教材：連鑄坯低倍檢驗標準及在生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、連鑄坯低倍檢驗標準及在生產(chǎn)中的應(yīng)用目錄(Ctrl+鼠標左鍵可以瀏覽相應(yīng)內(nèi)容)本次講課的目的()第一章連鑄坯的低倍檢驗1.1、連鑄坯的低倍結(jié)構(gòu)()1.2連鑄坯宏觀檢驗方法及酸蝕原理()1.3連鑄坯低倍檢驗標準()1.4連鑄坯低倍各類缺陷的形貌特征()1.5連鑄坯低倍缺陷評定方法及級別界定()1.6試驗報告()17、練習(xí)題()第二章連鑄坯低倍檢驗在生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用2.1. 、連鑄坯凝固過程及特點()2.2、連鑄坯低倍缺陷產(chǎn)生原因及控制方法()221、連鑄坯中心疏松產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.2連鑄坯縮孔產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.3連鑄坯裂紋產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.4連鑄坯中心偏析產(chǎn)生原

2、因及控制方法()2.2.5連鑄坯氣泡產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.6連鑄坯非金屬夾雜產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.7、連鑄坯夾渣產(chǎn)生原因及控制方法()2.2.8練習(xí)題()本次講課的目的自煉鋼成立至今已經(jīng)十年，我們和煉鋼共同走過了十年的風(fēng)風(fēng)雨雨，這十年中我 們煉鋼人從零做起發(fā)展成為一個年吃00多萬噸的鋼鐵企業(yè)，而我們一起見證了煉鋼 在這十年中的發(fā)展壯大。在這十年坎坷中我們走出了一條由向規(guī)模要效益到由向質(zhì)量要效益之路現(xiàn)在隨 著公司改革的不斷深入和二次創(chuàng)業(yè)號召的提出公司及廠部對我們的生產(chǎn)經(jīng)營提出了 要求更嚴、目標更高的要求；特別是現(xiàn)在隨國家經(jīng)濟政策的調(diào)整及市場不斷的發(fā)展變 化，更要求我們在生產(chǎn)中不能

3、僅僅停留在提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量這一低層次上，而是要 以提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，不斷適應(yīng)市場需求為最終目標。產(chǎn)品質(zhì)量的好壞除了生產(chǎn)中 嚴格貫徹標準化操作及不折不扣的執(zhí)行工藝紀律外還需要對產(chǎn)品進行外觀及內(nèi)在質(zhì) 量檢驗，通過質(zhì)量檢驗結(jié)果進一步對工藝進行改進、優(yōu)化及完善，而鑄坯低倍檢驗是 一個快捷、經(jīng)濟的檢驗鑄坯內(nèi)在質(zhì)量的檢驗方法。通過本次授課希望大家能夠基本掌握以下內(nèi)容：1、了解鑄坯低倍檢驗方法及檢驗標準；2、掌握鑄坯低倍組織缺陷類型、缺陷產(chǎn)生原因及在生產(chǎn)中控制不良品的方法。第一章連鑄坯的低倍檢驗1.1、連鑄坯的低倍結(jié)構(gòu)一、連鑄坯的凝固過程決定了鑄坯的低倍組織連鑄坯的低倍組織結(jié)構(gòu)是由鑄坯的冷卻凝固決定的：

4、連鑄坯凝固可以看做是分 階段的連續(xù)凝固過程，凝固過程經(jīng)歷了三個階段，即：1、鋼水遇到結(jié)晶器壁形成初生坯殼；2、帶液芯的鑄坯在冷卻中快速凝固；3、帶液芯的鑄坯在冷卻中穩(wěn)定生長直至完全凝固。正是以上凝固過程特點決定了鑄坯組織結(jié)構(gòu)。二、鑄坯的低倍結(jié)構(gòu)1、鑄坯低倍結(jié)構(gòu)定義：從完全凝固的鑄坯上取下一塊橫斷面試樣，經(jīng)過磨光酸 洗后用肉眼所觀察到的組織叫低倍組織它是用肉眼或不大于十倍的放大鏡檢查金屬 表面、斷口或宏觀組織及其缺陷的方法。2、連鑄坯的低倍組織構(gòu)成：連鑄坯的典型低倍組織是由三部分組成：(1) 、靠近表皮的細小等軸晶帶，其特點是：細小致密厚度小，其厚度一般為510mm(2) 、其次是樹枝晶帶(柱狀

