圆电极锭表面顺裂原因研究

宋部军

(东北特钢集团北满特殊钢有限责任公司，黑龙江 齐齐哈尔161041)

北满特钢电渣炉用电极坯料，单相电渣炉用电极锭，三相电渣炉用轧坯。电极锭截面为圆形，而且锭身较长，表面顺裂情况发生较多。2013年10月，新上一台喷丸设备，要求所有电极锭重熔前全部喷丸。因此，电极锭不允许再有顺裂现象。炼钢分厂对电极锭顺裂问题进行立项研究。

1 现状

2013年电极锭顺裂发生情况，较多，具体情况，见表1，实物照片，见图1，现有电极锭，具体尺寸，见表2。

表1 2013年电极锭生产及顺裂支数

图1

表2 电极锭图纸尺寸

由以上数据看，锭身越长，直径越大的电极锭顺裂倾向越大。

2 理论分析

钢液注入到钢锭模内，由于浇注钢液温度较高，约在1 500℃以上，而钢锭模的温度在30～80℃，因此钢液受到模壁的激冷作用，使接触模壁的钢液瞬间得到较大的过冷度，并以最大的凝固速度结晶。另外，钢液与粗糙的模壁表面接触，形成大量结晶核心。由于在钢锭模表面上存在着大量的结晶核心，以及在强烈快速冷却条件下，不允许晶核继续长大，晶粒之间的相互影响又妨碍长大，结果在钢锭的最外层形成细小的等轴晶带，晶粒是无定向和无规则的，这就是所谓激冷层［1］。

在钢锭上激冷层的厚度并不均匀，厚薄主要受下列因素的影响:

(1)注温注速。如果注温越高或注速越快，钢液在模内温度就越高，获得的过冷度就越小，激冷层也就越薄。

(2)模壁厚度和模温。模壁厚度大，在单位时间内自钢液吸收的热量就越多，即冷却强度大，激冷层厚。模温的影响也与此相同。模温低，冷却强度大，易使激冷层变厚。

(3)锭型。锭型对激冷层的影响主要表现在冷却面上。一般是单位钢液所具有的冷却面越大，激冷层越厚，如方型钢锭的激冷层比圆形钢锭激冷层厚。

激冷层相当于钢锭表皮的外衣，具有一定的保护作用。但它的厚度要适当，太薄经受不住钢液的静压力易使钢锭产生顺裂或在加工时产生裂纹;太厚会使激冷层各处收缩不一，容易出现应力过大而产生裂纹。激冷层的合适厚度一般应为5～15mm［2］。

针对以上分析，炼钢分厂从以下方面采取措施:

(1)浇注温度

根据实际测定，炼钢分厂过热度按60℃设定。炼钢分厂注温按下式计算:

T浇注温度=T熔+60℃±5℃

式中:T熔为钢的熔点，60℃为过热度，5℃为浇注温度的波动范围。

钢水达到钢包盛钢量上限，浇注温度的波动范围控制在不超过±5℃。

2)浇注速度

浇注速度与浇注温度紧密配合。加快浇注速度相当于提高浇注温度。所以高温时应慢注，低温应快注。对裂纹倾向大的钢种(如高速钢)，不宜快注。对于流动性差的钢种(如含钛、铝、铬的高合金钢)，不宜慢注。

(3)钢锭模温度

经过邱绍岐等人统计分析，模温控制30～80℃，钢锭的裂纹发生率最低［1］。电极锭的模温按此温度控制。

(4)其他

因考虑成本因素，未增加壁厚。考虑电渣炉冶炼工艺，未改变截面形状。

3 结语

2014年2月和3月，共产电极锭284支，涉及钢种有高速钢、模具钢、合金结构钢、轴承钢。仅有2支发生顺裂。顺裂发生率明显降低。

［1］张承武，炼钢学.冶金工业出版社，1991.

［2］邱绍岐，等编，电炉炼钢原理及工艺.冶金工业出版社，1996.