(新疆八一钢铁第二炼钢厂 新疆乌鲁木齐 830022)
摘要：近些年，在社会发展下，推动了我国各方面的进步。通过对连铸坯内裂纹的形貌、形成机制的系统性概括与分析，发现其内裂纹的产生主要有两方面的原因：（1）设备因素：辊子间距、变形、弯曲以及矫直方法等；（2）操作因素：浇铸速度、二次冷却强度以及P、S等元素的浓化等。而减少连铸坯内部裂纹的发生机率，需要采取措施使作用于铸坯上应力的总和达到最小程度，尤其要控制好连铸坯鼓肚。据此，提出了维护好连铸机的设备功能精度、减少连铸坯鼓肚量、坯壳凝固前沿所受的各种机械应力的方法，以减少连铸坯内裂纹的产生。综上所述，依据连铸坯凝固收缩原理和凝固末端轻压下原理而开发的动态轻压下技术或静态辊缝收缩控制技术是控制连铸坯内部裂纹最经济、最有效的措施。
关键词：钢坯质量；关键设备；表面裂纹
引言
对于板坯连铸机而言，结晶器、扇形段等关键设备的稳定顺行是保证板坯生产质量的根本和基础，如果以上关键设备在维修、维护过程中出现偏差或降低标准，都会直接或间接影响到铸坯质量。因此，只有做好连铸机关键设备的维修与维护，才能减少对铸坯质量的影响。
1表面纵向裂纹的形成原因
1.1表面纵裂与钢的高温脆性区
连铸坯的裂纹与钢的高温脆性温度区密切相关。众多研究结果表明，在钢的熔点附近至600℃温度区间，存在3个明显的脆性温度区域。在钢的凝固温度附近的第I脆性温度区，脆性主要是由于在高温下枝晶间富集氧、硫和磷等杂质，降低了固相线温度，在枝晶间形成液膜，降低了枝晶间的结合强度，增加了热脆性，是内裂纹的敏感区域，导致凝固前沿易产生裂纹，连铸坯上的大多数裂纹如纵裂纹即起源于枝晶间液膜并沿枝晶扩张。
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图1板坯纵裂宏观形貌
1.2表面纵裂与包晶转变
包晶钢包晶相变过程中包晶转变（δ→γ）阶段引起的体积变化和线收缩是导致铸坯表面裂纹更敏感的主要原因。这是因为钢凝固处于包晶区（L＋δ→γ），在固相线温度以下20～50℃钢的线收缩最大，此时结晶器弯月面刚凝固的坯壳随温度下降发生δ-Fe→γ-Fe转变，伴随着较大的体积收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导致热流最小坯壳最薄，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，组织粗化，对裂纹敏感性强，凝固收缩和钢水静压力的不均衡作用以及结晶器的振动使薄的坯壳的形成不均匀，在热应力和钢水鼓胀力的作用下，在凹陷薄弱处产生应力集中而产生裂纹。坯壳表面凹陷越深，坯壳厚度不均匀性就越严重，纵裂出现的概率越大。
此外在包晶反应时，新固相是依附在旧固相上形核并逐渐长大，随着新固相的形成和逐渐长大，两个作用相的接触面被隔离，在这种情况下为了使包晶反应得以继续进行，必须有大量的原子离开旧固相向液相作长距离扩散，同时有大量的原子离开液相穿过新固相向旧固相作长距离扩散，然后才能使新固相向两旁逐渐长大。由于在固态物质中的扩散过程比较困难，使包品转变的进行速度极为缓慢，因而在实际的冶金结晶过程中，包晶反应经常不能进行到底，在结晶终了时常获得成分不均匀的不平衡组织，从而增加了钢的裂纹敏感性。
2原因分析及改进措施
2.1倒锥度对铸坯质量的影响
结晶器倒锥度太大，会增加坯壳与器壁挤压和拉坯的阻力，引起横裂甚至坯壳断裂。作为结晶器关键参数之一，在维修调整结晶器过程中都会特别注意将倒锥度调整到要求范围内，如果结晶器使用后会发生“跑锥度”问题，需要关注以下4个细节：