5、晶帶)，其特點是：形狀象樹枝狀其方向垂直于鑄 坯表面。(3) 、中間是粗大等軸晶。鑄坯的典型低倍組織見圖:(加工圖片典型低倍機構(gòu)組織.jpg)酸蝕低倍檢驗的作用連鑄是一個可以控制的傳熱過程通過對凝固過程的檢查和控制可以獲得良好的 鑄坯質(zhì)量。從這個意義講，了解連鑄條件與最終產(chǎn)品缺陷之間的相互關(guān)系就可能預(yù)先 判定產(chǎn)品的質(zhì)量，這是實現(xiàn)計算機質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。酸蝕低倍檢驗的最終目的是得到一定工藝條件下所希望的鑄坯質(zhì)量并根據(jù)檢查 結(jié)果適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)。3、酸蝕低倍檢驗的作用主要有：1) 對鑄坯質(zhì)量進行監(jiān)控，對為改善鑄坯質(zhì)量進行的工藝參數(shù)調(diào)整可行性進行判定。2) 開發(fā)試制新鋼種時，根據(jù)不同的工藝條件(中包溫

6、度高低、拉速快慢、比水 量大小等)切取鑄坯樣進行酸洗低倍檢驗進行分析，以驗證、修訂工藝控制參數(shù)。3) 根據(jù)低倍組織中反饋出來的各種具體缺陷種類、形狀和位置，結(jié)合鋼種凝固 特點、凝固條件，對連鑄工藝參數(shù)、澆鑄操作和設(shè)備運行狀況存在的問題做出判斷， 采取相應(yīng)的措施，改善并提高鑄坯質(zhì)量。4) 為實現(xiàn)計算機質(zhì)量控制做基礎(chǔ)工作。4、生產(chǎn)中對鑄坯低倍結(jié)構(gòu)的要求：連鑄坯的低倍組織對鋼材的機械性能及加工性能都有很大影響：除某些特殊 用途要求柱狀晶組織外絕大部分都希望得到等軸晶帶大的組織，例如我廠對st32 -3等鋼種的等軸晶要求是紹Omm因此提高鑄坯等軸晶帶是提高鑄坯質(zhì)量的一 個重要任務(wù),在生產(chǎn)中我們甚至可以

7、通過鑄坯低倍結(jié)構(gòu)來分析冷卻工藝制度缺陷及 改進方案，由此可見鑄坯低倍檢驗在生產(chǎn)中的重要性。1.2連鑄坯宏觀檢驗方法及酸蝕原理一、連鑄坯宏觀檢驗方法連鑄坯宏觀檢驗方法有：酸蝕、硫印、塔形車削以及無損控傷等方法和斷口分析等。酸蝕宏觀檢驗方法在以上方法中因為檢驗手段簡單費用較低所以得到應(yīng)用較廣。二、酸洗檢驗低倍原理鋼中的許多缺陷如夾雜、偏析、疏松及氣孔等因為尺寸較小，或由于塑性變形使其和 鋼基體相連，難以用肉眼辨認。通過選用適當(dāng)?shù)母g劑，由于缺陷和鋼基體浸蝕程度 的差別，可以使缺陷和鋼基體產(chǎn)生選擇浸蝕作用，從而使缺陷在試樣上表現(xiàn)出來。三、鑄坯低倍浸蝕方法低倍組織浸蝕方法分為熱酸浸蝕法、冷酸浸蝕法和電

8、解腐蝕法三種，我公司以冷酸浸 蝕法檢驗低倍冷酸浸蝕操作要點如下：(1) 根據(jù)材料種類選用合適的和一定配比的浸蝕液如：1:1的鹽酸和氯化銅溶液(2) 試樣檢驗面的光潔度應(yīng)在' 7以上，酸蝕前應(yīng)將檢驗面擦凈，去除油污。(3) 用擦蝕法時，將酸液慢慢倒在置地耐酸盆中的試樣同上，然后用刷子將酸液 刷勻，直至清晰顯示出低倍組織和缺陷為止。(4) 浸蝕好后，用水沖掉酸液，并用堿水中和，然后用再熱水沖洗，立即吹干。1.3連鑄坯低倍檢驗標準我公司鑄坯低倍檢驗標準以YB/T 266-1991為基礎(chǔ)并結(jié)合我廠工藝裝備水平及 市場需求進行了更嚴格的細化，其標準適用于00-300mm的方坯和矩形坯。以下是某廠

9、鑄坯低倍檢驗執(zhí)行的標準：除焊條芯用及軟鋼線材用坯外，方坯應(yīng)進行低倍組織檢查。在其酸浸低倍試片上 不得有肉眼可見的氣泡、白點、裂縫、翻皮、夾雜、殘余縮孔。按B1979進行評級 的合格級別為 低倍組織要求：一般疏松3級、中心疏松3級、偏析W3級我公司根據(jù)我廠工藝裝備水平及市場對不同鋼種的加工要求制訂了如下鑄坯低倍檢 驗標準：連鑄坯低倍檢驗標準鋼種縮孔(mm)中心裂 紋（級）中間裂 紋（級）中心疏 松（級）一般疏 松（級）皮下裂 紋（級）皮下氣 孔（級）表 面 針 孔等 軸 晶縱 表 面 針 孔ML08ALSWRCH8ASWRCH6ASWRCH10A<3<15mm0<2.0<

