1、連鑄結(jié)晶器振動(dòng)與鑄坯表面質(zhì)量連鑄結(jié)晶器振動(dòng)與鑄坯表面質(zhì)量 蔡開科蔡開科 秦秦 哲哲 孫彥輝孫彥輝北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院2010.6目目 錄錄1.結(jié)晶器振動(dòng)概述結(jié)晶器振動(dòng)概述2.鑄坯表面振痕形成鑄坯表面振痕形成3.鑄坯表面振痕形貌特征鑄坯表面振痕形貌特征4.鑄坯表面振痕對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響鑄坯表面振痕對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響5.鑄坯表面橫裂紋形成機(jī)理鑄坯表面橫裂紋形成機(jī)理6.影響鑄坯表面振痕形成原因影響鑄坯表面振痕形成原因7.減輕鑄坯表面振痕措施減輕鑄坯表面振痕措施1.結(jié)晶器振動(dòng)概述結(jié)晶器振動(dòng)概述(1)結(jié)晶器的作用結(jié)晶器的作用o保證沿結(jié)晶器周邊坯殼均勻生長，形成規(guī)定的鑄

2、坯形保證沿結(jié)晶器周邊坯殼均勻生長，形成規(guī)定的鑄坯形狀；狀；o在盡可能高的拉速下，形成足夠的坯殼厚度，保證出在盡可能高的拉速下，形成足夠的坯殼厚度，保證出結(jié)晶器不漏鋼；結(jié)晶器不漏鋼；o促進(jìn)結(jié)晶器內(nèi)鋼水促進(jìn)結(jié)晶器內(nèi)鋼水渣相渣相坯殼坯殼銅板之間的相互均銅板之間的相互均衡發(fā)展，保證有良好的鑄坯表面質(zhì)量；衡發(fā)展，保證有良好的鑄坯表面質(zhì)量；o前兩點(diǎn)是決定了連鑄機(jī)生產(chǎn)率，而后者決定了鑄坯表前兩點(diǎn)是決定了連鑄機(jī)生產(chǎn)率，而后者決定了鑄坯表面質(zhì)量。面質(zhì)量。(2)結(jié)晶器振動(dòng)作用結(jié)晶器振動(dòng)作用o 防止凝固殼與銅板粘結(jié)而拉裂漏鋼；防止凝固殼與銅板粘結(jié)而拉裂漏鋼；o 有利于鋼液面液渣滲漏到坯殼與銅板間形成液渣膜有利于鋼液

3、面液渣滲漏到坯殼與銅板間形成液渣膜起潤滑作用，改善鑄坯表面質(zhì)量；起潤滑作用，改善鑄坯表面質(zhì)量；(3)結(jié)晶器振動(dòng)模式結(jié)晶器振動(dòng)模式 結(jié)晶器振動(dòng)模式是指振動(dòng)速度隨時(shí)間變化規(guī)律，可分結(jié)晶器振動(dòng)模式是指振動(dòng)速度隨時(shí)間變化規(guī)律，可分為三種：為三種： 矩形速度規(guī)律矩形速度規(guī)律 如圖如圖1中中1所示其特點(diǎn)：所示其特點(diǎn)：o結(jié)晶器下降時(shí)與拉速同步運(yùn)結(jié)晶器下降時(shí)與拉速同步運(yùn)動(dòng)，以三倍速度上升，有利動(dòng)，以三倍速度上升，有利脫模。脫模。o結(jié)晶器上升和下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)速結(jié)晶器上升和下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)速度有很大突變，振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)度有很大突變，振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊。生強(qiáng)烈沖擊。圖圖1 矩形及梯形速度規(guī)律曲線矩形及梯形速度規(guī)律曲線1-矩形速

