大規格Q345E連鑄圓坯表面裂紋原因分析及控制措施

周 康，葛承玲，高振波，陶承崗，錢章秀

(1.馬鞍山鋼鐵股份有限公司特鋼公司；2.安徽冶金科技職業學院 安徽馬鞍山 243000)

1 概述

Q345E系列鋼種同時為鈮、釩微合金化低合金鋼，在連鑄過程中由于鋼中碳、氮化物的析出，使得鑄坯的脆性增高，所以使此類連鑄坯表面裂紋的發生率明顯高于普通鋼坯。同時，大規格鋼水表面散熱面大，鋼水表面溫度較低，包晶鋼種彎月面初生坯殼收縮應力差的特點體現更強，坯殼縱向晶間間隙的形成趨勢更強，更容易導致表面裂紋的產生。

馬鋼特鋼公司大規格Q345E系列連鑄圓坯在產品開發初期，有客戶反饋連鑄圓坯存在表面裂紋缺陷的情況。為了掌握大規格Q345E系列連鑄圓坯表面裂紋的現狀以及形成原因，本文從結晶器保護渣性能、結晶器冷卻強度以及鑄坯矯直等方面入手研究，從而提出解決方案。

2 生產概況

2.1 生產工藝流程

Q345E連鑄圓坯生產工藝流程：鐵水+廢鋼→電爐冶煉→LF精煉→RH真空脫氣→5機5流圓坯連鑄機。

2.2 鋼種主要化學成分

2.3 連鑄圓坯表面裂紋缺陷形貌

對大規格Q345E連鑄圓坯進行了橫截面酸洗低倍與表面質量檢驗，在檢查的40件試樣上，發現有3件存在表面裂紋，鑄坯橫截面低倍試樣裂紋的形貌見圖1，裂紋最大深度約10 mm，低倍試樣圓弧表面裂紋形貌見圖2。圓坯表面裂紋均發生在拉矯壓痕面兩側附近位置。

表1 Q345E系列鋼種主要化學成分含量 %

圖1 連鑄圓坯橫截面低倍酸洗試樣裂紋缺陷形貌

圖2 連鑄圓坯低倍試樣圓弧表面裂紋缺陷形貌

3 裂紋產生原因及改進措施

3.1 結晶器保護渣的影響及控制措施

Q345E鋼種碳當量處于凝固包晶區，鋼水疑固收縮比大。由于結晶器保護渣化渣效果不良，導致在結晶器彎月面的初生坯殼由于較大的收縮應力造成縱向的微晶間縱裂間隙，是后期坯殼縱向小裂紋的形成根源。

因此，通過適當提高保護渣堿度，降低熔點和粘度，從而改善結晶器彎月面的鋼水傳熱效果，提高保護渣熔渣速度，改善潤滑條件降低結晶器內拉坯阻力。

3.2 結晶器冷卻強度的影響及控制措施

結晶器冷卻強度過大，可能會導致在拉坯過程中，鋼水在結晶器內凝固初生坯殼受到的諸如摩擦力、熱應力、相變力、鋼水靜壓力等超出坯殼的臨界強度時，在坯殼薄弱處產生裂紋。

因此，可以通過適度降低結晶器冷卻水流量，提高結晶器內凝固坯殼的均勻性，減少裂紋產生。

3.3 拉矯機矯直的影響及控制措施

通過對鑄坯的檢驗發現，裂紋往往出現在拉矯壓痕面的兩側附近，說明連鑄坯上的表面裂紋與鑄坯矯直存在明顯的相關性。鑄坯進入拉矯機的溫度不合適，使鑄坯在鋼的脆性溫度區進行了矯直，從而產生了表面裂紋。

因此，通過適當提升連鑄拉速，保持鑄坯進拉矯機矯直溫度至900 ℃以上，以避開鋼的塑形低谷區，同時適當降低矯直壓力，以減少裂紋發生概率。

3.4 效果驗證

基于上述分析，適當提高保護渣堿度、降低熔點和粘度，降低結晶器冷卻水流量約20%，拉速提升約10%，降低拉矯機矯直壓力15%左右，大規格Q345E連鑄圓坯的低倍檢驗和用戶使用中未發現表面裂紋缺陷的出現。

4 結語

通過適當調整保護渣堿度、熔點和粘度等性能，降低結晶器冷卻強度，提升拉速確保鑄坯進入矯直區表面溫度同時降低矯直壓力等優化改進措施，可以有效控制大規格Q345E連鑄圓坯表面裂紋缺陷。