10、2.0<1.010SWRCH6A-KL.<3<1.5<1.5<3.0<2.0<0.5>408SWRCH15A-KK3<1.0<2.0<0.5<2.0<0.5>708SWRCH15ASWRCH18ASWRCH22A<200<2.5<2.0<3.0<0.510ML35SWRCH35K<100<3.0<2.0<3.0SCM435ML40Gr0級00<2.0<1.5<2.0S20C<2<2.0<2.5<2.0<3.0&

11、lt;1.010S45 C45<30<1.0<2.5<2.0<3.0<1.01060# 65# 70#<300<2.5<2.0<3.0SWRH77B<200<2.5<1.5<2.530Mn SiB<100<2.5<1.5<3.0ER70S-6<3<1.00<1.5<2.5<2.0H08A<4<1.50<2.0<3.00<2.560Q195LY-3<4<1.50<2.5<3.0<1.0<2.04

12、0LS<2<2.0<0.5<3.0<3.0<2.0<2.5<80Qst32-3<3<1.5<1.5<3.0<2.0<0.5>40<81.4連鑄坯低倍各類缺陷的形貌特征經(jīng)過酸洗后的鑄坯試樣由于缺陷和鋼基體分離，我們可以通過肉眼或0倍左右 的放大鏡進行觀察。鑄坯低倍的缺陷種類及形貌特征如下；1中心疏松在酸洗試樣上集中在中心的空隙和暗點加工圖片疏松.jpg）2、縮孔在酸洗試樣的中心部位呈現(xiàn)不規(guī)則的空洞加工圖片縮孔（中包溫高）.jpg）3、皮下裂紋在酸洗試樣的邊部細小等軸晶于樹枝晶的交界處產(chǎn)生并沿樹枝晶向內(nèi)

13、部擴展的裂 紋（加工圖片皮下裂紋.jpg）4、內(nèi)部裂紋（1）、中心裂紋在酸洗試樣中心出現(xiàn)的裂紋 加工圖片中心裂紋.jpg）（2）、中間裂紋在酸洗試樣上裂紋在樹枝晶區(qū)出現(xiàn)并沿樹枝晶擴展加工圖片中間裂紋（中 包溫咼溫咼）.jpg）應(yīng)注意其與皮下裂紋的區(qū)別5、中心偏析在酸洗試樣的中心部位呈現(xiàn)腐蝕較深的暗斑，有時在暗斑周圍有灰白色帶及疏松 （加工圖片中心偏析.jpg）5、鑄坯的氣孔在酸洗試樣皮下沿樹枝晶方向呈現(xiàn)分散或簇狀分布的細長裂縫或橢圓形氣孔加工圖片皮下氣泡2.jpg）6非金屬夾雜在酸洗試樣上呈現(xiàn)不同規(guī)則和不同顏色的非金屬顆?；蚍墙饘兕w粒浸蝕剝落后留下 的坑。它們在酸浸試片上以鑲嵌的形式存在，并保

14、持其固有的各種顏色，常見的有灰白 色、米黃色和暗灰色等。有些低倍夾雜在制片時可能脫落，而表面為空洞?？斩吹奶?點區(qū)別于氣泡是它的邊緣不整齊，呈海綿狀。7、夾渣在酸洗試樣上呈現(xiàn)不同形狀和不同顏色的塊狀或顆粒加工圖片夾渣.jpg) 以上是常見鑄坯低倍缺陷種類，另外還有如：白亮帶、翻皮及異金屬夾雜等留有以后 再探討。1.5連鑄坯低倍缺陷評定方法及級別界定一、評級圖片冶金標準在評級標準圖片中將需要評級的缺陷各分為四級不需要評級的缺陷只 列一張圖片，評級試樣為邊長(直徑)100mm疏松缺陷評級圖加工圖片中心疏 松第一評級圖jpg加工圖片中心疏松第二評級圖jpg) 其他缺陷評級圖因篇幅原因這里不再累述。二

15、、評定方法評定各級缺陷以肉眼可見為限，根據(jù)嚴重程度依據(jù)評級圖進行比較分別評定。當(dāng) 其嚴重程度介與相鄰兩級之間時可評半級在評定其他尺寸的連鑄坯缺陷時可以根據(jù) 缺各陷級評級圖按比例進行放大或縮小。1.6試驗報告鑄坯試樣經(jīng)過低倍檢驗后必須按標準進行試驗報告填寫，填寫內(nèi)容有：1、委托單位。2、檢驗牌號。3、檢驗試樣的冶煉爐號。4、試樣編號。5、連鑄坯規(guī)格。6、檢驗結(jié)果：缺陷類型、評定級別和應(yīng)說明的情況等。7、檢驗者、審核者及檢驗日期等1.7、練習(xí)題1什么是鑄坯的低倍組織？鑄坯的低倍組織有哪些構(gòu)成？其特點是什么？2、鑄坯的低倍組織缺陷有哪些？3、簡述鑄坯低倍缺陷皮下裂紋、皮下氣孔的形貌特征4、生產(chǎn)中對鑄

