連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因

1、連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（1）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：10423.什么是連鑄坯的質(zhì)量問(wèn)題? 最終鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量取決于連鑄坯的質(zhì)量。所謂連鑄坯的質(zhì)量是指得到合格鋼材產(chǎn)品所允許的鑄坯缺陷的嚴(yán)重程度。 我們關(guān)心的是，哪些連鑄坯的質(zhì)量問(wèn)題可以通過(guò)電磁攪拌來(lái)解決，這就一定會(huì)涉及質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的原因。24.鑄坯質(zhì)量問(wèn)題主要有哪些? (1)鑄坯的純凈度(夾雜物數(shù)量、形態(tài)、分布等)； (2)鑄坯的表面缺陷(裂紋、夾渣、氣孔等)； (3)鑄坯內(nèi)部缺陷(裂紋、偏析、夾雜、疏松和縮孔等)。 鑄坯的純凈度主要取決于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前的處理過(guò)程，即在澆注前把鋼水搞“干凈”些；同時(shí)澆鑄時(shí)要控制工

2、藝，不讓夾雜物隨鋼水下行。 鑄坯純凈度的控制是從熔煉開(kāi)始(電爐、轉(zhuǎn)爐)到爐外精煉、中間包冶金、保護(hù)澆注以及電磁攪拌工藝的全過(guò)程控制。 鑄坯的表面缺陷主要取決于鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝固過(guò)程，它與結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成過(guò)程、結(jié)晶器液面波動(dòng)、浸入式水口設(shè)計(jì)、保護(hù)渣性能等因素有關(guān)。必須控制影響表面質(zhì)量的各參數(shù)在目標(biāo)值以?xún)?nèi)，從而生產(chǎn)無(wú)缺陷的鑄坯，這是熱送和直接軋制的前提。 鑄坯的內(nèi)部缺陷包括內(nèi)部裂紋、疏松與縮孔，主要取決于在二次冷卻區(qū)鑄坯冷卻過(guò)程和鑄坯支撐系統(tǒng)。合理的二次冷卻水分布，支承輥的對(duì)中，防止鑄坯鼓肚等是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前提。 鑄坯內(nèi)部元素偏析，是與全過(guò)程有關(guān)的。 因此，為了獲得良好的鑄坯質(zhì)量，可以根

3、據(jù)鋼種和產(chǎn)品的不同要求，在連鑄的不同階段，如鋼包、中間包、結(jié)晶器和二冷區(qū)采用不同的工藝技術(shù)(包括電磁攪拌)，對(duì)鑄坯質(zhì)量進(jìn)行有效的控制。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（2）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：7925.連鑄坯中非金屬夾雜物有哪些類(lèi)型? 連鑄坯中非金屬夾雜物，按其生成方式可分為內(nèi)生夾雜和外來(lái)夾雜。 內(nèi)生夾雜，主要是指出鋼時(shí)，加鐵合金的脫氧產(chǎn)物和澆注過(guò)程中鋼水和空氣的二次氧化產(chǎn)物，如鋁的氧化物。 外來(lái)夾雜，主要是冶煉和澆鑄過(guò)程中帶入的夾雜物，如鋼包、中間包耐火材料的浸蝕物，卷入的包渣和保護(hù)渣、水口被沖刷的殘留物等。 連鑄坯中最后凝固的夾雜物的數(shù)量、分布和粒度，是受中間包內(nèi)鋼

4、水的純凈度、結(jié)晶器內(nèi)注流的沖擊深度以及注流的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等制約的。對(duì)弧形連鑄機(jī)來(lái)說(shuō)，在離內(nèi)弧面1/4厚度處夾雜物有聚集現(xiàn)象，這是一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。電磁攪拌可以控制結(jié)晶器內(nèi)鋼水的運(yùn)動(dòng)，并排除夾雜物，因此我們要認(rèn)真研究雜質(zhì)的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。26.如何區(qū)分夾雜物的大小? 夾雜物粒度的大小，是根據(jù)鑄坯被加工為成品時(shí)，是否影響加工性能而分為微細(xì)夾雜和大型夾雜兩種。一般認(rèn)為，夾雜物粒度小于50m的叫微細(xì)夾雜，粒度大于50m的叫大型夾雜。27.連鑄坯中夾雜物來(lái)自哪里? 在連鑄坯中發(fā)現(xiàn)的夾雜物組成復(fù)雜，形態(tài)各異。從夾雜物的成分來(lái)判斷，大致可以知道夾雜物的來(lái)源。 (1)夾雜物中含有弱脫氧元素較多，且SiO2+MnO含量

