连铸坯裂纹的影响因素和对策分析

刘宝兴

摘 要：通过分析连铸坯生产中的主要影响因素，提出了相应的解决对策，以期为相关单位提供一定的帮助和建议。

关键词：连铸坯；内应力；低碳钢具；保护渣

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0042-01

在连铸坯的生产过程中，裂纹是非常严重的缺陷之一，其会给铸坯之后的工作带来较大的影响。因此，了解裂纹的影响因素，并找到正确的解决对策是亟待解决的问题。

1 影响因素分析

1.1 化学成分

以碳为例，碳的质量分数在0.2%左右时，低碳钢最容易出现裂纹，这是由于在包晶出现反应时，比容会有所变化，导致产生内应力，进而造成裂纹。在此情况下，低碳钢具有较大的收缩值，但不具备较高的延展性，导致裂纹的敏感性较强。钢的性能会受到碳的影响，因此，应由生产中的钢决定生产中钢水的含碳量，不可随便调整，但钢内裂纹的含碳量较高，且具有很强的敏感性。

1.2 钢水的静压力

在结晶器中移除铸坯后，钢水运行于导辊中，因结晶器不再起到限制作用，且压头高度的增加也会使钢水的静压力提升，这样就会在相邻的两对导辊中出现鼓肚的情况，同时，在坯壳中产生应力。在整个连铸的初期，都会出现鼓肚的情况，极易导致内部裂缝出现。因铸坯在导辊之间连续运动，造成“鼓肚—拉伸—压缩”的情况会在凝固前的应力状态中循环出现。因在整个铸坯过程的初期会出现鼓肚和内部裂纹的情况，所以，一旦裂纹向表面延续，就很容易导致钢漏事故。

1.3 热应力

在连铸坯凝固时，铸坯外表与铸坯的轴向、角部和液芯会产生温度梯度，导致不同的收缩量存在于各个部位之间，并产生热应力。在此情况下，冷区运送中的坯壳外表会出现较大的收缩，使坯壳表面出现拉应力，一旦拉应力过大或铸坯表面的温度回升过快，应力分布就会发生变化，拉力将取代应力，进而导致裂纹出现。

1.4 意外机械力

对中、对弧的不正确操作会导致导辊变形、位移和弯曲，还会在凝固的坯壳中附加一定的机械应力。

1.5 相变的应力

在钢液凝固中会出现相变，且相变的比容往往不同。在凝固低碳钢时，要经过奥氏体→铁元素固态相变和铁素体→奥氏体相变。晶格由面心立方结构取代体心立方结构，降低了原子结构的密实性，造成体积膨胀，这样就会在凝固坯壳中产生应力，一旦铸坯温度<900 ℃，矫直应变和相变就会相互叠加，极易出现裂纹。具体如图1所示。

2 对策分析

2.1 有效控制化学成分

在铸坯时，应有效控制化学成分，尤其是微合金物质，它会影响铸坯的延展性和裂纹的敏感性。因此，为了降低裂纹出现的概率，需要从最终产品的规定入手，选择可使热延展性最大化的钢成分。具体方式为：在选择碳和合金添加量时，应防止凝固包晶，防止碳含量维持在0.1%～0.13%之间，并尽可能地减少铝和铌。

2.2 控制凝固组织

在控制凝固组织时，应尽量减少铸坯中的柱状晶，并增加轴晶。过热度、冷却条件和钢水成分等因素都会影响凝固组织。在具体的生产中，对于条件比较优越且想要增加等晶组织的企业而言，可采用如下步骤：①将微型钢块或钢带安设于结晶器中，并降低钢水的过热度；②将金属粉末喷吹到结晶器中，以降低钢水过热度，并提升形核核心、扩大等轴晶区；③增强二冷区的冷却力度，并降低柱状晶区的宽度；④利用电磁搅拌。

2.3 合理控制工艺因素

应合理匹配工艺参数，使连铸坯在运行时可均匀冷却，同时，要确保一定的坯壳强度和厚度，以有效完成二次冷却。此外，虽然在脆性温度区间中实施矫直能降低裂纹出现的概率，但是，一旦矫直在脆性区完成，就会出现裂纹。如果在低于或高于这个温度区间的范围中实施矫直，就能大大减小裂纹出现的概率。很多地区的设备都广泛应用了不同的冷却设备，在防治裂纹的过程中发挥了巨大的作用。

