HPB300方坯内裂原因分析及措施

摘 要 针对新兴铸管新疆公司炼钢hpb300钢坯内裂现象，从钢水、工艺、冷却等各方面进行了认真分析总结，采取了一些措施，效果较为明显。

关键词 HPB300；方坯；内裂；冷却

中图分类号：TF777 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0157-02

1 技术背景

新兴铸管新疆公司现有160 mm×160 mm8机8流小方坯连铸机一台，建于2011年，目前，主要生产的钢种有Q195，Q235，HPB300，HRB400E，HRB500E等，采用快换式定径水口加浸入式水口保护浇铸、结晶器液面自动控制、保护渣等浇注方式。

2 质量概况

自生产以来，HPB300钢坯内部裂纹始终存在，对钢材质量产生了比较大的影响，严重时一个月的钢坯废品量达到了300吨，给公司造成了极大地经济损失，为解决这一问题，自2013年初我们成立了攻关小组，从转炉工艺―连铸工艺逐一进行了分析，取得了不错的效果。

3 内裂成因分析

各种应力（包括热应力、机械应力等）作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹称为内部裂纹。通常认为内裂纹是在凝固前沿发生的，大都伴有偏析存在，因而也把内裂纹称为偏析裂纹。

4 主要影响因素

4.1 钢水成分的影响

S是钢中裂纹敏感元素（如图1），当钢中S含量高时，形成FeS（熔点989），分布在晶界，引起晶间脆性，成为裂纹扩展的路径。而Mn/S>15时，生成的MnS（熔点1600），以棒状形式分散在奥氏体基体中，而不易形成裂纹。因此必须控制钢水中硫、磷含量并提高Mn/S。

4.2 钢水过热度的影响

试验表明，钢水过热度越高则铸坯柱状晶发达，过分发达的柱状晶会使铸坯内部出现疏松、裂纹等质量问题，如图2。

我厂前期生产时因生产节奏不稳定，经常出现节奏紧张的情况，为减少截流等事故的发生，中包过热度控制较高，一般都在35℃以上。

通过对过程温降跟踪后得出，我厂HPB300从出钢到中包温降大约在80℃～90℃，转炉出钢温度1620℃即可满足要求。过热度降低后，铸坯裂纹有了明显减少。现我厂将HPB300中包过热度控制在20℃～30℃。

4.3 脱氧

生产HPB300时若Mn/Si较低时，夹杂物颗粒小，不易上浮，会跟随钢流进入结晶器内，部分夹杂物会残留在铸坯内部晶间，造成晶间裂纹。

4.4 中包烘烤

开浇前两包时，铸坯内部会出现大量“白点”并伴有裂纹产生。一般认为铸坯“白点”是由于钢水中含有[H]造成的，通过对前两包工艺情况进行跟踪，发现“白点”现象并不是每次都有，当中包烘烤时间较短时，“白点”现象会比较明显。认为这一现象和中包烘烤温度有直接关系。如表2。

因此我厂将生产HPB300中包烘烤时间做了如下规定：先使用转炉煤气预热2～3小时，然后用天然气烘烤不小于1小时，确保中包烘烤温度不低于600℃。

4.5 二次冷却

一般来说，铸坯内部缺陷都是在二冷区产生的，原则上，普碳钢等裂纹敏感性强的钢种采用弱冷，可有效减少铸坯内部裂纹的产生

我厂二次冷却为水冷喷嘴，共分5段，但由于二冷室结构设计不合理及前期事故较高的原因，最下面三段早已不能使用，二次冷却条件极差。因冷却段短，不得不加大零段及一段水量，使铸坯冷却速度达到了250℃/min。出二冷室后铸坯回温很快，达到130℃/m。

通过外出考察情况并根据我厂二冷室现有条件，于2013年6月对二冷室进行了改造，将零段喷嘴由原来的每面3个改为每面5个；1段、2段由原来的单面各8个喷嘴改为共用一根喷淋管13个喷嘴；3、4段取消。喷嘴型号原零段PZ15370，一段PZ5970；改为零段11770，一段上面9个PZ5970，下面4个PZ3670。

改造完成后，对二冷配水重新进行了计算，将二冷水压力由1.4MPa降低到1.0MPa，比水量由1.4 L/kg降为0.9 L/kg，效果较为明显

经测量，改造后，铸坯在二冷段的冷却速度降到了200℃/min以内。出二冷室后铸坯回温降到100℃/m以下，减少了因热应力产生的裂纹。

4.6 下线后冷却

日常生产中还发现，热送的红钢坯并未发现有内部裂纹现象，但钢坯落垛一段时间后再看，中间出现了毛细裂纹，且面向风口的一侧裂纹较多。经过分析，得出我厂由于地处新疆，昼夜温差及风力较大，且炼钢车间存放钢坯的跨留有厂房大门，是造成钢坯落垛后冷却不均的主要原因。

因厂房空间限制，无法建造缓冷坑，将存放钢坯跨的厂房大门进行了封堵，起到了一定的效果。

5 防范措施

1）严抓转炉工艺，减少下渣，确保脱氧效果。

2）对S较高的钢水，适当提高Mn含量，确保Mn/S>15。

3）连铸要严格执行低温快注的工艺，将中包过热度控制在25℃左右。

4）二次冷却采用弱冷，尽量延长二次冷却段，减少铸坯热应力。

5）转炉、连铸杜绝使用受潮的料，并确保中包烘烤效果。

6）考虑采用二冷段电磁搅拌。

7）如厂房空间允许，建设缓冷坑，或尽量将铸坯热送。

6 小结

连铸连轧工艺的实施，对连铸坯质量提出了更高的要求，但在日常生产中，普碳钢小方坯内裂是比较常见的现象，轻微的毛细裂纹可在轧制过程中焊合，但较大的裂纹会给轧钢生产及钢材质量产生影响。我厂结合一年来的生产实践经验，重点从转炉、连铸工艺方面进行了分析总结并制定了相关措施，取得了不错的效果，目前铸坯合格率已由前期的99.7%提高到现在的99.96%。

参考文献

[1]陆定贤.小断面铸坯表面凹陷、内裂原因分析及采取的措施[J].连铸，2006（01）.