13.5--连铸坯质量解析

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,Your company slogan,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,13.5,连铸坯质量,13.5.1,连铸坯的纯净度,13.5.2,连铸坯表面质量,13.5.3,连铸坯内部质量,13.5.4,连铸坯形状缺陷,连铸坯的质量预备着最终产品的质量。评价连铸坯质量是从以下几方面入手：,(1)连铸坯的纯洁度。指钢中夹杂物的含量、形态和分布。这主要取决于进入结晶器之前钢液的纯洁度以及钢掖在传递过程中被污染的程度。为此应选择适宜的精炼方式，承受全过程的疼惜浇铸，尽可能降低钢中夹杂物含量。,(2)连铸坯的外表质量。主要是指连铸坯外表是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些外表缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳生长过程中产生的，与浇铸温度、拉坯速度、疼惜渣性能、浸入式水口的设计、结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。,(3)连铸坯的内部质量。指连铸坯是否具有正确的凝固构造，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷的程度。二冷区冷却水的合理安排，支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。承受铸坯压下技术和电磁搅拌技术还会进一步改善连铸坯内部质量。,(4)连铸坯的外观性质。指连铸坯的外形是否法规，尺寸误差是否符合规定要求。与结晶器内腔尺寸和外表状态及冷却的均匀性有关。,13.5.1 连铸坯的纯洁度,与模铸相比，连铸的工序环节多，浇铸时间长，因而夹杂物的来源范围广，组成也较为简洁；夹杂物从结晶器液相穴内上浮比较困难。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。大于50m的大型夹杂物往往伴有裂纹消逝造成连铸坯低倍构造不合格，板材分层，并损坏冷轧钢板的外表等，对钢危害很大。夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，假设夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。,13.5.1 连铸坯的纯洁度,13.5.1 连铸坯的纯洁度,提高钢的纯洁度就应在钢液进入结晶器之前，从各工序着手尽量削减对钢液的污染限度促使夹杂物从钢液中排解。为此应实行以下措施：,(1)无渣出钢。转炉应当挡渣出钢；电炉承受偏心炉底出钢，阻挡钢渣进入钢包,(2)依据钢种的需要选择适宜的精炼处理方式，以净化钢液，改善夹杂物的形态,(3)承受无氧化浇铸技术。在钢包一中间包一结晶器均承受疼惜浇铸；中间包使用双层渣掩盖剂，隔绝空气，避开钢液的二次氧化。,(4)充分发挥中间包冶金净化器的作用。承受中间包吹Ar技术，改善钢液流淌状况，消退中间包死区；加大中间包涵量和加深熔池深度及承受控流装量，延长钢液在中间包内的停留时间，促进夹杂物上浮，进一步净化钢液。,(5)连铸系统选用耐高温、融损小、高质量的耐火材料，以削减钢中外来夹杂物,(6)充分发挥结晶器的钢液净化器和铸坯质量把握器的作用。选用的浸入式水口应有合理的开口外形和角度，把握铸流的运动，促进夹杂物的上浮分别；并承受性能良好的疼惜渣，吸取溶解上浮夹杂，净化钢液。,(7)承受电磁技术，把握铸流的运动。经计算得出，在静止状态下，大于1mm的渣粒上浮速度约0.100.20ms，而铸流向下流淌速度为0.06一0.12ms可见结晶器液相穴内铸流流股面冲击区域夹杂物上浮是困难的，有局部夹杂物很可能被凝固的树枝晶所捕集。实际上，在铸坯外表以下10-20mm处往往夹杂物含量较高。承受电磁制动技术可以抑制铸流的运动，促进夹杂物上浮，提高钢液的纯洁度。,13.5.2 连铸坯外表质量,连铸坯外表质量的好坏预备了铸坯在热加工之前是否需要精整，也是影响金属收得率和本钱的重要因素还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。,连铸坯外表缺陷形成的缘由较为简洁但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所把握。连铸坯外表缺陷如图1340所示。