2.4 保证良好的设备状态

为了防止出现裂纹，应在现有设备的基础上提升维修水平，并定期检查设备的工作状态，特别是要检查导辊是否转动、导辊有无松动、错位和导辊是否变形；各个扇形有无错弧、错位；转动冷却喷嘴有无堵塞；喷淋是否变形。同时，要合理使用和监测结晶器，并利用分析和统计的方法，制订过钢量的上限。此外，为了减少裂纹的出现，应严禁结晶器超期运行。

2.5 开发最具利用价值的保护渣

虽然应遵循基本原则设计保护渣，但是，各个铸机有其各自的特点，在具体工作中，应按照钢种、断面、拉速和铸机等因素，有目的地进行生产试验、探究，以开发并生产最具利用价值的保护渣。

3 结束语

在生产铸坯的过程中，虽然不可能完全杜绝铸坯裂纹的情况，但是，为了提升连铸坯的生产效率和生产质量，降级裂纹出现的概率也是一项非常重要的任务。这就需要相关生产部门细致分析裂纹产生的主要因素，并制订出有针对性的防治措施。

参考文献

[1]贺景春，陈建军，梁志刚.连铸坯裂纹主要影响因素及对策研究[J].包钢科技，2011（08）.

[2]梁伟红.连铸坯裂纹成因及预防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：通过分析连铸坯生产中的主要影响因素，提出了相应的解决对策，以期为相关单位提供一定的帮助和建议。

关键词：连铸坯；内应力；低碳钢具；保护渣

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0042-01

在连铸坯的生产过程中，裂纹是非常严重的缺陷之一，其会给铸坯之后的工作带来较大的影响。因此，了解裂纹的影响因素，并找到正确的解决对策是亟待解决的问题。

1 影响因素分析

1.1 化学成分

以碳为例，碳的质量分数在0.2%左右时，低碳钢最容易出现裂纹，这是由于在包晶出现反应时，比容会有所变化，导致产生内应力，进而造成裂纹。在此情况下，低碳钢具有较大的收缩值，但不具备较高的延展性，导致裂纹的敏感性较强。钢的性能会受到碳的影响，因此，应由生产中的钢决定生产中钢水的含碳量，不可随便调整，但钢内裂纹的含碳量较高，且具有很强的敏感性。

1.2 钢水的静压力

在结晶器中移除铸坯后，钢水运行于导辊中，因结晶器不再起到限制作用，且压头高度的增加也会使钢水的静压力提升，这样就会在相邻的两对导辊中出现鼓肚的情况，同时，在坯壳中产生应力。在整个连铸的初期，都会出现鼓肚的情况，极易导致内部裂缝出现。因铸坯在导辊之间连续运动，造成“鼓肚—拉伸—压缩”的情况会在凝固前的应力状态中循环出现。因在整个铸坯过程的初期会出现鼓肚和内部裂纹的情况，所以，一旦裂纹向表面延续，就很容易导致钢漏事故。

1.3 热应力

在连铸坯凝固时，铸坯外表与铸坯的轴向、角部和液芯会产生温度梯度，导致不同的收缩量存在于各个部位之间，并产生热应力。在此情况下，冷区运送中的坯壳外表会出现较大的收缩，使坯壳表面出现拉应力，一旦拉应力过大或铸坯表面的温度回升过快，应力分布就会发生变化，拉力将取代应力，进而导致裂纹出现。

1.4 意外机械力

对中、对弧的不正确操作会导致导辊变形、位移和弯曲，还会在凝固的坯壳中附加一定的机械应力。

1.5 相变的应力

在钢液凝固中会出现相变，且相变的比容往往不同。在凝固低碳钢时，要经过奥氏体→铁元素固态相变和铁素体→奥氏体相变。晶格由面心立方结构取代体心立方结构，降低了原子结构的密实性，造成体积膨胀，这样就会在凝固坯壳中产生应力，一旦铸坯温度<900 ℃，矫直应变和相变就会相互叠加，极易出现裂纹。具体如图1所示。

