Q355B中间裂纹攻关实践.pdf

2023年第6期新 疆 有 色 金 属Q355B中间裂纹攻关实践李承虎（福建三钢闽光股份有限公司炼钢厂,福建三明 365000）摘要：结合炼钢生产实际，通过对钢水的成分及温度、浇注过程的冷却强度、拉速工艺参数优化试验。试验表明通过控制钢水中S含量小于0.010%、钢水到站温度控制在25范围内、稳定生产节奏控制180断面拉速在1.25m/min、优化浇注过程的冷却强度等措施，180断面Q355B中间裂纹率由原来的62.52%降到现在的43.21%。关键词：板坯连铸；中间裂；钢水质量；冷却强度；拉速Q355B板材是一种低合金高强度结构钢，因其具有良好的综合性能，被广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器、特种设备等。福建三钢闽光股份有限公司生产的Q355B铸坯内部的中间裂纹缺陷较为明显，恶化了板材性能，特别是由于冷弯裂严重而导致板材大量改尺改判甚至判废情况时有发生，影响市场订单，增加生产成本。本文主要针对我司所产生的中间裂纹进行分析，查找了产生纵裂纹的原因，并提出改进预防措施。1 工艺路线优碳钢的工艺路线：优质铁水LD（100t顶底复吹转炉）LF（100t精炼炉）CCM（180*1400mm2板坯连铸机）。2 中间裂纹产生的原因2.1 中间裂纹特征取 1/2 铸坯（1400mm180）mm，酸侵，中心疏松缩孔明显，等轴晶区范围较窄。中间裂纹产生于柱状晶区，终止于等轴晶区。以铸坯低倍中心线为基准线，间隔不同距离取样，观察C、S含量变化。研究发现偏析带35mm存在明显C、S偏析，S偏析强于C偏析。2.2 中间裂纹形成机理中间裂纹在钢的第脆性区间产生，起源于凝固界面，属于晶界裂纹。主要是因为高温晶界处富集氧、硫、磷等杂质，导致晶界结合力弱，降低了钢的高温强度和高温塑性，使钢水在凝固过程中，由于辊压下力、弯曲矫直力等外力作用到凝固界面上，造成一次枝晶的晶界开裂，形成裂纹。3 中间裂纹的影响因素3.1 钢水成分S.P含量对中间裂纹的影晌由中间裂纹形成机理可知:硫、磷的富聚是造成晶界结合力降低的主要因素之一。在高温下晶界处富集氧、硫、磷等杂质，弱化晶界，降低了钢的高温强度和高温塑性，铸坯在凝固过程中受的应力作用到凝固界面上，造成一次树枝晶的晶界开裂。统计结果表明:当钢中硫或磷含量大于0.02%时，都将显著增加中间裂纹的出现频率和延伸长度1。180断面Q355B钢S、P含量平均值如表1。表1180断面Q355BS、P含量平均值年份2018201920202021S含量平均值（10-5）9.38.66.45.2P含量平均值（10-5）22.321.120.519.83.2 铸机的设备状况图1180断面辊缝曲线图扇形段的设备精度是连铸高质量生产的前提。在生产中，随着浇注炉数的增加，扇形段的对弧精度和辊缝值都会发生偏差，这样造成铸坯在运行过程中，固液界面处所承受的应力如矫直应力、弯曲应力等都会增加，由此产生的塑性变形超过了所允许的钢的高温强度和极限应变值，造成枝晶间裂纹。生DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.06.018422023年第6期新 疆 有 色 金 属产实际表明，在设备状况出现问题的情况下，通过工艺控制只能减轻裂纹程度，很难使中间裂纹消失2。2020年8月板坯1#机进行扇形段对弧，且板坯每半月用高精度辊缝仪进行一次辊缝检测（见图1），若发现辊缝异常，及时修正，确保每个段辊缝正常。3.3 二冷配水的影晌二冷总水量的大小和分布对铸坯的凝固壳厚度、凝固组织的构成及铸坯高温强度都有影响。二冷水的均匀分配，可避免铸坯在凝固过程的大幅度回温，有利于减少中间裂纹的产生3。试验表明，180断面生产Q355B钢增加各段二冷水量，比水量由原来的0.54 L/kg提升至0.70 L/kg（见图2）。实际生产发现，同等工况条件下，提升比水量后（0.70 L/kg），铸坯中间裂纹率下降了25%以上。图2180断面各段二冷水量3.4 拉速的影晌拉速对中间裂纹的影响很大，主要是影响了铸坯中柱状晶和等轴晶的比例，影响凝固坯壳的厚度和凝固末端的位置。因此，生产过程中与工况条件匹配的拉速及稳态浇铸，可有效降低中间裂纹发生率。统计2018年至2021年180断面Q355B低倍各等级中间裂纹平均拉速如表2。表2180断面Q355B各等级中间裂纹平均拉速年份2018年-2021年无裂纹平均拉速（m/min）1.270.5级1.411.0级1.391.5级1.49从表2拉速分析观察，拉速越高低倍中间裂纹级别越高，近两年控制恒拉速及避免高拉速生产后，铸坯中间裂纹发生率得到较好的控制。3.5 钢水过热度的影晌中间包钢水过热度对中间裂纹影响很大。钢水温度高，铸坯柱状晶发达，使铸坯抵抗裂纹能力下降;随着过热度的提高，铸坯收缩量大，相同冷却强度的凝固坯壳厚度更薄，坯壳高温力学强度降低，导致应力作用下容易出现裂纹4。另外，浇注温度过高，拉速变低，导致铸机精度严重恶化（轴承损坏严重，夹辊弯曲），间接导致中间裂纹的形成。统计2018年至2021年180断面Q355B低倍各等级中间裂纹平均过热度如表3。表3180断面Q355B各等级中间裂纹平均过热度年份2018年-2021年无裂纹平均过热度（）23.90.5级261.0级27.21.5级29.3从表3等级中间裂纹平均过热度分析观察，过热度越高低倍中间裂纹级别越高，保证生产顺行的前提下，实行低过热度浇铸。4 改进措施为改善铸坯纵裂纹，经对比分析后，制定了以下预防措施：（1）加 强 Q355B 钢 中 S、P 含 量 控 制，S 0.010%及P0.020%的钢水覆盖率由原来的83.51%提高到目前的98.71%；（2）每半月进行一次辊缝检测，确保每个段辊缝正常；（3）提高二次冷却强度，比水量由原来的 0.54L/kg提升至0.70 L/kg；（4）180断面Q355B要求拉速为1.25m/min；（5）加强 Q355B 钢水过热度控制，过热度在25范围内的炉次钢水覆盖率由原来的78.5%提高到现在的92.6%。5 结语通过采取上述措施，180断面 Q355B 钢铸坯中间裂纹的发生比例得到了有效控制，中间裂纹发生率由原来的 62.52%降低到攻关后的 43.21%。因铸坯中间裂纹导致的冷弯裂比例也得到一定改善，由原来的0.38%降低到目前的0.12%。参考文献：1 吕瑞国连铸板坯中间裂纹成因分析及改进措施 .冶金丛刊.20072 穆康锋，付谦惠，程晓文连铸宽板坯表面纵裂纹成因及控制措施 J 炼钢2010.26（4）：24-27.3 蔡开科，程士富连续铸钢原理与工艺 北京：冶金工业出版社，19944 修立策连铸板坯表面纵裂纹原因分析及控制措施 J 炼钢.2007.23（3）：27-31.收稿：2022-10-2443