連鑄板坯和方坯表面缺陷的分析與判定

1、.在鋼板、板卷、棒材、型鋼上的裂紋和其他等缺陷，大多源于板坯和方坯上的缺陷。大多數(shù)鋼廠面臨的最大挑戰(zhàn)是缺乏如何判定、檢查這些缺陷及相應(yīng)地采取何種對(duì)策。令人遺憾的是，目前很多鋼廠在遇到表面缺陷問(wèn)題時(shí)所做的一些措施并不恰當(dāng)，甚至沒(méi)有對(duì)板坯和方坯進(jìn)行檢測(cè)分析便作出相應(yīng)的判定和措施。 1.板坯和方坯的表面缺陷類(lèi)型 板坯和方坯上的所有表面缺陷幾乎可以被分成五大類(lèi)，并且在世界上大多數(shù)鑄機(jī)上它們的發(fā)生位置基本上也是可以預(yù)測(cè)的?；诮?jīng)驗(yàn)，按照發(fā)生概率的大小順序列出了五大類(lèi)缺陷，即針狀氣孔/疏松、裂紋、深度振痕、不良清理、結(jié)晶器壁污染和刮傷等。 依據(jù)加熱爐的氧化條件，可以確定板坯和方坯表面缺陷的臨界深度，從而判

2、定缺陷是否最終會(huì)成為板材、板卷或棒材上的軋制表面缺陷。大部分加熱爐操作會(huì)導(dǎo)致1%2%厚度的鑄坯氧化成氧化鐵皮。如果鑄坯的厚度為220mm，就意味著在加熱過(guò)程中會(huì)造成2.2mm4.4mm的厚度損失。這個(gè)厚度損失同樣會(huì)傳遞到表面缺陷。如果鑄坯表面缺陷的深度小于鑄坯厚度的1%2%，那么這些缺陷將在加熱過(guò)程中消除。而那些比成為氧化鐵的1%2%厚度更深的缺陷，最終會(huì)造成軋材的表面缺陷。 1）針狀氣孔/疏松 在所有鑄機(jī)上，針狀氣孔/疏松幾乎都是常見(jiàn)的，也是最容易被忽略的鑄坯缺陷。如果鋼中的氣體得不到合理控制，就會(huì)在板坯和方坯表面上產(chǎn)生針狀氣孔/疏松。當(dāng)凝固率達(dá)到90%而氣體總壓力Ar+H2+N2+CO+C

3、O21atm時(shí)，針狀氣孔/疏松就會(huì)在板坯和方坯表面上形成。找出表面和皮下針狀氣孔/疏松的形成原因并不困難。在實(shí)際生產(chǎn)中，皮下通常是指表面以下10mm的深度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，針狀氣孔/疏松是影響鋼板、板卷表面質(zhì)量的最突出問(wèn)題。 舉一個(gè)板坯上的針狀氣孔/疏松的例子，鋼種是V和Nb復(fù)合微合金化的A572Gr50結(jié)構(gòu)鋼，含0.15%C，在鑄坯上角部出現(xiàn)針狀氣孔/疏松，導(dǎo)致14.3mm厚的成材的上邊部出現(xiàn)缺陷。該板坯進(jìn)行了展寬軋制以滿(mǎn)足板寬尺寸的需要。隨著為滿(mǎn)足軋材寬度需要而采取的軋制方式（直軋或是展寬軋制）的變化，針狀氣孔/疏松的直徑大小會(huì)同成材的厚度或直徑（棒材）一起決定其在鋼板上的最終幾何形狀或特征。

4、2）裂紋 縱裂和橫裂是連續(xù)澆鑄板坯和方坯的第二大常見(jiàn)的表面缺陷。在煉鋼控制良好的情況下，縱裂相比于橫裂少見(jiàn)。為拉速和碳含量選擇合理的結(jié)晶器保護(hù)渣是控制縱裂的關(guān)鍵因素。懂得結(jié)晶器保護(hù)渣重要性的煉鋼廠通常會(huì)有3種之多的保護(hù)渣，分別滿(mǎn)足低碳鋼（wC0.09%），包晶鋼（wC0.09%0.15%）和碳含量高的鋼種（wC0.15%）需要。令人遺憾的是，仍然有很多鋼廠試圖只用一種保護(hù)渣來(lái)生產(chǎn)全部品種。 縱裂或深或淺，通常位于鑄坯的上表面或下表面。在鑄坯出連鑄機(jī)時(shí)，會(huì)看到鑄坯表面上呈現(xiàn)一道道暗線(xiàn)的縱裂紋。當(dāng)采用直軋時(shí)，大部分縱向裂紋會(huì)被軋平，看起來(lái)像一條類(lèi)似缺陷的長(zhǎng)縫。如果采用了展寬軋制，縱向裂紋則表現(xiàn)出一

