浅议连铸方坯纵裂原因及对策

李清帅

摘 要：通过叙述连铸设备的工艺特点，全面分析了引发纵裂漏钢的原因，并提出了相应的解决措施，为稳定控制纵裂漏钢提供可靠的依据。

关键词：连铸方坯；纵裂漏钢；钢水；结晶器

中图分类号：TF771+.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.139

纵裂漏钢每年发生的事故占总生产事故的30%左右，它不仅制约生产的顺利进行，还阻碍铸机生产水平的提高，威胁操作人员的安全。因此，控制纵裂漏钢已经成为了连铸工作人员急需解决的一个大问题。

1 钢水成分

1.1 （C）因素

（C）对裂纹敏感性的影响可以通过凝固过程和铁素体转变成奥氏体来解释。当（C）<0.53%钢液结晶时，会生成δ铁素体。含碳量会随着温度的降低而改变，已经生成的δ铁素体会通过多型性来转变，通过包晶来反应，或是既通过多型性来转变又通过包晶来反应，从而转变成奥氏体。这种转变是引起纵裂漏钢的一个非常重要的因素。

δ向r转变的过程是奥氏体于δ铁素体晶间的形核和长大，因为晶体点阵的转变会使其体积发生变化，那样就会使晶间产生内应力。钢中含碳量渐渐降低会使δ铁素体的体量增多，从而导致δ向r的转变量增大，进而发生体积变化，这就更容易出现裂纹。当δ向r转变时，比容的变化会引起线收缩。事实证明，当（C）为0.12%～0.17%时，线性收缩达到最大，即3.8%.线性收缩量的增大会使坯壳和铜壁过早分离而形成气隙，减少导出热量，致使出结晶器坯壳太薄而且不均匀。结晶器的热流测试指出，当（C）为0.10%时，热流为37 Col/cm2；当（C）为0.20%时，热流是39 Col/cm2。从测试数据中可以看出，含碳量的增加会带动热流量的增加，减小线性收缩，而在很长一段时间内，坯壳与铜壁之间能保持良好的接触。

综上所述，（C）是造成纵裂漏钢的一个重要因素。随着（C）的降低，纵裂发生的可能性就越大。

1.2 硫与锰硫比（Mn/S）

在钢中，硫是以MnS和FeS的形态存在的。当钢液凝固时，FeS与Fe会形成低熔点的共晶体。在冷却的过程中，共晶体凝固并在晶界以网状薄膜析出，从而引起晶间的脆性。这时，因为坯壳外部收缩力与钢水静压力、凝固过程热应力等作用就很容易出现裂纹。锰和硫的亲合力比较大，所以，在高熔点MnS的生成过程中，可以取代FeS，沉淀的MnS的次棒状形态在奥氏体基体中分布能够降低裂纹的形成概率。一般情况下，当Mn/S>24时，钢中的硫都是以MnS的形式存在的，而Mn/S的提高几乎对表面纵裂纹没有影响。

1.3 （P）因素

在钢中，磷可以降低钢表面的张力，钢的裂纹在晶界的偏析下敏感性也比较大。从裂纹敏感因子CSF的值中可以看出，磷比硫更容易引发裂纹，即：

CSF=36%C+12%Mn+8%Si+540%S+812%P+5%Ni+……（1）

因此，同时限制（S）和（P）可以降低纵裂漏钢的概率，一般（S）+（P）<0.05%为宜。

2 设备状况

2.1 结晶器

连铸机的心脏部位是结晶器，钢水在结晶器中凝固并形成初生坯壳。坯壳能否均匀凝固则会影响铸坯的质量和漏钢事故发生的概率。当结晶器发生变形或磨损时，就会加剧铸坯的变形和角部纵裂。结晶器铜管的材质、冷却水缝的偏斜、宽窄和热面光洁度都是导致结晶器变形的原因。在结晶器底部100～200 mm的范围内，增加拉钢数量会使镀铬层被磨损，进而加剧磨损速度，这时，就很容易发生漏钢和菱变。

2.2 钢水过热

很多角部纵裂漏钢的出现都源于高温炉次。因此，一般的中间包钢水温度会被控制到液相线温度的30 ℃。如果钢水过热度过大，不仅会增加坯壳表面和液芯温度梯度，还会使坯壳表面的温度升高，在喷水不均匀的情况下很容易增加热应力。另外，钢水过热度过大会使坯壳减薄，在结晶器中出现裂纹的可能性也会相应增大。经研究分析，钢水过热度增大会增加铸坯裂纹指数。一般情况下，当中包温度达1 570 ℃时，浇钢工会谨慎控制拉速和液面。在此过程中，除了要考虑钢种自身的原因外，其还与转炉供给钢水的温度有关。

3 相关措施

为了有效防止纵裂漏钢现象发生，进一步提升铸机作业率，需注意以下几方面的内容：①严格控制钢水成分和温度。在保证了钢种钢水的质量后，（C）与（Mn）要尽量选择上限，以降低钢中S和P杂质，并保证S<0.025%，Mn/S>24，控制好出钢温度，确保中包内钢水的温度在过热度的20～30 ℃之间。②重点维护介于结晶器与拉矫机中间的那3个支撑导向辊，避免松动或者移位，以便在铸坯运行中能够良好的与中和对弧。③要加强对结晶器的检验和维护，如果在使用过程中发现结晶器有变形等情况，要立即停浇并更换，以保证结晶器的使用寿命。④加强检修工作，保证每一个器件都能良好运行，并根据不同钢种、拉速和温度建立符合最佳化目标的温度制度。⑤强化浇钢工的操作技能，提高浇钢工的操作水平，避免人为因素引发的一系列纵裂漏钢事故。

4 结束语

在连铸方坯的纵裂漏钢中，钢水的成分和结晶器的精度是造成漏钢事故的主要原因。因此，要防止事故的再次发生，就要保障结晶器的精度，确保（C）和（Mn）的选择上限，降低钢中S和P杂质，并保证S<0.025%，Mn/S>24，控制好出钢温度，加强维护和检修工作，提高工艺管理工作，提升浇钢工的操作水平，确保铸坯质量与连铸作业的顺利进行，这对保障操作人员的安全也有一定的现实意义。

参考文献

[1]冯捷，史学红.连续铸钢生产[M].北京：冶金工业出版社，2013.

[2]黄彦飞，丁立营，刘光峰，等.小方坯角部纵裂漏钢的成因与控制[J].山东冶金，2006（4）.

[3]蔡开科.连续铸钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，2014.

[4]李正邦.超洁净钢的新进展[J].材料与冶金学报，2002（03）.

Shallow Talk about the Continuous Casting Billet Longitudinal

Shallow Reasons and Countermeasures

Li Qingshuai

Abstract： Through the description of the process characteristics of continuous casting equipment. In this paper， a comprehensive analysis of the triggered longitudinal steel leakage reasons， and puts forward the corresponding measures to solve and stable control crack breakout provide reliable basis.

Key words： continuous casting billet； longitudinal steel leakage； molten steel； mould

〔编辑：白洁〕