4、度規(guī)律矩形速度規(guī)律2-梯形速度規(guī)律梯形速度規(guī)律 梯形速度規(guī)律梯形速度規(guī)律 如圖如圖1中中2所示其特點(diǎn)：所示其特點(diǎn)：o 有負(fù)滑脫運(yùn)動(dòng)，坯殼中有負(fù)滑脫運(yùn)動(dòng)，坯殼中產(chǎn)生壓應(yīng)力，有利于斷產(chǎn)生壓應(yīng)力，有利于斷裂處焊合和脫模。裂處焊合和脫模。o 結(jié)晶器上升和下降轉(zhuǎn)折結(jié)晶器上升和下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)速度變化較緩和，提點(diǎn)速度變化較緩和，提高振動(dòng)機(jī)構(gòu)較平穩(wěn)。高振動(dòng)機(jī)構(gòu)較平穩(wěn)。圖圖1 矩形及梯形速度規(guī)律曲線矩形及梯形速度規(guī)律曲線1-矩形速度規(guī)律矩形速度規(guī)律2-梯形速度規(guī)律梯形速度規(guī)律正弦速度規(guī)律正弦速度規(guī)律 如圖如圖2所示，正弦速度規(guī)律特點(diǎn)：所示，正弦速度規(guī)律特點(diǎn)：o結(jié)晶器與坯殼間有負(fù)滑脫運(yùn)動(dòng)，有利結(jié)晶器與坯殼間有負(fù)滑脫運(yùn)

5、動(dòng)，有利于坯殼愈合和脫模。于坯殼愈合和脫模。o加速度曲線變化緩和，結(jié)晶器振動(dòng)平加速度曲線變化緩和，結(jié)晶器振動(dòng)平穩(wěn)。穩(wěn)。o加速度較小，可以采用高頻振動(dòng)，有加速度較小，可以采用高頻振動(dòng)，有利于消除粘結(jié)和脫模。利于消除粘結(jié)和脫模。 o正弦振動(dòng)是用偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，比用凸正弦振動(dòng)是用偏心機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，比用凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)越，加工制造容易，潤滑方輪機(jī)構(gòu)優(yōu)越，加工制造容易，潤滑方便，運(yùn)動(dòng)精度高。便，運(yùn)動(dòng)精度高。圖圖2 正弦及非正弦速度曲線正弦及非正弦速度曲線 非正弦速度規(guī)律非正弦速度規(guī)律 如圖如圖2所示其特點(diǎn)：所示其特點(diǎn)：o負(fù)滑脫時(shí)間短，有利于減輕負(fù)滑脫時(shí)間短，有利于減輕鑄坯表面振痕深度。鑄坯表面振痕深度。o正脫模時(shí)間

6、較長，可增加保正脫模時(shí)間較長，可增加保護(hù)渣消耗，有利于結(jié)晶器潤護(hù)渣消耗，有利于結(jié)晶器潤滑，減小結(jié)晶器施加在坯殼滑，減小結(jié)晶器施加在坯殼上的摩擦力，防止拉裂。上的摩擦力，防止拉裂。o負(fù)滑脫作用強(qiáng)，脫模和坯殼負(fù)滑脫作用強(qiáng)，脫模和坯殼拉裂愈合好，有利于提高拉拉裂愈合好，有利于提高拉速。速。圖圖2 正弦及非正弦速度曲線正弦及非正弦速度曲線o振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率f 0400/min o振幅或振動(dòng)行程振幅或振動(dòng)行程h=vc/f （35mm）o振動(dòng)波形（正弦、非正弦）振動(dòng)波形（正弦、非正弦）o負(fù)滑脫時(shí)間負(fù)滑脫時(shí)間tN。o正脫模時(shí)間正脫模時(shí)間TP o 波形偏斜率波形偏斜率 40%,vc拉速拉速m/min 1CN1

7、000V60t =cos()ffhPT1CP1000(1)V60 60(1)T =cosfffh（4）描述結(jié)晶器振動(dòng)的基本參數(shù)）描述結(jié)晶器振動(dòng)的基本參數(shù)2. 鑄坯表面振痕的形成鑄坯表面振痕的形成o 初生坯殼斷裂愈合。初生坯殼斷裂愈合。o 二次彎月面接觸焊合。二次彎月面接觸焊合。o 初生坯殼彎曲折疊。初生坯殼彎曲折疊。o 彎月面初生坯殼破裂溢流冷凝。彎月面初生坯殼破裂溢流冷凝。 鑄坯表面振痕形成機(jī)理：鑄坯表面振痕形成機(jī)理：o結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)速度大于拉速處于結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)速度大于拉速處于正滑脫期間，坯殼與結(jié)晶器間速度正滑脫期間，坯殼與結(jié)晶器間速度差最大，把氣隙中的液渣擠出到彎差最大，把氣隙中的液渣擠

