连铸坯裂纹影响因素分析

1、 在连铸的生产实践中，裂纹是铸坯的一种主要缺陷，铸坯的各类缺陷中有50%为裂纹。铸坯中裂纹的存在，轻者需要精整，重者导致漏钢和废品，影响正常生产，增加生产成本。此外裂纹还会使铸坯热送技术和连铸连轧技术受到影响。因此，防止铸坯裂纹的产生，对稳定连铸生产、提高产品质量具有重要意义。从98年马钢自瑞士引进国内第一条产线，异形坯连铸在我国已经历了十多年的发展，经过众多科研及生产工作者的努力，铸坯质量有了很大提升，但还是存在着很多质量问题。据统计，各种缺陷中50%为铸坯裂纹。铸坯出现裂纹，重者会导致拉漏，轻者要进行精整。影响了连铸机生产率，又影响了产品质量，增加了成本。外因：外力导致坯壳变形超过了钢的极

2、限强度和应变；内因：钢固有的凝固行为以及对裂纹的敏感性。不同影响因素下，裂纹扩展原理是类似的，都是基于宏观断裂力学： C； CODCODC GGIC。宏观断裂力学无法对裂尖存在大塑性变形的断裂过程进行合理解释。细观损伤力学能够描述材料损失过程，它认为材料宏观断裂的基础是四类细观损伤基元：孔洞损伤：主要类型有尺寸相似的弥散分布孔洞；尺度不同的孔洞群；剪切带中嵌含孔洞；局部化剪切所连接的孔洞群。微裂纹损伤：弥散的分布在混凝土，岩石，陶瓷等材料。尚未应用于弹塑性分析。界面损伤：由界面处微粒子引起的应力集中形成的孔洞引起。局部化带状损伤：剪切带是典型的应变局部化，同时也是研究最多的一种形变诱导损伤形式

3、，钢铁材料在动载荷下是这种应变局部化。宏微观断裂的相互作用原子间的运动（纳观）造成细观各类损伤，在外部边界条件的作用下，细观损伤扩展连接，从而形成裂纹。微观： 10-10m10-4m宏观： 10-3m细观： 10-7l10-5m纳观： 10-9m材料裂纹扩展研究内聚力模型内聚能=J积分扩展有限元法在常规有限元位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数，避免了常规有限元计算断裂问题时对裂纹尖端重新加密网格，在处理断裂等不连续问题时具有独特优势。使用水平集法对不连续面进行几何描述，实现对裂纹的动态追踪。模拟过程在ABAQUS软件中进行。碳含量对钢裂纹敏感性的影响 碳含量对T的影响大,故对裂纹的

4、发生率有很大的影响。C=0.180.20%是裂纹敏感区。 C=0.20%左右低碳钢凝固时,在初生的凝层中,晶体已联接,但晶体之间仍有液相存在,发生包晶反应时, 相变应力导致裂纹产生。 C=0.18%的低碳钢收缩值最大,而此时钢的延展性低,因而对裂纹敏感性大。硫锰含量对钢裂纹敏感性的影响 由统计得出:Mn/S为1314时裂纹最少，也有人指出其比值大于20时裂纹大大减少。锰硫比增加使得钢在高温下延伸率增加而不影响强度，并且沿晶界分布的FeS被高熔点的MnS取代。资料证明C=0.170.21%的钢,Mn/S20断裂延伸率超过收缩率二倍多,裂纹减少。钢中S20,可明显减少裂纹。S裂纹敏感度。Fe+SF

5、eS，熔点低，分布在晶界，引起晶间脆性。Mn裂纹敏感度。Mn+SMnS，熔点高，且有一定的塑性变形能力，呈棒状分布在奥氏体基体中，不产生裂纹。磷含量对钢裂纹敏感性的影响 磷是强烈降低固相线温度的元素,它的存在会降低钢的高温塑性,且其偏析和夹杂物又提供裂纹源。随着含磷量的增加,钢中产生裂纹的机率增大。据统计分析,当钢中P0.015%时,磷对钢的裂纹敏感性影响不大。其他元素的影响 裂纹与钢中气体含量有关,如氢气破坏钢的连续性、 氧气生成氧化物夹杂,破坏了钢的连续性,造成裂纹。氮气与铝化合生成AlN夹杂物于晶界析出,加速了铁素体网状形成而导致钢的裂纹。 钢中夹杂物因破坏了金属的连续性,在激冷层薄弱处承受不住收缩应力、热应力、组织应力的作用,形成裂纹,故钢中的夹杂物也是形成铸坯裂纹的重要原因。在连铸生产实践中,几乎不可能完全杜绝铸坯裂纹的产生。裂纹的产生必定伴随着局部应力或应变过大的现象