16、坯低倍結(jié)構(gòu)的要求是什么？第二章連鑄坯低倍檢驗在生產(chǎn)中的指導(dǎo)作用2.1、連鑄坯凝固過程及特點一、連鑄坯凝固的條件及鋼水結(jié)晶過程要了解連鑄坯的凝固必須弄清以下幾個概念：1過熱度：鋼水實際溫度與液相線溫度的差值2、凝固溫度：鋼由液體狀態(tài)變成固體狀態(tài)的溫度為凝固溫度。3、過冷度：鋼液實際溫度低于凝固溫度的度數(shù)，它是鋼水凝固必備的兩個條件 之一。4、結(jié)晶核：液體金屬中存在的許多體積很小、近程有序排列的原子集團形成的 胚胎晶核，它也是鋼水凝固必備的兩個條件之一。鋼水注入到結(jié)晶器后先從結(jié)晶器壁開始形成結(jié)晶核這些結(jié)晶核相互連接發(fā)展 逐漸形成凝固前沿。由于鋼水中各種元素在鋼液與鋼固體的溶解度不同，造成隨 凝固進

17、行固相中鋼水中元素析出，使固液界面處液相中溶解元素的濃度高于原來 液相中的濃度，從而造成該處液相線溫度的降低。當(dāng)液相鋼水實際溫度高于固液 界面溫度時熱量從鋼水傳向凝固前沿。但是當(dāng)凝固前沿鋼水溫度低到液相線溫度 以下時該處液相已經(jīng)處于過冷狀態(tài)這樣凝固前沿發(fā)生晶體長大以消除局部過冷。 一旦凝固后又發(fā)生過冷和結(jié)晶長大，這就是凝固前沿發(fā)生的實際結(jié)晶生長二、連鑄坯的凝固過程連鑄坯鑄坯的凝固過程是熱量傳遞過程：鋼水進入結(jié)晶器邊傳熱、邊凝固、邊運 行。在形成了一個液相穴很長的鋼錠，而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相溫度區(qū) 間把液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w把潛熱釋放出來的過程。連鑄坯凝固是分階段的凝固過程：1鋼水遇到結(jié)晶器

18、壁形成初生坯殼；2、帶液芯的鑄坯在冷卻中快速凝固；3、帶液芯的鑄坯在冷卻中穩(wěn)定生長直至完全凝固在固液界面間剛凝固的晶體強度（1-3N/mr）和塑性都非常小，當(dāng)作用于凝固殼的 熱應(yīng)力、鼓肚力、矯直力、摩擦力、機械力等外力超過所允許的外力值時，在固液界 面就產(chǎn)生裂紋，這就形成了鑄坯內(nèi)部裂紋。而已凝固的坯殼在二冷區(qū)接受強制冷卻， 由于鑄坯線收縮，溫度的不均勻性，坯殼鼓肚、導(dǎo)向段對弧形不準，固相變引起質(zhì)點 如（A1N）在晶界的沉淀等，容易使外殼受到外力和熱負荷間歇式的突變，從而產(chǎn) 生裂紋就是表面裂紋。在凝固過程中中包注流對結(jié)晶器內(nèi)鋼水液相引起的流動和混合對鑄坯凝固有重要 影響：液相上部為強制對流區(qū)，對

19、流區(qū)高度取決于注流方式、浸入長水口類型和鑄坯 斷面。在液相線下部液體流動重要是坯殼、晶體下沉引起的自然對流，鑄坯的鼓肚也 會引起鋼水的流動。流動對鑄坯結(jié)構(gòu)、夾雜物上浮及溶質(zhì)元素偏析有重要影響。三、鋼水凝固過程的收縮：1、液態(tài)收縮：由澆鑄溫度降到液相線溫度的收縮。2、凝固收縮：液態(tài)鋼水完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的體積收縮它對鑄坯的裂紋產(chǎn)生有很大影 響。對于鋼一般為3-4%。3、固態(tài)收縮：鋼坯由固相線溫度冷卻到室溫的體積收縮一般為8%,它對鑄坯的 裂紋有重要影響2.2 連鑄坯低倍缺陷產(chǎn)生原因及控制方去由以上學(xué)習(xí)我們可以知道鑄坯凝固冷卻及凝固過程的收縮是造成鑄坯缺陷的重 要原因，要得到良好的鑄坯低倍組織就是縮小