,13.5.2 连铸坯外表质量,13.5.2.1 外表裂纹,外表裂纹就其消逝的方向和部位，可以分为面部纵裂纹角部纵裂纹与横裂纹，星状裂纹等。,纵向裂纹在板坯多消逝宽面的中间部位方坯多消逝在棱角处。外表纵裂纹直接影响钢材质量。假设铸坯外表存在深度为2.5mm，长度为300mm的裂纹，轧成板材后就会形成1125mm的分层缺陷。严峻的裂纹深度达10mm以上，将造成漏钢事故或废品。,其实早在结晶器内坯完外表就存在细小裂纹，铸坯进入二冷区后，微小裂纹连续扩展形成明显裂纹。由于结晶器弯月面区初生坯壳厚度不均匀，其承受的应力超过了坯壳高温强度，在薄弱处产小应力集中致使纵向裂纹。,坯壳厚度不均匀还会使小方坯发生菱变，圆坯外表产生凹陷，这些均是形成纵裂纹的预备因素。影响坯壳生长不均匀的缘由很多但关键照旧是弯月面初生坯完生长的均匀性，为此应承受以下措施：,(1)结晶器承受合理的倒锥度。坯壳外表与器壁接触良好，冷却均匀，可以避开产生裂纹和发生拉漏。,(2)选用性能良好的疼惜渣。在疼惜渣的特性中黏度对铸坯外表裂纹影响最大。高粘度疼惜渣会使纵裂纹增加。,(3)浸入式水口的出口倾角和插入深度要适宜，安装要对中，以减轻铸流对铸固坯壳的冲刷，使其生长均匀，可防止纵裂纹的产生。,13.5.2 连铸坯外表质量,(4)依据所浇钢种确定合理的浇铸温度及拉坯速度。,(5)保持结晶器液面稳定。结晶器液面波动区间应把握在正负 5mm以内。,(6)钢的化学成分应把握在适宜的范围。钢中含碳量对板坯纵裂纹影响：含碳量在0.10左右时由于凝固处于包晶区，此时温度在固相线以下20一50时，钢的线收缩最大，消逝纵裂纹最为严峻。当钢中w(c)0.20时，产生纵裂纹的几率很小。铸坯厚度不同，拉速不同、消逝裂纹的严峻程度也不一样。钢中w(P)0.015,w(s)0.015时，钢的强度与塑性降低,较多，简洁产生纵裂纹。,(7)承受热顶结晶器。即在弯月面区75mm铜板内，镶入导热性差的材料，如不锈钢等，使结晶器此处的热流密度削减50一70，延缓坯壳的收缩，减轻铸坯外表的凹陷，从而削减予裂纹发生几率。,角部纵裂纹常常发生在铸坯角部10一15mm处，有的发生在棱角上，板坯的宽面与窄面交界棱角四周部位。由于角部是二维传热，因而结晶器角部钢水凝固速度较其他部位要快，初生坯壳收缩较早，形成了角部不均匀气隙，热阻增加，影响坯壳生长，其薄弱处承受不住应力作用而形成角部纵裂纹。角部纵裂纹产生关键在结晶器。通过试验指出，假设将结晶器窄面铜板内壁纵向,加工成凹面，呈弧线状，这样在结晶器12高度上，角部坯壳被强制与结晶器壁接触，由此热流增加了70，坯完生长均匀，因而避开了铸坯凹陷和角部纵裂纹。,13.5.2 连铸坯外表质量,另外，还觉察当板坯宽面消逝鼓肚变形时，假设铸坯窄面能随之呈微凹时，则无角部纵裂纹发生。这可能是由于窄而的凹下缓解了宽面突起时对角部的拉应力。,小方坯的菱变会引起角部纵裂纹。为此结晶器水缝内冷却水流分布要均匀，保持结晶器内腔的正规外形，正确尺寸，合理倒锥度和圆角半径及标准的操作工艺，可以避开角部裂纹的发生。,横向裂纹多消逝在铸坯的内弧侧振痕波谷处，通常是隐蔽看不见的。经金相检查指出，裂纹深7mm，宽0.2mm，处于铁素体网状区，也正好是初生奥氏体晶界。晶界处还有AIN或Nb(C，N)的质点沉淀，因面降低了晶界的结合力，诱发了横裂纹的产生。铸坯矫直时，内弧侧受拉应力作用，由于振痕缺陷效应而产生应力集中，假设正值700一900脆化温度区，促成了振痕波谷处横裂纹的生成。当铸坯外表有星状龟裂纹时，由于受矫直应力的作用，以这些细小的裂纹为缺口扩展成横裂纹。浇铸高碳钢和高磷硫钢时，假设结晶器润滑不好，摩擦力稍有增加也会导致坯壳产生横裂纹。削减横裂纹可以从以下几方面着手：,(1)结晶器承受高频率、小振幅振动，振动频率在200一400次min，振幅24mm，是少振痕深度的有效方法；,(2)二冷区承受平稳的热冷却，矫直时铸坯的外表温度要高于质点沉淀温度或高于-。转变温度，避开低延性区；,(3)降低钢中s、o、N的含量,或参与Ti、Zr、Ca等元素，抑制C-N化合物和硫化物在晶界的析出；,(4)选用性能良好的疼惜渣；,13.5.2 连铸坯外表质量,(5)保持结晶器液面的稳定。,星状裂纹一般发生在晶间的细小裂纹，呈星状或呈网状。通常是隐蔽在氧化铁皮之下难于觉察经酸洗或喷丸后才消逝在铸坯外表。主要是由于铜向铸坯外表层晶界的渗透，或者有AIN，BN或硫化物在晶界沉淀，这都降低了晶界的强度，引起晶界的脆化，从面导致裂纹的形成。,削减铸坯外表星状裂纹的措施：,(1)结晶器铜板外表应镀铬或镀镍，削减钢的渗透；,(2)精选原料，降低Cu、Sn等元素的原始含量，以把握钢中剩余成分w(Cu)0.20;,(3)降低钢中含硫量，并把握 ,有可能消退星状裂纹,(4)把握钢中Al、N的含量；,(5)选择适宜的二次冷却制度。