管坯质量缺陷及其预防-管坯的低倍组织缺陷-管坯中间裂纹和中心裂纹

连铸圆管坯的中间裂纹存在于连铸圆管坯十分发达的柱状晶区，一般来讲，中间裂纹是与柱状晶成长方向一致的，严重时会出现穿晶，但有时也会沿其他方向形成中间裂纹。连铸圆管坯的中间裂纹评级图见图2-4。

连铸圆管坯的中心裂纹存在于管坯的中心，裂纹方向沿径向伸长。连铸圆管坯中心裂纹评级图见图2-5。

  有研究表明，连铸圆管坯的中间裂纹和中心裂纹是造成无缝钢管钢质内折的主要原因。穿孔时，管坯在由轧辊和导板（导盘、导辊）所组成的椭圆孔型中经受反复拉、压应力的交互作用，其中间裂纹或中心裂纹得到扩展并发生氧化，由此而会产生钢质内折。连铸圆管坯因中间裂纹或中心裂纹扩张而形成的钢质内折，一般较深，常常会造成钢管废品。

   由于连铸圆管坯的中心裂纹和中间裂纹是连铸圆管坯的严重质量缺陷，因此，必须予以严格控制。在YB/T 4149 - 2006《连铸圆管坯》标准中，不仅规定了连铸圆管坯中心裂纹和中间裂纹的长度，而且还规定了裂纹的根数。

   连铸圆管坯的皮下裂纹、中间裂纹或中心裂纹是针对它们所处的位置而言的，都属于连铸管圆管坯的内部裂纹。它们均有可能在管坯经过穿孔或轧制变形后，在钢管的外表面或内表面形成折叠，因此，在连铸过程中应严格控制连铸圆管坯内部裂纹的产生。

   连铸圆管坯内部裂纹的产生原因是十分复杂的，涉及到铸坯凝固传热、传质和应力的作用。但总的来说，它是受二次冷却区铸坯凝固过程控制的。在连铸过程中，当钢水进入结晶器后，首先形成铸坯的激冷层，产生坯壳（即连铸圆管坯的外表面），随着凝固的发展，铸坯坯壳不断地加厚。坯壳也从激冷层向柱状晶区发展。由于连铸圆管坯的柱状晶生长方向

全部指向铸坯的中心，铸坯在继续凝固和固态收缩及相变过程中会产生应力，相邻的柱状晶可以彼此传输应力，柱状晶的根部和夹杂物的富集区都会产生应力集中，当此应力达到材料的抗拉强度极限应力时，就会在连铸圆管坯的内部产生裂纹。

   钢中的非金属夹杂物会降低材料的抗拉强度极限应力，一旦钢中的非金属夹杂物含量增高，铸坯产生裂纹的可能性就增大。

   为了控制连铸圆管坯的皮下裂纹、中间裂纹和中心裂纹，就要减小柱状晶根部的应力值和提高材料的抗拉强度极限应力值，一般是通过提高钢水的质量和优化连铸工艺参数来实现的，其具体措施如下所述。

   首先，应减少钢水中的硫、磷含量，防止钢水氧化，控制炉渣和耐火材料进入钢水中，减少钢中的非金属夹杂物，提高钢水的纯净度，这样就可以增强钢中抵抗柱状晶根部裂纹扩展的能力，此时即使柱状晶根部应力达到一定程度，也不致于使铸坯产生裂纹或使裂纹扩展。

   其次，要减小中间包钢液的过热度，并使连铸圆管坯形成过程中的冷却条件得到改善，以减小管坯连铸时的温度差异，从而减小在柱状晶间产生应力的倾向，或减小应力值。

   另外，连铸圆管坯内部还处于液态时，若液态铸坯受到不允许的较大应力作用也会产生裂纹，并且连铸过程的工艺及设备参数控制不合理会诱导连铸圆管坯裂纹的发生和扩展。

   综上所述，连铸工艺条件对连铸圆管坯产生皮下裂纹、中间裂纹和中心裂纹的影响很大。为了减少铸坯的裂纹，需要制订合理的铸坯二次冷却制度，合理地控制二冷区铸坯受力与变形，采用多点矫直、压缩浇注、液心压下、电磁搅拌、结晶器振动等技术，控制液相穴的钢液流动以促进夹杂物的上浮并改善其分布。