文档介绍：板坯表面横裂纹机理研究及改进措施
董慧
(山东钢铁股份有限公司济南分公司中厚板厂,山东济南 250101)
摘要:结合济钢中厚板厂炼钢工序的实际生产工艺过程,对连铸板坯表面横裂纹形成机理进行了分析,并提出了窄成分控制、控制钢中N含量、优化二冷配水系统、保证设备工艺参数、控制非稳态浇注等改进措施,实施后取得了良好效果。
关键词:板坯;横裂纹;形成机理;改进措施
1 引言
铸坯表面裂纹是连铸生产过程中主要的产品缺陷之一,在铸坯的表面裂纹控制中,表面横向的微裂纹由于形成原因复杂,具体控制的难度较大。随着济钢中厚板厂微合金化钢种生产量的大幅增加,后道轧制工序中与铸坯表面横裂纹相关的裂纹退废占总退废的40%以上,解决我厂连铸板坯铸坯表面横裂纹问题十分重要和迫切。本文结合济钢中厚板厂炼钢生产实际,分析了连铸板坯表面横裂纹的形成机理,并提出改进措施。
2 设备参数及缺陷形貌
目前济钢中厚板厂45t区有两台板坯铸机,主要设备参数如下。机型:/-1500,超低头板坯连铸机;200mm×1400mm断面;结晶器长度:784mm;冶金长度:17m。
铸坯横裂纹主要集中在铸坯振痕波谷处,在内弧面部及角部均有发现,横裂纹宽度很细,~1mm左右,长度在10~20mm,有的长达50~100mm,深度2~10mm。铸坯横裂纹隐蔽性较强,因其隐藏于振痕波谷处,铸坯表面有氧化铁皮覆盖,故铸坯横裂纹需经过氧气吹扫或酸洗才能发现。在钢种方面,横裂纹主要产生于含Nb、Al等微合金元素的钢种(图1、图2)。
3 横裂纹机理的分析
表面横裂纹产生的原因主要有以下几方面。
Nb、Al、N、Ti的影响
Nb、Al与C、N有很强的亲和力,连铸板坯过矫直区时温度位于900~700℃的低塑性区,由于
γFe→αFe的转变及铝、铌、氮含量较高的钢种在此温度区间内AlN、NbN、大量析出,造成晶界脆性,铸坯内弧面坯壳抵抗不了矫直力的作用产生横裂纹。
在含Nb、含Al的钢中加入Ti可改善钢的高温塑性,减轻铸坯横裂的产生,因为当Ti加入钢中时,由于它与N原子的亲和力比Al和Nb的大,因此在高温下,Ti先与N结合成TiN,降低钢中游离N含量,减少或避免AlN或Nb(C,N)在奥氏体晶界上的析出。另外TiN的析出温度高于变形奥氏体的再结晶温度,防止了它在再结晶奥氏体晶界上的析出,从而保证了钢的热塑性。
二次冷却的影响
温度在700~900℃的范围是钢的低塑性温度区,如二冷制度不合适,铸坯在这一温度范围进行矫直,铸坯极易产生横裂纹,故应采用“弱冷”配水制度控制矫直区铸坯表面温度始终保持在900℃以上,避开脆性温度范围,对于含铌钢应控制矫直温度保持在950℃以上。
济钢中厚板厂45t区在生产微合金钢种时采用了“弱冷”配水制度,但由于我厂扇形段内弧喷嘴布置基本为在中间部位的单喷嘴布置,铸坯中部所受冷却较强,边角部受冲渣水影响也存在过冷,铸坯横向的温度梯度较大,在铸坯中部及角部由于表面温度进入脆性区,在铸坯中部和角部横裂纹产生几率较大。结合以上的实际情况分析认为在采用“弱冷”冷却制度的同时,还需注意铸坯横向温度的均匀性,要求在矫直区铸坯内弧横向上每个点(边角部、中间及面部其他部位)温度均应大于900℃,横向温度梯度不应大于50