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提高钢水质量防止铸坯产生内裂纹
发布时间:2011/5/11 16:54:00


在连铸生产实践中,连铸坯内裂纹生成的必要条件是:(1)裂纹是在高温下产生的,此时,钢的强度和塑性均非常低。

2)裂纹是在应力(包括热应力和机械应力)作用下产生的。


3)在裂纹产生的晶间,特别是柱状晶晶间,往往都富集有大量的夹杂物和低熔点元素如SP等,说明钢水的纯净度不高。


从上述三个必要条件看,高温是铸坯凝固的必经过程,是无法避免的;因此,要防止铸坯产生内裂纹,就要从控制(2)、(3)着手;首先要减轻铸坯在凝固过程中承受的各种应力,这些应力包括以下几个方面:(1)铸坯菱变产生的应力。


2)如果是直结晶器弧形连铸机,当铸坯在弯曲变形时产生的变形应力。


3)二次冷却造成的冷却收缩应力。


4)钢水静压力产生的坯壳鼓肚变形应力。


5)拉矫机拉坯时产生的拉应力、拉矫辊夹紧铸坯时的压应力及矫直时的矫直变形应力。


6)若二冷导向段的弧度不准确,还会在铸坯上产生附加变形应力。


针对铸坯可能承受的上述的复杂应力状况,可以采用下面的一些措施,以减轻铸坯承受的应力:(1)控制结晶器下口的磨损,从而减少铸坯的菱变,如采用足辊并严格地调整好足辊的位置、采用耐磨性较好的铜管材质、选用合理的结晶器倒锥度以及及时更换已经磨损的结晶器等。


2)对于直结晶器弧形连铸机,其弯曲段可采用连续弯曲技术,将弯曲段的变形速率控制在104S级别,这样裂纹产生的概率可大幅度下降。


3)在不打滑的前提下,可将拉矫液压缸的工作压力尽量地调低,矫直形式最好选用连续矫直技术,因为连续矫直的变形速率可降到104S,其带液芯矫直时,二相区的变形速率可达105106S,可有效地防止铸坯产生内裂纹。


4)合理设计二次冷却配水制度,水量分布均匀,冷却过程中铸坯表面不产生回温现象,铸坯表面的温度差不大于200,喷嘴对中铸坯表面,铸坯不走偏等,可以防止水冷裂纹的出现。


5)校正二次冷却导向段的弧度,避免铸坯在二次冷却区内出现附加变形。


除了上述这些措施外,提高钢水的纯净度也是消除铸坯内裂纹的重要措施,下面列举三个钢厂的例子:(1)某大钢厂的电炉分厂采用40%三脱铁水热装且废钢质量非常好,其钢水的S含量一般都在0.008%以下,该厂的铸坯低倍检验基本没有内裂纹。


2)某特钢厂有一台引进的连铸机,铸坯低倍的内裂纹长期困扰着这个厂,原先一直怀疑设备维修有问题,后来发现该厂的成品钢坯中的S含量大部分控制在0.026%~0.033%,该厂调整了工艺,充分发挥LF炉的脱硫功能,当S含量控制在0.012%以下时,内裂纹就没有了。


3)某特钢厂引进一台装备水平较高的连铸机,外商对该厂的钢水质量有一个要求,要求钢中的酸溶铝和总铝的比例大于90%(即【ALS/【ALT≥90%)。而该厂当时的酸溶铝和总铝比例的水平只有65%~70%,后来该厂将脱氧操作作为重点攻关的课题,很快酸溶铝和总铝的比例就达到90%以上,相应的钢中的总氧量降到了20×106左右,硫的含量也降到了0.01%左右(这是很自然的,因为脱氧过程本身就伴随着脱硫)。这时铸坯低倍中的内裂纹就自然消失了。


从上述三个例子可以充分地说明:提高钢水的质量对防止铸坯产生内裂纹有非常重要的作用。可以这样理解,当钢的纯净度提高到一定程度,即使夹杂物和低熔点元素在凝固过程中富集,但富集后的总量仍然非常少,不足以破坏金属的连续性,也就不容易引起裂纹。哪怕应力超过了晶间强度而产生了裂纹,这种裂纹经轧制被焊合后,由于晶间富集的夹杂物和低熔点元素的数量不足以被腐蚀成假裂纹,裂纹也就自动消失了。可以说,在防止铸坯产生内裂纹这个问题上,提高钢的纯净度比起降低和控制铸坯的应力显得更有效和更直观。当然,这并不是说设备的维护和设备的状态不重要。要想使连铸生产达到高的作业率和高的生产量,必须保证连铸机的设备故障率控制在较低的水平。因此,加强对连铸设备的维护,保证连铸设备有良好的状态,仍然是十分重要的。

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