8、出到彎月面渣層中，渣圈突出渣層（由月面渣層中，渣圈突出渣層（由1狀狀態(tài)態(tài)2狀態(tài)）。狀態(tài)）。o結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)速度大于鑄坯拉速結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)速度大于鑄坯拉速處于負(fù)滑脫期間，液渣被泵入到坯處于負(fù)滑脫期間，液渣被泵入到坯殼與結(jié)晶器壁縫隙中起潤滑作用，殼與結(jié)晶器壁縫隙中起潤滑作用，渣圈壓力迫使彎月面坯殼向內(nèi)彎曲渣圈壓力迫使彎月面坯殼向內(nèi)彎曲形成振痕（由形成振痕（由3狀態(tài)狀態(tài)4狀態(tài)）。狀態(tài)）。o渣圈擠壓力消失鋼水靜壓力又把彎渣圈擠壓力消失鋼水靜壓力又把彎月面初生坯殼邊緣推向渣圈（月面初生坯殼邊緣推向渣圈（5狀狀態(tài)）。這種相互運(yùn)動(dòng)一直持續(xù)到振態(tài)）。這種相互運(yùn)動(dòng)一直持續(xù)到振動(dòng)周期的結(jié)束，從而形成鑄坯表面動(dòng)周期

9、的結(jié)束，從而形成鑄坯表面的振痕的振痕。圖圖3 鑄坯振痕形成示意圖鑄坯振痕形成示意圖振痕形成過程：振痕形成過程：由此可知由此可知: o 在負(fù)滑脫期間，彎月面初生坯殼受結(jié)晶器壓力和渣圈的在負(fù)滑脫期間，彎月面初生坯殼受結(jié)晶器壓力和渣圈的擠壓向鋼液側(cè)彎曲；擠壓向鋼液側(cè)彎曲；o 在正滑脫期間，初生坯殼受鋼水靜壓力作用又貼向銅壁，在正滑脫期間，初生坯殼受鋼水靜壓力作用又貼向銅壁，鋼水溢流到凝固殼前端凝而形成振痕。鋼水溢流到凝固殼前端凝而形成振痕。o 增加正滑脫時(shí)間，減少負(fù)滑脫時(shí)間，可使彎月面初生坯增加正滑脫時(shí)間，減少負(fù)滑脫時(shí)間，可使彎月面初生坯殼被均勻貼向銅壁，振痕變淺。殼被均勻貼向銅壁，振痕變淺。3.鑄

10、坯表面振痕形貌特征鑄坯表面振痕形貌特征3.1板坯表面橫裂紋宏觀形貌板坯表面橫裂紋宏觀形貌橫裂紋位于鑄坯寬面和窄面橫裂紋位于鑄坯寬面和窄面的任一位置，橫裂紋特征：的任一位置，橫裂紋特征：o位于板坯表面，被氧化位于板坯表面，被氧化鐵膜覆蓋，酸洗后才能鐵膜覆蓋，酸洗后才能顯露。顯露。o橫裂紋與振痕共生，且橫裂紋與振痕共生，且常位于振痕波谷處。常位于振痕波谷處。o裂紋深淺不一，有長有裂紋深淺不一，有長有短，裂紋深度大于短，裂紋深度大于2mm，可能遺傳到中厚板成為可能遺傳到中厚板成為表面缺陷的來源。表面缺陷的來源。(a) （b）圖圖4.板坯表面橫裂紋形貌板坯表面橫裂紋形貌（c）3.2 板坯橫裂紋的微觀形

