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铸坯角部横裂产生的原因及应对措施

作者：刘保全

来源：《山东工业技术》2015年第13期

摘要：本文结合本钢炼钢厂工艺，针对含B钢角部横裂纹的产生机理，对后部的生产产

生的影响，生产工艺与操作对裂纹的影响，如何控制预防裂纹的产生做进一步的分析。

关键词：角部横裂纹；生产工艺与操作；含B钢

前言1

铸坯可在坯子表面观察到纵向裂纹，坯子尾观察到中心线裂纹。我们在检查板坯裂纹时，

高强钢低合金钢、包晶钢、中碳钢等钢时发现角部裂纹，在低碳钢铝镇静钢中却很少能够发现

裂纹。本钢生产包晶钢含有B元素，B元素对钢角裂的影响比较大。我们在检坯时在板坯的疏

松边发现角部横裂纹如图1，但大多数板坯裂纹出现在板坯的角部及立面。几乎板坯所有角部

裂纹与振痕方向是一致的。

角部横裂纹是连铸板坯常见的表面缺陷之一，角部裂纹对连轧卷产生的影响比较大例如翘

皮，严重的脚裂可以使整卷钢卷降级，甚至整卷待判而成为废品如图2，现在我们的铸坯有大

量的坯子在进行火焰清理每年被清理掉的边角料价值都在亿元以上，这样既影响了产品质量，

又大大增加了生产成本。

连铸机的2主要性能参数

本钢炼钢厂的连铸机是直弧型、连续矫直、小辊径密排辊连铸机。铸机的冶金长度

L=31.5米，铸机半径R=10米，结晶器的铜板是银铜、铬锆铜为镀层的铜板；结晶器总长为

900mm；浇铸的铸坯厚度为210mm、230mm、250mm，铸坯的宽度为最小800mm，最大为

1600mm（在线调宽），结晶器带侧导装置，结晶器振动方式为四连杆偏心轮正弦震动，振频

为50～250Hz，振幅±3mm，负滑脱系数为1.45。

影响铸坯角部裂纹原因3

裂纹3.1起因

3.1.1裂纹的形成

（1）临界应力：钢液在凝固过程的中，坯壳所承受的应力如大于了钢种固相线温度附近

的临界强度，则产生断裂。

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（2）临界应变：当钢水固液界面的固相变量大于临界应变的值时，则产生裂纹。

临界应力和应变值决定于凝固结构，也就是δ相与γ相的比例，全时和韧性较高，δ+γ相

凝固和γ相凝固韧性和强度较低，对裂纹敏感性增加。

成分影响3.2

横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常隐藏着看不见，角裂主要发生在中碳钢，

尤其是中碳含B钢（w（c）=0.09%--0.017%），初生的坯壳在结晶器弯月面凝固时发生包晶

反应，铸坯的体积收缩和线收缩比较大，钢水的静压力与凝固收缩俩种不均衡的力使初生的坯

壳产生凹陷，凹陷的部位不利于传热，且钢水的静压力与热应力比较集中，从而使凹陷处产生

裂纹。尤其是内弧更易产生裂纹。B元素在钢中与N反应形成BN，，BN会在奥氏体的晶界

之间析出变大，从而使钢液结晶的温度升高，使再结晶变得困难，导致应力不能消除，致使裂

纹的产生。

钢水碳含量处在包晶区发生纵裂指数最高，因此严格控制钢水碳含量，避免碳含量0.12-

0.16%浇注能够有效减少纵裂的发生。

工艺条件3.3和操作条件的影响

3.3.1钢水过热度的影响

中间包钢水过热度越高，结晶器内生成的坯壳越薄，承受应力的能力就越差，坯壳薄弱处

越易产生凹陷、裂纹。钢中P含量低于0.01%横裂纹增加这是因为P优先在晶界富集，降低了

沉淀相在晶界上的适度，但是钢中P一般为不大于0.045%因P含量太高能加重中心偏析，铸

机在矫直的时后，坯子的内弧受张力，而压力作用在外弧，在矫直使内弧产生裂纹，矫直时温

度小于900℃使横裂纹加重，所以扇形段采用弱冷使铸坯的表面温度大于950℃，可以有效减

少横裂纹。

3.3.2拉速对裂纹产生的影响

铸机的拉速对坯子的质量有着很大的影响，铸坯的裂纹很多是因为升降速而引起的，拉速

升高，结晶器内的钢水流动速度加快，易造成液面波动凝固时间短，坯壳受到的热应力比较

大，而在低拉的时候，钢液受到的冷却强度加大，钢液处于低温状态液渣的流动性降低，传热

与吸收夹杂都不好，易产生裂纹。

3.3.3保护渣性能对纵裂的影响

在保护渣各项特性中，粘度对产生表面裂纹影响最大，渣粘度较高时，随拉速增加纵裂