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双辊薄带连铸作为一种新型连铸技术,可以缩短生产工艺流程、降低能耗、降低生产成本、降低环境负荷。本文从连铸薄带裂纹分布规律,影响裂纹形成的冶金因素和力学因素三个方面对薄带裂纹成因进行了研究。
观察、统计经过酸洗和专门的显示技术处理后的连铸薄带表面裂纹,应用裂纹指数来定量分析薄带裂纹的分布规律。连铸薄带表面裂纹主要以横向裂纹和纵向裂纹为主,纵向裂纹又占总裂纹数的90%左右,表面裂纹在薄带宽度方向呈现中间多,两侧边部分布少的特点。对不同状态的薄带进行了分析,水冷和卷取两个工序也会在薄带中产生裂纹。
采用扫描电子显微镜(SEM)对裂纹处材料组成进行了分析,裂纹处往往存在夹渣物,这些夹渣物是连铸薄带表面裂纹形成的主要冶金因素之一。通过对薄带裂纹附近显微组织观察分析发现,裂纹附近的晶粒尺寸不均匀,且纵向裂纹附近的微观组织和正常无裂纹区域相比存在有凝固延迟的特点。在薄带裂纹断口上,存在较多发达的柱状晶组织,由于柱状晶的切口效应和硫元素在柱状晶间的偏析都是产生晶间脆性诱因,因此,裂纹也易沿柱状晶产生和扩展。
高温热模拟实验发现,连铸薄带存在500℃-700℃和1200℃附近的两个低塑性温度区。应用缺口模拟应力集中分析连铸薄带的裂纹敏感性发现,连铸薄带存在650℃~750℃以及1180℃~1300℃两个应力集中敏感温度区。高温力学拉伸实验发现,连铸薄带在600℃附近存在一个低塑性区间,此温度区间处于卷取工艺温度区间内,容易产生卷取裂纹。在连铸生产过程中,应尽量避开薄带的低塑性区,减少表面裂纹。