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２００６年第６期 鞍钢技术 总第３４２期 ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮ（＿）Ｉ １）（ Ｙ 微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素 常桂华 吕志升 曹东 修国涛 吴世龙ｚ 王向辉ｚ 吴春杰ｚ （１．鞍钢股份有限公司技术中心 ２．鞍钢股份有限公司第二炼钢厂） 摘要通过对含铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯的硫印数据进行统计分析，得出了角横裂 纹的影响因素，提出了角横裂纹的控制措施，即硫含量应控制在０．００４％以下．锰含量为上限． 磷含量为０．００７ ～０．０１８ ，过热度为１Ｏ～３Ｏ℃，拉速控制为１．ｉｍ／ｍｌｎ．开发合适的二冷配 水制度．提高铸机设备精度。 关键词微合金化钢 连铸板坯角横裂纹 中图分类号：＂ＩＦ７７７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４６１３（２００６）０６—００２５—０４ Ｆａｃｔｏｒｓ Ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｃｒａｃｋ ａｔ Ｃｏｒｎｅｒ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏ—ａｌｌｏｙｉｎｇ Ｓｌａｂ Ｃｈａｎｇ Ｇｕｉｈｕａ Ｉ．ａ Ｚｈｉｓｈｅｎｇ Ｃａｏ Ｄｏｎｇ Ｘｉｕ Ｇｕｏｔａｏ Ｗｕ Ｓｈｉｌｏｎｇ Ｗａｎｇ Ｘｉａｎｇｈｕｉ Ｗｕ Ｃｈｕｎｊｅ （１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． ２．Ｎｏ．２ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．。Ｌｔｄ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔａｔｉＮｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ＯＮ ｓｕｌｆｕｒ ｐｒｉｎｔ ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｅａＭｎｇ ｍｉｃｒｏ－ａｌｌｏｙｉｎｇ ｓｌａｂ ｗｉｔｈ Ｎｂ．Ｖ ａｎｄ＂１３．ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｌｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｔｒａｎｓｖｅｒ￣ｃｏｍｅｒ ｃｒａｃ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏＩ ｍｅａ ｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｒｏ￣ｔ，ｔｈａｔ ｉｓ．Ｓ，Ｍｎ ａｎｄ Ｐ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｔ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．００４ ．ｕｐｐｅｒ ｌｉｒｎ＿ ｉｔ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ０．００７％ａｎｄ ０．０１８％．