20、鑄坯中的樹枝晶區(qū)并擴大中心粗大等 軸晶帶。在現(xiàn)實的生產(chǎn)中我們可以通過采取合理的工藝措施實現(xiàn)以上目的：1、柱狀晶帶與粗大等軸晶帶的相對大小由澆鑄溫度決定，控制鋼水的過熱度采用適 宜的澆鑄溫度是得到粗大等軸晶帶的措施之一，一般把中包鋼水的過熱度控制在 20-30C 之間。2、在結(jié)晶器內(nèi)添加微型冷卻劑如：鐵粉、小廢鋼等減少鋼水過熱度。3、在二冷區(qū)采用弱冷適當(dāng)減少水量4、在結(jié)晶器中加入形核劑以增加結(jié)晶核來擴大等軸晶帶5、采用電磁攪拌把正在成長的樹枝晶打碎從而擴大等軸晶帶一、鑄坯疏松的定義在鑄坯的斷面上存在的細小孔隙稱為疏松。分布于整個斷面的孔隙稱一般疏松； 鑄坯斷面中心部位的疏松為中心疏松。中心疏松伴

21、有偏析、裂紋等缺陷軋制后不能完 全焊合（加工圖片疏松.jpg）二、中心疏松的產(chǎn)生原因及危害中心疏松的產(chǎn)生是由于樹枝晶過度生長碰到碰到一起造成“搭橋”現(xiàn)象，阻止橋 上鋼水向橋下鋼液凝固收縮的補充當(dāng)橋下的鋼水完全凝固因體積收縮后就留下許多 孔隙。若鑄坯軋制時壓縮比達到3-5時中心疏松可以焊合，但中心疏松引起的裂紋不 能完全焊合，特別是其造成的中心偏析對產(chǎn)品的性能危害較大。三、鑄坯疏松的控制方法根據(jù)鋼種的需要控制合適的過熱度和拉速，采用電磁攪拌和合理的二冷卻制度可 以促進樹枝晶向等軸晶轉(zhuǎn)化是減少疏松提高鑄坯致密性的有效措施一、連鑄坯縮孔的定義在鑄坯中心部位呈現(xiàn)的不規(guī)則的空洞二、縮孔的產(chǎn)生縮孔的產(chǎn)生是

22、由于樹枝晶過度生長碰到碰到一起造成“搭橋”現(xiàn)象，阻止橋上鋼 水向橋下鋼液凝固收縮的補充，當(dāng)橋下的鋼水完全凝固因體積收縮形成空洞就形成縮 孑L。（加工圖片縮孔（中包溫高）.jpg）三、縮孔的控制方法根據(jù)鋼種的需要控制合適的過熱度和拉速，采用電磁攪拌和二冷弱冷制度可以促 進樹枝晶向等軸晶轉(zhuǎn)化是減少疏松提高鑄坯致密性的有效措施目前連鑄坯裂紋是影響我廠鑄坯內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并且對軋鋼工序造成較大 影響。一、連鑄坯裂紋形態(tài)連鑄坯裂紋形態(tài)分為表面裂紋 加工圖片表面裂紋.jpg ）、皮下裂紋（加工圖片 皮下裂紋jpg ）內(nèi)部裂紋有中間裂紋 加工圖片中間裂紋（中包溫高溫高）.jpg ）、 中心裂紋（加工圖片

23、中心裂紋.jpg ）線材表面裂紋及線材進一步加工過程中的。在加熱爐內(nèi)鑄坯的表面裂紋較深（1.5mm）會被氧化形成脫碳層，軋制過程中不能焊合形成線材缺陷造成裂紋。皮下裂紋 在軋制過程中會造成線材表面裂紋嚴重的中間裂紋及中心裂紋在軋制過程中不能完全 焊合會影響線材進一步的加工性能裂紋造成的線材缺陷會導(dǎo)致線材加工時的拉拔斷 裂、墩裂等二、連鑄坯裂紋的影響因素及控制措施：連鑄坯表面裂紋主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程，它是受結(jié)晶器傳熱、振動、 潤滑、鋼水流動和液面穩(wěn)定性所制約的，鑄坯凝固過程坯殼形成裂紋，鑄坯內(nèi)部裂 紋的形成與鑄坯鼓肚、表面回?zé)岷丸T坯紙倍結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。從工藝設(shè)備和鋼凝固特 性來考慮影

24、響裂紋形成的因素可分為：1、連鑄機設(shè)備狀態(tài)方面有：1）結(jié)晶器冷卻不均勻2）結(jié)晶器角部形狀不當(dāng)。3）結(jié)晶器錐度不合適。4）結(jié)晶器振動不良。5）二冷水分布不均勻（如噴淋管變形、噴咀堵塞等）特別是我廠# 4#二冷水水質(zhì)差，經(jīng)常發(fā)生水嘴堵塞。6）支承輥對弧不準和變形2、工藝參數(shù)控制方面有：1) 化學(xué)成份控制不良，含碳).1-0.2%鋼種發(fā)生包晶反應(yīng)(如C、Mn/S)2) 鋼水過熱度高。3) 結(jié)晶器液面波動太大。液面自動檢測發(fā)生故障及塞棒侵蝕嚴重4) 保護渣性能不良。5) 水口擴徑拉速快。6) 二次冷卻水分配不良，鑄坯表面溫度回升過大。7) 鑄坯帶液芯矯直。8) 鑄坯在脆性區(qū)(7009 00 C)矯直。