5、大于60以上，尺寸大于50m，可以判定夾雜物是空氣與鋼水二次氧化所致； (2)夾雜物組成與耐火材料組成相近，且形狀特殊、尺寸較大，可以判定為耐火材料的侵蝕物； (3)夾雜物中含有鉀、鈉等元素，說(shuō)明是由于結(jié)晶器保護(hù)渣卷入鋼水中所致。28.弧形連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)夾雜物聚集有何特點(diǎn)? 截至2000年，我國(guó)已建成大小方坯弧形鑄機(jī)1039流，圓坯專(zhuān)用弧形鑄機(jī)23流，總計(jì)1062流，其中不少方坯鑄機(jī)可同時(shí)兼拉圓坯。夾雜物在內(nèi)弧聚集對(duì)圓坯穿管極為有害。 弧形鑄機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的原因，鑄坯中大顆粒夾雜物是比較嚴(yán)重的，而且聚集在內(nèi)弧面1/4處，其成因如圖21所示。 夾雜物隨鋼流沖向結(jié)晶器下部，拉速越快，沖擊越深。由于比重

6、的原因，夾雜物有一個(gè)上浮的趨勢(shì)。鋼流運(yùn)動(dòng)是一個(gè)圓弧軌跡，與上浮力(垂直方向)合成，雜質(zhì)便向鑄坯內(nèi)弧側(cè)運(yùn)動(dòng)，至凝固前沿，被黏稠區(qū)所俘獲。這種質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)論是方坯、圓坯、板坯的弧形鑄機(jī)，都是存在的，不得不采取多種方法，如在弧形機(jī)上加電磁攪拌，在板坯機(jī)上加電磁制動(dòng)來(lái)解決。日本川崎水島鋼廠(chǎng)和日本鋼管福山廠(chǎng)甚至將弧形板坯鑄機(jī)改為立彎式鑄機(jī)，使上段有3m以上的垂直段，以利于夾雜物上浮，對(duì)于大多數(shù)弧型圓坯鑄機(jī)來(lái)說(shuō)，一個(gè)性能良好的結(jié)晶器電磁攪拌是必須的。電磁攪拌所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，使鋼液在下行過(guò)程中，作強(qiáng)烈的圓周運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)使鋼液(比重大)產(chǎn)生離心力，向坯殼壓縮，而夾雜(比重輕)則向心運(yùn)動(dòng)，聚集起來(lái)，高溫的夾

7、雜集合會(huì)使顆粒增大而更趨于上浮，避免了向內(nèi)弧移動(dòng)。而電磁旋轉(zhuǎn)力的作用，減輕了鋼液注流沖擊深度，也有利于夾雜物上浮。29.按影響成品加工性能分，夾雜物有哪些類(lèi)型? 按夾雜物變形能力可分為脆性?shī)A雜、塑性?shī)A雜和半塑性?shī)A雜。 脆性?shī)A雜物一般指那些不具備塑性變形能力的簡(jiǎn)單氧化物、復(fù)雜和復(fù)合氧化物，氮化物和不變形的球狀、點(diǎn)狀?yuàn)A雜物。由于鋼絲是經(jīng)鋼坯熱軋成盤(pán)條后再經(jīng)拉拔而形成的，要求變形量很大，所以A1203、尖晶石等不變形脆性?shī)A雜對(duì)線(xiàn)材的危害是很大的。 塑性?shī)A雜物在鋼經(jīng)受加工變形時(shí)具有良好的塑性，沿著鋼的流變方向延伸成長(zhǎng)條狀，屬于這類(lèi)的有SiO2含量較低的鐵硅酸鹽、硫化鐵、錳(Fe、Mn)S等。 半塑性的

