铸坯表面星形裂纹产生原因分析

铸坯表面星形裂纹沿一次晶界分布，裂纹边界有脱C现象，说明是在结晶器内高温下（1400℃）坯壳奥氏体转变之前形成的。铸坯表面星状裂纹形成的原因有不同的观点，大致如下：

1.铜渗透和铜富集

星状裂纹是集中在局部的裂纹，如图6-29所示。

几乎所有情况下，可在微裂纹内发现铜。渗铜常常是由于结晶器衬垫或某些铜的部件的磨损导致的。避免与铜接触，采用Cr或Ni的结晶器镀层，可显著降低星状裂纹的发生。然而，随着连铸量的增加，镀层终究会磨损掉，尤其是结晶器的底部与角部，其磨损的粉末是与钢坯接触产生渗铜的潜在因素。

图6-29 连铸板坯表面星状裂纹

与普遍存在的微裂纹相关的显微裂纹也是由于富铜的相所导致的，钢坯表面的铜珠通常是微裂纹源，因此钢坯的表面氧化铁鳞对此影响较大。可以肯定地说：一旦在温度高于1050℃时连铸坯的壳形成过程中液体铜与表面相接触，便会在超大的奥氏体晶界上产生渗铜。铜的来源有两个：

1）铜渗透。结晶器下部铜板渣层破裂，发生固/固摩擦接触，Cu局部粘附在坯壳上。Cu熔点为1040℃，熔化后沿奥氏体晶界渗透，晶界被破坏而失去塑性，产生热脆现象。金相分析表明，在裂纹里常发现有铜[w（Cu）=1.6%]，证明了该观点的正确性。

2）铜富集。钢中w（Cu）=0.05%～0.2%，高温铸坯由于Fe氧化，在FeO皮下形成熔点低、含Cu的富集相[w（Cu）=70%、w（Ni）=15%、w（Sn）=10%、w（Fe）=5%]，形成液相沿晶界穿行，在高温时（1100～1200℃）具有最大的裂纹敏感性。

2.奥氏体晶界沾污

1）结晶器弯月面初生坯壳由于δ→γ转变→收缩→鼓胀→坯壳弯曲，在拉应力和钢液静压力作用下，奥氏体晶界裂开，固/液界面富集溶质的液体进入裂纹，加上晶界析出物，污染了晶界，成为晶界薄弱点，是产生星状裂纹的起点。

2）铸坯运行过程中进一步受到拉应力作用（鼓肚、不对中、不均匀冷却等），裂纹进一步扩展。(www.xing528.com)

3.表面凹陷和不规则褶皱（振痕）

1）板坯表面有凹陷和不规则振痕，清理后，发现有的分布着细小裂纹，裂纹深度2mm，内含Si、Al、Ca及Na的氧化物，在轧材表面会遗留如头发丝细小的裂纹，有时还会发现Al₂O₃、SiO₂、Na及K等成分，与保护渣的成分相近。

2）采用防止纵向裂纹产生的措施，尤其是控制结晶器振动（高频率、小振幅）和低粘度碱性保护渣，可使星形裂纹明显减少。

4.H₂过饱和析出

1）试验分析表明，表面网状裂纹也有不含Cu、不含保护渣的情况。当钢液中w（H）＞0.00055%时，出现网状裂纹废品；当w（H）＞0.001%时，网状裂纹废品增加。

2）在结晶器的弯月面区，结晶速度很快（冷却速度＞100℃/s），凝固初生坯壳中，H过饱和。当坯壳温度降低时，原子H从固体中析出，向晶间的微孔隙扩散变成H₂，造成附加应力，再加上钢液静压力和收缩力，超过了一定温度下钢的允许强度，则沿晶界断裂，形成网状裂纹。

3）降低钢中的H和S含量，提高w（Mn）/w（S），可使网状裂纹明显减少。

5.晶间硫化物脆性

1）树枝晶间富集S，导致奥氏体晶界富集有熔点为980～1000℃的（Fe，Mn）S，其各元素含量为：，在晶界处形成硫化物液体薄膜，在外力作用下形成网状裂纹。

2）降低S含量，提高w（Mn）/w（S），延长加热时间，提高加热温度，使晶界（Fe，Mn）S转变为MnS，可减少轧制板材中的星形裂纹。铸坯表面星形裂纹的形成机理是非常复杂的，很可能是多种因素作用的结果。