板坯中間裂紋產生原因及防止措施

宋勇軍，胡納新，劉連隊，陳志敏，孫中強，代景鑫

（1.天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404;2.沈陽東北大學冶金技術研究所有限公司，沈陽 110004）

板坯中間裂紋產生原因及防止措施

宋勇軍1，胡納新1，劉連隊1，陳志敏1，孫中強2，代景鑫2

（1.天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404;2.沈陽東北大學冶金技術研究所有限公司，沈陽 110004）

針對天鐵熱軋1#板坯連鑄機生產的板坯中間裂紋嚴重的問題，通過低倍檢驗分析形成板坯中間裂紋的影響因素。結果表明：拉坯速度、Mn/S比、設備輥縫精度與鑄坯中間裂紋密切相關，其中設備精度是影響鑄坯中間裂紋的主要因素；將拉速控制在0.85 m/min，可以防止Q235B鋼鑄坯中間裂紋產生；當鋼中Mn/S＞90，普碳鋼鑄坯無中間裂紋產生；將輥縫偏差調整至0.3 mm以下，可有效防止鑄坯中間裂紋的產生。

板坯 裂紋 拉速 設備 精度

1 引言

天鐵1#板坯連鑄機為多點彎曲多點矯直直弧形連鑄機，其基本弧半徑為9 m，冶金長度31.1 m，澆注斷面210、230 mm×（900～1 650）mm，工作拉速0.8～1.5 m/min，結晶器足輥和側導輥采取水冷方式，扇形段0～13段9個區采取氣霧水冷。自投產以來，其生產的普碳鋼Q235B存在較為嚴重的中間裂紋。中間裂紋屬于典型的連鑄板坯內部質量缺陷。關于鑄坯中間裂紋的成因，冶金工作者對其已進行了諸多研究[2-5]，一般認為該類裂紋主要是因為鑄坯帶液芯矯直時，凝固前沿變形超過臨界應變形量所造成的撕裂。由于鋼種特性，中間裂紋在中低碳鋼上的發生率遠高于其他鋼種。本文對天鐵1#連鑄機所生產的板坯進行低倍試樣檢測，系統地研究了鑄坯中間裂紋產生的原因，進而采取相關措施，防止鑄坯中間裂紋的產生，提高鑄坯內部質量。

2 鑄坯中間裂紋的現狀

熱軋板廠2010年6月首次對1#機所生產的Q235B兩流鑄坯進行縱向試樣低倍檢驗。鑄坯成分及對應生產情況，以及低倍檢驗結果分別如表1、圖1所示。從成分看，鋼中[P]、[S]含量均比較低，達到了優質鋼要求，但是從低倍結果不難看出，中間裂紋比較嚴重。經輥縫儀對鑄機兩流輥逢進行自動測量，針對測量情況對其進行手動校核調整，并對噴嘴進行全面檢查和清理后，所生產的Q235B鋼鑄坯低倍檢驗結果如圖2所示。

表1 Q235B對應生產情況及成分

圖1 板坯號1-3765102/202低倍照片

圖2 設備維護后鑄坯低倍照片

由圖2可以看出，對于同一鋼種，在中包溫度及拉速一樣的情況下，對設備進行維護，確保設備對中良好并改善二冷條件，其所生產鑄坯其中間裂紋的嚴重程度較設備維護前有大幅度減輕。此外，圖2所示鑄坯的成分也有所區別，鋼中[P]、[S]含量（[P]= 0.009%，[S]=0.008%）相應比較低，特別是[S]含量低，Mn/S比由26.4提高至46也是鑄坯表面質量的重要影響因素。

此后，對該鑄機在拉速為1.1m/min，鋼中[P]、[S]含量分別為0.020%、0.009%，Mn/S比為41的Q235B鋼鑄坯取樣進行低倍檢驗分析，其結果如圖3所示。

圖3 鑄坯低倍照片

由圖3可知，鑄坯中間裂紋比較嚴重。比較圖2、圖3所示鑄坯低倍結果不難看出，在鋼水成分相當，鑄機狀態及澆注條件相同，鑄坯中間裂紋的嚴重程度存在較大差異，表明中間裂紋產生的主要原因還不能完全確定，必須通過進一步試驗找出主要影響因素，才能有針對性地采取措施消除中間裂紋的產生。

