1Cr13半马氏体无锡不锈钢连铸坯纵裂纹形成机理及控制
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
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1Cr13属于半马氏体无锡不锈钢，除马氏体外，其金相组织中还有10%～20%铁素体组织。该钢种有较高的韧性、冷变形性和耐蚀性，热处理后主要用于制造要求韧性较高、承受冲击载荷的零件，如汽轮机叶片、水压机阀、紧固件、热裂设备配件等。该钢种成分正好处于包晶反应区，在凝固过程中伴随着复杂的相变和较大的体积收缩，铸坯表面极易产生纵向凹陷和纵裂纹，在连铸生产过程中难度较大。某钢厂在 1Cr13半马氏体钢生产过程中曾多次出现铸坯纵向凹陷和纵裂纹，甚至发生纵裂漏钢，严重影响了连铸机的生产成本和铸坯质量。经过对 1Cr13半马氏体无锡不锈钢钢种特性和纵裂纹的形成机理进行剖析，制定出有针对性的工艺措施，使得铸坯纵裂得到有效控制，提高了铸坯表面质量和连铸机作业率，降低了生产成本。
1Cr13半马氏体无锡不锈钢150mm*150mm方坯生产工艺流程：铁水→铁水脱磷站→60tAOD→60LF炉→4机4流连铸机→缓冷→修磨→轧材，连铸机的主要技术参数见下表：
表1 连铸机的主要技术参数
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铸机机型
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铸机流数
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弧形半径/m
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结晶器长度/mm
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冶金长度/m
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二次冷却方式
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铸坯断面/mm
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弧形
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4机4流
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9
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800
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22.2
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4段冷却
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150×150
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在实际生产过程中，纵裂纹的产生是由多个因素共同作用的结果。因此，首先要防止在结晶器里形成纵裂纹，其次要防止纵裂纹进一步扩大。过热度控制、拉速控制冷却制度、结晶器电磁搅拌控制、保护渣选择、液面波动、水口浸入深度、对中控制等制度的改进，使得生产过程中铸坯表面质量得到很大改善，连铸坯修磨损失率降低了3.4%。
综上所述，在连铸生产1Cr13半马氏体无锡不锈钢时，铸坯表面缺陷主要是纵向凹陷和纵裂纹，结合理论和实践认为：
（1）1Cr13半马氏体无锡不锈钢包晶反应凝固组织不均匀、高温力学性能差、零塑性温度低以及高温脆性区比较宽等高温特性，是铸坯表面出现纵向凹陷和纵裂纹的主要原因。
（2）控制铸坯在结晶器中传热均匀性及凝固坯壳的均匀生长是提高1Cr13半马氏体无锡不锈钢铸坯表面质量的关键。
（3）提高LF炉上机温度命中率，控制过热度≤30℃，稳定拉速在1.1m/min。结晶器水量下调的同时保证二冷区铸坯喷淋冷却效果，优化电磁搅拌参数和保护渣的理化指标，合理控制水口浸入深度和对中，减少液面波动，结晶器铜管表面质量，铸坯表面纵裂纹缺陷得到了有效控制，杜绝了漏钢事故。