11、貌板坯橫裂紋的微觀形貌 (1) 原始板坯橫裂紋處取試樣，經(jīng)表面處理后直接在原始板坯橫裂紋處取試樣，經(jīng)表面處理后直接在掃描電鏡下觀察。掃描電鏡下觀察。(a)原始形貌原始形貌(b)橫裂紋放大橫裂紋放大（c）裂紋局部放大裂紋局部放大圖圖5表面橫裂紋微觀形貌表面橫裂紋微觀形貌（d）晶界白色線各點(diǎn)的探傷分析晶界白色線各點(diǎn)的探傷分析通過觀察和探針分析知：通過觀察和探針分析知：橫裂紋實(shí)質(zhì)上是沿晶界分布的，裂紋處晶粒粗大；橫裂紋實(shí)質(zhì)上是沿晶界分布的，裂紋處晶粒粗大；晶界周圍有白色線條包圍，裂紋是沿晶界產(chǎn)生和擴(kuò)晶界周圍有白色線條包圍，裂紋是沿晶界產(chǎn)生和擴(kuò)展的；展的；晶界含有晶界含有V、Cu、As、Ni、Cr、S

12、i、Ca、Mn等等元素，還發(fā)現(xiàn)有元素，還發(fā)現(xiàn)有Na、K元素；元素；晶界含有晶界含有Cu、As偏聚元素和偏聚元素和VN、AlN等第二相質(zhì)等第二相質(zhì)點(diǎn)析出物導(dǎo)致晶界脆化而產(chǎn)生裂紋；點(diǎn)析出物導(dǎo)致晶界脆化而產(chǎn)生裂紋；裂紋里含裂紋里含Na、K保護(hù)渣元素，說明結(jié)晶器彎月面有保護(hù)渣元素，說明結(jié)晶器彎月面有保護(hù)渣擠入振痕所致；保護(hù)渣擠入振痕所致；裂紋位于振痕的波谷區(qū)。裂紋位于振痕的波谷區(qū)。（2）次表面裂紋分析）次表面裂紋分析 實(shí)測(cè)板坯表面振痕間距平均為實(shí)測(cè)板坯表面振痕間距平均為5.5mm，振痕深度，振痕深度0.50.8mm，在，在窄面靠近內(nèi)弧的振痕谷底部有可見裂紋。把內(nèi)弧寬面刨掉窄面靠近內(nèi)弧的振痕谷底部有可見

13、裂紋。把內(nèi)弧寬面刨掉3mm，發(fā)現(xiàn)窄面，發(fā)現(xiàn)窄面深振痕處橫裂延伸到寬面，長度為深振痕處橫裂延伸到寬面，長度為1027mm，在窄面振痕橫裂紋處刨掉，在窄面振痕橫裂紋處刨掉3mm后在寬面也發(fā)現(xiàn)了橫裂紋長度為后在寬面也發(fā)現(xiàn)了橫裂紋長度為28mm。也就是說寬面與窄面橫。也就是說寬面與窄面橫裂紋相對(duì)應(yīng)，但寬面上橫裂紋延伸比窄面更長些（圖裂紋相對(duì)應(yīng)，但寬面上橫裂紋延伸比窄面更長些（圖6）。）。(a)板坯窄面 (b)板坯寬面 圖圖6 板坯表面橫裂紋形貌（刨掉板坯表面橫裂紋形貌（刨掉3）對(duì)皮下對(duì)皮下3mm裂紋開口處探針分析表明：裂紋開口處探針分析表明： 裂紋里有球狀?yuàn)A雜物（裂紋里有球狀?yuàn)A雜物（FeO、SiO2、