8、夾雜物一般指各種復(fù)合的鋁硅酸鹽類(lèi)夾雜物。 鋼中非金屬夾雜物的變形行為比較復(fù)雜，不僅取決于夾雜物的類(lèi)型，而且與夾雜物的成分及變形溫度密切相關(guān)。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（3）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：7230.裂紋的種類(lèi)有哪些? 連鑄坯表面缺陷是影響連鑄機(jī)產(chǎn)量和質(zhì)量的重要缺陷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類(lèi)缺陷中裂紋占50。鑄坯出現(xiàn)裂紋，重者會(huì)導(dǎo)致拉漏或形成廢品，輕者要進(jìn)行精整，這樣既影響連鑄機(jī)生產(chǎn)率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加了成本。連鑄坯裂紋的種類(lèi)見(jiàn)表21。表21連鑄坯裂紋的種類(lèi)鑄坯裂紋種類(lèi)表面裂紋角部裂紋內(nèi)部裂紋縱裂紋橫裂紋網(wǎng)狀裂紋角部縱裂紋角部橫裂紋中間裂紋角部裂紋皮下線(xiàn)裂紋中心線(xiàn)裂紋星

9、狀裂紋對(duì)角線(xiàn)裂紋矯直裂紋壓下裂紋 對(duì)各種裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，目的是研究電磁攪拌工藝對(duì)裂紋的影響。雖然到目前為止，學(xué)術(shù)界尚未認(rèn)可電磁攪拌器對(duì)裂紋肯定有什么影響，但是，一些連鑄專(zhuān)家曾認(rèn)為，結(jié)晶器攪拌器對(duì)鑄坯角部裂紋有抑制作用，而我們通過(guò)FEMS的研究，發(fā)現(xiàn)攪拌器對(duì)鑄坯局部裂紋有明顯的控制作用。31.表面縱裂紋有什么危害? 連鑄坯表面縱裂紋會(huì)影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量。如長(zhǎng)300mm、深2.5mm的縱裂紋在軋制板材上會(huì)留下1125mm分層缺陷。 研究表明，縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器彎月面初生坯殼的不均勻性，作用于坯殼的熱應(yīng)力超過(guò)鋼的允許強(qiáng)度，在坯殼薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致斷裂，出結(jié)晶器后在二次冷卻區(qū)擴(kuò)展。32.表面

10、縱裂紋產(chǎn)生的原因有哪些? 水口與結(jié)晶器不對(duì)中、保護(hù)渣溶化性能不良、液渣層過(guò)厚或過(guò)薄導(dǎo)致渣膜不均等、結(jié)晶器液面波動(dòng)、鋼中S+P含量超過(guò)允許值等。 以上原因會(huì)造成凝殼厚薄不勻或使局部凝固殼過(guò)薄容易發(fā)生裂紋；液渣層過(guò)薄、液面波動(dòng)過(guò)大，縱裂紋明顯增加；S+P含量超標(biāo)，鋼的高溫性能和塑性明顯降低，易發(fā)生縱向裂紋。33.電磁攪拌對(duì)表面縱裂紋有什么影響? 連鑄工藝上防止縱裂紋的措施有：水口和結(jié)晶器對(duì)中；結(jié)晶器液面波動(dòng)穩(wěn)定在±10mm；合適的浸入式水口插入深度；合適的結(jié)晶器錐度；結(jié)晶器與二冷區(qū)上部對(duì)弧要準(zhǔn)；合適的保護(hù)渣性能等。 MEMS產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使鋼液沿凝固前沿不停地沖刷，因而有理由認(rèn)為，它能

11、使初生坯殼均勻化，從而減輕縱裂。在使用結(jié)晶器電磁攪拌時(shí)要注意強(qiáng)度，過(guò)強(qiáng)的攪拌，會(huì)使液面波動(dòng)過(guò)大，反而引發(fā)裂紋。34.表面橫裂紋產(chǎn)生的原因及防止方法有哪些? 橫裂紋位于鑄坯內(nèi)弧表面振痕的波谷處，通常是隱藏不見(jiàn)的，裂紋深度可達(dá)7mm，寬度0.2mm。裂紋位于鐵索體網(wǎng)狀區(qū)。產(chǎn)生的原因一般是連鑄工藝控制失常所引起。比如：振痕太深、鋼中Al、N含量增加，促使質(zhì)點(diǎn)(A1N)在晶界沉淀，誘發(fā)橫裂紋；鋼坯在脆性溫度700900區(qū)間矯直；二冷太強(qiáng)等。 連鑄工藝方面防止橫裂的措施一般有：結(jié)晶器采用高頻小振幅；二次冷卻采用平穩(wěn)的弱冷卻，并使矯正時(shí)鑄坯表面溫度大于900；結(jié)晶器液面穩(wěn)定，并采用有良好潤(rùn)滑性能、黏度較低

