内)的碳素钢，在凝固过程会发生包晶反应，促使在凝固点附近体积收缩率大而产生表面裂纹。可知，C在0.18%～0.20%范围时裂纹数比例出现了峰值，说明Q275钢在该成分时铸坯的裂纹敏感性强。②P，S含量。S在钢中溶解度极小，与Fe形成FeS，FeS能与Fe形成低熔点(985℃)热脆性共晶体，延晶界分布形成Ⅱ类硫化物，引起晶间脆性，成为裂纹优先扩展的地方P对裂纹敏感大，P使钢的塑性下降而变脆。方坯裂纹主要发生在P、S在大于0.02%的炉次，因此P，S应该控制在小于0.025%范围内较好。炼钢厂生产中实际P＜0.03%控制炉数占总炉数的62%，实际S＜0.030%控制炉数占总炉数的76.2%。总体控制较好，低于钢厂内控 P＜0.045%、S＜0.050%。③Mn/Si比及 Mn/S。［Mn］/［Si］比大于 3 可得到完全液态的脱氧产物，以改善的流动性，实际生产中［Mn］/［Si］平均3.9，与理论上的要求比较接近。Mn能改善硫对钢高温塑性的影响，Mn/S控制在20～25之间，裂纹明显减少，随着S的增加，钢的延伸率显著下降，在S含量相同的情况下，随着Mn/S的提高，钢的高温塑性有明显改善。Q275钢中Mn/S控制在25～60之间，可见不是产生横裂的主要原因。

4)横裂纹产生原因的分析。Q275钢实际生产中横裂纹发生在上表面振痕波谷处，断面呈撕裂状，在钢坯内弯中间部位，长约50mm～80mm、宽约2～8mm，深约5～15mm。钢坯表面出现横向裂纹，主要为结晶器液面波动增大，拉速不稳定易出现深振痕等缺陷，弯月面处初生坯壳不稳定，引起表面裂纹产生。炼钢厂工艺控制钢坯正常拉速为2.1-2.3m/min，实际连铸机拉速波动较大，最大为2.42m/min，最小为1.84m/min。通过Q275钢坯低倍组织检验，钢坯内横断面出现对角长约6mm～10mm裂纹，是铸坯脱方严重造成。实际生产中由于方坯结晶器内各边冷却不均匀，造成四个边凝固壳厚度不一样。从而使凝固坯壳的收缩程度也不均匀，有的地方与铜壁接触良好，有的地方与铜壁脱开，从而使铸坯断面脱方发生。

3 相应的措施

3.1 钢水主要成分控制

C控制在0.15%≤、≥0.19%，避开0.16% ～0.18%(碳含量在0.16%处于包晶转变点);Mn控制:Mn走中上限，尽量控制在0.5% ±0.05%;Si控制:Si走中下限，尽量控制在0.12% ～0.18%;Mn/Si的控制:Mn/Si控制在＞3，改善夹杂物形态和改善钢水流动性。

3.2 加强对振动系统的点检

定期清理振动臂下及弹簧板与台架之间的残钢、残渣;定期更换(三个月)弹簧板;铸机设计振动负滑脱率为0.28%，振动同调系数为80，据外厂经验负滑脱率提高为0.52%，同调系数调整为95，降低了负滑脱时间，减少了振痕深度，从而有效地改善了铸坯表面质量。

3.3 加强结晶器管理

随着拉速的逐步提高，原铜管整体倒锥度偏大，将120mm×120mm铜管锥度降为 0.5%m-1～0.6%m-1，150mm×150mm铜管锥度降为0.6%m-1～0.7%m-1，并选用抛物线型;坯壳在结晶器内的凝固收缩时角部比中心快，在坯壳生长的初期应选择较大的倒锥度来补尝角部过大的收缩量，同时将铜管的圆角半径从R8降为R6，在距结晶器上口300mm以下位置由于形成了一定抗变形的坯壳，铸坯对铜管磨损较严重，应选择较小的倒锥度;定期更换结晶器，结晶器维修应加强铜管水垢和内水套水垢的清理;加强结晶器倒锥度检测，配置倒锥度检测仪。

3.4 结晶器水和二次冷却水

根据工艺要求，对净环水应采取静电水处理;浊环水在泵站和二冷平台各增设一台过滤器;在拉矫辊前增设温度探头，确保铸坯避开7000C～9000C的低温矫直口袋区;优化二冷制度，延长二冷长度、降低冷却强度，减少铸坯表面回温。

3.5 实行标准化、规范化操作

加强结晶器润滑，减少拉坯阻力;实行恒拉速生产，中包液面稳定，结晶器液面稳定控制在80mm±5mm。

4 结论和效果

通过大量的调查，基本上掌握了横裂的成因和规律，生产实践证明，采取的措施是有效的，横裂纹逐渐得到控制，方坯合格率逐月上升。从所分析的情况可以得出，保持良好的设备状态及优化工艺、状态参数，加强工艺过程监督控制是保证质量的前提条件。小方坯横裂是受多方面因素影响的，如冷却制度、钢水质量、设备、操作等，如果一旦出现断续的横向裂纹，从多方面入手才能解决问题，而不能偏面强调某一方面因素的作用。只有严格的操作和管理才能确实提高产品质量。