14、Al2O3、FeS），尺寸為），尺寸為10m20m； 裂紋里含有較高的裂紋里含有較高的Al、V、Ti元素，可能是晶界析出元素，可能是晶界析出物。物。 對(duì)對(duì)CSP生產(chǎn)生產(chǎn)Q235薄板坯邊部橫裂紋分析也得到與薄板坯邊部橫裂紋分析也得到與厚板坯相同的結(jié)果。厚板坯相同的結(jié)果。4. 鑄坯表面振痕對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響鑄坯表面振痕對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響 鑄坯表面不規(guī)則的振痕，經(jīng)刨掉鑄坯表面不規(guī)則的振痕，經(jīng)刨掉3mm后表面呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋表面深后表面呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋表面深振痕在皮下隱藏網(wǎng)狀裂紋。振痕在皮下隱藏網(wǎng)狀裂紋。(a) (b) 圖圖7 鋼中鋼中AlN積與裂紋指數(shù)關(guān)系積與裂紋指數(shù)關(guān)系 鑄坯表面與振痕共生的鑄坯表面與振痕共生的可

15、見橫裂紋或隱藏在皮下可見橫裂紋或隱藏在皮下313mm的網(wǎng)狀裂紋，的網(wǎng)狀裂紋，在軋制過程中，會(huì)遺傳到在軋制過程中，會(huì)遺傳到中厚板表面形成以下缺陷。中厚板表面形成以下缺陷。o表面起層或結(jié)疤缺陷表面起層或結(jié)疤缺陷 圖圖8（a）。）。o呈走向不規(guī)則呈彌散分布呈走向不規(guī)則呈彌散分布的線狀缺陷圖的線狀缺陷圖8（b）。）。o熱軋板卷爛邊缺陷熱軋板卷爛邊缺陷 圖圖8（c）。）。o熱軋板卷邊部簇狀裂紋缺熱軋板卷邊部簇狀裂紋缺陷圖陷圖8（d） 圖圖8熱軋板表面缺陷實(shí)物圖熱軋板表面缺陷實(shí)物圖(a) (b) (c) （d） 5.鑄坯橫裂紋形成機(jī)理鑄坯橫裂紋形成機(jī)理o 結(jié)晶器振動(dòng)的目的是防止初生坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)晶器振動(dòng)

16、的目的是防止初生坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)而漏鋼，但不可避免的會(huì)在初生坯殼表面上結(jié)而漏鋼，但不可避免的會(huì)在初生坯殼表面上留下振動(dòng)痕跡。而鑄坯橫裂紋產(chǎn)生于振動(dòng)痕跡留下振動(dòng)痕跡。而鑄坯橫裂紋產(chǎn)生于振動(dòng)痕跡的波谷處，振痕越深，橫裂紋越嚴(yán)重。的波谷處，振痕越深，橫裂紋越嚴(yán)重。振痕波谷處產(chǎn)生橫裂紋原因是振痕波谷處產(chǎn)生橫裂紋原因是 ：圖圖9 9 結(jié)晶器坯殼生長示意圖結(jié)晶器坯殼生長示意圖亞晶包鋼收縮強(qiáng)，亞晶包鋼收縮強(qiáng)，坯殼與銅板形成氣隙坯殼與銅板形成氣隙（圖（圖9 b9 b），振痕波谷），振痕波谷處傳熱減慢，坯殼溫處傳熱減慢，坯殼溫度高，奧氏體晶粒粗度高，奧氏體晶粒粗大降低了鋼的高溫塑大降低了鋼的高溫塑性（圖性（圖9

17、 c9 c）。尤其是）。尤其是亞包晶鋼比低碳鋼和亞包晶鋼比低碳鋼和高碳鋼表現(xiàn)更為明顯高碳鋼表現(xiàn)更為明顯（9 a9 a）。）。 在在相變相變過程中，第二過程中，第二相質(zhì)點(diǎn)（相質(zhì)點(diǎn)（AlN、Nb（CN）、）、VN等）在奧等）在奧氏體晶界析出，氏體晶界析出， 增加了晶界脆增加了晶界脆性（圖性（圖10）；）； 沿振痕波谷處，沿振痕波谷處，S、P呈正偏析，降低了鋼的高溫強(qiáng)度；呈正偏析，降低了鋼的高溫強(qiáng)度； 鑄坯在運(yùn)行過程中受到彎曲（內(nèi)弧受壓，外弧受張力）鑄坯在運(yùn)行過程中受到彎曲（內(nèi)弧受壓，外弧受張力）和矯直（內(nèi)弧受張力，外弧受壓力）以及鼓肚作用，鑄和矯直（內(nèi)弧受張力，外弧受壓力）以及鼓肚作用，鑄坯剛好處