12、的保護(hù)渣。 一般來(lái)說(shuō)，MEMS對(duì)橫裂影響甚微，但末端電磁攪拌(FEMS)可以使鑄坯表面溫度回升，可使因振痕引起的橫裂(細(xì)小)在下行時(shí)，特別是空冷區(qū)內(nèi)，不致受力而繼續(xù)擴(kuò)大，特別是對(duì)矯直溫度可能低于900的鑄機(jī)工藝來(lái)說(shuō)，更有降級(jí)的效果。35.表面網(wǎng)狀裂紋和鑄坯角部裂紋產(chǎn)生的原因有哪些? 表面網(wǎng)狀裂紋：高溫鑄坯表面吸收了結(jié)晶器的銅，以及表面鐵的選擇性氧化。解決的辦法是結(jié)晶器銅板加鍍層。電磁攪拌不能改善網(wǎng)狀裂紋。 連鑄坯角部裂紋：角部縱向或橫向裂紋主要原因是結(jié)晶器結(jié)構(gòu)和安裝不對(duì)稱(chēng)所造成。經(jīng)驗(yàn)證明，過(guò)強(qiáng)的MEMS攪拌，會(huì)使角部裂紋加重。36.連鑄坯的內(nèi)部裂紋有哪些? 根據(jù)連續(xù)鑄鋼500問(wèn)的定義，內(nèi)部裂紋

13、是從結(jié)晶器拉出來(lái)的帶液芯的鑄坯，在彎曲、矯直或輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，在正在凝固的、非常脆弱的固液交界面產(chǎn)生的裂紋，叫內(nèi)部裂紋，它的種類(lèi)大致分為8種： (1)矯直裂紋：是帶液芯的鑄坯在進(jìn)行矯正時(shí)受到超過(guò)允許的變形率造成的。 (2)壓下裂紋：由于拉輥壓力太大，于正在凝固的鑄坯固液兩相區(qū)中產(chǎn)生的。 (3)中間裂紋：主要是由于鑄坯通過(guò)二次冷卻區(qū)時(shí)冷卻不均勻，溫度回升大而產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的。另外鑄坯鼓肚或不對(duì)中造成外力，也可產(chǎn)生這種裂紋。 (4)角部裂紋：由于結(jié)晶器冷卻不均所造成的。 (5)皮下裂紋：離表面310范圍內(nèi)，細(xì)小裂紋的產(chǎn)生主要是鑄坯表層溫度反復(fù)多次變化而發(fā)生相變，裂紋沿兩種組織交界面擴(kuò)展而形成。

14、因?yàn)?10mm純粹是在結(jié)晶器內(nèi)生成，因此MEMS可以有效地控制其生成。 (6)中心線(xiàn)裂紋：在板坯橫斷面中心可見(jiàn)的裂隙，并伴隨有S、P的正偏析，它是凝固末期鑄坯鼓肚造成的。 (7)星狀裂紋：方坯橫斷面中心裂紋呈放射狀。二冷區(qū)冷卻太強(qiáng)，隨后溫度回升而引起凝固層鼓肚，使鑄坯中心黏稠區(qū)受到拉應(yīng)力破壞所致。 (8)對(duì)角形裂紋：二次冷卻不均，使鑄坯產(chǎn)生菱形變形所致。 裂紋發(fā)生的力學(xué)原理是，凝固界面的晶體強(qiáng)度非常小(僅13N/mm2)、由變形到斷裂的應(yīng)變?yōu)?.20.4。因此鑄坯受到外力(如鼓肚力、矯直力、熱應(yīng)力等)超過(guò)上述臨界值，就在固液界面產(chǎn)生裂紋，并沿柱狀晶擴(kuò)展，直到凝固殼能抵抗外力為止。 從上述各處裂