（1）确保结晶器宽面夹紧力。目前板坯连铸机结晶器宽面均通过机械、液压等形式进行夹紧，想从根本上杜绝“跑锥度”首先把上下部夹紧机构调整符合要求。（2）窄面锁紧机构及支撑杆焊接。在调整好结晶器锥度后必须锁紧窄面调宽机构并焊接支撑杆。（3）调宽过程注意消除机构间隙。由于窄面调宽机构、连接部位均存在加工间隙，为此需在调宽过程中注意消除，具体做法为调任一规格都应从外向内调整，即最后调宽机构动作方向为向结晶器中心移动方向。（4）注意调整好的结晶器角缝。因为结晶器多次更换断面、铜板加工问题等原因造成角缝会减少窄面铜板与宽面铜板接触面，同时减少摩擦力，容易引发“跑锥度”。
2.2不锈钢保护渣选择
浇注过程中保护渣的行为直接影响不锈钢板坯的表面质量。文献指出，结晶器铜板和坯壳之间的3层结构，即液相、玻璃相、结晶相的厚度分布与相应的板坯表面质量有密切关系。在不锈钢连铸板坯用保护渣的选择中，重点考虑了不同种类不锈钢的高温力学性能和凝固特性对保护渣性能的不同要求。比如，根据304不锈钢其在凝固过程中的相组成及其分布范围。目前成分设计范围内，304钢种显微组织为90%以上的γ相和4%～9%的α相，因此在结晶器内坯壳的凝固收缩率会比较大，坯壳生长不均匀，引起的直接后果是板坯表面形成纵向的长条状凹陷缺陷，部分凹陷中可以检查到裂纹存在。因此保护渣的选择首先考虑较高的碱度和结晶温度，实现结晶器内均匀、温和的散热量，尽可能减少结晶器内坯壳不均匀生长现象。表1为现阶段的300系列不锈钢SPH-SL188/MT2保护渣理化指标。
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表1 SPH-SL188/MT2保护渣理化指标
2.3对弧对铸坯质量的影响
板坯连铸机扇形段段内对弧、段间接弧情况不好，不仅容易造成拉坯阻力增大等设备隐患，同时还容易引发铸坯内部的横向裂纹，通过铸坯样或横向试样中均能见到。这是因为对弧不良时，铸坯受到鼓肚和再轧反复作用下，铸坯内部出现横向裂纹。目前造成对弧不良的原因有：
（1）维修过程中未严格按照维修标准化程序操作，轴承座下垫片、地脚螺栓紧固力矩等不符合标准要求，扇形段上线使用后段内对弧情况发生变化，此类情况出现较少。（2）扇形段固定形式不可靠，无法保证扇形段段间接弧状态。目前2＃板坯连铸机扇形段固定采用销轴楔铁固定形式，该形式虽然存在固定拆卸方便等特点，但同时还存在固定不牢固、不可靠的问题，在销轴楔铁使用一段时间后本身的变形，加之锈蚀、水垢使得楔铁打紧后紧固力度降低，造成接弧偏差。此种情况仅能通过改造扇形段才能根本消除。（3）在线维护不到位造成接弧不良。由于未及时更换楔铁、多天连续生产后未及时检查楔铁紧固程度、段下垫片放置位置不合理、在线对弧样板测量面尺寸不符合标准或未定期测量调整接弧都会造成接弧不良，因此定期维护调整才能长期有效保证接弧良好。
2.4二次冷却水及设备功能精度的控制
坯壳出结晶器后，二冷段上部过强的冷却或对弧不良等各种应力都会促进纵裂纹的进一步扩展和延伸。因为降低冷却速率，可使析出物粗化，并增加基体内析出，从而减少沿晶界析出物的数量，能够提高钢的热塑性，并使塑性槽变窄。并且降低冷却速率可以减少热应力。另外，若连铸机对弧不良，尤其是结晶器与弯曲段的对弧不良，结晶器铜板划伤，结晶器冷却水缝结垢或堵塞等也将导致裂纹产生。
结语
连铸机关键设备是连铸生产的根本，他直接影响制约着铸坯质量，因此了解设备参数对铸坯质量影响的原因，将会对日常生产中有效控制提高铸坯质量工作带来积极作用。
参考文献：
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