900A连铸方坯中间裂纹分析

田利生

(石钢京诚装备技术有限公司检测中心，辽宁115005)

1 背景分析

连铸矩形坯900A，规格为380 mm×200 mm，近期批量生产中出现中间裂纹，且级别较重，严重影响产品后续轧制质量，为了查找中间裂纹的产生原因，对存在中间裂纹连铸坯试样进行了系统分析，确定了连铸坯出现中间裂纹的主要原因，为后续生产工艺的改进提供了理论依据。

2 试验结果

2.1 化学成分分析

2.2 低倍观察

将规格380 mm×200 mm矩形坯加工成满足低倍酸浸检验粗糙度，按GBT 226—2015《钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法》进行腐蚀，按YBT 153—2016《优质结构钢连铸坯低倍组织缺陷评级图》进行评定，低倍检验中间裂纹超出标准要求，评定结果见表2。

表1 化学成分测试结果(质量分数，%)Table 1 Test results of chemical compositions(mass fraction, %)

2.3 高倍观察

根据低倍发现的中间裂纹，取样进行金相观察，发现裂纹开裂延伸处附近存在大量不规则硫化物类夹杂物，具体形貌见图1。

将以上试样腐蚀后在裂纹延伸处发现大量硫化物伴随莱氏体磷共晶组织，具体形貌见图2。

表2 低倍评级结果Table 2 Rating results by macroscopic view

图1 夹杂物形貌Figure 1 Inclusion morphology

图2 试样腐蚀后裂纹延伸处出现莱氏体磷共晶形貌Figure 2 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared after corroding the specimen

图3 新断面出现莱氏体磷共晶形貌Figure 3 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared on a new fracture surface

图4 沙滩状形貌Figure 4 Beach shaped morphology

2.4 断口观察

在存在中间裂纹的试样取断口试样，沿其开裂处制备新断面，发现与高倍形状一致的非金属夹杂物，同时观察到新断面存在与高倍腐蚀后出现的莱氏体磷共晶特征一致的立体形貌，同时出现沙滩状形貌，具体形貌见图3和图4。

3 分析与讨论

(1)铸坯中间由于C、Mn、P、S的偏析造成检验出现的磷共晶现象，而磷共晶是以连续网状分布于晶界，而此网状结构出现在晶界，增加其脆性，降低其韧性，故在正常拉应力作用下极易在此处被拉开而形成文章所述的中间裂纹。

(2)钢中偏析元素含量越高，偏析度也相应

增高，P是裂纹敏感性元素，P含量增加将显著增加P在枝晶间的富集，枝晶间的偏析增加，容易产生裂纹，S易形成低熔点FeS，分布在晶界，引起晶界脆性，成为裂纹扩展的路径。

(3)中间裂纹产生原因较多，主要存在以下原因：连铸坯凝固过程中，一方面，凝固前沿的柱状晶由于S、P元素的偏析而形成低熔点的液相薄膜，使凝固前沿抵抗拉应力的能力大大减弱；另一方面，铸坯运行过程中，凝固前沿受到各种拉应力的作用，当作用在凝固前沿的拉应力超过一定的临界值时，凝固前沿就沿柱状晶开裂，形成中间裂纹。

4 结论

连铸矩形坯出现批量中间裂纹情况，经分析可知：造成批量出现中间裂纹的原因是由于磷共晶的存在导致其抗拉能力降低，凝固前沿沿着以网状分布于晶界的磷共晶处开裂，而表现为中间裂纹。因此建议改善钢中偏析才是解决此问题的关键所在。