15、紋來(lái)看，多數(shù)在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生的表面裂紋、氣泡、針孔等，可以通過(guò)MEMS來(lái)抑制。中間裂紋也可以通過(guò)電磁感應(yīng)的辦法來(lái)控制，只是目前尚未為此而專(zhuān)門(mén)設(shè)置這種裝置。至 少，在板坯的四角因冷卻過(guò)速，在矯直時(shí)會(huì)發(fā)生裂紋，因而已有專(zhuān)門(mén)的電磁感應(yīng)加熱裝置使其均溫而改善裂紋的例子。事實(shí)上，電磁感應(yīng)加熱與電磁攪拌器是同一種結(jié)構(gòu)，只不過(guò)一種是利用電磁推力，而另一種是利用電磁感應(yīng)渦流發(fā)熱和磁滯發(fā)熱而已。電磁感應(yīng)能改善鑄坯局部裂紋，已經(jīng)有了一定數(shù)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，至于工業(yè)推廣，還需要機(jī)會(huì)。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（4）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5337.連鑄坯皮下氣泡是如何產(chǎn)生和受控的? 在位于鑄坯表

16、皮以下，有直徑和長(zhǎng)度各在1mm和10mm以上的向柱狀晶方向生長(zhǎng)的大氣泡，這些氣泡如裸露在外的叫表面氣泡，沒(méi)有裸露的叫皮下氣泡，比氣泡小的呈密集狀的小孔叫針孔。 電磁攪拌可以沖刷初生殼凝固前沿，旋轉(zhuǎn)的鋼液有強(qiáng)的離心力，壓迫坯殼，使氣泡分離上浮。因此是一種有效的工藝手段。38.連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量主要指哪些? 連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量主要指中心元素偏析、中心疏松和縮孔。 連鑄坯的中間裂紋、中心裂紋也應(yīng)當(dāng)是考察質(zhì)量?jī)?nèi)容之列；與影響內(nèi)部質(zhì)量相關(guān)聯(lián)的指標(biāo)還有等軸晶率、V狀偏析等。39.影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要原因有哪些? 影響連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要原因是鋼液冷卻、鑄坯凝固過(guò)程。 研究電磁攪拌技術(shù)，目的是為控制連鑄坯的

17、凝固過(guò)程，因而，我們首先要關(guān)注鑄坯的凝固過(guò)程。40.鋼液冷卻過(guò)程釋放的熱量包括哪些? 鋼水凝固過(guò)程中釋放的熱量包括： (1)鋼水過(guò)熱。由澆注溫度TC來(lái)決定： T1=TC一TL (2)凝固潛熱。不同的鋼種凝固潛熱是不同的： T2=TL一TS 低碳鋼的潛熱為310KJ/kg，潛熱放出的速率，直接關(guān)系到連鑄生產(chǎn)率； (3)物理顯熱。鋼從固相線(xiàn)溫度冷卻到室溫所放出的熱量。 顯熱的釋放過(guò)程比較復(fù)雜，在冶金長(zhǎng)度內(nèi)，鑄坯坯殼在很長(zhǎng)一段時(shí)間是由噴水冷卻的，而后一段空冷區(qū)是靠熱輻射冷卻的。外殼邊冷卻邊接受坯芯傳出的熱量。鑄坯完全凝固后，鑄坯繼續(xù)向空氣中輻射熱量，使鑄坯表面溫度上升并且均勻化。41.鋼液冷卻的動(dòng)力

18、是什么? 首先，鋼液在結(jié)晶器內(nèi)通過(guò)傳熱消除過(guò)熱，緊貼結(jié)晶器壁的那部分鋼液由液相轉(zhuǎn)變到固相，發(fā)生相變結(jié)晶，形成初生坯殼。 鑄坯凝固過(guò)程的冷卻動(dòng)力就是溫度梯度。液芯溫度為T(mén)C，凝固前沿為T(mén)L，初生殼為T(mén)S，結(jié)晶器銅板外殼是冷卻水溫，外殼表面水溫在沸點(diǎn)以下，因此絕不會(huì)接近或超過(guò)100，即在核態(tài)沸騰區(qū)以下。在很短的距離內(nèi)，溫度差值約1400，溫度梯度很大。巨大的溫度梯度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流和傳導(dǎo)。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（5）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6042.在結(jié)晶器區(qū)段內(nèi)，傳熱有幾個(gè)渠道? (1)澆鑄和攪拌會(huì)引起鋼液的運(yùn)動(dòng)，因而引起熱的對(duì)流；(2)鋼液與結(jié)晶器壁接觸受冷凝固，