ｒｅｓｅｐｃｉｔｖｅｌｙ，ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ ｉｓ １Ｏ～３０ Ｃ，ｄｒａｗｉｎｇ ｓｐｅｅｄ ｉｓ １．１ｍ／ｍｉｎ ａｎｄ ｓｕｉｔａｂｌｅ，￣ｃｏｎｄａｒｙ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａ也ｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｄｅｖｉｃｅ ｐｍｃｉｄｏｎ ｏｆ ｃａｓｔｅｒ ａｒｅ ａｌｓｏ ｎｅｅｄｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｍｉｃｒｏ－ａｌｌｏｙｌｎｇ ｓｋ ｌ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｓｌａｂ ｔｒａｎｓｖｅｒ￣ｃｏｍｅｒ ｃｒａｃｋ １ 前言 学成分。图１为角横裂纹的形貌。由图１可见，角 近年来，为了满足油气管线基础设施建设和 横裂纹发生在板坯内弧和窄面的交界线处，并且 汽车工业的发展需要，国内含铌、钒、钛微合金化 向两边延伸，裂纹的延伸方向与拉坯方向垂直。 管线钢、汽车用钢的产量迅速增加。但是，连铸过 程中，钢中微细碳及氮化物的析出使铸坯脆性提 发生角横裂纹板坯的化学成分／％ 高，因此，微合金化铜连铸坯的角横裂纹发生率显 Ｍｎ Ｐ Ｓ Ａｌ Ｎｂ Ｖ 著高于普通钢铸坯［ 。本文在统计分析含铌、钒和 １．３２ ０．０ｌ８ ０．００７ ０．０２４ ０．０３９ ０．０３ ０．０１３ 钛微合金化钢连铸板坯硫印数据的基础上，得出 角横裂纹的影响因素，并提出相应的控制措施。 ３角横裂纹的影响因素 ３．１硫含量 ２角横裂纹的主要形貌 图２为角横裂纹与钢水中硫含量的关系。角 表１为出现角横裂纹的微合金化钢板坯的化 横裂纹的级别为０．５级，铸坯的尺寸为２３０ｍｍＸ １４５０ｍｍ，拉速为ｌｍ／ｍｉｎ，过热度为２５ Ｃ。由图２ 常桂华，工程师，１９９２年毕业于东北大学铸造专业．现工作 可见，随着硫含量的增加，角横裂纹的发生率明显 于鞍钢股份有限公司技术中心冶金工艺研究所（１１４Ｏ０９） 提高。 维普资讯 http://www.cqvip.com
《鞍钢技术＞＞２００６年第６期 ・２６・ 总第３４２期 图１角横裂纹形貌 随着［、厂］×［Ｎ］值的增大，钢的高温延塑性变差。 本硫印库统计的微合金化钢的Ｎ含量为０．００１ ＼ ～瓣 Ｏ．００３ 。 鼋《 颦 ｇ 硫含量／ 图２角横裂纹与钢水中硫含量的关系 ３．２拉速 拉迷／ｍ・ｒａｉｎ 图３为角横裂纹发生率与拉速的关系。板坯 图３ 角横裂纹与拉速的关系 的尺寸为２３０ｍｍＸ １４５０ｍｍ，过热度为２５．ｃ，硫含 量为０．００４ ～Ｏ．００９％。可见，随着拉速的提高， ＼ 角裂发生率呈缓慢上升趋势，在１６ ～２３ 之间 姗 变化，说明拉速的变化对角横裂纹的影响不大。 寺５ 但拉速为１．１ｍ／ｍｉｎ时，角横裂纹发生率降到最 颦 低点３ 。研究表明［。］，平均振痕深度大，角横裂 纹的发生率较高。而平均振痕深度与负滑脱时间 密切相关，当负滑脱时间ｔＮ大约为０．１６Ｓ时，振 钒含量／ 痕平均深度最小。本研究中，拉速为１．１ｍ／ｍｉｎ 图４角横裂纹与钒含量的关系 时，负滑脱时间 为０．１６ｓ；拉速为０．８ｍ／ｍｉｎ时， 负滑脱时间 为０．１８ｓ；拉速为１．２ｍ／ｍｉｎ时，负 ３．４铌含量 滑脱时间 为０．１４ｓ。因此，拉速为１．１ｍ／ｍｉｎ时， 图５为角横裂纹与铌含量的关系。铸坯尺寸 角横裂纹发生率最低。 为２３０ｍｍ Ｘ １４５０ｍｍ，过热度为２５ Ｃ，Ｅｓ３为 ３．３钒含量 ０．００４％～０．００９ 。可见，当Ｎｂ含量增加时，角 图４为角横裂纹与钒含量的关系。铸坯尺寸 横裂纹发生率为１０ ～３ｏ％，无明显规律。 为２３０ｍｍ Ｘ １４５０ｍｍ，过热度为２５℃，Ｅｓ３为 ３．５钛含量 ０．００４ ９，６～Ｏ．００９ 。可见，当Ｖ含量增加时，角横 图６为角横裂纹与钛含量的关系。铸坯尺寸 裂纹发生率提高。Ｍｉｎｔｚ等人［。 的研究结果表明， 为２３０ｍｍ Ｘ １４５０ｍｍ，过热度为２５ Ｃ，Ｅｓ］为 维普资讯 http://www.cqvip.com