18、于低溫脆性區(qū)（坯剛好處于低溫脆性區(qū)（900），又加上相當(dāng)于應(yīng)），又加上相當(dāng)于應(yīng)力集中力集中 “缺口效應(yīng)缺口效應(yīng)”的振痕，受到拉伸應(yīng)力作用的應(yīng)的振痕，受到拉伸應(yīng)力作用的應(yīng)變量如果超過變量如果超過1.3%，在振痕波谷處就產(chǎn)生橫裂紋。，在振痕波谷處就產(chǎn)生橫裂紋。裂紋沿奧氏體晶界擴(kuò)展直到具有良好塑性的溫度為止。裂紋沿奧氏體晶界擴(kuò)展直到具有良好塑性的溫度為止。由于拉坯阻力過大或者由于結(jié)晶器錐度過大而致使鑄坯由于拉坯阻力過大或者由于結(jié)晶器錐度過大而致使鑄坯拉裂，也是形成橫裂紋的原因之一。拉裂，也是形成橫裂紋的原因之一。6.影響鑄坯橫裂紋形成因素影響鑄坯橫裂紋形成因素（1）鋼成分）鋼成分o C：C=0.10

19、0.15%亞包晶鋼，坯殼厚度不均勻性亞包晶鋼，坯殼厚度不均勻性強(qiáng)，振痕深，易產(chǎn)生橫裂紋。強(qiáng)，振痕深，易產(chǎn)生橫裂紋。o S和和Mn/S比：比：S低（低（S40，高溫塑性強(qiáng)，減少裂紋敏感性。，高溫塑性強(qiáng)，減少裂紋敏感性。o 鋼中殘余元素：鋼中殘余元素：Cu0.10%，As+Sn+Cr+Ni0.12%。o 橫裂紋與振痕共生的。振痕深度增加，橫裂紋發(fā)生率增橫裂紋與振痕共生的。振痕深度增加，橫裂紋發(fā)生率增加。如圖加。如圖11（a），面振痕深度決定振動(dòng)參數(shù)：振動(dòng)頻），面振痕深度決定振動(dòng)參數(shù)：振動(dòng)頻率率f增加，振痕深度減小（圖增加，振痕深度減?。▓D11b）（a） (b) （2）結(jié)晶器的振動(dòng)）結(jié)晶器的振動(dòng)o

20、負(fù)滑脫時(shí)間負(fù)滑脫時(shí)間tN增加，振痕深度增加（圖增加，振痕深度增加（圖11c）o 負(fù)滑脫時(shí)間負(fù)滑脫時(shí)間tN增加，熱軋板卷邊裂增加（圖增加，熱軋板卷邊裂增加（圖11d）(c) (d) （2）結(jié)晶器的振動(dòng)）結(jié)晶器的振動(dòng)o 結(jié)晶器采用高頻率（結(jié)晶器采用高頻率（400/min），小振幅），小振幅（35mm）振動(dòng)機(jī)構(gòu)是減輕振痕和橫裂）振動(dòng)機(jī)構(gòu)是減輕振痕和橫裂紋的有效措施。紋的有效措施。 由表可知在相同板坯斷面和拉速條件下，結(jié)晶器采用高頻率（由表可知在相同板坯斷面和拉速條件下，結(jié)晶器采用高頻率（120次次/min）、小振幅（）、小振幅（3mm），比采用低頻率），比采用低頻率(71次次/min)大振幅大振幅（