3 試驗方案

在鑄機狀態良好的1#機1流上進行試驗，通過調整拉速、Mn/S比、二冷水、設備精度以及熱坯壓力等，考察相關因素對鑄坯中間裂紋的影響。具體試驗方案如下：

對Q235B鋼，采用不同拉速進行對比試驗；

對Q235B和Q345B鋼，拉速為1.1 m/min，提高Mn/S比進行試驗；

二冷水噴水均勻，提高設備精度對比試驗；

調整熱坯壓力及二冷比水量對比試驗。

4 試驗結果與分析

4.1 Q235B不同拉速對比試驗

對Q235B鋼，其鋼中成分及Mn/S比（Mn/S為28.5左右）相當，拉速為0.85、1.10 m/min時其鑄坯低倍結果分別如圖4、圖5所示。

圖4 拉速為0.85 m/min時鑄坯低倍照片

圖5 拉速為1.10 m/min時鑄坯低倍照片

由圖4、圖5所示結果可以看出，在設備狀態相同，鋼水成分一致，低拉速時鑄坯中間裂紋較輕，而高拉速時，鑄坯中間裂紋嚴重。分析認為，拉速低時，凝固坯殼厚，可承受住驅動輥對板坯所施加的壓力；而拉速高時，凝固坯殼薄，在驅動輥壓力作用下，凝固前沿斷裂，產生中間裂紋[6]。

4.2 提高Mn/S試驗

Q235B鋼除[Mn]含量有差異外，其他成分基本相當，拉速為1.1 m/min，鋼中Mn/S比分別為35.4、97.5時其對應的鑄坯低倍檢驗結果圖6、圖7所示。鋼種Q345B拉速同樣為1.1 m/min，Mn/S比為157.5時，鑄坯低倍結果如圖8所示。

圖6 Q235B鋼Mn/S比35.4時鑄坯低倍照片

圖7 Q235B鋼Mn/S比97.5時鑄坯低倍照片

圖8 Q345B鋼Mn/S比157.5時鑄坯低倍照片

由圖6、7、8，并結合圖5所示結果可知，隨著鋼中Mn/S比由28.5提高至35.4，鑄坯中間裂紋嚴重程度由重到輕，當提高至97.5及以上時，鑄坯低倍檢驗無中間裂紋。分析認為，這是由于隨著鋼中Mn/S比的提高或硫含量的降低，硫在鑄坯凝固時產生MnS，并且硫在晶界偏析小，晶粒間無FeS生成，晶粒間結合力強的緣故[7-8]。

4.3 二冷水噴水均勻提高設備精度試驗

（1）為進一步探明鑄坯中間裂紋產生的主要原因，對噴嘴進行全面檢查和清理后，調整設備精度，將輥縫偏差由0.7 mm調整至0.3 mm。鋼種Q235B其[S]含量控制在0.008%，Mn/S比為45，在拉速為1.10 m/min時所生產的鑄坯其低倍檢驗結果如9所示。

圖9 調整設備精度后鑄坯低倍照片

（2）通過對設備精度的調整，鑄坯質量明顯好轉，中間裂紋均在0.5級以下。分析認為，輥縫偏差由0.7 mm調整到0.3 mm，設備對中好，鑄坯鼓肚減輕，而且二冷區冷卻條件改善，鑄坯冷卻均勻，因而能有效防止鑄坯中間裂紋的產生[9]。

（3）結合相關試驗結果，表明設備精度是影響鑄坯中間裂紋的主要因素。

4.4 調整熱坯壓力及二冷比水量試驗

熱坯壓力參數分別為46 bar和50 bar，以及二冷比水量參數設定為0.60、0.70、0.75和0.80 L/t時，通過對相應工況條件下所生產的鑄坯取樣進行低倍檢驗分析，結果表明以上工況條件對減輕鑄坯中間裂紋的效果不明顯。分析認為，試驗所調整的熱坯壓力和二冷比水量均在合適范圍內，因而對鑄坯內部質量影響不大。

5 結論

對于Q235B鋼，將拉速控制在0.85 m/min以下，可以防止鑄坯中間裂紋產生；對于普碳鋼和品種鋼，當Mn/S＞90時，鑄坯無中間裂紋產生；設備精度是影響鑄坯中間裂紋的主要因素，通過對設備精度的調整鑄坯質量明顯好轉；改善二冷冷卻條件，并調整好輥縫精度，將輥縫偏差控制調整至0.3 mm以下，使鑄機處于良好對中狀態，可有效防止鑄坯中間裂紋的產生。

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Cause and Prevention Measure of Slab Central Crack

Song Yongjun1,Hu Naxin1,Liu Liandui1,Chen Zhimin1,Sun Zhongqiang2,Dai Jingxin2
(1.Hot Rolling Plate Mill,Tiantie Metallurgy Group,She County,Hebei Province 056404;2.Shenyang Northeast University Metallurgy Technology Institute Company Limited, Shenyang,Liaoning Province 110004,China)

In order to address the problem of serious central crack at Tiantie Hot Rolling Mill Slab Caster 1,macroscopic inspection is carried out to analyze the influential factors.Results indicate that casting speed,Mn/S ratio and roll gap precision are closely related to slab central crack,among them equipment precision is the main factor;casting speed less than 0.85 m/min can prevent central crack from forming at Q235B slab;no central crack of carbon slab forms with Mn/S＞90; slab central crack can be effectively avoided with roll gap deviation under 0.3 mm.

slab,crack,casting speed,equipment,precision

宋勇軍，男，高級工程師，天鐵熱軋板有限公司總經理。

（收稿 2012-03-30 編輯 崔建華）