工程科学学报，第38卷，第3期：351-356,2016年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.3:351-356,March 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.03.008:http://journals.ustb.edu.cn 连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理 博2，张炯明2)区，肖超2》，王顺玺2，宋炜2) 1)北京科技大学钢铁治金新技术国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 ☒通信作者，Email:jmz203@sina.com 摘要针对板坯连铸过程中间裂纹严重的问题，对中间裂纹的形貌、元素偏析等情况进行分析.通过建立有限元模型，对 不同压下位置和不同压下量凝固前沿的受力情况进行计算并与临界应力值进行对比.结果表明：C、P、S等元素在晶界处富 集只是促使中间裂纹开裂的内因，真正造成铸坯开裂的原因是凝固前沿所承受的拉应力.铸坯通过矫直段时，多处位置的凝 固前沿所承受的拉应力超过钢的临界值，导致凝固前沿容易开裂延伸，形成中间裂纹：而弧形段和水平段处凝固前沿所承受 的拉应力不超过钢的临界值，无裂纹产生.统计现场大量轻压下的实验结果显示：轻压下避开矫直区进行时，中间裂纹的发 生率降低约41.3%. 关键词连铸：板坯：裂纹：产生机理：应力分析：显微偏析：有限元模型 分类号F777.7 Formation mechanism of internal cracks in continuous casting slabs with soft reduction WANG Bo),ZHANG Jiong-ming),XIAO Chao,WANG Shuni,SONG Wei) 1)State Key Laboratory of Advanced Metallurgy,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:jmz203@sina.com ABSTRACT The crack morphology and element segregation in continuous casting slabs were studied to solve the problem of internal cracks.The stress of the solidification front was analyzed by a finite element model at a series of reduction parameters and compared with the critical value.It is found that C,P and S enrich in dendrites and exist in grain boundaries,these are just the internal causes, but the true cause for internal cracks is the tensile stress of the solidification front.When the slab passes through the straightening seg- ment,the reduction effect of rollers results in the stress of the solidification front exceeding the critical value,however,the corre- sponding stresses in the arc and horizontal segments do not exceed the critical value,so the solidification front in the straightening seg- ment would be much easy to crack.Statistics analysis shows that when soft reduction and straightening are separately carried out,the occurrence rate of internal cracks reduces by about 41.3% KEY WORDS continuous casting:slabs:cracks:formation mechanism:stress analysis:microsegregation:finite element model 连铸技术以其低成本、高产量、操作灵活等优点， 中间裂纹产生的原因主要是凝固前沿受力及元素 已日益受到全世界广大钢铁企业的青睐0.随着客户 偏析.连铸过程中，拉应力作用于凝固界面，造成一次 对产品质量要求的提高，连铸过程也逐渐暴露出一些 枝晶或等轴晶的晶间开裂，同时液态钢液填充到裂缝 问题.由于生产过程中拉速的提高、二冷水量的影响 中，又引起不同程度的成分偏析田。而连铸是一个复 及压下量的增大，连铸板坯中间裂纹已经成为不可忽 杂的热机械变化过程，铸坯凝固过程所承受的应力是 视的重要的质量问题之一网 来自多方面的，如鼓肚应力、弯曲和矫直应力、热应力 收稿日期：201501-17 基金项目：国家自然科学基金资助项目(U1360201):国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA03A505)工程科学学报，第 38 卷，第 3 期: 351--356，2016 年 3 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 3: 351--356，March 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 03． 008; http: / /journals． ustb． edu． cn 连铸板坯轻压下过程中间裂纹产生机理 王 博1，2) ，张炯明1，2) ，肖 超1，2) ，王顺玺1，2) ，宋 炜1，2) 1) 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: jmz203@ sina． com 摘 要 针对板坯连铸过程中间裂纹严重的问题，对中间裂纹的形貌、元素偏析等情况进行分析． 通过建立有限元模型，对 不同压下位置和不同压下量凝固前沿的受力情况进行计算并与临界应力值进行对比． 结果表明: C、P、S 等元素在晶界处富 集只是促使中间裂纹开裂的内因，真正造成铸坯开裂的原因是凝固前沿所承受的拉应力． 铸坯通过矫直段时，多处位置的凝 固前沿所承受的拉应力超过钢的临界值，导致凝固前沿容易开裂延伸，形成中间裂纹; 而弧形段和水平段处凝固前沿所承受 的拉应力不超过钢的临界值，无裂纹产生． 统计现场大量轻压下的实验结果显示: 轻压下避开矫直区进行时，中间裂纹的发 生率降低约 41. 3% ． 关键词 连铸; 板坯; 裂纹; 产生机理; 应力分析; 显微偏析; 有限元模型 分类号 TF777. 7 Formation mechanism of internal cracks in continuous casting slabs with soft reduction WANG Bo 1，2) ，ZHANG Jiong-ming1，2)  ，XIAO Chao 1，2) ，WANG Shun-xi 1，2) ，SONG Wei 1，2) 1) State Key Laboratory of Advanced Metallurgy，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: jmz203@ sina． com ABSTＲACT The crack morphology and element segregation in continuous casting slabs were studied to solve the problem of internal cracks． The stress of the solidification front was analyzed by a finite element model at a series of reduction parameters and compared with the critical value． It is found that C，P and S enrich in dendrites and exist in grain boundaries，these are just the internal causes， but the true cause for internal cracks is the tensile stress of the solidification front． When the slab passes through the straightening seg￾ment，the reduction effect of rollers results in the stress of the solidification front exceeding the critical value，however，the corre￾sponding stresses in the arc and horizontal segments do not exceed the critical value，so the solidification front in the straightening seg￾ment would be much easy to crack． Statistics analysis shows that when soft reduction and straightening are separately carried out，the occurrence rate of internal cracks reduces by about 41. 3% ． KEY WOＲDS continuous casting; slabs; cracks; formation mechanism; stress analysis; microsegregation; finite element model 收稿日期: 2015--01--17 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( U1360201) ; 国家高技术研究发展计划资助项目( 2012AA03A505) 连铸技术以其低成本、高产量、操作灵活等优点， 已日益受到全世界广大钢铁企业的青睐［1］． 随着客户 对产品质量要求的提高，连铸过程也逐渐暴露出一些 问题． 由于生产过程中拉速的提高、二冷水量的影响 及压下量的增大，连铸板坯中间裂纹已经成为不可忽 视的重要的质量问题之一［2］． 中间裂纹产生的原因主要是凝固前沿受力及元素 偏析． 连铸过程中，拉应力作用于凝固界面，造成一次 枝晶或等轴晶的晶间开裂，同时液态钢液填充到裂缝 中，又引起不同程度的成分偏析［3］． 而连铸是一个复 杂的热机械变化过程，铸坯凝固过程所承受的应力是 来自多方面的，如鼓肚应力、弯曲和矫直应力、热应力．