针对马胺山钢铁公司生产的水平连铸圆坯，在调试期间曾出现的质量问题，本文对铸坯 在不同拉速下的热应力进行了计算分析，从钢的高温力学性能出发，制定了裂纹判断标准， 指出了在不同拉速条件下铸坯产生裂纹的危险。 1钢的高温力学性能 铸坯热应力的计算和分析，首先涉及到钢的高温力学性能，它对铸坯内裂纹的形成有很 大影响。 (1)钢的高温脆性Hirowo G.SUZU- KI【1)等人认为，钢可按其温度范围分成3个 典型的高温脆性区，见图1。 第I脆性区的温度范围为熔点-1200°C, 脆化原因是在凝固初期枝状晶界面有残余的钢 600 900 1200 液，在钢的品界上形成液膜。在外力作用下， Deformation temperature,C 很容易产生晶界滑移并导致晶界断裂，这使铸 图1拉伸实验下钢的韧性和变形涩度的关系 坯在凝固前沿形成内裂。 Fig,1 Relation of ductility of steel 第I脆性区的温度范围为900-1200°C, with deformation temperature 过饱和状态的S、O在奥氏体晶界上以(Mn、 under tensile test Fe)O、(Fe、Mn)S和A1zO;化合物析出，引起钢的韧性下降，这可能造成内裂纹的进一 步扩展。 第I脆性区的温度范围为600-900°C,钢中奥氏体晶界析出碳化物和氮化物，在拉应 力作用下，这些析出物均变成应力集中点，变形初期沿奥氏休晶界产生由变形应力引起的空 隙，空隙在品界滑移、变形作用下成长，加速预先共晶的铁素体沿奥氏休品界析出，由于铁 素体的张应力强度比奥氏体小许多倍，引起了应力集中，促进空隙的形成和成长。空隙在成 长过程中形成楔形晶界裂纹，铸坯凝固初期形成的裂纹核心，可能由此得到发展。 (2)钢的成分影响在凝固温度附近，钢中C、S含量对其力学性能影响很大。钢中S 含量的增加，将使其强度变小。钢中C含量从0.1%到大约0,18%，强度几乎直线上升，超 过此值开始下降。尽管在大约0,18%C之下，钢的抗拉强度最大，然而实验表明，这时钢最 易产生裂纹，由此看出，这时延展性对形成裂纹的影响比强度更大，因为这里塑性延伸率为 零。此外，在1300一1000°C的温度下，钢中Mn/S比的增加，使钢的热韧性得到不断改 。 (3)裂纹判断标准在不同的成分下，钢的高温极限强度和断裂应变值咯有不同，裂纹 做感区一般在凝因温度和低于其100°C左右的温度范围内，根据文献[3]中的有关数据。选 取极限强度为4MP,断裂应变0.2%，作为判断裂纹产生的标准。对于双轴向拉伸的情况，拉 伸极限强度和断裂应变会下降，这时以极限强度3MPa,断裂应变0.15%作为裂纹判断标准。 2数学模型 根据，坯在凝固过程中的变形特点，本文采用铸坯热弹塑性应力模型，假定铸坯在结晶 26针 对马鞍 山钢铁公 司生 产的水 平连 铸 圆坯 ， 在调试期间 曾出现 的质量问题 ， 本文 对 铸坯 在 不 同 拉速下的热应 力进 行 了计算分析 ， 从 钢的 高温 力学性能出发 ， 制定 了裂纹 判断标准 ， 指 出了 在不 同拉速 条件下 铸坯产生裂纹 的危 险 。 钢 的 高温 力学性能 铸坯热应 力的计算和分析 ， 首先涉 及 到 钢的高温 力学性 能 ， 它 对铸坯内裂纹的形成有很 大影响 。 一 ，尸 钢的 高温脆性 江 一 身 【 ‘ ’ 等人认为 ， 钢可 按其温 度范围 分成 “ 个 毛 典型 的 高温脆性 区 ， 见 图 。 吕 第 脆性 区的温 度范围为熔点 一 “ ， 脆化 原因是在凝 固初 期枝状 晶界面有残余 的 钢 液 ， 在钢的晶 界上形 成液膜 。 在 外力作用 下 ， 很 容 易产生 晶界滑 移并导 致晶界断 裂 ， 这 使铸 坯在凝固前沿 形成 内裂 。 第 脆性区 的温 度范 围为 一 。 。 ， 过饱和状态 的 、 在奥 氏体晶 界上以 、 矛洲 ， 。 图 拉伸 实验 下钢的 韧 性和 变形 温度的关 系 、 、 和 化 合物 析出 ， 弓起 钢的韧 性 下降 ， 这可 能 造 成 内裂纹 的 进 一 步扩展 。 第 脆 性区的 温度范 围为 一 ， 钢 中奥氏体晶界析 出碳 化物 和氮化 物 ， 在 拉 应 力 作用 下 ， 这些 析 出物 均变成应 力集中点 ， 变形 初期沿奥氏体 晶界产生 由变形应 力弓起 的 空 隙 ， 空隙在 晶 界滑 移 、 变形作 用 下 成长 ， 加 速预先共 晶 的铁素体 沿奥氏体品 界析出 ， 由于 铁 素体的张应 力强 度 比奥 氏体小 许多倍 ， 引起 了应 力集中 ， 促 进空隙 的形 成和 成长 。 空隙在 成 长过 程 中形成 楔形 晶界裂纹 ， 铸坯 凝固初 期形成 的裂纹 核心 ， 可 能 由此得到发 展 。 钢 的成 分影 响 在凝 固温 度附近 ， 钢中 、 含量对其 力学性 能影 响很大 。 钢 中 含量 的增 加 ， 将 使其强度 变小 。 钢中 含 量从 。 。 到 大约 。 ， 强 度几 乎直线上 升 ， 超 过此值 开始 下降 。 尽 管在大约 。 写 之 下 ， 钢 的抗拉强 度最大 ， 然 而 实验 表 明 ， 这时钢最 易产生裂纹 ， 由此看出 ， 这 时 延展性 对形成 裂纹 的影 响 比强 度更大 ， 因 为 这 里塑性 延伸率为 零 。 此 外 ， 在 。一 的温 度下 ， 钢 中 比 的增 加 ， 使 钢 的 热韧 性 得 到 不 断 改 善 。 裂纹 判断 标准 在不 同的成 分 下 ， 钢的 高温 极 限强 度和断 裂应 变值略有不 同 ， 裂 纹 敏感 区一般 在凝 固温 度和低于其 左 右的温度范围 内 ， 根据文 献 〔 〕中的 有关数 据 。 选 取 极限强 度为 ， 断 裂应 变。 肠 ， 作 为判断 裂纹 产生 的标淮 。 对于双 轴 向拉伸 的情况 ， 拉 伸 极限强 度和 断 裂应 变会 下降 ， 这 时以极限强 度 ， 断 裂应 变。 作为 裂纹判断 标准 。 数 学 模 型 根据 铸坯 在凝固过程 中的变形特点 ， 本文 采用铸坯 热弹塑性应 力模型 ， 假定铸坯 在结 晶