[发明专利]一种判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法

说明书

技术领域

本发明属于诊断铸坯质量的技术领域，具体地讲，涉及一种判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法。

背景技术

随着冶金行业中连铸技术的发展，钢水成型工艺已由原来的模铸方式，逐渐转变成连续浇铸（连铸）方式。但是，在采用连续浇铸方式的生产过程中，当钢水质量、连铸机设备状况以及工艺参数等发生异常时，其铸坯质量缺陷的发生也具有连续性和批量性。铸坯的质量缺陷一般分为表面质量缺陷和内部质量缺陷。而不论是表面质量缺陷还是内部质量缺陷，铸坯的裂纹缺陷（例如，纵裂纹、角裂纹、网状裂纹、三角区裂纹、中心裂纹、中间裂纹等）尤其难以控制，特别是网状裂纹。铸坯的网状裂纹一般位于铸坯表面和皮下，深度可达5mm，其在铸坯上的表现往往无法肉眼直接发现，一般需要经过对连铸坯进行酸洗或刨皮后才能观察到，故又叫铸坯皮下裂纹缺陷。

由于铸坯皮下裂纹缺陷在铸坯的表现上往往无法肉眼直接发现，加之其形成原因与钢水质量有明显的对应关系，故当连铸坯发生铸坯皮下裂纹缺陷时，在连铸工序中根本无法通过生产过程控制和事后人工清理来消除铸坯皮下裂纹缺陷。另外，含有皮下裂纹缺陷的铸坯在轧制（热轧）成板卷后，在板卷的表面上形成线痕（起皮）缺陷，严重地影响产品（板卷）质量。而且，还经常因板卷表面线痕（起皮）缺陷而导致大批量板卷废品或次品。因此，铸坯皮下裂纹缺陷不但严重地影响企业的正常生产和信誉，而且还能造成较大的经济损失。

在现有技术中，对于铸坯的网状裂纹（铸坯皮下裂纹缺陷）的形成原因有以下几点。

第一，在二次脆性区中，由于在奥氏体晶界处有硫和氧的存在，使得在900～1200℃的范围内，沿着奥氏体晶界析出诸如(Fe,Mn)S-O的硫化物或氧化物，其中，以液态形式存在于晶界中的(Fe)S-O是引起铸坯网状裂纹的主要原因。

第二，在二次脆性区中，由于钢中包含的诸如Cu、Sn、Sb等的低熔点有色金属元素在奥氏体晶界富集，这就降低了晶界的强度，引起晶界的脆性，从而导致网状裂纹的形成。

第三，在奥氏体晶界上发现大量的二相析出物（诸如Nb、V、Ti、Al等元素与钢中N和C作用而形成）以及层片状铁素体。这些层片状铁素体和二相析出物在奥氏体晶界上的形成增加了裂纹敏感性。例如，钢中的[Al]可以细化晶粒，但随着钢中[Al]的增加，会使低温塑性区宽度加宽，其对连铸坯高温塑性的影响主要表现在：Al作为强氮化物元素，与钢中的N形成细小AlN，细小AlN易在晶界析出并形成钉扎晶界，在受热应力、鼓肚以及机械应力的作用下会在晶界析出处产生微小空洞，继而扩展成裂纹。

随着钢水精炼技术的不断进步，关于前两种原因从机理上理解比较统一，均认为是在奥氏体晶界上形成液相物质，也就是说，由“热脆”现象引起网状裂纹的形成。通常，对于第一种原因，可通过降低钢中的硫含量和氧含量，并控制[Mn]/[S]比，从而使得由液态(Fe)S-O形式存在于晶界上引起网状裂纹的可能性越来越小；对于第二种原因，可通过在结晶器铜板的表面上镀层、控制钢中Cu、Sn、Sb等低熔点有色金属元素的含量以及改善保护渣润滑效果来减轻或消除铸坯的网状裂纹。

然而，对于第三种原因，在奥氏体晶界上形成的大量二相析出物和层片状铁素体在二冷过程中形成的位置以及引起铸坯网状裂纹的机理，从理论上认识还不清楚，没有具体明确的解决措施。因此，氮化物导致的铸坯网状裂纹仍然是铸坯的主要质量问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种通过判断连铸板坯皮下裂纹缺陷以优化连铸工艺从而提高铸坯质量的判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种判断连铸板坯皮下裂纹缺陷以减少轧制工序中产生的问题的判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法。

本发明的再一个目的在于提供一种判断时间短、易操作的判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法。

根据本发明的判断连铸板坯的皮下裂纹缺陷的方法，所述方法包括如下步骤：测定钢水的实际氮含量；根据皮下裂纹指数图来确定与所测定的钢水的实际氮含量对应的皮下裂纹缺陷比例，从而判断出钢水经连铸后得到的连铸板坯的皮下裂纹缺陷程度。

根据本发明的一个实施例，所述皮下裂纹指数图是通过数学回归处理法建立氮含量与皮下裂纹缺陷比例之间的关系而得到的。

根据本发明的一个实施例，所述皮下裂纹指数图可包括连铸板坯内弧面皮下裂纹指数图、连铸板坯外弧面皮下裂纹指数图、连铸板坯内外弧面平均皮下裂纹指数图和连铸板坯内外弧面合计皮下裂纹指数图中的至少一种。