板坯裂紋發生原因分析及處理

呂紅艷

（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

1 引言

天鐵熱軋投產以來，板坯的裂紋缺陷頻繁出現，且批量較大，造成產品質量下降，合格率低下。由于設備及生產工藝的不同，板坯裂紋產生的原因有所區別。經過對裂紋的分析后，得知是由于設備精度偏差過大、使用材料性能不良等原因。所以根據生產實際對結晶器和0#段接弧的偏差進行控制；保護渣性能進行調整；清理噴嘴，保證噴淋效果；同時加強規范操作，減少漏鋼次數、優化封頂操作、減少低拉速時間等措施的改進，有效地控制并消除了裂紋的產生。要想徹底根除裂紋，主要要從缺陷產生的原因和解決措施兩方面加以分析，才能有效地預防板坯裂紋的產生，最終使產品質量得以保證。

2 板坯裂紋現象

板坯的裂紋部位一般發生在板坯的角部和板坯的上下表面。現就裂紋部位的不同，對裂紋進行分類分析。

2.1 板坯角部裂紋的現狀

板坯的裂紋部位一般發生在板坯的角部和板坯的上下表面。通過對角部裂紋的現狀及危害進行跟蹤檢驗分析后，發現同一澆次會出現角部的橫向裂紋與縱向裂紋同時存在的情況，角部橫向裂紋主要分布在鑄坯上下表面棱邊上，嚴重時密集分布，更為嚴重時可沿鑄坯厚度方向開裂，裂紋寬度可達1.5 mm以上，深度可達10 mm以上。角部縱向裂紋分布于鑄坯寬面與窄面交界的棱邊上,一般產生在距長度方向棱邊10～15 mm處，嚴重的角部縱裂紋貫穿鑄坯長度方向，見圖1。

一般情況下，嚴重的角部裂紋在熱檢室清晰可見，但細小的角裂通過近距離目測即能分辨。出現角部橫向裂紋一般為連續的，在檢驗的過程中可根據澆注順序對板坯是否可能存在角部橫向裂紋來進行進一步的判斷。角部橫向裂紋一般情況的挽救方法是對缺陷部位進行切除，對于無法通過切除挽救的缺陷坯叛廢。輕微的角部縱裂可通過火焰清理進行精整，清理不合格的缺陷坯判廢。角部裂紋嚴重的，在澆鑄的過程中可能會造成漏鋼現象。

輕微的角部裂紋一般經火焰清理后，經軋制對帶鋼表面質量沒有影響；但嚴重的角部裂紋在軋制的過程中由于邊部延伸不均勻，造成帶鋼邊部無法焊合，經軋制后最終對熱軋板卷會造成邊裂、翹皮的缺陷。

圖1 板坯角部裂紋

2.2 板坯表面裂紋的現狀

對表面裂紋的現狀及危害進行跟蹤檢驗分析后，發現表面縱向裂紋和表面橫向裂紋同時存在。縱向裂紋沿澆注方向無規則地分布在鑄坯上下表面，裂紋部位附近一般存在輕微的凹陷，裂紋內有殘余熔渣。一般程度的縱裂深度在2～5 mm，長度不等；較深的縱裂深度在10 mm左右，裂口寬為4 mm左右。橫向裂紋位于連鑄板坯表面寬度方向上，產生于連鑄板坯上表面。裂紋長度一般為20～100 mm，裂紋深度為2～4 mm，見圖2。

圖2 板坯表面裂紋

通過近距離的目測，能夠清晰地看見在鑄坯表面沿長度方向上有不規則的裂紋，長度、深度、位置不定，表面縱向裂紋一般為連續出現的。那么橫向裂紋的特征容易與振痕混淆，橫向裂紋多產生于尾坯及拉速慢的情況，多數也是由振痕過深而產生，但根據長度、深度近距離的目測是能夠區分的。輕微的縱向裂紋經火焰清理后均能消除，表面橫裂也可采用火焰清理，但比起縱裂紋清理質量不理想，因此應加強精整后的檢驗工作。嚴重的表面裂紋亦可造成漏鋼現象。

