淺議連鑄方坯縱裂原因及對策

李清帥

摘 要：通過敘述連鑄設備的工藝特點，全面分析了引發縱裂漏鋼的原因，并提出了相應的解決措施，為穩定控制縱裂漏鋼提供可靠的依據。

關鍵詞：連鑄方坯；縱裂漏鋼；鋼水；結晶器

中圖分類號：TF771+.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.139

縱裂漏鋼每年發生的事故占總生產事故的30%左右，它不僅制約生產的順利進行，還阻礙鑄機生產水平的提高，威脅操作人員的安全。因此，控制縱裂漏鋼已經成為了連鑄工作人員急需解決的一個大問題。

1 鋼水成分

1.1 （C）因素

（C）對裂紋敏感性的影響可以通過凝固過程和鐵素體轉變成奧氏體來解釋。當（C）<0.53%鋼液結晶時，會生成δ鐵素體。含碳量會隨著溫度的降低而改變，已經生成的δ鐵素體會通過多型性來轉變，通過包晶來反應，或是既通過多型性來轉變又通過包晶來反應，從而轉變成奧氏體。這種轉變是引起縱裂漏鋼的一個非常重要的因素。

δ向r轉變的過程是奧氏體于δ鐵素體晶間的形核和長大，因為晶體點陣的轉變會使其體積發生變化，那樣就會使晶間產生內應力。鋼中含碳量漸漸降低會使δ鐵素體的體量增多，從而導致δ向r的轉變量增大，進而發生體積變化，這就更容易出現裂紋。當δ向r轉變時，比容的變化會引起線收縮。事實證明，當（C）為0.12%～0.17%時，線性收縮達到最大，即3.8%.線性收縮量的增大會使坯殼和銅壁過早分離而形成氣隙，減少導出熱量，致使出結晶器坯殼太薄而且不均勻。結晶器的熱流測試指出，當（C）為0.10%時，熱流為37 Col/cm2；當（C）為0.20%時，熱流是39 Col/cm2。從測試數據中可以看出，含碳量的增加會帶動熱流量的增加，減小線性收縮，而在很長一段時間內，坯殼與銅壁之間能保持良好的接觸。

綜上所述，（C）是造成縱裂漏鋼的一個重要因素。隨著（C）的降低，縱裂發生的可能性就越大。

1.2 硫與錳硫比（Mn/S）

在鋼中，硫是以MnS和FeS的形態存在的。當鋼液凝固時，FeS與Fe會形成低熔點的共晶體。在冷卻的過程中，共晶體凝固并在晶界以網狀薄膜析出，從而引起晶間的脆性。這時，因為坯殼外部收縮力與鋼水靜壓力、凝固過程熱應力等作用就很容易出現裂紋。錳和硫的親合力比較大，所以，在高熔點MnS的生成過程中，可以取代FeS，沉淀的MnS的次棒狀形態在奧氏體基體中分布能夠降低裂紋的形成概率。一般情況下，當Mn/S>24時，鋼中的硫都是以MnS的形式存在的，而Mn/S的提高幾乎對表面縱裂紋沒有影響。

1.3 （P）因素

在鋼中，磷可以降低鋼表面的張力，鋼的裂紋在晶界的偏析下敏感性也比較大。從裂紋敏感因子CSF的值中可以看出，磷比硫更容易引發裂紋，即：

CSF=36%C+12%Mn+8%Si+540%S+812%P+5%Ni+……（1）

因此，同時限制（S）和（P）可以降低縱裂漏鋼的概率，一般（S）+（P）<0.05%為宜。

2 設備狀況

2.1 結晶器

連鑄機的心臟部位是結晶器，鋼水在結晶器中凝固并形成初生坯殼。坯殼能否均勻凝固則會影響鑄坯的質量和漏鋼事故發生的概率。當結晶器發生變形或磨損時，就會加劇鑄坯的變形和角部縱裂。結晶器銅管的材質、冷卻水縫的偏斜、寬窄和熱面光潔度都是導致結晶器變形的原因。在結晶器底部100～200 mm的范圍內，增加拉鋼數量會使鍍鉻層被磨損，進而加劇磨損速度，這時，就很容易發生漏鋼和菱變。

2.2 鋼水過熱

很多角部縱裂漏鋼的出現都源于高溫爐次。因此，一般的中間包鋼水溫度會被控制到液相線溫度的30 ℃。如果鋼水過熱度過大，不僅會增加坯殼表面和液芯溫度梯度，還會使坯殼表面的溫度升高，在噴水不均勻的情況下很容易增加熱應力。另外，鋼水過熱度過大會使坯殼減薄，在結晶器中出現裂紋的可能性也會相應增大。經研究分析，鋼水過熱度增大會增加鑄坯裂紋指數。一般情況下，當中包溫度達1 570 ℃時，澆鋼工會謹慎控制拉速和液面。在此過程中，除了要考慮鋼種自身的原因外，其還與轉爐供給鋼水的溫度有關。

3 相關措施

為了有效防止縱裂漏鋼現象發生，進一步提升鑄機作業率，需注意以下幾方面的內容：①嚴格控制鋼水成分和溫度。在保證了鋼種鋼水的質量后，（C）與（Mn）要盡量選擇上限，以降低鋼中S和P雜質，并保證S<0.025%，Mn/S>24，控制好出鋼溫度，確保中包內鋼水的溫度在過熱度的20～30 ℃之間。②重點維護介于結晶器與拉矯機中間的那3個支撐導向輥，避免松動或者移位，以便在鑄坯運行中能夠良好的與中和對弧。③要加強對結晶器的檢驗和維護，如果在使用過程中發現結晶器有變形等情況，要立即停澆并更換，以保證結晶器的使用壽命。④加強檢修工作，保證每一個器件都能良好運行，并根據不同鋼種、拉速和溫度建立符合最佳化目標的溫度制度。⑤強化澆鋼工的操作技能，提高澆鋼工的操作水平，避免人為因素引發的一系列縱裂漏鋼事故。

4 結束語

在連鑄方坯的縱裂漏鋼中，鋼水的成分和結晶器的精度是造成漏鋼事故的主要原因。因此，要防止事故的再次發生，就要保障結晶器的精度，確保（C）和（Mn）的選擇上限，降低鋼中S和P雜質，并保證S<0.025%，Mn/S>24，控制好出鋼溫度，加強維護和檢修工作，提高工藝管理工作，提升澆鋼工的操作水平，確保鑄坯質量與連鑄作業的順利進行，這對保障操作人員的安全也有一定的現實意義。

參考文獻

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[4]李正邦.超潔凈鋼的新進展[J].材料與冶金學報，2002（03）.

Shallow Talk about the Continuous Casting Billet Longitudinal

Shallow Reasons and Countermeasures

Li Qingshuai

Abstract： Through the description of the process characteristics of continuous casting equipment. In this paper， a comprehensive analysis of the triggered longitudinal steel leakage reasons， and puts forward the corresponding measures to solve and stable control crack breakout provide reliable basis.

Key words： continuous casting billet； longitudinal steel leakage； molten steel； mould

〔編輯：白潔〕