低合金钢大断面矩形铸坯表面横裂纹的研究与控制

发布时间：2020-04-13 12:16

【摘要】：Q345E钢种为莱钢中型生产线最高级别产品,采用钒、铌、硼、钛微合金化工艺,钢中的碳含量在0.08-0.10%,属于包晶合金钢种,铸坯角部存在较严重的横裂纹质量缺陷,导致大量的铸坯表面缺陷和轧材裂边废品,严重影响了铸坯合格率和轧材成材率提升。因此必须对低合金钢大断面矩形铸坯角部横裂纹成因进行分析,研究制定相应控制措施。本论文综述了大断面矩形低合金钢铸坯的角部横裂纹研究现状,针对连铸生产过程中钒、铌、硼、钛微合金化包晶钢易出现的角部横裂纹问题,利用光学显微镜、扫描电镜等对铸坯角部横裂纹形貌特征、微观组织析出行为进行分析和研究,认为钒、铌、硼、钛微合金化包晶钢铸坯角部产生横裂纹的原因为:连铸钢水凝固,随着温度的下降,钒、铌、硼、钛、铝的碳氮复合物、夹杂物在低温下沿奥氏体晶界析出,脆化了晶界,降低了其强度,受到热应力、相变应力、机械挤压应力或矫直拉伸应力作用时,应力集中,导致裂纹的形成和扩展。针对莱钢低合金钢大断面矩形铸坯角部横裂纹问题,提出了采用提高铸坯表面温度及其均匀性、减轻振痕深度、降低钢中氮含量、减少夹杂物含量等技术措施,控制铸坯角部横裂纹的产生。综合以上研究,确定了提高大断面矩形低合金钢铸坯角部质量的优化工艺如下:降低一次冷却、二次冷却强度,提高二次冷却均匀性,使铸坯角部表面温度由800℃提高到900℃;开发包晶钢“缓冷型”保护渣、优化振动参数,减轻铸坯振痕深度;改善全保护浇注效果,实现连铸过程密封吹氩保护浇注,降低钢中氮含量;优化转炉操作、精炼渣系,降低钢水氧含量,提高夹杂物去除能力,改善钢水洁净度。工业生产结果表明:通过提高铸坯表面温度及其均匀性,减轻振痕深度,降低钢中氮、夹杂物含量,采用此优化改进工艺,使铸坯角部裂纹缺陷基本消除。
【图文】：

铸坯,表面裂纹,横裂纹,纵裂纹

微合金钢铸坯普遍存在内部、表面质量缺陷，尤其是各种纵裂中间裂纹等。统计，各类连铸产品问题中，铸坯裂纹质量缺陷占 50%以上[2]。铸陷包括：中心纵裂纹、边部纵裂纹、角部横裂纹、横裂纹、深振陷见图 2.1。

脆性温度区,凝固坯壳

常与第一脆温度性区关系紧密。由于钢水的凝固偏析，使得铸坯凝固的固相线温度降低，晶间富集液相，导致铸坯沿柱状晶脆性裂纹。（2）第二脆性区铸坯的第二脆性区为温度从 1200℃附近至约 900℃时，铸坯表面裂纹的二脆性温度区的存在密切关系[7-11]。随着铸坯的冷却凝固，铸坯表面温度不断下降，晶间富集液相沿奥氏体、长大，从而降低了晶界的结合力，当受到一定大小应力作用时，导致氏体晶界产生。（3）第三脆性区铸坯的第三脆性区为温度从约 900℃至 600℃附近的温度范围，铸坯表的形成通常与第三脆温度性区的存在有关。第三脆性温度区存在γ相至α相的相变，当铸坯的表面温度降低至γ→度时，先共析的铁素体，首先沿奥氏体晶界析出，，由于α相的强度γ相偏应力作用时，两相受力出现不均匀，较软的α相上主要集中应力，导致晶界产生裂纹。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF77

【参考文献】