400mm特厚板坯表面横裂纹控制技术.pdfVIP

. 。 . 第 卷 第期 钢 铁 年月特厚板坯表面横裂纹控制技术 朱志远, 甄新刚, 蒋海涛, 李景光, 王玉龙, 白占禄 秦皇岛首秦金属材料有限公司,河北 秦皇岛 摘 要:研究了钢水成分、结晶器保护渣、结晶器振动、浸人式水口、二次冷却制度等连铸工艺技术对 特厚 板坯表面横裂纹的影响。试验结果表明,对于 特厚板坯,钢的化学成分及第Ⅲ脆性区的高温延塑性,是形 成表面横裂纹的内因;二冷区强冷及矫直力是形成表面横裂纹的外因。在此基础上,提出了改善 特厚板坯 表面横裂纹的有效措施:浸入式水口采用凹底结构、液渣层厚度控制在 ~ 、二次冷却制度采用弱冷方式、垂 直段板坯表面温度控制在 ℃以上、矫直段表面温度控制在 以上。研究结果经实际应用后,特厚板坯表 面横裂纹的发生率降低到 . ,铸坯表面质量得到很好的改善。 关键词:特厚板坯;横裂纹;高温延塑性;结晶器保护渣;结晶器振动 文献标志码: 文章编号: ? ?? , ? ,?,? , ?, ?., ., ,, : , , ?,, , , .; .,? : , , , ?℃, ℃.,? .,. :;; ;;秦皇岛首秦金属材料有限公司 以下简称首秦 表面横裂纹形貌特征 号板坯连铸机由西门子奥钢联设计研发,机型为 直弧型。该铸机于 年 月 日投产,产品断 特厚板坯表面横裂纹均出现在内弧面 面 ~× ~、冶金长度 较深的振痕波谷处,裂纹长度大约 ~ ,裂纹、铸机高度 . 、弧形半径,带液芯连续 延伸的方向与拉坯方向垂直。裂纹一般较浅,大约 弯曲、连续矫直,年产量万 。 . 左右,最深达 . 。由于板坯的表面有 一 该铸机调试过程中, 特厚板坯的表面 层氧化铁皮,因此用肉眼很难观察到表面横裂纹, 横裂纹比较严重,热轧板易出现爪裂,造成了一定 需要用火焰枪清理表面后才可检测是否存在横裂 的废品量,影响了钢坯的成材率及公司的经济效 纹。图 为火焰清检后观察到的表面横裂纹。 益。为了有效减少表面横裂纹,经过技术人员的 】 等人的研究表明,表面横裂纹的深度大约 统计、分析,采用相对应的措施后,明显降低了 为。图 为表面横裂纹的横断面照片。由图特厚板坯表面横裂纹的发生率,板坯质量 可知,表面横裂纹的形成经历了 个阶段:结晶器内 得到较大改善。 初生坯壳由于包晶反应形成裂纹源;二冷区强冷促 作者简介:朱志远 一 ,男,博士,高级工程师; ? :. ; 收稿日期: ? 钢 铁 第 卷 使微裂纹延伸;矫直力作用下微裂纹进一步延伸。 。通过计算可知, 特厚板坯的矫直应变 是 中厚板坯的 . 倍 图 ,因此在较小的 首秦公司对表面横裂纹的清检有特殊规定,对于抽 检样坯,若发现横裂纹,并且裂纹长度超过规定限度 载荷作用下, 特厚板坯更容易出现表面横裂 纹。 时,则相关炉次的板坯均需要扒皮处理。因此,本文 以扒皮率来判断表面横裂纹的发生状况。 姗 图 火焰清理后表面横裂纹照片 板坯厚度/ . 图 板坯厚度对表面横裂纹及矫直应变的影响. . 碳含量 整理 特厚板坯的清检记录,得到不同 钢种的扒皮率。其中低碳钢、高碳钢的扒皮率均为 ,碳的质量分数为 ./ ~ . 时的扒皮率最 高,达到 . 。其原因在于:碳的质量分数为 . ~ . 的中碳钢,在凝固过程中结晶器内 弯月面处的初生坯壳将发生 一 包晶反应,并产生 较大的体积收缩和线收缩,造成枝晶间相邻的晶界 产生开裂。这种沿晶开裂一般都发生在凝固前沿中 图 表面横裂纹横断面照片 心固相率接近 . 的区域,此时液相已不能很好的 . 补充,因此最终形成长度 左右的微裂纹 ;由 衩 删 于振痕波谷处坯壳最薄,应力集中,因此振痕波谷是 表面横裂纹主要影响因素 产生裂纹源最敏感的部位。同时由于枝晶体积收 缩,使得坯壳表面形成凹陷,脱离了结晶器铜板,该 . 板坯厚度 部位的坯壳冷却强度将小于其他部位,温度升高,组 通过整理清检记录,发现板坯厚度对表面横裂 织粗化,形成粗大的树枝晶,增加了裂纹敏感性,更 纹的影响非常显著。随着板坯厚度的增加,扒皮率 容易诱发树枝晶开裂,促使微裂纹进一步延伸。 有明显增加的趋势, 特厚板坯的扒皮率最 . 铌含量 高,达到了 . 。其原因在于:对于相同的钢种, 对于 特厚板坯,整理中碳钢的清检记 板坯厚度不同时,坯壳在矫直段受到的矫直力有很 录,得到扒皮率与钢中铌质量分数的对应关系。如 大的差异。蔡开科 等人的研究表明,板坯越厚,坯 图 所示,当碳的质量分数为 . ~ . 时, 壳承受的矫直应变越大。对于多点矫直的铸机,凝 随着铌质量分数的增加,扒皮率有明显增加的趋势, 固前沿矫直应变计算公式为:
一 ×\厶 一,× 表明钢液中的铌以碳氮化物的形式沿晶界