25、3、鋼的凝固特性方面有：1) 凝固冷卻過程的相變。2) 鑄坯凝固結(jié)構(gòu)(柱狀晶與等軸晶的比例)3) 凝固殼高溫力學(xué)行為。4) 凝固過程的偏析。三、控制措施鑄坯裂紋的形成是傳熱、傳質(zhì)和應(yīng)力相互作用的結(jié)果。帶液芯的高溫鑄坯在鑄機 內(nèi)運行過程中，各種力的作用是產(chǎn)生裂紋的外因，而鋼對裂紋的敏感性是產(chǎn)生裂紋的 內(nèi)因。鑄坯是否產(chǎn)生裂紋決定于鋼高溫力學(xué)性能凝固冶金行為和鑄機設(shè)備運行狀態(tài)， 如圖5-23所示。板坯中心裂紋是由于凝固末端鑄坯鼓肚變形或中心偏析、中心凝固 收縮產(chǎn)生的。a控制鑄機設(shè)備運行狀態(tài)鋼的高溫力學(xué)性能與鑄坯裂紋有 直接關(guān)系。鑄坯凝固過程固液界面承 受的應(yīng)力(如熱應(yīng)力、鼓肚力、矯直力 等)和由此產(chǎn)

26、生的塑性變形超過允許的 高溫強度和臨界應(yīng)變值則形成樹枝晶-轉(zhuǎn)脫力-霜離at力常性能*麟冗力同克f-御捕力-It同拾盤抒為製紋(砥倩埔禪，OBJ析，(亀子變羽、討中、戰(zhàn)動靜)間裂紋，柱狀晶越發(fā)達，越有利于裂紋的擴展。因此要減產(chǎn)生鑄坯發(fā)生裂紋的概率，就 必須使作用于鑄坯上應(yīng)力的總和最小，為此必須保證良好的鑄機設(shè)備運行狀態(tài)。(1) 確立鑄機狀況使用標準。標準規(guī)定:對弧誤差0.2mm開口度偏差為0.2mm， 最大0.5mm輥子磨損、彎曲變形切.5mm輥子裂紋寬度0.5mm(2) 調(diào)整鑄機傳動段。調(diào)整傳動段上框架的墊片，并對扇形段彈簧的預(yù)緊力進行 檢查和調(diào)整，以模擬鑄坯狀況，避免發(fā)生鼓肚及異常壓下中心裂

27、紋。(3) 加強彎曲拉矯段的檢查和維護。輥道和框架在澆注過程中受較大的矯直力和 鋼水靜壓力的作用，容易產(chǎn)生位移或變形，因此對彎曲拉矯段進行特護特檢，確保鑄 機可靠的精度值。(4) 連鑄機流道質(zhì)量主要包括扇形段開口度及對弧狀況，在生產(chǎn)中，由于設(shè)備或 工藝、技術(shù)方面的原因，可能會造成連鑄機某處流道質(zhì)量異常。這樣就可能導(dǎo)致以下 情況：一是造成該處鑄坯產(chǎn)生一定程度的鼓肚，如果鼓肚發(fā)生在鑄坯凝固末端附近區(qū) 域，就可能造成該區(qū)域鋼液不能正常補縮，即使得到補縮，也會在隨后流道質(zhì)量恢復(fù)正常時將殘余鋼液擠壓出去；另一種情況則是凝固末端鑄坯直接受到擠壓，造成該區(qū) 域鋼液補縮不足。這兩種情況都會產(chǎn)生嚴重的中心偏析或

28、中心裂紋。b控制鋼的凝固冶金行為鑄坯在凝固末期形成中心偏析、疏松和縮孔，如果此時鋼水過熱度過高，拉速與 溫度不匹配，輥子開口度擴大，就可能擴大為斷續(xù)性的中心裂紋。裂紋附近夾雜物較 多，主要是硫化物沿晶界分布。鑄坯中心偏析有兩種形成機理，“凝固橋”理論是鑄坯凝固過程中凝固橋的形成阻止液體補縮，形成中心縮孔和疏松，導(dǎo)致中心 偏析；“鼓肚”理論是鑄坯凝固過程中坯殼的鼓(如圖5-24所示)，造成樹枝晶間富 集溶質(zhì)液體的流動，或者凝固末期由于鑄坯收縮使凝固末端富集溶質(zhì)液體流動導(dǎo)致中 心偏析。可見，凝固時樹枝晶間富集溶質(zhì)殘余母液的流動是造成中心偏析的主要原因。 為減少中心疏松、縮孔和偏析，要抑制柱狀晶生長