19、形成初生坯殼；(3)彎月面以下坯殼與器壁之間有傳導(dǎo)傳熱；(4)坯殼內(nèi)部因溫度梯度而從內(nèi)向外的熱傳導(dǎo)；(5)鋼液與凝固殼在兩相區(qū)的傳熱；(6)冷卻水與結(jié)晶器外壁之間的傳導(dǎo)和結(jié)晶器銅板很短距離內(nèi)的強(qiáng)烈的傳熱。43.結(jié)晶器壁傳熱過(guò)程是怎樣的? (1)在結(jié)晶器口下100140mm處，稱(chēng)為彎月面，鋼液與結(jié)晶器銅板有壓力接觸。此處是靠結(jié)晶器壁傳熱的，此處傳熱效率最高。不過(guò)在鋼水和器壁之間，還有很薄的一層熔渣和潤(rùn)滑劑，對(duì)傳熱有些影響，初生坯殼就從彎月面開(kāi)始生長(zhǎng)。 結(jié)晶器壁具有良好的導(dǎo)熱性，只需要結(jié)晶器壁很薄，熱阻很小，相當(dāng)于傳熱系數(shù)為2W/cm2·，這是一種傳導(dǎo)傳熱。 (2)凝固殼與結(jié)晶器壁之間的

20、傳熱，鋼水在彎月面處冷卻速度高達(dá)100/s，據(jù)測(cè)定鋼液彎月面處的結(jié)晶器熱流密度高達(dá)1.52.0MW/m2·。 (3)冷卻水與結(jié)晶器壁的對(duì)流傳熱。冷卻水通過(guò)強(qiáng)制對(duì)流，把結(jié)晶器壁的熱量迅速帶走，當(dāng)水流達(dá)到6m/s時(shí)，傳熱系數(shù)Hw=4W/cm2·，結(jié)晶器內(nèi)冷卻水不會(huì)產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象。44.凝固殼的傳導(dǎo)傳熱是怎樣進(jìn)行的? 凝固殼的傳導(dǎo)傳熱是在坯殼內(nèi)進(jìn)行的，是單方向的，坯殼內(nèi)溫度梯度可達(dá)550/m。45.鋼液與鑄坯凝固殼界面的對(duì)流傳熱是怎樣進(jìn)行的? 鋼液與鑄坯凝固殼界面的對(duì)流傳熱。鋼液由中間包水口向結(jié)晶器內(nèi)不斷注入，引起結(jié)晶器內(nèi)鋼液的對(duì)流運(yùn)輸，對(duì)流會(huì)把鋼液的過(guò)熱傳給凝固的坯殼，對(duì)已凝固的

21、坯殼產(chǎn)生沖刷作用，使其減薄，達(dá)到熱交換行為。實(shí)踐表明，當(dāng)鋼水過(guò)熱度每增高10，凝殼就減薄2mm，可見(jiàn)過(guò)熱度高的鋼水既影響鑄坯質(zhì)量(中心偏析等)，又影響鑄機(jī)效率(控制拉速，以防拉漏)。46.二冷區(qū)傳熱有什么特點(diǎn)? 鑄坯在二冷區(qū)有約60的熱量放出，二冷區(qū)鑄坯表面熱量傳遞方式有： (1)冷卻水的蒸發(fā)和冷卻水加熱帶走熱量占58； (2)鑄坯表面輻射占25，輥?zhàn)优c鑄機(jī)的接觸傳熱占17。 可用對(duì)流傳熱方程來(lái)描述這一過(guò)程： =h(TSTW) 式中熱流，W/cm2； h二冷區(qū)綜合傳熱系數(shù)，W/cm2·； TS鑄坯表面溫度，； TW冷卻水溫度，。47.什么是二冷區(qū)傳熱效率? 二冷區(qū)噴水冷卻是一個(gè)復(fù)雜的