輕微的表面裂紋經火焰清理后均能消除，但嚴重的表面裂紋在軋制過程中會因為裂紋周圍金屬延伸流動不均勻，造成熱軋板卷出現分層、性能不合、開裂缺陷。若是進行薄規格的軋制，由于帶鋼中間有夾層和性能不合等因素，最終還會造成浪形、軋爛的缺陷。

3 改進措施

3.1 角部裂紋的改進措施

角部裂紋產生原因有保護渣性能不良、鑄坯二次冷卻不良、拉速過低、結晶器振動不良、設備精度等。

針對上述產生原因，首先對保護渣對角裂的產生進行排查，將保護渣的粘度由原來的1.14 Pa/s調整到1.16 Pa/s，通過投用角裂缺陷有所減輕，但仍然存在。對二冷水配置對鑄坯角裂的影響進行排查，對相關溫度進行測量：中包溫度1547℃、拉速1.1 m/min、板坯中間溫度942℃、東側角部溫度890℃、西側角部溫度885℃。以上數據顯示該冷卻制度下板坯的表面溫度都高于脆性溫度臨界值（860℃），所以該因素可以排除。繼續對拉速對鑄坯角裂的影響進行排查，首先分別對高拉速狀態和低拉速狀態下的板坯進行檢查，檢查結果發現高拉速和低拉速情況下鑄坯裂紋的嚴重程度不同，高拉速板坯明顯較好。在高拉速情況下從結晶器振動來看，高拉速的結晶器振頻高于低拉速，于是對結晶器振動進行調整驗證。隨后對結晶器振動進行了測試，發現振動狀態良好，在該穩態的基礎上對振動參數進行了微調，將原來的振動控制公式由f=105 V改成f=110 V。最后排查設備精度對鑄坯角裂的影響，在設備檢查的過程中對結晶器和0＃段的接弧進行測量，發現偏差都在0.5 mm以上，嚴重時偏差超過1 mm，找到問題點后，連續進行跟蹤，將誤差值基本控制在0.3 mm以內，通過對設備精度調整后鑄坯表面質量的跟蹤檢驗，發現角部裂紋基本消除。

通過對可能造成原因的排查，最終認為設備精度是造成角部裂紋的主要原因，因此需加強設備精準度的控制。

3.2 表面裂紋的改進措施

針對鑄坯二次冷卻不良等原因進行排查，首先對保護渣對表面裂紋的產生進行排查，決定提高保護渣粘度。經過研究將保護渣的粘度由原來的1.14 Pa/s調整到1.16 Pa/s；之后對整體設備進行檢查，在檢查過程中發現大面積的噴嘴出現堵塞現象，直接造成板坯回溫情況較為嚴重，由于部分噴嘴的堵塞，造成噴嘴噴淋不均，最終導致鑄坯受熱不均。發現問題后，立即對噴嘴進行了全面清理，使霧化和冷卻效果都得到了有效的改善，隨后又對扇形段鑄坯的溫度進行了測量，測量數據顯示每米鑄坯的回溫值均達到了正常范圍。加之新保護渣的投入使用，對所生產的板坯進行跟蹤檢驗后發現鑄坯的表面縱向裂紋缺陷基本消除。除此之外，鑄坯的表面橫向裂紋相對而言發生幾率較小，通過加強操作減少漏鋼次數、優化封頂操作、減少低拉速時間，缺陷即能避免。

通過對可能造成原因的排查，最終認為保護渣性能不良、鑄坯二次冷卻不良確是造成鑄坯表面裂紋的主要原因。

4 結束語

通過對設備精度、保護渣性能、二冷水改進后，板坯的裂紋缺陷得到了有效地控制，且根據改進后對板坯質量的跟蹤觀察，效果穩定，大大提高了板坯和板卷的成材率，減少了連鑄機澆注事故的發生率，為熱軋生產高質量、高標準的板坯奠定了基礎。