文档介绍：方坯角部裂纹的原因分析及控制
窦楠
(安阳钢铁股份有限公司,河南安阳 455004)
摘要:结合生产实践,分析了方坯角部裂纹产生的原因,通过调整钢水成分、优化工艺设备、改进操作方法控制角部裂纹的发生,铸坯质量得到有效改善。
关键词:角部裂纹;原因分析;控制
安阳钢铁股份有限公司(以下简称安钢)第二炼钢厂1号方坯连铸机经多年的开发与改进,技术比较成熟,工艺比较稳定,但是在目前高拉速、快节奏的生产情况下,方坯角部裂纹影响了铸坯的质量,并且由角部裂纹致使的漏钢、拉断等事故成为制约铸机顺行的主要因素。因此,控制铸坯角部裂纹成为提高铸坯质量和保证铸机高效运行的关键。
1 工艺概况
1号方坯连铸机的主要工艺参数:铸坯断面为120mm×120mm;铸机半径为5250mm;铸机流数为四机四流;~。
2 角部裂纹原因分析
因为方坯的角部是二维传热,凝固速度较其他部位较快,气隙过早形成,热阻增加,坯壳在结晶器中运行过程中生长变慢,故坯壳较其他部位薄,所以方坯裂纹多产生于角部或靠近角部,主要有横裂纹和纵裂纹,统称为角部裂纹[1]。
钢水成分的影响
1)当钢中w(C)%~%时连铸坯的裂纹最为敏感,普碳钢的w(C)%~%,恰好在此区间,当包晶反应发生时相变产生的收缩比其他含碳量区间更为严重,所以坯壳与铜壁过早脱离形成气隙,导出热流减小,坯壳变薄。凝固收缩和钢水静压力不均衡使薄的坯壳表面粗糙折皱,严重时形成凹陷,凹陷部位冷却较慢,组织粗化,在热应力和钢水鼓胀力作用下,在凹陷处造成应力集中而产生裂纹。
2)根据1号方坯角部裂纹的数据分析,见图1,发现钢水含硫量越高,裂纹的机率越大。当m(Mn)/m(S)≤20时,裂纹的发生率明显增加,当m(Mn)/m(S)增加到40以上时,裂纹的发生率会明显下降。
工艺设备的影响
1)结晶器铜管不适。结晶器铜管锥度不适,铜管锥度应符合铸坯凝固收缩规律,单一锥度不能达到吻合收缩曲线的要求。在铜管使用后期,内壁下部磨损严重,锥度变小,产生的气隙增大,热阻增加,加剧坯壳凝固的不均匀程度,增大裂纹的危险。铜管圆角半径过大,角部冷却强度减弱,坯壳减薄;而圆角半径过小,角部冷却强度增大,坯壳变厚,使角部受到的摩擦阻力增大,易拉裂坯壳。结晶器铜管的材料应具有良好的抗热变形能力,铜管产生变形不仅使拉坯阻力增加,而且使冷却水分布不均造成局部强冷产生凹陷,成为裂纹的发源地。
2)结晶器冷却水不均。冷却水量分布应均衡适中,若水量过大,使铸坯在结晶器内强冷,过早形成过大的气隙,坯壳薄,生长变慢;若冷却不均,使坯壳厚度不均,严重时局部收缩致使裂纹。目前1号连铸机结晶器铜管与水套之间的水缝为4mm,装配不合理、水缝调整误差及水套变形等均会引起水缝内冷却水流速差异大,导出热流不均匀。
3)结晶器振动偏移。结晶器振动装置为悬臂式,易受载荷的影响产生偏振。杂物卡入振动台间隙,振动台变形,台面或结晶器腰板底面粘附杂物均可造成振动轨迹发生偏移,导致拉坯阻力增加,坯壳在结晶器内无法实现正常的脱模而被拉裂。
4)二次冷却不均。二冷喷嘴离铸坯距离较近,只有110mm,在喷射角度内喷射面积无法完全覆盖铸坯表面,喷射不到角部区域,造成角部冷却强度不足,易形成角部纵裂;喷嘴堵塞严