韩明高
中钢集团邢台机械轧辊有限公司 河北邢台054025
摘要：大型钢锭锻造过程中发生纵裂，对裂纹部位取样进行检测，对导致夹渣的原因进行分析，同时对可能对钢锭锻造产生裂纹的各种原因进行了分析。
关键词：钢锭；裂纹；夹渣
钢锭锻造时产生裂纹与冶炼、加热、锻造有关。虽然钢锭的裂纹有众多因素，但可归咎为两大原因，一是材料自身的内部缺陷；二是加热和锻造中产生的有害拉应力。应力状态、变形温度和变形速度是裂纹产生和扩展的外部条件，钢锭组织结构、冶金质量是裂纹产生和扩展的内部依据。
1、钢锭裂纹及检测
材质50Cr3MoV、重量55吨钢锭，镦粗时锭身中部有多处纵裂纹如下图1、2。
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对试样抛光后的异常处进行电镜分析，如图4。
图4
从裂纹处金相检测看，夹渣数量较多且尺寸较大，能谱检测夹渣成分看，夹渣中Fe、Si、Cr、Mn、和O含量较高，应为FeO、（FeMn）O、Cr2O3 、SiO2、类夹渣。
从检测分析看，产生裂纹的钢锭中存在的并非为内生的夹杂物，而是较大的外来夹渣，分析认为应该是浇注过程的某个环节带入了钢中，并且在浇注过程中无法上浮到冒口。
2、钢锭锻造裂纹产生原因分析
2.1钢中第二相组织影响
钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别，因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降，一旦局部应力超过异相与基体间结合力时，则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集、链状分布，尤其在沿晶界结合力薄弱处存在，高温锻压就会开裂。
2.2大型夹杂物影响
分布在钢锭表层的大型夹杂物是钢锭表面缺陷和加工时产生裂纹的重要原因。分布在下部的大型夹杂物难于发现和消除，往往使产品报废。钢锭中大型非金属夹杂的数量及分布决定于钢液中的夹杂物数量及其被凝固钢捕获的几率，后者则主要决定于钢液中夹杂物的上浮速度与钢液结晶速度的比值。由于钢锭表层快速结晶，使接近模壁的钢液中的夹杂物来不及上浮而易被凝固壳捕获。此后，由于结晶过程中夹杂物不断上浮，凝固前沿的推进速度也逐渐减慢，使大型夹杂物的数量由钢锭表面到锭心显著减少。
为了减少钢锭中的大型夹杂物，在出钢和浇注过程应采取措施防止各种夹杂物进入钢液，一方面应防止钢水的二次氧化，另一方面应防止钢水对耐火材料的浸蚀。同时，应注意模内钢液的正常流动和适当的浇注温度，使悬浮在钢液中的大型夹杂尽可能上浮。
2.3注温注速影响
注温高、注速快，造成钢锭的激冷层薄，对已凝固的外壳的压力较大，在凝固后收缩受到阻碍时，产生塑性变形和应力，当超过金属的最大变形和强度时，便在钢锭的最薄弱断面上产生热裂纹。而钢锭的热裂纹可视其为钢锭纵裂的始原，如再加上其它因素起作用，便有可能发生破坏性的纵裂而使钢锭报废。注温过高会延长冶炼时间，对炉衬和钢包内衬蚀损大，也相应增加了钢中的夹渣，一旦在钢锭表面及皮下集中，极有可能在后续生产中形成裂纹。
3、改进措施
3.1尽量降低气体夹杂含量
配料时提高配碳量，保证氧化期有充足的脱碳量和脱碳速度，降低氢含量和P含量。对如S、P、O、N等容易形成夹杂物的元素加以控制。
3.2减少钢锭中的大型夹杂物
在出钢和浇注过程防止各种夹杂物进入钢液，防止钢水的二次氧化和耐火材料的浸蚀。同时，应保证钢包内钢液的正常流动和适当高的浇注温度，使悬浮在钢液中的大型夹杂尽可能上浮。
3.3确定合适的浇注温度
合适的浇铸温度根据不同的钢种的熔点确定，浇铸温度的计算公式为：
T浇注=T熔点+T过热
采用低过热度浇注，过热度为45～65℃。不仅可以增加初始凝固壳的厚度，以提高抵抗钢水静压力的能力，减小钢锭产生表面裂纹的机率。而且可以减少缩孔、裂纹，得到致密的钢锭组织；减少元素偏析和组织不均匀性，减少钢中气体夹杂。
3.4提高钢锭红送温度
为解决钢锭红送裂，提高热送钢锭的温度及装炉温度和待料温度，钢锭与炉温差要小。同时为了减小红送过程中温度下降，可以制作保温效果好的保温箱，加快钢锭热送速度。