2 对策分析

2.1 有效控制化学成分

在铸坯时，应有效控制化学成分，尤其是微合金物质，它会影响铸坯的延展性和裂纹的敏感性。因此，为了降低裂纹出现的概率，需要从最终产品的规定入手，选择可使热延展性最大化的钢成分。具体方式为：在选择碳和合金添加量时，应防止凝固包晶，防止碳含量维持在0.1%～0.13%之间，并尽可能地减少铝和铌。

2.2 控制凝固组织

在控制凝固组织时，应尽量减少铸坯中的柱状晶，并增加轴晶。过热度、冷却条件和钢水成分等因素都会影响凝固组织。在具体的生产中，对于条件比较优越且想要增加等晶组织的企业而言，可采用如下步骤：①将微型钢块或钢带安设于结晶器中，并降低钢水的过热度；②将金属粉末喷吹到结晶器中，以降低钢水过热度，并提升形核核心、扩大等轴晶区；③增强二冷区的冷却力度，并降低柱状晶区的宽度；④利用电磁搅拌。

2.3 合理控制工艺因素

应合理匹配工艺参数，使连铸坯在运行时可均匀冷却，同时，要确保一定的坯壳强度和厚度，以有效完成二次冷却。此外，虽然在脆性温度区间中实施矫直能降低裂纹出现的概率，但是，一旦矫直在脆性区完成，就会出现裂纹。如果在低于或高于这个温度区间的范围中实施矫直，就能大大减小裂纹出现的概率。很多地区的设备都广泛应用了不同的冷却设备，在防治裂纹的过程中发挥了巨大的作用。

2.4 保证良好的设备状态

为了防止出现裂纹，应在现有设备的基础上提升维修水平，并定期检查设备的工作状态，特别是要检查导辊是否转动、导辊有无松动、错位和导辊是否变形；各个扇形有无错弧、错位；转动冷却喷嘴有无堵塞；喷淋是否变形。同时，要合理使用和监测结晶器，并利用分析和统计的方法，制订过钢量的上限。此外，为了减少裂纹的出现，应严禁结晶器超期运行。

2.5 开发最具利用价值的保护渣

虽然应遵循基本原则设计保护渣，但是，各个铸机有其各自的特点，在具体工作中，应按照钢种、断面、拉速和铸机等因素，有目的地进行生产试验、探究，以开发并生产最具利用价值的保护渣。

3 结束语

在生产铸坯的过程中，虽然不可能完全杜绝铸坯裂纹的情况，但是，为了提升连铸坯的生产效率和生产质量，降级裂纹出现的概率也是一项非常重要的任务。这就需要相关生产部门细致分析裂纹产生的主要因素，并制订出有针对性的防治措施。

参考文献

[1]贺景春，陈建军，梁志刚.连铸坯裂纹主要影响因素及对策研究[J].包钢科技，2011（08）.

[2]梁伟红.连铸坯裂纹成因及预防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔编辑：张思楠〕

摘 要：通过分析连铸坯生产中的主要影响因素，提出了相应的解决对策，以期为相关单位提供一定的帮助和建议。

关键词：连铸坯；内应力；低碳钢具；保护渣

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0042-01

在连铸坯的生产过程中，裂纹是非常严重的缺陷之一，其会给铸坯之后的工作带来较大的影响。因此，了解裂纹的影响因素，并找到正确的解决对策是亟待解决的问题。

1 影响因素分析

1.1 化学成分

以碳为例，碳的质量分数在0.2%左右时，低碳钢最容易出现裂纹，这是由于在包晶出现反应时，比容会有所变化，导致产生内应力，进而造成裂纹。在此情况下，低碳钢具有较大的收缩值，但不具备较高的延展性，导致裂纹的敏感性较强。钢的性能会受到碳的影响，因此，应由生产中的钢决定生产中钢水的含碳量，不可随便调整，但钢内裂纹的含碳量较高，且具有很强的敏感性。

1.2 钢水的静压力

在结晶器中移除铸坯后，钢水运行于导辊中，因结晶器不再起到限制作用，且压头高度的增加也会使钢水的静压力提升，这样就会在相邻的两对导辊中出现鼓肚的情况，同时，在坯壳中产生应力。在整个连铸的初期，都会出现鼓肚的情况，极易导致内部裂缝出现。因铸坯在导辊之间连续运动，造成“鼓肚—拉伸—压缩”的情况会在凝固前的应力状态中循环出现。因在整个铸坯过程的初期会出现鼓肚和内部裂纹的情况，所以，一旦裂纹向表面延续，就很容易导致钢漏事故。

