900A連鑄方坯中間裂紋分析

田利生

(石鋼京誠裝備技術有限公司檢測中心，遼寧115005)

1 背景分析

連鑄矩形坯900A，規(guī)格為380 mm×200 mm，近期批量生產(chǎn)中出現(xiàn)中間裂紋，且級別較重，嚴重影響產(chǎn)品后續(xù)軋制質量，為了查找中間裂紋的產(chǎn)生原因，對存在中間裂紋連鑄坯試樣進行了系統(tǒng)分析，確定了連鑄坯出現(xiàn)中間裂紋的主要原因，為后續(xù)生產(chǎn)工藝的改進提供了理論依據(jù)。

2 試驗結果

2.1 化學成分分析

2.2 低倍觀察

將規(guī)格380 mm×200 mm矩形坯加工成滿足低倍酸浸檢驗粗糙度，按GBT 226—2015《鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法》進行腐蝕，按YBT 153—2016《優(yōu)質結構鋼連鑄坯低倍組織缺陷評級圖》進行評定，低倍檢驗中間裂紋超出標準要求，評定結果見表2。

表1 化學成分測試結果(質量分數(shù)，%)Table 1 Test results of chemical compositions(mass fraction, %)

2.3 高倍觀察

根據(jù)低倍發(fā)現(xiàn)的中間裂紋，取樣進行金相觀察，發(fā)現(xiàn)裂紋開裂延伸處附近存在大量不規(guī)則硫化物類夾雜物，具體形貌見圖1。

將以上試樣腐蝕后在裂紋延伸處發(fā)現(xiàn)大量硫化物伴隨萊氏體磷共晶組織，具體形貌見圖2。

表2 低倍評級結果Table 2 Rating results by macroscopic view

圖1 夾雜物形貌Figure 1 Inclusion morphology

圖2 試樣腐蝕后裂紋延伸處出現(xiàn)萊氏體磷共晶形貌Figure 2 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared after corroding the specimen

圖3 新斷面出現(xiàn)萊氏體磷共晶形貌Figure 3 Ledeburite phosphorus eutectic morphology appeared on a new fracture surface

圖4 沙灘狀形貌Figure 4 Beach shaped morphology

2.4 斷口觀察

在存在中間裂紋的試樣取斷口試樣，沿其開裂處制備新斷面，發(fā)現(xiàn)與高倍形狀一致的非金屬夾雜物，同時觀察到新斷面存在與高倍腐蝕后出現(xiàn)的萊氏體磷共晶特征一致的立體形貌，同時出現(xiàn)沙灘狀形貌，具體形貌見圖3和圖4。

3 分析與討論

(1)鑄坯中間由于C、Mn、P、S的偏析造成檢驗出現(xiàn)的磷共晶現(xiàn)象，而磷共晶是以連續(xù)網(wǎng)狀分布于晶界，而此網(wǎng)狀結構出現(xiàn)在晶界，增加其脆性，降低其韌性，故在正常拉應力作用下極易在此處被拉開而形成文章所述的中間裂紋。

(2)鋼中偏析元素含量越高，偏析度也相應

增高，P是裂紋敏感性元素，P含量增加將顯著增加P在枝晶間的富集，枝晶間的偏析增加，容易產(chǎn)生裂紋，S易形成低熔點FeS，分布在晶界，引起晶界脆性，成為裂紋擴展的路徑。

(3)中間裂紋產(chǎn)生原因較多，主要存在以下原因：連鑄坯凝固過程中，一方面，凝固前沿的柱狀晶由于S、P元素的偏析而形成低熔點的液相薄膜，使凝固前沿抵抗拉應力的能力大大減弱；另一方面，鑄坯運行過程中，凝固前沿受到各種拉應力的作用，當作用在凝固前沿的拉應力超過一定的臨界值時，凝固前沿就沿柱狀晶開裂，形成中間裂紋。

4 結論

連鑄矩形坯出現(xiàn)批量中間裂紋情況，經(jīng)分析可知：造成批量出現(xiàn)中間裂紋的原因是由于磷共晶的存在導致其抗拉能力降低，凝固前沿沿著以網(wǎng)狀分布于晶界的磷共晶處開裂，而表現(xiàn)為中間裂紋。因此建議改善鋼中偏析才是解決此問題的關鍵所在。