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铸坯角部横裂产生的原因及改善措施

更新日期:2007-07-28  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

板坯可以在表面上观察到纵向裂纹,在尾部观察到中线裂纹。要了解板坯中的角裂纹及孔隙,必须用沿板坯边部进行火焰切割处理,切割出50mm宽,2~3mm深的槽。在检查板坯的裂纹时,在高强低合金钢(HSLA)、包晶钢、中碳钢中发现了角部横裂,但是在低碳铝镇静钢中却很少发现裂纹。包晶钢含有Nb,因此,角裂的百分比极高。虽然在板坯的疏松边发现了角部横裂,但板坯中的大多数裂纹出现在板坯的固定边。几乎板坯中所有的角部横裂纹与振动痕迹方向一致。在出厂前,必须对板坯中的角裂纹和针孔进行处理。处理板坯中出现的裂纹将增加产品成本,降低生产能力,耽误产品出厂日期。经过火焰切割后的板坯样品送到米塔尔研究实验室进行分析,以便确定其中角部横裂纹的发生原因。为减少角部横裂纹,米塔尔公司LazaroCardenas(MSLC)的操作人员、维修人员、技术人员组成了一支精干的团队,以降低板坯角部横裂纹的发生。

裂纹起因

当铸流表面遭受到热力应变、机械力应变或相变时,若该应变量超过了铸件材料的最大应变值,板坯就会发生横裂。在下列条件下板坯可能产生裂纹:(1)铸流表面温度下降至低延展区以下,拉伸应变导致铸件产生裂纹。(2)结晶器上热收缩应变引起板坯内部热断裂,产生裂纹。(3)结晶器上或结晶器附近所施加的外力引起表面热拉裂。

产品的延展性低是出现裂纹的主要原因。影响板坯横裂的因素还包括化学作用。减小温差,降低震动是避免板坯裂隙发生的主要措施。

角部裂分析对板坯切削样本(削痕深度2~3mm)进行化学成分分析的结果如表1。在这种钢中发现了严重的角部裂纹,主要原因是该种钢的Nb、V和C含量高,特别是C对包晶钢非常敏感。理论上讲,Nb(C,N)在1090℃开始析出,当温度下降,析出量快速增长,当温度降低到900℃时主要析出物为V(C,N),温度进一步下降到800℃时,晶间继续析出。众所周知,在温度降低过程中,Nb基及V基析出物沿奥氏体晶粒边界析出。事实上,晶核阻碍其析出,实际的析出温度还要低些,而且,由于处在低温高饱和条件,突然析出发出声响。大量析出物的出现软化了奥氏体晶粒边界,而且当板坯在弯曲拉应力作用下,就会沿晶体边界出现裂纹并扩展。

表1 板坯化学成分 %
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