(1.包头包钢无缝钢管厂；2.包头钢铁职业技术学院；3.包钢技术中 心，内蒙古 包头 014010)
摘 要： 针对目前薄板连铸连轧生产线存在的普遍问题——铸坯出现表面纵裂纹的实际情况 进行了论述，从容易导致铸坯表面纵裂的不同影响因素入手，分析了铸坯表面纵裂纹产生的 主要原因，探讨了预防措施。
关键词：薄板坯；连铸连轧；表面纵裂纹
中图分类号：TF777.7 文献标识码：A 文章编 号：1007—6921(2008)20—0124—02
纵裂是连铸板坯生产过程中最常见的表面缺陷之一，尤其是薄板坯连铸连轧生产工艺，铸坯 不能实现离线清理，而是直接进入后步轧制工序，纵裂缺陷影响卷板表面质量，严重的将导 致卷板报废，更有甚者在薄板坯生产过程中引起纵裂漏钢，给生产和设备带来严重危害，铸 坯纵裂的产生原因较多，主要有钢水条件（包括钢水成分、温度和纯净度）、保护渣及冷却 制度等多种因素。表面纵裂纹严重影响连铸机的正常生产，为此应从工艺和操作上进行详细 分析并采取相应措施，使铸坯表面纵裂纹得到有效控制。
1 铸坯表面纵裂纹形成机理
通常来说连铸坯表面纵裂主要形成原因是在钢水凝固或铸坯冷却时伴有体积收缩和坯壳与结 晶器之间的传热，一旦受到阻力往往会导致应力集中而发生纵裂，铸坯的表面纵裂纹发源于 结晶器，钢水通过浸入式水口流入结晶器中形成初生坯壳，冷却不均产生应力，在坯壳相对 薄弱抵抗应力能力差处形成裂纹起源。受二维冷却的影响，坯壳薄弱处多发生在铸坯中心附 近，拉坯过程中受到纵向摩擦力产生纵向裂纹，进入二冷区受到强制冷却后加以扩展，尤其 在大断面铸坯的生产中更容易出现（见图1）。薄板坯因拉速高，结晶器的形状特殊，更易 产生裂纹。因此，严格控制钢水条件（包括钢水成分、温度和纯净度）、保护渣及冷却制度 ，是抑制裂纹生长的有效措施。
.gif)
2 铸坯表面纵裂纹形成原因及控制措施
2.1 钢水条件
2.1.1 钢水中的［C］含量。钢中碳含量对薄板坯纵裂的影响主要体现在钢水凝固过程中发 生 包晶反应，此时的凝固收缩不仅有热收缩，而且还有相变产生的体积收缩，从而形成气隙， 加剧了坯壳生长的不均匀性，导致纵裂的产生，表1为Q235B钢种生产实际中统计的表面纵裂 纹发生率与碳含量的关系。
C＜0.16%时纵裂纹比例明显增加。因此，对于低碳钢的浇注须控制钢种碳含量＜0.07%; 对于碳含量为0.07%～0.16%的包晶钢亚包晶钢的浇铸，须降低拉速，有效控制结晶器内传热 量及传热的均匀性。
2.1.2 钢水中的有害元素。［S］［P］是有害元素，使板坯高温塑性和强度降低，纵裂几率加大，实际生产中，当［S ］≤0.010%，P≤0.020%，Mn/S＞30时，可以有效地降低铸坯纵裂发生几率［1］，钢水中［ S］含量对纵裂的影响情况见表2。因此，为保证对裂纹的有效控制，要求钢中［S］＜0.010 %，P＜0.020%，Mn/S＞30。
2.1.3 过热度。铸坯结晶过程中，温度梯度产生的热应力对铸坯质量的影响不容忽视。温 度梯度的增加直接导致粗大柱状晶的生成，随着冷却的进行，铸坯宽度中心部承受较大的热 应力，是形成铸坯表面纵裂纹的主要原因。表3为过热度对铸坯表面纵裂纹的影响。
由此可知，浇注温度过高(即过热度过高)，坯壳变薄，高温强度低，过低，则钢水流动性差且 保护渣熔化性能变差，铸坯润滑性变差，摩擦力增大，因此两者都易引起纵裂，实践证明， 将中包过热度控制在15～35℃范围，再配合拉速的控制，纵裂比例迅速下降。
2.1.4 浇注温度与拉速的区配。拉速过高易使结晶器热流密度增加，板坯表面纵裂趋势加 剧，拉速过低又影响生产效率，同时钢水温降增大。而拉速变化又是以过热度的变化为基础 的.浇注温度与拉速之间存在着一定的匹配关系，必须对两者进行科学匹配，才能有效的降 低裂纹发生，同时有利于生产效率最大化。统计结果表明，当两者匹配关系不当时，也是纵 裂的高发时，特别应避免高温，高拉速同时出现，因为这时坯壳收缩剧烈，很容易产生纵裂 。
