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1、浇注工作的重点和难点摘摘 要:要:从温度、成份、流股等方面对低合金结构钢圆锭纵裂纹形成的 机理作了较为详细的研究,找出了控制圆锭纵裂纹的有效方法,对降低质 量成本有所裨益。 关键词:关键词:圆锭 纵裂纹 控制STUDYSTUDY ANDAND CONTROLCONTROL OFOF LONGITUDINALLONGITUDINAL CRACKCRACK ININ ROUNDROUNDINGOTINGOT OFOF LOWLOW ALLOYALLOY STRUCTURALSTRUCTURAL STEELSTEELFan Dingdong (Maashan Iron 在钢包出站浇注前加入 250
2、kg/包的覆盖剂;采用复合型双层钢包保温层,使精炼包的外壳温度220 ;加强钢包的烘烤的过程控制,周转钢包烘烤时间1 h,备用钢包 的烘烤时间4 h控制出站与开浇间隔时间25 min。通过几项措施的实施,使得浇注过程的温度变化明显减小而且稳定, 其结果如图 2 的曲线所示,平均温降为 4.75 ,这与纵裂的发生率下 降相对应。 4.34.3 模温对纵裂的影响模温对纵裂的影响模温对产生纵裂的影响不常被人们重视。试验中我们对浇注过程中 模温变化情况进行测试,并跟踪其纵裂纹的发生情况,结果如图 5 和表 1 所示其测试。结果表明,钢锭模的初始温度在 60100 时,钢锭纵裂纹 产生机率较小,当模温超
3、过 120 或低于 50 时,纵裂的产生机率明显 上升。曲线也呈抛物线型,前者是因为,模温的相对提高,使其钢水进入 钢锭模后温差减少,最先形成的激冷层相对较薄,在其静压力的作用下, 产生纵裂纹的机率将相对增加,而对于后者,由于模温相对较低,所形成 的激冷层相对较厚,但是由于体积的收缩原因,使得模锭之间的气隙将增 大,阻碍了锭与模间的热交换,而且由于模内钢水对模壁的热辐射作用, 使得钢锭模内壁上下温差相对较大,激冷层的厚度将发生变化,这样组织 应力的不均匀性将导致纵裂纹的增加。因此,模温适中时,一方面可以获 得足以承受静压力的激冷层,另一方面模锭间的气隙小,传热状况相对良好,其组织应力和热应力均
4、匀而又不过大,从而使得纵裂发生的机率降低。表 1 是我们对两根不同初始温度的钢锭模在浇钢过程中测试的有关 参数。由表可见,初始模温遍所达到的最高模外壁温度也有所提高,达到 最高壁温的时间也有所延长,最高温度的持续时间却有所减短。前者是 由于模体自身吸热的结果,而后者可能是由激冷层厚度的差异导致收缩 量不一样,模锭间的气隙大小程度对传热影响的结果。其图 6 所示的模 温变化情况,反映了初始模温高的变化曲线的斜率变化比初始模温低的 要小,模温开始升高的时间比较早,且模子上、中、下部位的温度梯度也 小,因此初始模温高的钢锭模在浇注过程中,钢锭凝固的温度梯度减小, 锭模的热冲击减弱,激冷层减薄,这与图
5、 5 反映出的状况相一致。 4.44.4 成分对纵裂纹的影响成分对纵裂纹的影响在试验过程中,我们就其化学成分与纵裂纹的关系作了分析调查,在 其主要成分 C、Si、Mn、P、S 所要求的范围内,其影响无明显的规律性。 但是 Als 与纵裂纹的关系却有明显的规律性,其结果如图 9 所示。Als 在 0.010 %0.015 %的范围内纵裂发生率出现了峰值。这看来与 AlN 的 含量有关。因为在用铝脱氧的钢中 N 和 Al 通常结合成 AlN。AlN 在奥氏 体中的溶解度比在铁素体中小。钢冷却时发生奥氏体到铁素体的转变, 同时 AlN 由奥氏体中进入晶界上的铁素体中,使钢的强度尤其是塑性大 大降低所
6、致。有资料指出当钢中的酸溶铝含量大于 0.001%时冷却中析出 的 AlN 量猛增,这样将使裂纹倾向性增大。由于我厂 SKF 精炼炉所炼钢种对 Als 含量大多有要求,而且 w(N)大 多波动在(68)10-5的范围内。根据 AlN 的分子组成可知,N 的重量百 分比占 34.18 %,如果 N 全部与 Al 相合,生成 AlN,则所对应 w(Al)将为 0.012 %34.18 %,如果 N 全部与 Al 相合,生成 AlN,则所对应 w(Al)将 为 0.012 %0.015 %,这将与图 7 中的峰值完全对应。但是当 Als 的含 量超出 0.015 %以后,Al 将以合金元素析出,可以
7、明显地提高钢的塑性, 从而使得 AlN 的不良影响得到控制,因此把 Als 将以合金元素析出,可以 明显地提高钢的塑性,从而使得 AlN 的不良影响得到控制,因此把 w(Als) 控制在 0.015 %以上对减少纵裂纹是有作用的。5 5 结结 论论(1)尽管纵裂纹的形成机理十分复杂,但是通过合理的技术参数和工 艺参数的控制,还是可以获得较为满意的结果。(2)提高钢包钢水温度的稳定性,使注温稳定在 1 5201 530 之 间可有效地防止纵裂纹的产生。(3)合适的初始模温(60100 )以及摆正钢锭模可以使纵裂纹得 以减少。(4)w(Als)0.015 %时,对防止纵裂纹的产生有利。基金项目:本
8、成果通过安徽省科技成果鉴定 作者简介:联系人:范鼎东,高级工程师,安徽省马鞍山市(243000)马钢炼钢厂 作者单位:范鼎东(马鞍山钢铁股份有限公司)朱瑞田(马鞍山钢铁股份有限公司)焦兴利(马鞍山钢铁股份有限公司)参考文献:1 炼钢工艺学.东北工学院炼钢教研室编.沈阳:东北工学院出版社, 1980 2 钢锭浇注与钢锭质量.孟凡钦编.北京:冶金工业出版社,1994 3 钢锭浇注问答.北京钢铁学校编.北京:冶金工业出版社,1980附件图 2 数据开浇温度/1505 15151515 15251525 15351535 15451545 1555 浇注根数45010001302660310 纵裂根数
9、75467 纵裂发生率/%1.560.500.310.912.26图 3 数据炉罐号开浇温度 /末板温度 /温降 /平均温降 /9827781532151418 实验前 982781152515131218.7598278515221498249827851541152021992632152115174 实验后 9926321519151634.75992041152515196992041152315185图 4 数据 温度波动/ 05 510 1015 1525 2535 浇注根数1520 1124620775310 纵裂根数33253 纵裂发生率/%0.20 0.270.320.650.97图 5 数据模温/0 3030 6060 9090 120120 150150 180180 210 浇注根数1674 5022 8370 11718 334823251023 纵裂根数41017249107纵裂 发生率/%0.24 0.20 0.201 0.210.270.430.68图 7 数据w(Als)0 0.010.01 0.0150.015 0.0200.020 0.025 浇注根数1771198601310 纵裂根数1921 纵裂发生率/%0.560.750.330.322