摘要：基于对连铸板坯内的裂纹形貌以及其形成机制的综合性概括以及分析，明确了其内部裂纹生成的两大原因，即包括了辊子间距以及变弯变形、矫直的方式等众多设备因素，包括了浇铸速度以及二次冷却的强度、PS等多样元素的实际浓化等一众操作因素。而若想使得连铸坯内的裂纹的形成机率变小，就需采取对应举措以使对铸坯上的实际应力总和达成最小程度的目标，特别是需对连铸坯鼓肚施行严控。基于此，本文继而提出了针对连铸坯内裂纹进行控制的最为高效、最为经济的相应措施。
关键词：连铸；板坯；内部裂纹
1.内部裂纹形貌的特征
从铸坯的皮下至中心处所生成的裂纹皆属于内裂纹，因在凝固的整个过程中才生成了裂纹，故而又可称作凝固裂纹。依照板坯的内裂纹的实际表现形式来加以划定，可划定为角裂纹以及中间裂纹、三角区裂纹以及中心裂纹这四大形式。
2 内裂纹生成的机制
2.1 内裂纹以及钢各有的高温力学性能
经铃木洋夫等研究人员所作研究已知，倘若把脆性判断区敲定为Z＜60％（Z指代的是端面收缩率），则自钢熔点至600摄氏度这一区间内所具的脆性温度区总共有三个，即第I（熔点至1300摄氏度）以及第II（1300至1000摄氏度）、第III（1000至600摄氏度）这三大脆性温度区。
在钢熔点至1300摄氏度之内，事实上，断裂是沿着树枝晶间的界面来相当明晰化地展布的。倘若钢液温度持续降低并且降至低于液相线温度的程度，则伴随着温度持续降低，零强度温度以及零塑形温度即刻会出现，前者可指代成ZST（＝TS＋（20～30）℃），后者可指代成 ZDT（＝TS－（20～30）℃）。ZST表征为已处在固液界面并且已呈凝固状的金属，其已达至可对外力作用予以抵抗的对应温度；另外，ＺＤＴ表征了凝固之后的金属恰已具对塑性变形予以抵抗能力所对应的温度。尽管钢倘若处在区间ΔT＝ZST—ZDT内，即拥有特定的强度，但其并未能够拥有塑性变形的能力，而ΔT若是越大，则在这一温度区间之内因外力作用而生成裂纹的概率越大。倘若ZST以及ZDT愈低，则裂纹的敏感性越高。
倘若结晶器其摩擦力引致而成的应力及热应力、坯壳的鼓肚应力及其矫直应力、因导辊的变形加上不对中的缘故所致成的机械附加应力切实地作用在凝固的前沿处时，凝固界面必然会先沿着整个柱状晶体的晶界开裂而生成特定裂纹，且朝着固相方位进行扩展，再则是，凝固前沿上饱含了溶质要素的钢水或许会经抽吸而流入裂纹内。使得裂纹某些时刻会紧跟着偏折线的突现而发生。初生成的裂纹会沿着柱状晶的晶界而朝着固相处分明地扩展，因温度是逐步地下降的，而塑性及其强度则逐渐上升，又或遭遇众多轴晶区（譬如说表层等），而裂纹的扩展即会受抑制。在此后的实际凝固的过程中，倘若凝固的前沿持续遭受了应力（又或是应变）作用，那么已然生成了的内裂纹必定会伴随整个凝固界面持续推进而进行连续生长。高温固溶奥氏体的S以及O等多样元素处于第II脆性区内是基于（Fe，Mn）S 以及（Fe，Mn）O等各类形式而沉淀于奥氏体晶界的。在此之中，沉淀物会沿着晶界持续生长，继而令晶界强度一再降低，基于应力作用而较为易于在晶界显见地生成裂纹。倘若含碳量趋近于包晶反应点时，则坯壳多半无法均匀性地凝固，在生成了粗柱状晶的位置会有凹陷生成，受坯壳和结晶器壁之间所施以的复杂应力的作用之下，坯壳上较弱位置即较易生成裂纹。
2.2 内裂纹以及连铸坯生成的鼓肚
有关资料已表明，内裂纹的生成多是因为辊子的间距以及变弯（又或是变形）、矫直法等有关设备问题以及浇铸的速度、PS等众多元素浓化以及二次冷却强度等有关操作问题而致成的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆笔者在开展质量攻关的具体研究时亦有相关发现，在弯曲引致的延伸伴随着坯壳所具的厚度加大而以直线降低时，鼓肚所显露而出的却是反向特征，极小的鼓肚量所引致的延伸便能够达到、或是根本上超出于由弯曲所引致的延伸，在彼此邻近的两导辊间其相应的中心点上，坯壳内里的凝固前沿实际生成的应力事实上即是压应力，而在坯壳本身的外表面上实际生成的应力则属于拉应力；就导辊实际位置而言，其具体应力状态恰好反之，即坯壳外表面以及内表面实际生成的应力各自为压应力、拉应力，处于拉应力的作用之下的坯壳必定会生成内部裂纹。故而，在连铸的整个过程中务必要着力地关注鼓肚。