,13.5.2 连铸坯外表质量,13.5.2.2 外表夹渣,外表夹渣是指在铸坯表皮下2-l0mm镶嵌有大块的渣子，因而也称为皮下夹渣。就其夹渣的组成来看，锰-硅盐系夹杂物的外观颗粒大而浅，Al2O3系夹杂物细小而深。假设不去除，会造成成品外表缺陷，增加制品的废品率。夹渣的导热性低于钢，致使夹渣处坯壳生长缓慢，凝固壳薄弱，往往是拉漏的起因，一般渣子的熔点高易形成外表夹渣。,放开浇铸时，由于二次氧化结晶器外表有浮渣。浮渣的熔点和流淌性以及钢液的浸润性均与浮渣的组成有直接关系。对硅铝冷静钢，浮渣的组成与钢中的w(Mn)w(si)有关。当w(Mn)w(Si)低时，形成浮渣的熔点高，简洁在弯月面处冷分散壳，产生夹渣的几率较高。因此，钢中的w(Mn)w(Si)最好大于3为宣。对用铝脱氧的钢铝线喂入数量也影响夹渣的性质当钢液加铝量大于200gt时，浮渣中Al2O3增多，熔点上升，致使铸坯外表夹渣猛增。所以w(C)0.15-0.30的低锰钢，加铝量把握在70-120gt；w(C)0.20时，最正确加铝量为50一100gt。,此外，可以参与能够软化和吸取浮渣的材料，改善浮渣的流淌性，以削减铸坯的外表夹渣。,13.5.2 连铸坯外表质量,13.5.2 连铸坯外表质量,13.5.2.3,皮下气泡与气孔,在铸坯表皮以下，直径约1mm，长度在10mm左右，沿柱状晶生长方向分布的气泡，这些气泡假设暴露于铸坯外表称其为外表气泡；小而密集的小孔叫皮下气孔也叫皮下针孔；在加热炉内铸坯皮下气泡外表氧化，轧制过程不能焊合，产品形成裂纹；假设埋藏较深的气泡，也会使轧后产品形成细小裂纹；钢液中氧、氢含量高也是形成气泡的缘由。为此要实行以下措施；,(1)强化脱氧，如钢中溶解w(Al) 0.008，可以消退CO气泡的生成；,(2)但凡入炉的一切材料，与钢液直接接触全部耐火材料，如钢包、中间包衬及疼惜渣和掩盖剂等必需枯燥以削减氢的来源；,(3)承受全程疼惜浇铸；,(4)选用适宜的桔炼方式降低钢中含气量,(5)按制中间包塞捧的吹入Ar气量。,13.5.3 连铸坯内部质量,铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的疑固构造、伯祈程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。凝固构造是铸坯的低倍组织即钢液凝固过程中形成的等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统是亲切相关的。连铸坯的内部缺陷如图13-41所示。,13.5.3 连铸坯内部质量,13.5.3.1,中心偏析,钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再安排形成了铸坯化学成分的不均匀性，中心部位碳、磷、硫的含量明显高于其他部位，这就是中心偏折。中心偏折往往与中心疏松和缩孔相伴而存在的，从而恶化了钢的力学性能，降低了钢的韧性和耐蚀性，严峻的影响产品质量。,中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的钢流流淌所造成的。铸坯的拄状晶比较兴盛、凝固过程常有“搭桥”发生。方坯的凝固末端液相穴窄尖，“搭桥”后钢液补缩受阻，形成“小钢锭”构造。因而周期性、连续地消逝了缩孔与偏析。相比之下，板坯的凝固末端液相穴宽平，尽管有拄状晶“搭桥”，钢液仍能进展补充。但当板坯发生鼓肚变形时，也会引起液相穴内富集溶质元素的钢液流淌，从而形成中心偏析。从表135所列数据可以看出，富集溶质元素的母液流淌是加剧中心偏析的重要缘由。,13.5.3 连铸坯内部质量,为减小铸坯的中心偏析，可实行以下措施：,(1)降低钢中易偏析元素的含量。应承受炉外处理技术，将硫含量降到0.01以下。,(2)承受低过热度的浇铸，减小柱状晶带的宽度，从而到达把握铸坯的凝固构造。,(3)承受电磁搅拌技术，消退柱状晶“搭桥”，增大中心等轴晶区宽度。,(4)防止铸坯发生鼓肚变形，二冷区夹辊要严格对弧，宽板坯的夹辊最好承受多节辊,(5)在铸坯的凝固末端承受轻压下技术，来补偿铸坯最终凝固的收缩，从而抑制剩余钢水的流淌，减轻或消退中心偏析。,(6)在铸坯的凝固末端设置强制冷却区。可以防止鼓肚，增加中心等轴晶区，中心偏析大为减轻，其效果不亚于轻压下技术。,13.5.3.2,中心疏松,13.5.3 连铸坯内部质量,13.5.3.3,内部裂纹,13.5.4 连铸坯外形缺陷,13.5.4.1,鼓肚变形,13.5.4 连铸坯外形缺陷,