22、傳熱過(guò)程，一般采用鑄坯表面與冷卻水之間的傳熱系數(shù)h來(lái)表示二冷區(qū)冷卻能力，h大則傳熱效率高。傳熱系數(shù)與單位時(shí)間、單位面積的冷卻水量W(水流密度)的關(guān)系，以經(jīng)驗(yàn)公式表示： h=AWn 式中A、n常數(shù)，n=0.50.7； W一水流密度，t/(m2·min)。48.空冷區(qū)傳熱如何計(jì)算? 鑄坯在空冷區(qū)傳熱主要是向空中輻射傳熱。故空冷區(qū)導(dǎo)出的熱流由下式計(jì)算： =··(TS+273)4一(T0+273)4 式中空冷區(qū)平均熱流，W/m2； TS鑄坯表面溫度，； T0空氣的溫度，； 表面輻射系數(shù)； 斯蒂芬-波耳茲曼常數(shù)，5.76×10-8,W/m2·K4。連鑄坯

23、產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（6）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5749.連鑄二次冷卻工藝控制與電磁攪拌有什么關(guān)系? 二冷區(qū)電磁攪拌和末端電磁攪拌效果與鑄坯液芯直徑有很大關(guān)系，而在線(xiàn)測(cè)量液芯直徑是很困難的，一般通過(guò)了解二冷制度，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型計(jì)算液芯，然后通過(guò)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。 一方面，攪拌器安裝位置要與冷卻相匹配；另一方面，攪拌器安裝以后，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)二冷水量，來(lái)與攪拌器匹配，以求得最好的攪拌效果。50.鑄坯初生結(jié)晶形成有什么特性? 一般認(rèn)為，鋼液溫度降低到1535時(shí)就有晶體析出。在冷卻銅管，這種晶體會(huì)落腳于不平的管壁表面，形成基底；還有一部分自由懸浮，因重力作用下落或被鋼液的流場(chǎng)卷起

24、。 銅管受到冷卻水的強(qiáng)烈沖刷，形成很大的溫度梯度場(chǎng)，即產(chǎn)生冷卻動(dòng)力，結(jié)晶核心具有冷卻優(yōu)勢(shì)，于是以晶核為基底就產(chǎn)生初生坯殼。 由于冷卻的不均勻性，坯殼中的一部分柱狀晶得到快速發(fā)展，并生成側(cè)晶、一次側(cè)晶、二次側(cè)晶等，我們叫樹(shù)枝狀晶。而越是發(fā)達(dá)的柱狀晶，越是具有冷卻優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)會(huì)更快。而自由晶的一部分可能被凝固前沿粥狀區(qū)所俘獲，另一部分自由懸浮或下落到熔池底部。 坯殼在出結(jié)晶器口后，被二冷區(qū)噴淋水直接冷卻，柱狀晶的發(fā)展，可能會(huì)產(chǎn)生“搭橋”效果，形成所謂穿晶結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象對(duì)連鑄坯是十分有害的。它的存在，會(huì)使鑄坯產(chǎn)生一種“小鋼錠”結(jié)構(gòu)，會(huì)加重中心偏析和縮孔，見(jiàn)圖22、圖23。51.結(jié)晶還可能出現(xiàn)哪些缺陷?

25、 (1)結(jié)晶器不同位置在正常凝固時(shí)，首先會(huì)在彎月面處形成初生殼，殼體緊貼結(jié)晶器銅管的四壁(圖24a)，到結(jié)晶器中部時(shí)，因凝固殼收縮，坯殼與銅板平面之間會(huì)形成一個(gè)很小的空隙(圖24b)。空隙的產(chǎn)生，會(huì)大大降低傳熱效果，縫隙可能會(huì)被熔融的保護(hù)渣或潤(rùn)滑劑所填充，以改善傳熱。在結(jié)晶器出口處，因凝固收縮空隙應(yīng)當(dāng)增大(圖24c)，但由于結(jié)晶器的倒錐角關(guān)系，坯殼與銅板不能完全脫離。 在結(jié)晶器的中部，坯殼一方面受收縮力的作用，離開(kāi)銅板；另一方面受到鋼水靜壓力而向外擴(kuò)張(靠近銅管壁)，這個(gè)過(guò)程是一種不穩(wěn)定過(guò)程。如果有電磁攪拌力讓鋼水旋轉(zhuǎn)起來(lái)，則離心力會(huì)給鑄坯初生殼更大壓力，使其緊貼銅管管壁。 電磁旋轉(zhuǎn)力會(huì)使液芯