依据前文的描述我们已知，依照板坯的内裂纹的实际表现形式来加以划定，连铸板坯内的裂纹可划定成四大形式，即角裂纹以及中间裂纹、三角区裂纹以及中心裂纹。在此之中，角裂纹联同中间裂纹皆是宽边凝固壳所具的中柱状枝晶之内所存的晶间裂纹，只不过其具体分布位置有所不同罢了。两者皆并非是于鼓肚内来生成的，而是基于辊压之下的宽边鼓肚在经反向的变形后而生成的。在此之中，一旦存有着宽边鼓肚，则处于辊压之下便极有及机率会生成中间裂纹。另外，角裂纹若想生成则还需连带着辊压下窄边的凸起鼓肚方可生成。三角区裂纹的名称来由是因其处在了三角区之内，其是窄边的凝固壳的柱状枝晶上所具的晶间裂纹。不论是处于宽边鼓肚内，还是处于辊压之下，但凡窄边凹陷便能生成相应的三角区裂纹。对角线裂纹即是于宽以及窄面上现有的柱状枝晶的具体的前端处所具的相遇界面，沿着其两相界面而一再展布，继而生成了的裂纹。此裂纹趋近于窄边并沿着凝固边界而持续延伸，并在三相点之处汇聚。此类裂纹及仅现于特定的钢中（其质量分数处于 0.15%至0.24%，锰质量分数<1.0%，而硫质量分数则极其高）。对角线式裂纹生成大体上和板坯鼓肚以及处于辊压条件下的鼓肚变形密切相关。角裂纹以及中间裂纹、对角线裂纹以及三角区裂纹皆是在凝固前沿较为的弱化的固液界面之上，沿着一次树枝晶而实际地裂开的。其裂缝始终为真空，有着特定的吸液能力以及钢液静压力，有着把钢液正式地压入于裂缝之中的强悍能力，故而裂缝之中饱含着浓化钢液，而且是熔合为一的，继而生成了偏析。与之不同的是，中心裂纹则仅生成于宽边鼓肚的这一过程中。倘若于铸坯凝固的具体过程中壳给以一个高度地适应于凝固收缩的相应的收缩辊缝，则能够较优地防范中心裂纹的生成。
3 内部裂纹控制
连铸钢坯内裂纹的生成近似于其它的裂纹，都应有相应的应力作用以及裂纹源。基于上方的分析我们能够知，裂纹源实际上即是最为薄弱的部分，即凝固前沿之处的固液界面，而致使裂纹生成的应力则因为弯曲以及矫直、凝固壳对应的鼓肚、辊的辊缝变动以及对正不良、辊子偏心等所引出的实际的变形，并随之而得的内应力。故而，在设备方面对连铸机设备的整体功能精度维护到位，缩小连铸坯的鼓肚量、减少其坯壳凝固的前沿实际蒙受的众机械应力，便能够对内裂纹完成基本的控制。此外，采纳密排辊并且依照连铸板坯的凝固及收缩原理、及凝固末端轻压下的技术而研究并开发出的动态轻压下（或是静态辊缝收缩）技术，是对连铸坯的内裂纹加以控制的最为经济并且最为高效的一种措施。
在工艺上需采纳较为得宜的钢水过热度以及钢水成分，对柱状晶的实际生长加以控制，对枝晶间所存有的脆性予以降低；采纳较为切合的二次冷却工艺，对铸坯的表面回温以及鼓肚加以控制，对热应力以及鼓肚变形所生成的机械应力进行减少，是确保对内裂纹加以控制的一大保证。此外，可使得钢水的整体洁净度显见增加，在钢洁净度已然升至某种程度时，哪怕在凝固的过程之中夹杂物以及低熔点元素是富集的，其在富集以后的总量亦相当的少，不能够对金属连续性生成相应破坏，故而基本不易有所谓的裂纹生成，哪怕其应力事实上已超出了晶间强度，且已生成对应裂纹，此类裂纹在一被轧制并被实际地焊合后，其晶间对应的富集低熔点要素及其夹杂物的具体数量依旧无法被腐蚀成假裂纹，继而将自动地就此消失。
4 结论
若想使连铸坯的内裂纹生成的机率明确降低，则务必要采取合理措施以使得作用在铸坯体上的实际应力总和实际达至最小化，特别是需针对铸坯鼓肚严加地控制，故而务必要确保具备优良的设备设计以及设备维修、及操作工艺的条件。
参考文献：
[1]张兴中，倪满森. 连铸技术的发展状况及高效连铸[J]. 中国冶 金，2003（3）：17.
[2] 汤伟，孟令涛，孙利斌，等. Q235B 钢连铸板坯中间裂纹成因 分析及改进措施[J]. 连铸，2017，42（5）：59
[3] 张富强，李超，姜振生，等. 连铸板坯中心裂纹和三角区裂纹 的成因及防止[J]. 钢铁，2004，39（10）：20.
论文作者:凌锐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：裂纹论文; 应力论文; 柱状论文; 连铸论文; 温度论文; 脆性论文; 熔点论文; 《基层建设》2019年第17期论文;