29、，擴大中心等軸晶區(qū)和抑制液相穴 末端富集溶質(zhì)的殘余鋼液的流動。(1)控制鋼水過熱度。鑄坯柱狀晶發(fā)達，使材料呈各相異性，裂紋容易擴展，且 易出現(xiàn)“搭橋”現(xiàn)象。因此必須抑制柱狀晶生長，擴大中心等軸晶區(qū)。柱狀晶和等軸 晶區(qū)的大小決定于澆注溫度，注溫高，鋼中氣體、夾雜也高，鑄坯收縮量大，相同冷控制鋼 錳硫比。磷是裂 量增加將顯著增 集，枝晶間的偏 紋；硫易形成低 界，引起晶間脆 路徑。而w(Mn)卻強度時坯殼薄、高溫力學(xué)強度低。另外，鋼水溫度高時拉速低，從而導(dǎo)致鑄機夾輥 彎曲、變形或損壞。因此控制鋼水過熱度有利于減少板坯中心裂紋，理想的過熱度是 1020C。水磷、硫、碳含量及 紋敏感性元素，磷含 加磷

30、在枝晶間的富 析增加，容易產(chǎn)生裂 熔點FeS分布在晶 性，成為裂紋擴展的 /w(S)高，有足夠的 錳與硫結(jié)合，生成Mn S，以棒狀形式:分散在奧形示體基體中，而不易形成裂紋。因此必 須控制鋼水中硫、磷含量并提對高不良的鼓/w(S支一般要求銅水中硫、磷含量<0.02(， w(Mn)/w(S)>30碳對鋼種裂紋敏感性的影響也非常明顯碳含量高還會加劇磷的偏 析。碳含量應(yīng)避開對裂紋敏感的包晶區(qū)范圍0.140.1硏)。這是因為隨著碳含量的 增加，樹枝狀晶的顯微偏析和因&7丫的相變所造成的收縮加劇。(3) 控制和穩(wěn)定拉速。鑄機的拉速高低及變化速率對鑄坯的凝固殼厚度、凝固末 端位置、凝固

31、組織的構(gòu)成和鑄坯高溫力學(xué)強度都有極大的影響。拉速頻繁變化，也會 引起凝固末端位置的頻繁變化，凝固末端附近凝固前沿“搭橋”的概率相應(yīng)增加，最 終誘發(fā)中心裂紋。因此制定恒拉速考核獎勵辦法并全力推廣“恒速澆鑄”，保證了生 產(chǎn)組織和工藝以及二冷供水的穩(wěn)定，液相穴的變化小，有利于減少板坯中心裂紋。(4) 對鑄機輥縫進行收縮。對鑄機輥縫進行收縮，形成一定的壓下量，讓枝晶間 富集溶質(zhì)的剩余液相仍保留在其原來的位置，不流到最后凝固的中心部位，減輕甚至 消除中心偏析，明顯降低了中心裂紋的發(fā)生率。(5) 優(yōu)化冷卻系統(tǒng)提高冷卻效果。鑄坯質(zhì)量對二冷水狀況十分敏感，鑄坯過冷將 導(dǎo)致柱狀晶發(fā)達，降低鋼的高溫強度；鑄坯冷卻

32、不足，坯殼過薄易產(chǎn)生鼓肚。鑄坯凝 固過程中，由于橫向各部位受到的冷卻強度及散熱量不同，導(dǎo)致橫向的溫度不一致。 鑄坯縱向冷卻水量分布不當(dāng)導(dǎo)致鑄坯溫度降低或回升過快，坯溫不同鋼的收縮量不 同，將在坯殼上產(chǎn)生熱應(yīng)力和相變應(yīng)力使鑄坯中心部位撕開而形成中心裂紋此外， 鑄坯表面溫度回升應(yīng)<100C/m,否則使坯殼抵抗變形的能力下降，而且還因熱脹作 用使鑄坯中心產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象促使鋼液流動，加劇中心偏析和中心裂紋。另外，設(shè)備冷 卻不良，如夾輥冷卻不良導(dǎo)致彎曲變形，也會造成鑄坯鼓肚、搭橋，產(chǎn)生中心偏析和 中心裂紋。歸納起來主要是以下幾點1、加強設(shè)備點巡檢及確認使設(shè)備運行符合工藝要求2、鋼中S + P含量高，