常桂华吕志升曹东修国涛吴世龙王向辉吴舂杰 微合金化钢连铸板坯角横裂纹的影响因素 ．２７． ｏ．００４ ～０．００９ Ｉ［Ｎ］为０．００１ ９／５～０．００３ 。 由图６可以看出，当－ｎ含量增加时，角横裂纹发 生率先升高，达到３０ 左右之后开始下降；当 含量为０．０１８ 时，角横裂纹发生率降到最低，达 ６．５ ９／６。Ｔｕｒｋｄｏｇｓｎ研究发现，钢中Ｎ含量小于 ０．００４５％，Ｔｉ含量为０．０１５ ～Ｏ．０２ 时，横裂纹 明显减少＿４］，这一点与本研究结果基本吻合。这 是因为钢水中的 容易与Ｎ形成ＴｉＮ，ＴｉＮ高温 溶解度较低且不易粗化，因而可以细化组织晶 粒。 蚺 颦 薯 铌宙最／ 图５角横裂纹与Ｎｂ含量的关系 ［｝＿０１ ０ ０．０１ ４ ０．０１８ 钛古量／ 图６角横裂纹与钛含量的关系 ３．６中间包钢水过热度 图７为角横裂纹与中间包钢水过热度的关 系。铸坯尺寸为２３０ｍｍ）＜１４５０ｍｍ，拉速为１．０ｍ／ ｍｉｎ，Ｅｓ］为０．００４ ９／５～０．００９ ９／５。过热度为１５～ ３０ Ｃ时，角横裂纹的发生率达１８ ～２２ 。可见， 角裂发生率受过热度变化的影响不大。 ３．７磷含量 图８为角横裂纹与磷含量的关系。铸坯尺寸 为２３０ｍｍ×１４５０ｍｍ，拉速为１．０ｍ／ｒａｉｎ，过热度 为２５ Ｃ，ＩＳ］为０．００４％～０．００９ 。由图８可见， Ｐ含量对角横裂纹的影响不明显，裂纹发生率大 都低于２０ 。铃木洋夫 等人认为，磷含量为 ０．０１ ～０．０４ 时，对钢的高温塑性没有影响。 ＼ 瓣 群 抠 耀 ｌ ５ ２０ ２５ ３Ｏ 过热度／Ｃ 图７角横裂纹与中间包钢水过热度的关系 ３ 、 瓣２ ｌ 颦 ｓ ０．００６ ０．０ｌｌ ０．０ｌ６ 磷台 ／ 图８角横裂纹与磷含量的关系 ３．８［Ｍｎ］／ＥＳ］ 图９为角横裂纹与ＥＭ￣］／Ｅｓ３的关系。铸坯尺 寸为２３０ｍｍ×１４５０ｍｍ，拉速为１．０ｍ／ｒａｉｎ，过热 度为２５ Ｃ，ＩＳ］为０．００４％～０．００９ ，增加ＬＭｎ］／ Ｃｓ］的值有助于降低角裂的发生。 ［ＩＭｎ］／［Ｓ］ 图９角横裂纹与ＥＭｎ］／ＬＳｊ的关系 ４角横裂纹的控制措施 （１）Ｓ含量和Ｍｎ含量 如果增加脱硫环节，将会增加成本，而且管 线用钢等微合金化钢种中，硫含量基本低于 ０．０１ ，因此，单纯降硫不是最佳的办法。 ＨｉｅｂｌｅｒＥｅ 的研究表明，可以通过控制［Ｍｎ］／ＥＳ］的 值来提高产生裂纹的临界应变，从而减少裂纹的 维普资讯 http://www.cqvip.com
・２８・ 发生。由硫印数据库分析结果可以得出，控制硫 含量尽量低于０．００４ ９，６，角裂发生率便可以控制 在３ ９，６以内。［Ｍｎ３应该控制在上限，尽量提高 ［№］／［ｓ］的值。 （２）拉速 由图３可以看出，实际生产中的拉速应该控 制为１．１ｍ／ｍｉｎ。 （３）中间包过热度 由图７可以看出，过热度为１５～３Ｏ℃时，对 角横裂纹影响不大。实际生产中，应综合考虑铸 坯表面质量和内部质量确定最佳的过热度。 （４）微量元素含量 由图４、５、６可看出，Ｖ含量应该控制在下限， Ｎｂ含量按钢种的要求范围控制即可，ｍ含量按 上限控制。 （５）Ｐ含量 由图８可以看出，Ｐ含量对角横裂纹影响不 大，可以控制在０．００９ ～Ｏ．０１８ 。 （６）二冷配水制度 二冷制度应根据高温脆性制定；矫直区的铸 坯表面温度应避开脆性曲线最低温度区间，控制 矫直温度是抑制铸坯角横裂纹的重要手段。