提高钢水质量 防止铸坯产生内裂纹

双林

在连铸生产实践中，连铸坯内裂纹生成的必要条件是：（1）裂纹是在高温下产生的，此时，钢的强度和塑性均非常低。
/ w' v" ~. g, b6 u（2）裂纹是在应力（包括热应力和机械应力）作用下产生的。
& b6 [" x! ?3 a8 e（3）在裂纹产生的晶间，特别是柱状晶晶间，往往都富集有大量的夹杂物和低熔点元素如S、P等，说明钢水的纯净度不高。
6 F) B( D1 s& e2 d) Y& B6 G从上述三个必要条件看，高温是铸坯凝固的必经过程，是无法避免的；因此，要防止铸坯产生内裂纹，就要从控制（2）、（3）着手；首先要减轻铸坯在凝固过程中承受的各种应力，这些应力包括以下几个方面：（1）铸坯菱变产生的应力。
（2）如果是直结晶器弧形连铸机，当铸坯在弯曲变形时产生的变形应力。
: `8 M# T& E8 ]* }! x6 v7 n（3）二次冷却造成的冷却收缩应力。
（4）钢水静压力产生的坯壳鼓肚变形应力。
. s# x; ?: A7 v5 J  ]（5）拉矫机拉坯时产生的拉应力、拉矫辊夹紧铸坯时的压应力及矫直时的矫直变形应力。
. v+ r1 j! u4 s0 w2 ]（6）若二冷导向段的弧度不准确，还会在铸坯上产生附加变形应力。
针对铸坯可能承受的上述的复杂应力状况，可以采用下面的一些措施，以减轻铸坯承受的应力：（1）控制结晶器下口的磨损，从而减少铸坯的菱变，如采用足辊并严格地调整好足辊的位置、采用耐磨性较好的铜管材质、选用合理的结晶器倒锥度以及及时更换已经磨损的结晶器等。
7 t- K3 H% d7 p" y5 f# q（2）对于直结晶器弧形连铸机，其弯曲段可采用连续弯曲技术，将弯曲段的变形速率控制在10－4／S级别，这样裂纹产生的概率可大幅度下降。
* z# C7 }$ p' j0 A' i& C8 w（3）在不打滑的前提下，可将拉矫辊液压缸的工作压力尽量地调低，矫直形式最好选用连续矫直技术，因为连续矫直的变形速率可降到10－4／S，其带液芯矫直时，二相区的变形速率可达10－5～10－6／S，可有效地防止铸坯产生内裂纹。
（4）合理设计二次冷却配水制度，水量分布均匀，冷却过程中铸坯表面不产生回温现象，铸坯表面的温度差不大于200℃，喷嘴对中铸坯表面，铸坯不走偏等，可以防止水冷裂纹的出现。
（5）校正二次冷却导向段的弧度，避免铸坯在二次冷却区内出现附加变形。
除了上述这些措施外，提高钢水的纯净度也是消除铸坯内裂纹的重要措施，下面列举三个钢厂的例子：（1）某大钢厂的电炉分厂采用40％三脱铁水热装且废钢质量非常好，其钢水的S含量一般都在0.008％以下，该厂的铸坯低倍检验基本没有内裂纹。
6 u- X- @" O9 h- b) v（2）某特钢厂有一台引进的连铸机，铸坯低倍的内裂纹长期困扰着这个厂，原先一直怀疑设备维修有问题，后来发现该厂的成品钢坯中的S含量大部分控制在0.026％～0.033％，该厂调整了工艺，充分发挥LF炉的脱硫功能，当S含量控制在0.012％以下时，内裂纹就没有了。
（3）某特钢厂引进一台装备水平较高的连铸机，外商对该厂的钢水质量有一个要求，要求钢中的酸溶铝和总铝的比例大于90％（即【AL】S／【AL】T≥90％）。而该厂当时的酸溶铝和总铝比例的水平只有65％～70％，后来该厂将脱氧操作作为重点攻关的课题，很快酸溶铝和总铝的比例就达到90％以上，相应的钢中的总氧量降到了20×10－6左右，硫的含量也降到了0.01％左右（这是很自然的，因为脱氧过程本身就伴随着脱硫）。这时铸坯低倍中的内裂纹就自然消失了。
1 m/ O" r9 m3 V* o' _+ y从上述三个例子可以充分地说明：提高钢水的质量对防止铸坯产生内裂纹有非常重要的作用。可以这样理解，当钢的纯净度提高到一定程度，即使夹杂物和低熔点元素在凝固过程中富集，但富集后的总量仍然非常少，不足以破坏金属的连续性，也就不容易引起裂纹。哪怕应力超过了晶间强度而产生了裂纹，这种裂纹经轧制被焊合后，由于晶间富集的夹杂物和低熔点元素的数量不足以被腐蚀成假裂纹，裂纹也就自动消失了。可以说，在防止铸坯产生内裂纹这个问题上，提高钢的纯净度比起降低和控制铸坯的应力显得更有效和更直观。当然，这并不是说设备的维护和设备的状态不重要。要想使连铸生产达到高的作业率和高的生产量，必须保证连铸机的设备故障率控制在较低的水平。因此，加强对连铸设备的维护，保证连铸设备有良好的状态，仍然是十分重要的。
文章关键词： 钢材、铸造、液压