33、鑄坯縱裂發(fā)生幾率增加，鋼中P>0.017%、S>0.02 5%鋼的高溫強度和塑性降低，容易發(fā)生縱裂，保持Mn/S>2 0可減少縱裂。3、在保護渣各項特性中，粘度對產(chǎn)生表面裂紋影響最大，渣粘度較高時，隨拉速 增加縱裂加重，渣粘度較小時隨拉速增加縱裂減少，保護渣粘度越小，縱裂出現(xiàn)的幾 率就少4、二冷區(qū)采用軟冷卻，使鑄坯進矯直機的表面溫度大于9 5 0 C，可以有效減少橫 裂紋。5、采用高振頻小振幅的結(jié)晶器振動機構(gòu)，可以有效地減少振痕深度，從而減少裂紋 的發(fā)生。6、二冷區(qū)采用弱冷卻，使鑄坯進矯直機的表面溫度大于9 5 0 C7、加強二冷室維護杜絕水嘴堵塞保證鑄坯冷卻均勻根據(jù)硫印圖所

34、顯示的裂紋位置，可量出裂紋尖端至鑄坯表面的距離即是產(chǎn)生 裂紋那一時刻坯殼凝固厚度：e=k t =k H /v2H=(e/ k) v式中K為凝固系數(shù)，板坯可取2428mm/mi n；v為拉速，m/min；H為結(jié)晶器液面到鑄坯產(chǎn)生裂紋所在連鑄機的距離m。把已知e、K、v值代入上式，就可求出H。這樣就可知道鑄坯在二冷區(qū)產(chǎn)生裂紋 的位置，以進行檢查維修。在鑄坯外側(cè)和中心之間的某一位置，在柱狀晶間產(chǎn)生的裂紋，其位置一般在中 間，所以叫中間裂紋。這種裂紋發(fā)生的主要原因是鑄坯表面的溫度回升形成的。此 外當(dāng)拉速過快、注溫過高時，也易形成中間裂紋。224連鑄坯中心偏析產(chǎn)生原因及控制方法一、連鑄坯中心偏析的定義及

35、危害在鑄坯橫斷面試樣上每隔一定距離，從表面向中心取樣進行化學(xué)分析，試樣中心的c、s、p等元素的含量明顯高于其他部位的現(xiàn)象加工圖片中心偏析.jpg)。中心偏析會 降低鋼的機械性能和耐腐蝕性能，在加工線材時會發(fā)生斷裂嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量二、連鑄坯中心偏析的形成鋼液在凝固過程中,溶質(zhì)元素在固液相間發(fā)生再分配柱狀晶的生長使枝晶間未凝固 鋼水的溶質(zhì)元素得到了富集而鋼坯的鼓肚和液相穴末端的凝固收縮使中心產(chǎn)生強大的 抽吸力。根據(jù)小鋼錠理論上部鋼水受晶橋阻隔不能對下部凝固收縮進行及時補子致使 柱狀晶枝晶間富集溶質(zhì)的殘液向中心流動形成中心偏析對方坯而言，在凝固區(qū)域末端 的鑄坯鼓肚量小于鑄坯的凝固收縮量。因此方坯的中

36、心偏析主要起因于鑄坯凝固末端 固液兩相區(qū)（也稱糊狀區(qū)）的凝固 收縮。三、控制措施1電磁攪拌技術(shù)2接近液相線溫度的低過熱度澆鑄技術(shù)3、合理的連鑄坯二次冷卻技術(shù)總之提高鑄坯斷面等軸晶率是消除或改善中心偏析的有效途徑為得到足夠的等軸 晶率，必須提高攪拌強度但是也增加了結(jié)晶器鋼水卷渣的的風(fēng)險和在攪拌區(qū)產(chǎn)生嚴重的 碳、硫負偏析。若負偏析低于鋼種規(guī)格下限將影響材料的機械力學(xué)性能。采用接近液 相線溫度的低過熱度澆鑄結(jié)合合理的二次冷卻技術(shù)能有效地解決鑄坯中心偏析問題。一、連鑄坯氣泡的定義位于鑄坯表皮以下向樹枝晶方向產(chǎn)生的氣泡，氣泡裸露在外為表皮氣泡,（沒有裸 露的為皮下氣泡（加工圖片皮下氣泡2.jpg）,比氣泡小呈密集分布的為皮下針孔加工 圖片皮下氣泡1.jpg）。有些針孔距離鑄坯表面較深甚至達35mm左右（加工圖片皮下 氣泡 3.jpg）。二、鑄坯皮下氣泡的形成原因及危害鋼水脫氧不良及二次氧化，鋼水中氣體含量高，加入鋼中的原材料或澆鑄系統(tǒng)不干 燥是形成鑄坯氣泡的原因。在加熱爐內(nèi)鑄坯的表面氣泡或皮下氣泡被氧化形成脫碳層, 軋制過程中不能焊合形成線材缺陷造成裂紋。三、鑄坯氣泡的防止措施1采用雙擋渣出鋼及強化脫氧、爐外精煉降低鋼水的含氧量2降低鋼水中氣體N、H含量，我廠曾經(jīng)