CN107598108A - 一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连铸坯检测技术，具体是一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法。本发明包括以下步骤：A步骤，对连铸坯角部试样微观组织进行分析；B步骤，判定发生角部横裂纹的温度区间；C步骤，判定发生角部横裂纹所在的工序。本发明可有效判定连铸坯角部横裂纹是发生于结晶器内、二冷弯曲段或二冷矫直段中的哪一个工序，可为连铸坯角部横裂纹的控制缩小技术攻关范围，避免因控制方向的不正确而浪费人力和财力，提高了工作效率，节约了成本，增强了企业竞争力。

Description

一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法

技术领域

本发明涉及一种连铸坯检测技术，具体是一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法。

背景技术

连铸坯表面角部横裂纹的检测一直是冶金行业的重点和难点，多年来国内外许多学者进行了大量的研究，其产生机理基本得到共识：钢在冷却过程中存在三个低塑性温度区间，在低塑性温度区间内连铸坯角部在浇铸过程中受摩擦力、弯曲力、矫直力、热应力及棍子对中精度差引起的机械力等的影响而产生裂纹。例如微合金钢，在钢中钒、钛、铌等这些合金元素的碳氮化物可用于调节形变奥氏体的再结晶行为和阻止晶粒长大，间接起到细化晶粒的作用，并对基体产生沉淀强化，从而提高钢材的强度和韧性。但是，若控制不好，AlN和Nb、Ti、V的碳氮化物大量在晶界析出，会促使钢的塑性降低，在连铸过程中产生表面角部横裂纹的概率很高。随着生产率的提高与热送热轧率增加的要求，铸坯角部横裂纹成为影响连铸生产顺行的重要缺陷，因此，防止发生铸坯角部横裂纹越来越被重视。

连铸坯在生产过程中，由于结晶器振动必然会产生振痕，特别是包晶钢会发生包晶反应而产生大量凝固收缩导致振痕更深，在振痕处冷却较弱，使得奥氏体晶粒粗大，且会发生Mn、S、P等元素的偏析，另一方面整个坯壳凝固厚度并不会十分均匀；因此，连铸坯角部在结晶器内容易在较薄的坯壳处受力引发裂纹。另一方面，在连铸二冷区间内由于二次冷却的不均匀、冷却强度不适中导致连铸坯角部温度落入低塑性区间，当铸坯角部受到弯曲、矫直及热应力等外应力作用后产生裂纹。即连铸坯角部横裂纹可能发生在结晶器内，也可能生成于连铸二冷内。目前铸坯表面角部横裂纹的控制措施主要是采用“热行法”或“冷行法”使铸坯角部温度在弯曲和矫直时避开低塑性区从而减少角部横裂纹的产生，但这种控制连铸坯角部横裂纹的方法不“稳定”，同一种冷却模式在某些钢厂能有效控制角部横裂纹的发生，在其它钢厂则没有效果，同一种冷却模式在同一钢厂的不同铸机上也会产生差别较大的结果，究其原是因为不同的生产工况下发生角部横裂纹的所在工序是不一样的，角裂纹发生在不同的工序，其控制所采取的方法是不一样的。因此，为了能有效控制角部横裂纹的发生，找到一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法为角部横裂纹控制研究提供正确方向，也是采取针对性措施来解决角部横裂纹发生的关键所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法，通过对连铸坯发生角部横裂纹附近的组织进行观察，然后与钢种的相变温度进行对比确定裂纹发生的温度区间，最后与连铸生产过程中铸坯角部温度分析结果相结合，可有效判定发生角部横裂纹所在的工序，为角部横裂纹的控制提供明确方向。

本发明的技术方案：一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法，包括以下步骤：

A步骤，对连铸坯角部试样微观组织进行分析：

首先，在同一浇次的同一块连铸坯上，于连铸坯的同一边上切取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样，发生角部横裂纹试样取样位置与未发生角部横裂纹试样取样位置的间距L＝nd，其中d为连铸坯振痕间距，n为正整数，且3≤n≤100；再沿垂直于裂纹方向对两块试样切割，并分别对两块试样进行粗磨、细磨、抛光；

其次，对两块试样进行浸蚀、微观金相组织分析；利用体积比为3～5％硝酸酒精对抛光后的发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样进行浸蚀10～15s，再运用光学显微镜对两块试样的微观金相组织进行分析，获取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样微观金相组织的差异性；

B步骤，判定发生角部横裂纹的温度区间：

实验测量所分析的连铸坯在凝固过程中所发生相变的温度以及连铸坯表面发生脱碳反应的温度，并与A步骤所获得发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样金相组织的差异性相结合，分析判定发生角部横裂纹的温度区间；

C步骤，判定发生角部横裂纹所在的工序：

对连铸实际生产不同工序的连铸坯角部温度情况进行分析，包括温度的实验测量或者数值模拟技术手段，结合不同连铸生产工序的连铸坯角部温度情况，找出B步骤获得的发生角部横裂纹的温度区间所处的连铸阶段，即可判定发生角部横裂纹所在的工序。

本发明可有效判定连铸坯角部横裂纹是发生于结晶器内、二冷弯曲段或二冷矫直段中的哪一个工序，可为连铸坯角部横裂纹的控制缩小技术攻关范围，避免因控制方向的不正确而浪费人力和财力，提高了工作效率，节约了成本，增强了企业竞争力。