2.1.5 钢水纯净度。①夹杂物的控制：钢水纯净度代表钢水内部夹杂的数量及尺寸，铸 坯结晶过程中夹杂物的富集促使热阻增加、相变各异。裂纹是某处抵抗应力的能力小于受到 应力的作用产生，初生坯壳过于薄弱、夹杂物富集造成抵抗应力的能力弱。夹杂物的来源主 要包括： 氧产物、钢包和中间包渣子的混入、结晶器保护渣卷入和钢水二次氧化等。薄板 坯连铸连轧最终产品中夹杂物主要为AL2O3、硅酸盐、钙铝酸盐、硫化物或它们之间的 复合夹 杂，在冶炼工序对夹杂物的控制主要是减少脱氧产物造成的夹杂物，就是尽量减少脱氧产物 的生成量（降低转炉出钢含氧量）和对夹杂物进行变性处理、促进脱氧产物从钢水中上浮分 离、采取钢包精炼、Ca处理及底吹氩工艺，特别在Ca处理后保证足够的软吹氩时间，可使夹 杂物充分聚合上浮。②氮含量的控制：由于薄板坯钢水的高铝含量，当N含量较高时，AlN 的析出将会脆化奥氏体晶界，增大产生板卷边裂的几率，因此N含量一般控制在50ppm以下。
2.2 结晶器保护渣
连铸保护渣的理化性能和其在结晶器内的行为直接影响到连铸的操作和铸坯的质量，所以适 应于薄板坯的保护渣应具有良好的传热能力，良好的绝热保温能力及足够的液渣层厚度等。
2.2.1 保护渣的粘度。粘度是保护渣的一个重要性能指标之一，通常以1 300℃时的粘度为 衡量标准，保护渣粘度高时，渣耗减少，渣膜相应变薄，厚度也不均匀，造成冷却不均匀， 因而容易产生纵裂，反之粘度过低也会影响到结晶器内的传热，同样会产生纵裂，对于薄板 坯来说，为了适应高拉速的要求，必须采用粘度相对较低的保护渣。
2.2.2 碱度(cao/sio2)。对于薄板坯连铸而言，保护渣的碱度会影响导热性能，碱度低于1 .0 时，导热性较好，所以在同样的拉速下，结晶器内的热流增大，当碱度大于1.0时，凝固后 形成晶体，这种渣膜的导热性不太好，相应结晶器的热流会低些〔2〕，在浇注低碳 钢时，不会或很少出现表面纵裂，结晶温度较低，对应的保护渣碱度在1左右，中碳钢对裂 纹比较敏感，要求保护渣的粘度较低，同时为了保证一定的保护渣消耗量，通过适当的提高 碱度(1.2左右)可有效控制结晶器内的传热，减少裂纹的产生。
2.2.3 熔化温度。熔化温度直接影响结晶器弯月面上方的渣层传热和液渣层的形成，与结 晶器保护渣的绝热保温性能和润滑性能密切相关，根据不同钢种，一般薄板坯保护渣的熔化 温度应控制在1 000～1 150℃之间，适用于中碳钢的保护渣熔化温度应略高于低碳钢保护渣 ，低于此范围时，结晶器内热流增加，横向热梯度加剧，会引起纵裂〔3〕。
2.2.4 结晶温度。结晶温度是控制结晶器和铸坯之间传热与润滑的重要参数，薄板坯保护 渣 采用降低结晶温度来增加液态渣膜的厚度，从而达到增加保护渣的消耗量，改善润滑性能减 少摩擦力的目的，对于中碳钢，应采用较高结晶温度的保护渣以防止铸坯纵裂纹的产生，这 是因为结晶温度与传热速率成反比关系，而低的传热速率会使铸坯纵裂指数降低。
2.3 冷却制度
2.3.1 结晶器冷却。结晶器冷却的目的是保证钢水进入结晶器后形成足够厚度的均匀坯壳 ， 承受钢水静压力，在整个浇注过程中，结晶器冷却受到二维冷却、液渣流入接触铜板热面形 成玻璃体和结晶体厚度均匀性、宽面应力、温度场和流场等多方面影响容易产生冷却不均。
在生产中结晶器冷却必定产生不均匀效果，适当降低结晶器的冷却强度能缓解冷却的不均匀 性，从而得到相对均匀的坯壳。通过采用相应措施，保证结晶器进水温度＞30℃，并结合钢 种和拉速调整结晶器内的水流速在6～8m/s，保证结晶器进出水温差在7～9℃，以减少结晶 器内冷却强度，使应力能够充分释放而减少裂纹发生的可能性。
2.3.2 二冷水的影响。在结晶器内产生的微小的纵裂纹会因为二次冷却的不适当而扩大， 尤 其是结晶器下口足辊和扇形零段的喷淋水影响最大。为了减少表面纵裂纹，应尽可能的减少 结晶器下口二次冷却的强度，如适当减少喷淋水量和适当提高喷淋水温度等。裂纹敏感特别 强的钢种，一定要采用弱冷缓冷原则。另外，生产现场需要加强二冷水质和过滤器管理，减 少喷嘴堵塞和加强喷嘴检查，确保喷嘴处于良好的喷水特性。
3 结论
铸坯表面纵裂纹的产生原因是多样的，要减少裂纹要从各方面入手。良好的钢水条件是减少 铸坯表面纵裂纹的前提；摸清不同钢种所用保护渣的使用性能是减少铸坯表面纵裂纹的关键 ；建立适当的冷却制度和冷却模式，是减少铸坯表面纵裂纹的保证。
［参考文献］
［1］ 蔡开科.连续铸钢原理与工艺［M］.北京：冶金工业出版社，2002.
［2］ 田乃媛.薄板坯连铸连轧［M］.北京：冶金工业出版社，2004.
［3］ 卢盛意.连铸坯质量［M］.北京：冶金工业出版社，2003.
［4］ 张小平.近终形连铸技术［M］.北京：冶金工业出版社，2001.