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題時(shí)所做的一些措施并不恰當(dāng)，甚至沒有對(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型板坯和方坯上的所有表面缺陷幾乎可以被分成五大類， 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

2、度，從而判定缺陷是否最終會(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%

3、而氣體總壓力Ar+H2+N2+CO+CO2>1atm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)行了展寬軋制以滿足板寬尺寸的需要。 隨著為滿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 /

4、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。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。 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)渣來生產(chǎn)全部品種?？v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)一道道暗線的縱裂紋。當(dāng)采用直

5、軋時(shí)，大部分縱向裂紋會(huì)被軋平， 看起來像一條類似缺陷的長縫。 如果采用了展寬軋制，縱向裂紋則表現(xiàn)出一定的寬度， 但依然具有采用直軋時(shí)的特點(diǎn)。經(jīng)過展寬軋制后，類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程中開裂， 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

6、的缺陷形狀類似于由針狀氣孔 / 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

7、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.光滑過度，應(yīng)該使得清理道次寬度6 倍于清理深度。 如果沒有采用正確的清理操作，那么缺陷會(huì)折疊，軋制后看起來像一條很直的劃傷。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程中， 可能會(huì)發(fā)生各種各樣的機(jī)械問題。但是，這些問題通常又很少發(fā)生。它們可以是

8、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程中被氧化掉， 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，通過了解各種缺陷出現(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陷的