5、定的寬度，但依然具有采用直軋時(shí)的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)展寬軋制后，類(lèi)似缺陷的縫隙可能會(huì)變得不直。 橫裂主要產(chǎn)生于板坯或方坯的上表面接近邊部的地方。在一些嚴(yán)重的情況下，橫裂還會(huì)出現(xiàn)在板坯和方坯的表面。由于橫裂通常與鑄坯低塑性（由微合金化元素析出和溫度引起）有關(guān)，低熱塑性會(huì)引起板坯和方坯在矯直過(guò)程中開(kāi)裂，所以橫裂多出現(xiàn)在鑄坯的上表面。在鑄態(tài)板坯和方坯表面上的這些裂紋尺寸非常小，以致于很難用肉眼發(fā)現(xiàn)。因此，火焰清理是檢查這類(lèi)缺陷的最好工具。 不管軋制工藝如何，根據(jù)橫裂紋自身的幾何形狀，它們軋制后形成的缺陷形狀類(lèi)似于由針狀氣孔/疏松造成的缺陷。 星形裂紋的形成主要源于結(jié)晶器污染（Cu吸附）或氧化造成的晶界脆化。在

6、板坯和方坯上出現(xiàn)星形裂紋很可能意味著發(fā)生了結(jié)晶器污染。星形裂紋曾經(jīng)是連鑄過(guò)程中鑄坯的主要缺陷之一，然而隨著技術(shù)的發(fā)展和對(duì)這種裂紋形成機(jī)理的理解深入，到今天這些缺陷基本上不存在了。只有那些對(duì)連鑄理解有限的企業(yè)依然會(huì)遇到星形裂紋缺陷。 3）振痕 所有連續(xù)澆鑄的板坯和方坯表面上都會(huì)有不同程度的振痕。根據(jù)鑄機(jī)的不同，振動(dòng)行程和熱傳輸決定了振痕會(huì)有多深。一般情況振痕都比較淺，在加熱爐中會(huì)被氧化掉而不會(huì)造成質(zhì)量問(wèn)題。但是，有時(shí)工藝參數(shù)會(huì)失去控制，使得振痕非常深。此外，振痕會(huì)導(dǎo)致橫裂紋出現(xiàn)而造成表面缺陷。 4）不良的火焰清理 火焰清理是檢查和去除連鑄坯表面缺陷的一個(gè)極好的方法。但是，這項(xiàng)操作需要掌握一定的技

7、巧，從而能夠正確地操作而不在最終產(chǎn)品上產(chǎn)生額外的表面缺陷。連鑄坯表面上的深槽、突脊和界面必須平滑以確保清理操作本身不造成額外表面缺陷。如果采取了正確的操作，軋制表面通常不會(huì)產(chǎn)生與清理操作有關(guān)的缺陷。要確保清理操作光滑過(guò)度，應(yīng)該使得清理道次寬度6倍于清理深度。如果沒(méi)有采用正確的清理操作，那么缺陷會(huì)折疊，軋制后看起來(lái)像一條很直的劃傷。 5）結(jié)晶器壁引起的污染、劃傷和溝槽 在連鑄和處理板坯和方坯的過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生各種各樣的機(jī)械問(wèn)題。但是，這些問(wèn)題通常又很少發(fā)生。它們可以是結(jié)晶器壁污染，引起星形裂紋的發(fā)生，而導(dǎo)致加熱、軋制過(guò)程中的熱脆。它們也可以是劃傷、溝槽等，如果它們足夠深而不能在加熱過(guò)程中被氧化

8、掉，就會(huì)發(fā)生軋制缺陷。 2.正確檢查表面缺陷的方法 很多鋼廠人員試圖通過(guò)觀察軋材表面，然后猜測(cè)造成缺陷的原因可能是何種起始澆鑄缺陷。這種檢查方式是很難做到的，須具有掌握軋制缺陷和連鑄缺陷間關(guān)系的多年經(jīng)驗(yàn)。最好的方法是對(duì)板坯和方坯進(jìn)行主動(dòng)檢查。實(shí)現(xiàn)這個(gè)檢查的最成功的方法是通過(guò)對(duì)連澆期內(nèi)的所選板坯和方坯進(jìn)行火焰清理。這須對(duì)火焰清理操作人員進(jìn)行正確的培訓(xùn)，讓他們能夠識(shí)別之前討論的各種各樣的缺陷。不能夠給清理和檢查人員進(jìn)行正確的培訓(xùn)是鋼廠易于犯錯(cuò)誤的地方。在大多數(shù)情況下，上面提及的板坯缺陷趨于發(fā)生在連澆期內(nèi)的某些特定鑄坯上。一個(gè)澆次的第一塊和最后一塊以及換鋼包時(shí)涉及的爐次最后一塊和第一塊鑄坯發(fā)生表面缺陷的可能性最大。因此，在這些鑄坯上進(jìn)行例行檢查，同時(shí)配合在整個(gè)澆鑄期隨機(jī)抽檢，以最小量地檢查工作完成質(zhì)量控制。對(duì)于涉及諸如拉速等連鑄參數(shù)發(fā)生突然變化的板坯和方坯，要針對(duì)性地進(jìn)行檢查。必須在所選板坯和方坯的上下表面都檢查。當(dāng)在檢查的板坯和方坯上發(fā)現(xiàn)某個(gè)缺陷時(shí)，必須檢查該鑄坯上下游的所有鑄坯，直到這種缺陷消失。 不過(guò)，通過(guò)了解各種缺陷出現(xiàn)位置（上部或底部，邊部或表面等）的概率、各種缺陷發(fā)生的可能性及其軋制缺