影响铸坯表面质量原因浅析

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[摘 要]在铸生产加工过程中，铸坯由于受保护渣性能、冷却条件、结晶器的结构等不同生产环境因素以及自身因素的影响，很容易在表面产生各种形式的裂纹以及缺陷，据统计，各大钢厂铸坯连铸机所生产的板坯废品中，裂纹占很大比重，消除铸坯裂y可大大降低轧后废，提{产品质量和产量。

[关键词]铸胚；表面质量；裂纹；改善措施

中图分类号：TG247 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）48-0308-01

1、引言

对炼钢厂生产的铸进行表面质量缺陷调查与分析，可以发现坯表面缺陷的类型、数量和分布。笔者发现铸胚表面缺陷主要是纵裂纹、横裂纹、星形裂纹。通过查阅资料以及对生产环境以及流程的分析提出了控制板坯表面质量的有效措施，以希望对裂情况的产生进行有效控制。

2、表面缺陷及其成因

2.1 表面纵裂

表面纵裂起因于结晶器弯月面初生坯壳厚度的不均匀性，作用于坯壳上的拉应力和热应力超过高温坯壳的允许强度，在坯壳薄弱处产生应力集中沿树枝晶间或奥氏体晶界产生断裂。一般来说，裂纹在结晶器弯月面刚形成时是很微小的，只有进入二冷区才不断加深、加宽和加长，即使二冷区冷却均匀，这种裂纹进入二冷区也要扩展，若二冷区冷却不均匀，裂纹扩展更加严重。

2.1.1表面纵向裂纹的形成原因

表面纵裂发生在平行与拉坯方向上，其位置主要在宽面中心附近和靠近角部处。有资料显示在连铸机模拟试验时发现：纵裂纹从外观分为以下两种，一种是在铸坯上常见的长度约10Omm以上的大纵裂纹，另一种是研磨铸坯后发现的10mm以下的小纵裂纹。前者的裂纹深度为1～5mm，后者为1mm以下。

2.1.1.1钢水化学成分对板坯纵裂的影响

当浇注钢种含碳范围在0.008%一16%时，易产生纵裂。这是因为钢的凝固处于包晶区，在固相线温度以下20一50℃钢的线收缩最大，此时，结晶器弯月面刚凝固的坯壳温度下降发生转变，伴随着较大的收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导出热流最小，坯壳最薄，在表面会形成凹陷。凹陷部位冷却和凝固速度比其他部位慢，组织细化，对裂纹敏感性强，在热应力和钢水静压力作用下，在凹陷薄弱处造成应力集中而产生裂纹。

2.1.1.2保护渣对纵裂的影响

保护渣熔化速度过快或过慢，使液渣层过厚或过薄；保护渣粘度影响保护渣流入坯壳与铜板之间所形成的渣膜厚薄均匀性，影响热通量的大小，造成纵裂。浇注的板坯越宽，液面的波动增大，注速越快，发生裂纹的趋势越严重。而结晶器液面的稳定性是与钢水流量、水口堵塞、水口结构・插入译度以及由钥水再循环引起的弯月面波动有关。

2.1.1.3结晶器液面波动对纵裂纹的影响

对于角部纵裂，除了冷却条件和保护渣性能不合适之外.结晶器角部形状和结构尺寸对角裂有明显影响，如结晶器锥度不适，易于在角部产生空隙，空隙的形成将造成角部的不均匀凝固。板坯角部是二锥传热，钢水凝固比其他地方快，初生坯壳收缩最早，当形成不均匀气隙时，热阻增加，凝固减慢，当坯壳薄弱处不能抵抗张应力时形成角部纵裂。

2.2表面横裂

表面横裂有宽面横裂和角部横裂。表面横裂位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，在板坯和方坯上都存在。横裂以振痕波谷处为起点，在矫直点之前形成微细裂纹，矫直时由于拉伸应力的作用进一步扩展。横裂的扩展是沿奥氏体晶界进行的。按其产生的位置可分为面部横裂和角部横裂.影响横裂的因素有振痕、液面波动、化学成分、铸坯温度和保护渣等。

2.2.1表面横裂产生原因

2.2.1.1钢在的脆化温度范围内受到应力作用

600一900℃是钢的脆化温度范围。原因是碳化物、氮化物录硫化物在奥氏体晶界析出及在奥氏体晶界处形成层状的铁素体而使晶界脆化。在这个温度范围内，若受到张应力的作用，就会产生横裂纹.因振痕波谷处凝固组织较其他部位晶粒粗大，所以裂纹多发生在此处.由于波谷处冷却速度慢，易造成奥氏体晶界析出物质，从而导致高温塑性降低。

2.2.1.2矫直变形力的作用

表面横裂的另一种原因是当表面有星状龟裂纹时，由于受矫直变形力的作用，也会以细小的龟裂为缺口扩展成横裂纹，若这些细的龟裂分布在角部时，更易发展成角部裂纹。

2.3 星形裂纹

星形裂纹也叫龟裂。是传质（Cu的扩散）和传热（二冷水冷却）的结果。

2.3.1星形裂纹产生原因

铜元素从结晶器扩散到初生的凝固坯壳中而引起的。Cu元素沿奥氏体晶界渗入，至使铸坯表层的高温塑性下降而产生星形裂纹。检查时，大多发现有铜、氮化铝、硫化物等存在。当凝固壳与结晶器内壁接触时，铜元素渗入铸坯表层，热强度降低从而导致裂纹。

3、改善铸胚表面质量的方法

（1）采用宽面带沟槽或带方格的弱冷却结晶器，使结晶器宽面与铸坯凝固坯壳之间形成均匀气隙，降低结晶器的散热率，提高凝固坯壳厚度的均匀性，从而降低铸坯纵裂的发生率。

（2）开浇时采用发热性保护渣，使保护渣迅速融化，结晶器导出热流尽快达到稳定，改善开浇后第一块铸坯的质量。发热性保护渣是在轧中配人5%的CaSi和7%的Fe0 ，氧化反应放热以使保护渣迅速融化。

（3） 保持足够厚的液渣层厚度，一般熔渣层厚度保持在10mm以上。足够厚的熔渣层可以使保护渣均匀流人间隙，提高冷却的均匀性。

（4）加强对连铸辊的配列检查和管理。如通过对连铸机的对中程序和若干支架元件的改进，调整辊子的对中不良，从而减少浇铸过程中连铸机振动很大的问题，同时将二冷水的冷却方式改为缓冷。

（5） 星形裂纹的防止主要体现在中间包钢液的温度控制以及结晶器镀层质量的保证，降低裂纹产生的敏感性，提高结晶器的表面硬度和耐磨性，避兔结晶器铜板与高温钢坯的直接接触，增加铸坯与结晶器内冷却水之间的传热热阻，从而减弱铸坯的冷却速度，提高结晶器导热的均匀性，降低铸坯表面质量和轧制后成品板带表面微裂纹的出现几率。

4、结束语

造成铸胚表面缺陷的因素有很多，形式上也不止猎物裂纹一种，本文仅仅分析了裂纹的形成原因 ，他，它们是多种物理以及化学因素共同作用的结果。在实际生产中，需要根据各产品的生产过程成产环境具体情况，等因素进行综合考量，以达到严格控制生产条件，减少表面缺陷的目的。

参考文献

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[2] 胡明谦.提高本钢铸坯质量的生产实践与研究[D]东北大学.2009，（12）

[3] 王宏明.软接触电磁连铸对铸坯表面质量的影响[J]铸造技术.2007，（2）

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