21、5mm），澆微合金鋼其振動(dòng)深度由），澆微合金鋼其振動(dòng)深度由0.58mm，降到，降到0.425mm，減少了減少了27%，有利于減少板坯邊部橫裂紋。，有利于減少板坯邊部橫裂紋。 （3）合適二冷強(qiáng)度）合適二冷強(qiáng)度 對(duì)于對(duì)于C-Mn-Al鋼：如圖鋼：如圖12，溫度，溫度900，鋼高溫塑性鋼高溫塑性RA突然下突然下降，這是因?yàn)椋航?，這是因?yàn)椋?相變，在奧氏體相變，在奧氏體周圍鐵素體析出。周圍鐵素體析出。 在晶界有在晶界有AlN質(zhì)點(diǎn)析質(zhì)點(diǎn)析出。出。 使鋼高溫塑性使鋼高溫塑性（RA值）降低，裂紋值）降低，裂紋敏感性增強(qiáng)。敏感性增強(qiáng)。 生產(chǎn)實(shí)踐也證明，生產(chǎn)實(shí)踐也證明，鑄坯表面溫度落入第鑄坯表面溫度落入第III

22、脆性區(qū)脆性區(qū)（900）進(jìn)行彎）進(jìn)行彎曲矯直，會(huì)導(dǎo)致橫裂曲矯直，會(huì)導(dǎo)致橫裂紋增加（圖紋增加（圖13）。）。 C-Mn-Al-Nb鋼高鋼高溫塑性如圖溫塑性如圖14。由。由圖知，隨圖知，隨Nb含量增含量增加，加，RA值降低，塑值降低，塑性轉(zhuǎn)變溫度升高，裂性轉(zhuǎn)變溫度升高，裂紋敏感性增強(qiáng)。紋敏感性增強(qiáng)。Nb=0，塑性轉(zhuǎn)變溫，塑性轉(zhuǎn)變溫度為度為900，Nb=0.005%，則，則為為1000以上。以上。C-Mn-Al-Ti.V.Nb鋼高溫塑性如圖鋼高溫塑性如圖15。由圖可知各鋼號(hào)的第。由圖可知各鋼號(hào)的第III脆性區(qū)的溫脆性區(qū)的溫度范圍（表度范圍（表1）。）。o生產(chǎn)實(shí)踐表明，澆含生產(chǎn)實(shí)踐表明，澆含Nb、V鋼（

23、鋼（2501800mm，拉，拉速速0.9m/min），在矯直區(qū)），在矯直區(qū)板坯溫度低于板坯溫度低于900，邊部，邊部橫裂紋嚴(yán)重，采用較弱二冷橫裂紋嚴(yán)重，采用較弱二冷強(qiáng)度，把板坯邊部溫度提高強(qiáng)度，把板坯邊部溫度提高到到960，邊裂大為減輕。，邊裂大為減輕。 改進(jìn)前后角部溫度變化改進(jìn)前后角部溫度變化 由于含由于含Nb、V、Ti鋼鑄坯在二冷鋼鑄坯在二冷區(qū)冷卻過程中在區(qū)冷卻過程中在奧氏體晶界第二奧氏體晶界第二相質(zhì)點(diǎn)析出（圖相質(zhì)點(diǎn)析出（圖16），降低了），降低了鋼的高溫塑性，鋼的高溫塑性，在彎曲矯直力作在彎曲矯直力作用下，在振痕波用下，在振痕波谷的應(yīng)力集中而谷的應(yīng)力集中而產(chǎn)生橫裂紋產(chǎn)生橫裂紋。三個(gè)鋼種不

24、同溫度析出物類型和尺寸如表三個(gè)鋼種不同溫度析出物類型和尺寸如表2 因此，為防止鑄坯橫向裂紋產(chǎn)生，從連鑄二冷因此，為防止鑄坯橫向裂紋產(chǎn)生，從連鑄二冷角度來講，就是要控制好鑄坯溫度分布均勻性，角度來講，就是要控制好鑄坯溫度分布均勻性，在彎曲和矯直時(shí)鑄坯溫度不應(yīng)落入第在彎曲和矯直時(shí)鑄坯溫度不應(yīng)落入第脆性區(qū)。脆性區(qū)。為此連結(jié)二冷配水原則是：為此連結(jié)二冷配水原則是：采用中等冷卻強(qiáng)度使鑄坯表面溫度保持在塑性采用中等冷卻強(qiáng)度使鑄坯表面溫度保持在塑性轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行彎曲、矯直；轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行彎曲、矯直；二冷區(qū)鑄坯縱向和橫向冷卻水分布均勻，防止二冷區(qū)鑄坯縱向和橫向冷卻水分布均勻，防止鑄坯溫度降到鑄坯溫度降到A