附图说明

图1为从连铸坯上取样示意图，图中：1连铸坯，2拉坯方向，3发生角部横裂纹试样取样位置，4未发生角部横裂纹试样取样位置，5角部横裂纹，6垂直于裂纹方向的切割线；L为发生角部横裂纹试样取样位置与未发生角部横裂纹试样取样位置的间距。

图2是本发明中实例1的微观组织图，其中(a)为发生角部横裂纹试样微观组织图，(b)为未发生角部横裂纹试样微观组织图。

图3是本发明中实例2的微观组织图，其中(a)为发生角部横裂纹试样微观组织图，(b)为未发生角部横裂纹试样微观组织图。

具体实施方式

本发明的工作原理：连铸坯角部开裂后，连铸坯角部开裂处附近的冷却强度大幅度加强，具体体现如表面角部由原来的二维传热变为三维传热，冷却加强后，相对于未发生裂纹处，连铸坯角部横裂纹附近的组织生长条件发生改变，生长条件改变后组织会有差异性，然后结合组织的差异性和分析钢种的相变温度等来判定裂纹的发生温度区间，最后根据实际生产过程中铸坯角部温度的变化情况，找出裂纹发生的温度区间所在的连铸工序。

实例1：

国内某钢厂在浇铸某低碳微合金钢板坯时，连铸坯外弧发生了严重的角部横裂纹。在同一浇次的同一块连铸坯的外弧一侧，切取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样各一块(该连铸坯振痕间距为8mm，两块试样取样间距为400mm)，沿垂直于裂纹方向将两块试样切割，并对两块试样进行粗磨、细磨、抛光；利用体积比为3％的硝酸酒精对抛光后的发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样浸蚀14s，再运用光学显微镜对该两种试样的微观金相组织进行分析，获取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样微观金相组织，如图2所示；由此可知裂纹发生在脱碳层生成温度和铁素体生成温度之间，经实验测量后确定该温度范围为850℃～785℃，然后对该生产工序下连铸坯的宏观温度场进行数值模拟分析，可知在850℃～785℃温度范围内连铸坯处在弯曲段，由此确定该角部横裂纹主要发生在连铸弯曲段，通过分析后提出：减小15％(重量)弯曲段之前的二冷各区水量从而减弱连铸坯角部的冷却强度来控制裂纹的发生；实验结束后，对下线连铸坯进行扫弧检查，连铸坯角部质量良好，没有发现角部横裂纹。

实例2：

国内某钢厂在浇铸某中碳合金钢规格板坯的时候，连铸坯内弧发生了较为严重的角部横裂纹。在同一浇次的同一块连铸坯的内弧一侧，切取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样(该连铸坯振痕间距为10mm，两块试样取样间距为600mm)，沿垂直于裂纹方向将两块试样切割，并对两块试样进行粗磨、细磨、抛光；利用体积比为4％的硝酸酒精对抛光后的发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样进行浸蚀12s，再运用光学显微镜对该两种试样的微观金相组织进行分析，获取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样的微观金相组织，如图3所示；由此可知裂纹发生在铁素体生成温度以下，经实验测量后确定该温度范围为低于725℃，然后对该生产工序下连铸坯角部温度情况进行实验测量，可知在725℃以下连铸坯处在矫直段，由此确定该角部横裂纹主要发生在连铸矫直段，通过分析后提出：提高10％(重量)矫直段之前的二冷各区水量从而加强连铸坯角部的冷却强度来控制裂纹的发生；实验结束后，对下线的连铸坯进行扫弧检查，连铸坯的角部横裂纹的发生率由原来的40％降低至5％。

Claims (1)

1.一种判定连铸坯发生角部横裂纹所在工序的方法，其特征是，包括以下步骤：

A步骤，对连铸坯角部试样微观组织进行分析：

首先，在同一浇次的同一块连铸坯上，于连铸坯的同一边上切取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样，发生角部横裂纹试样取样位置与未发生角部横裂纹试样取样位置的间距L＝nd，其中d为连铸坯振痕间距，n为正整数，且3≤n≤100；再沿垂直于裂纹方向对两块试样切割，并分别对两块试样进行粗磨、细磨、抛光；

其次，对两块试样进行浸蚀、微观金相组织分析；利用体积比为3～5％硝酸酒精对抛光后的发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样进行浸蚀10～15s，再运用光学显微镜对两块试样的微观金相组织进行分析，获取发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样微观金相组织的差异性；

B步骤，判定发生角部横裂纹的温度区间：

实验测量所分析的连铸坯在凝固过程中所发生相变的温度以及连铸坯表面发生脱碳反应的温度，并与A步骤所获得发生角部横裂纹试样和未发生角部横裂纹试样金相组织的差异性相结合，分析判定发生角部横裂纹的温度区间；

C步骤，判定发生角部横裂纹所在的工序：

对连铸实际生产不同工序的连铸坯角部温度情况进行分析，包括温度的实验测量或者数值模拟技术手段，结合不同连铸生产工序的连铸坯角部温度情况，找出B步骤获得的发生角部横裂纹的温度区间所处的连铸阶段，即可判定发生角部横裂纹所在的工序。