连铸板坯表面横裂纹的形成及防止措施

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横裂纹多出现在连铸坯宽面和窄面，有时也见于角部，垂直于拉坯方向，位于内弧面振痕底部伴随着S、P等元素的正偏析，长度在20mm左右，有的长度达30-50mm，裂纹深度从1mm至10-15mm，在角部最深可达50mm左右。横裂纹的形成机理主要集中在三个方面：（1）由于发生γ/α相变以及Al、Nb、V等碳氮化物的析出，铸坯热塑性在700-900℃时很低；而在铸机矫直点处铸坯表面温度通常处于这一温度范围内。（2）裂纹与振痕有关，因此振痕形成机理很重要。（3）裂纹与P的偏析有关。

用拉断时的试样断面收缩率（RA）来定量评价钢种的热塑性，RA必须大于40%才能确保不产生横裂纹。从钢的熔点附近至600℃温度区间，存在3个明显的脆性区域：熔点~1200℃为第Ⅰ脆性区；1200~900℃为第Ⅱ脆性区；900~600℃为第Ⅲ脆性区。第Ⅲ脆性区主要在低应变速率（10-4~10-2/s）下出现，连铸过程铸坯弯曲、矫直以及鼓肚变形等的应变速率在10-3~10-4/s，因此连铸坯弯曲和矫直时表面温度在第Ⅲ脆性区时易于产生表面很裂纹。第Ⅲ脆性区的脆化可进一步分为γ单相区低温域（800~900℃）的脆化和（γ+α）两相区高温域（700~800℃）的脆化。钢种不同，第Ⅲ脆性区的脆化机理不同。振痕会导致底部粗大的奥氏体晶粒结构，边界处容易产生微观裂痕，且有利于微观裂痕在外力作用下进一步扩展。S、P对钢在高温下的强度、塑性及凝固裂纹敏感性都有不利影响，增大Mn/S比可降低钢的裂纹敏感性。

防止铸坯横裂纹的相关技术措施：（1）对于第Ⅲ脆性区偏向低温侧，且区间相对较窄的情况，应采用“热性”法（控制铸坯表面温度高于900℃）；对于第Ⅲ脆性区较宽的情况下，应该采用“冷性”法（低于700℃）。（2）并严格控制钢中Al、N、Nb等元素的含量，向钢中添加Ti、Ca、Zr等元素抑制碳化物、氮化物在晶界析出。（3）采用合适的二冷工艺。（4）碳含量应尽量避开0.10%~0.15%。（5）尽量减小铸坯运行过程中受到外力（弯曲、矫直、鼓肚及辊子不对中等）作用。（6）采用高频率小振幅结晶器振动、采用合适的结晶器锥度以及合适的保护扎可以有效地改善振痕形状，提高铸坯表面质量，从而减小横裂发生位置。（7）尽量保持初始凝固的均匀性、弯月面处采取缓冷、结晶器表面平滑有利于减轻偏析。