25、r3以下發(fā)生以下發(fā)生反復(fù)相變，阻反復(fù)相變，阻止第二相質(zhì)點(diǎn)止第二相質(zhì)點(diǎn)AlN，Nb（CN）的析出。）的析出。防止鑄坯邊部過冷。防止鑄坯邊部過冷。（4）其他方面）其他方面 結(jié)晶器錐度、結(jié)晶器液面波動(dòng)過大、保結(jié)晶器錐度、結(jié)晶器液面波動(dòng)過大、保護(hù)渣潤滑、鑄機(jī)輥道的對(duì)中等都對(duì)鑄坯橫裂護(hù)渣潤滑、鑄機(jī)輥道的對(duì)中等都對(duì)鑄坯橫裂紋產(chǎn)生影響紋產(chǎn)生影響。7.減少橫裂紋措施減少橫裂紋措施鑄坯橫裂紋控制技術(shù)措施：鑄坯橫裂紋控制技術(shù)措施：（1）控制鋼成分）控制鋼成分 目前對(duì)于管線，船板等高級(jí)別鋼的碳含量在目前對(duì)于管線，船板等高級(jí)別鋼的碳含量在0.08%0.12%，結(jié)晶器凝固時(shí)發(fā)生亞包晶反應(yīng)，使鑄坯對(duì)裂，結(jié)晶器凝固時(shí)發(fā)生亞

26、包晶反應(yīng)，使鑄坯對(duì)裂紋非常敏感。在保證鋼材力學(xué)性能前提下，碳的控制可紋非常敏感。在保證鋼材力學(xué)性能前提下，碳的控制可避開裂紋敏感區(qū)。應(yīng)控制避開裂紋敏感區(qū)。應(yīng)控制S40?？刂其撝袣堄嘣乜刂其撝袣堄嘣谻u+As+Sn0.10%。（2）控制鋼中）控制鋼中Al、N含量含量 為了避免鋼中為了避免鋼中AlN形成引起鑄坯矯直時(shí)橫裂紋和軋制形成引起鑄坯矯直時(shí)橫裂紋和軋制時(shí)的熱脆性，應(yīng)控制鋼中時(shí)的熱脆性，應(yīng)控制鋼中Als和和N含量。為減少鋼中含量。為減少鋼中N含量，應(yīng)控制：出鋼含量，應(yīng)控制：出鋼N15ppm；LF精煉吸氮精煉吸氮5ppm；澆注過程鋼包到中包吸氮；澆注過程鋼包到中包吸氮3ppm，中包，中包到結(jié)

27、晶器吸氮到結(jié)晶器吸氮1ppm。使鋼中。使鋼中N30ppm。鋼中。鋼中Al N=3510-4就可避免或減輕就可避免或減輕AlN析出。析出。（3）控制鋼中）控制鋼中Nb、V、Ti的含量的含量 鋼中鋼中Nb、V、Ti等微合金元素的存在，使得鋼材的強(qiáng)等微合金元素的存在，使得鋼材的強(qiáng)度明顯提高，為了避免因鋼中各種碳氮化物析出使鑄坯度明顯提高，為了避免因鋼中各種碳氮化物析出使鑄坯熱塑性降低，增強(qiáng)鑄坯表面裂紋敏感性，可采用：熱塑性降低，增強(qiáng)鑄坯表面裂紋敏感性，可采用： 對(duì)于加入對(duì)于加入Nb的鋼種，加入的鋼種，加入0.01%0.02%Ti，使鋼中使鋼中Ti/N3.4：1,促使鋼中形成粗大的促使鋼中形成粗大的TiN析出析出物，并且物，并且Nb（C、N）、）、VC等以等以TiN為核心形成粗大為核心形成粗大的析出物，減輕鑄坯橫裂紋的形成。的析出物，減輕鑄坯橫裂紋的形成。 鋼中加入鋼中加入B、