由于 铸坯角部为二维冷却，散热较快，特别是当二冷 水直接喷到铸坯角部时，其冷却过强，铸坯在矫 直过程中易生产角横裂纹。 因此，此类钢种应采取弱强度的二冷制度， 同时将铸坯矫直区的二冷喷嘴由每排３个改为 每排两个，避免铸坯角部过冷。 （７）铸机精度 研究表明，当铸机对弧精度不足并受到额外 弯曲应力时，铸坯容易产生角横裂纹ｌ７］。建议在 实际生产中，定期对铸机进行检修维护。每个浇 次间隔对结晶器对弧进行测量；每次更换整体段 时，对整体段对弧进行测量；每次定修前、后均对 铸机进行辊缝测量，发现超标及时调整，以保证 铸机对弧精度。 《鞍钢技术￣２００６年第６期 总第３４２期 ５结论 为了降低含铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯 角横裂纹的发生，应采取以下措施： （１）微合金化钢角横裂纹发生率随着Ｓ、Ｖ 含量的增加而提高；随着 含量的增加先提高后 降低，啊含量大约为０．０１２ 时，角裂发生率最 高。本研究表明，Ｎｂ对角横裂纹无明显影响。 （２）过热度为１５～３０￣Ｃ，［Ｐ３为０．００９ ～ ０．０１８ ９，５时，对角横裂纹发生率影响不大。 （３）角横裂纹发生率随着［Ｍ￣３／ＥＳ３值的提 高而降低。 （４）生产过程中，［ｓ３应控制在下限，小于 ０．００４ ；［ ］应控制在上限，为１．５３２ ；过热 度应为１５～３Ｏ℃，并结合内部质量来确定；拉速 控制为１．１ｍ／ｍｉｎ；Ｖ的加入量按下限控制，为 ０．０３ ；［Ｐ３应控制为０．００９ ９／５～Ｏ．０１８ 。 （５）制定合理的二冷配水制度，矫直区温度 应该避开铸坯脆性温度区间。 （６）定期检修铸机，保证铸机对弧精度。 参考文献 １ 王新华等．减少吉铌、钒、钛微合金化钢连铸板坯角横裂纹的 研究．钢铁，１９９８，１ ２王昌旭，王新华，王万军．提高连铸结晶器振动频率、减少振 幅、改善铸坯质量的研究．钢铁，２００３，１ ３ Ｂ．Ｍｉｎｔｚ ａｎｄＲ．Ａｂｕｓｈｏｓｈ．１ｒｏｎｒｎａ￣ｎｇ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｒｎａ ｎｇ．１９９３，Ｚ０ ４ 叶舜发．管线钢用铌微合金化钢板的生产技术．上海金属， １９９８．１１ ５ Ｈ．Ｇ．ＳＬｒＺＵＫＩ．Ｓａｔ￣ｈｉ ＮＩＳＨ【ＭＩ Ａ，Ｊｕｎ ｌＭＡＭ【瓜Ａ，ａｎｄ Ｙａ— ｓｕｓｈｉ ＮＡＫＡＭＵＲＡ．Ｈｏｔ Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｉｎ Ｓｔｅｅｌｓ ｉｎ ｔｈｅ－ｒｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｒｎｎ ｂｅｔｗｉｎ ９００ ａｎｄ ６００℃．ＴＥＴＳＵ—ＴＯ—ＨＡＧＡＮＥ， １９８１．６７ ６ Ｈｉｅｂｌｅｒ Ｈ，Ｚｉｍｇａ￣Ｊ，Ｗｏｌｆ Ｍ Ｍ Ｉｎｎｅｒ Ｃｒａｃｋ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｎ－ ｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ：Ｓｔｒｅｓｓ Ｏｒ Ｓｗａｉｎ Ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ７．Ｓｔｅｅｌｍａ ｋｉ“ｇ Ｃｏｎｆｅ￣ ｅｎｃ￣Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ￣［Ｃ］Ｃｈｉｃａｇｏ，１９９４：４０５ ７曹广畴．板坯连铸．北京；冶金工业出版社，１９８２ （编辑许平静） 收稿日期：２００６一Ｏ２—１５