1.3 热应力

在连铸坯凝固时，铸坯外表与铸坯的轴向、角部和液芯会产生温度梯度，导致不同的收缩量存在于各个部位之间，并产生热应力。在此情况下，冷区运送中的坯壳外表会出现较大的收缩，使坯壳表面出现拉应力，一旦拉应力过大或铸坯表面的温度回升过快，应力分布就会发生变化，拉力将取代应力，进而导致裂纹出现。

1.4 意外机械力

对中、对弧的不正确操作会导致导辊变形、位移和弯曲，还会在凝固的坯壳中附加一定的机械应力。

1.5 相变的应力

在钢液凝固中会出现相变，且相变的比容往往不同。在凝固低碳钢时，要经过奥氏体→铁元素固态相变和铁素体→奥氏体相变。晶格由面心立方结构取代体心立方结构，降低了原子结构的密实性，造成体积膨胀，这样就会在凝固坯壳中产生应力，一旦铸坯温度<900 ℃，矫直应变和相变就会相互叠加，极易出现裂纹。具体如图1所示。

2 对策分析

2.1 有效控制化学成分

在铸坯时，应有效控制化学成分，尤其是微合金物质，它会影响铸坯的延展性和裂纹的敏感性。因此，为了降低裂纹出现的概率，需要从最终产品的规定入手，选择可使热延展性最大化的钢成分。具体方式为：在选择碳和合金添加量时，应防止凝固包晶，防止碳含量维持在0.1%～0.13%之间，并尽可能地减少铝和铌。

2.2 控制凝固组织

在控制凝固组织时，应尽量减少铸坯中的柱状晶，并增加轴晶。过热度、冷却条件和钢水成分等因素都会影响凝固组织。在具体的生产中，对于条件比较优越且想要增加等晶组织的企业而言，可采用如下步骤：①将微型钢块或钢带安设于结晶器中，并降低钢水的过热度；②将金属粉末喷吹到结晶器中，以降低钢水过热度，并提升形核核心、扩大等轴晶区；③增强二冷区的冷却力度，并降低柱状晶区的宽度；④利用电磁搅拌。

2.3 合理控制工艺因素

应合理匹配工艺参数，使连铸坯在运行时可均匀冷却，同时，要确保一定的坯壳强度和厚度，以有效完成二次冷却。此外，虽然在脆性温度区间中实施矫直能降低裂纹出现的概率，但是，一旦矫直在脆性区完成，就会出现裂纹。如果在低于或高于这个温度区间的范围中实施矫直，就能大大减小裂纹出现的概率。很多地区的设备都广泛应用了不同的冷却设备，在防治裂纹的过程中发挥了巨大的作用。

2.4 保证良好的设备状态

为了防止出现裂纹，应在现有设备的基础上提升维修水平，并定期检查设备的工作状态，特别是要检查导辊是否转动、导辊有无松动、错位和导辊是否变形；各个扇形有无错弧、错位；转动冷却喷嘴有无堵塞；喷淋是否变形。同时，要合理使用和监测结晶器，并利用分析和统计的方法，制订过钢量的上限。此外，为了减少裂纹的出现，应严禁结晶器超期运行。

2.5 开发最具利用价值的保护渣

虽然应遵循基本原则设计保护渣，但是，各个铸机有其各自的特点，在具体工作中，应按照钢种、断面、拉速和铸机等因素，有目的地进行生产试验、探究，以开发并生产最具利用价值的保护渣。

3 结束语

在生产铸坯的过程中，虽然不可能完全杜绝铸坯裂纹的情况，但是，为了提升连铸坯的生产效率和生产质量，降级裂纹出现的概率也是一项非常重要的任务。这就需要相关生产部门细致分析裂纹产生的主要因素，并制订出有针对性的防治措施。

参考文献

[1]贺景春，陈建军，梁志刚.连铸坯裂纹主要影响因素及对策研究[J].包钢科技，2011（08）.

[2]梁伟红.连铸坯裂纹成因及预防[J].湖南冶金，2009（06）.

〔编辑：张思楠〕