26、內(nèi)部過(guò)熱鋼水作強(qiáng)烈的熱對(duì)流運(yùn)動(dòng)，會(huì)使初生殼重熔，一方面影響了坯殼的成長(zhǎng)，這對(duì)柱晶生長(zhǎng)是不利的；另一方面卻使彎月面附近熱傳遞加快46倍，因而最終會(huì)改善凝固結(jié)構(gòu)。 (2)實(shí)際上沒(méi)有電磁攪拌時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)初生殼生成是不理想的，一方面冷卻存在不均勻問(wèn)題；另一方面，注流從水口進(jìn)入結(jié)晶器在結(jié)晶器這個(gè)方柱體內(nèi)(等似)是不均勻的，即流場(chǎng)不對(duì)稱(chēng)，紊流的沖刷，使得坯殼生長(zhǎng)不均勻，會(huì)出現(xiàn)如圖25的情況，產(chǎn)生如下后果。 初生殼不均勻，是表面和次表面裂紋的根源； 初生殼不均勻，有拉漏的危險(xiǎn)； 冷卻不均勻，使某些部位柱狀晶得以快速發(fā)展，以致在二冷區(qū)“搭橋”。 為改善注流鋼水的不良影響，要妥善地使用MEMS，使旋轉(zhuǎn)鋼流成為主

27、流場(chǎng)，控制由于注流紊流形成的沖刷。 結(jié)晶器段MEMS的作用是：加快熱交換，抑制初生柱狀晶，增加等軸晶面積?？梢愿纳畦T坯中心的質(zhì)量，也為FEMS功能的發(fā)揮提供了很好的條件。 綜上所述，鑄坯表面質(zhì)量和次表面質(zhì)量取決于結(jié)晶器內(nèi)凝固的環(huán)境和條件。一般從彎月面開(kāi)始形成初生殼，到出結(jié)晶器口，鑄坯厚度為：小方坯h=812mm，板坯h=1215mm。表面的機(jī)械損傷(振痕)、氣泡、夾雜、皮下夾雜，裂紋等都與結(jié)晶器的條件有關(guān)。 振痕是由機(jī)械來(lái)調(diào)整的，而夾渣與中間包襯、水口材料、保護(hù)渣有關(guān)；夾渣的嚴(yán)重程度，與水口浸入深度和液面穩(wěn)定性有很大關(guān)系，如鋼種對(duì)鑄坯要求高，則必須加液面控制和恒拉速控制系統(tǒng)。為了減輕夾雜并改善

28、裂紋，控制鑄坯表面質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)使用電磁攪拌器。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（7）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6352.什么是連鑄坯中心偏析? 連鑄坯和模鑄坯的區(qū)別就在于鋼坯是直接軋制成材而不經(jīng)開(kāi)坯工序，因而產(chǎn)生了中心偏析，這在成品加工中是無(wú)法消除和補(bǔ)救的。 在某種連鑄條件下，不同鋼種出現(xiàn)客觀(guān)偏析是由于溶質(zhì)元素被連續(xù)地?cái)D入液體內(nèi)而導(dǎo)致連鑄坯中心的凝固組織出現(xiàn)正偏析，這種中心線(xiàn)偏析或稱(chēng)軸向偏析，主要是在拉速高和中間罐內(nèi)鋼液過(guò)熱度高且澆注高碳鋼小方坯時(shí)比較嚴(yán)重。它的產(chǎn)生不難理解，溶質(zhì)元素凝固溫度低，因此它總是被先冷凝的坯殼往中心擠，以致富集起來(lái)。 溶質(zhì)元素特別是碳，沿鑄坯中心線(xiàn)的宏

29、觀(guān)偏析，在熱加工或熱處理后保留下來(lái)，并導(dǎo)致鋼材最終產(chǎn)品機(jī)械性能不均勻。53.如何分析偏析? 偏析的程度通常是在要求的區(qū)域內(nèi)鉆樣分析后確定。取樣方法有縱剖面中心取樣和橫剖面中心取樣。鉆頭直徑和鉆孔深度對(duì)分析數(shù)據(jù)有重要影響，橫剖面中心點(diǎn)偏析數(shù)據(jù)會(huì)偏大。 中心點(diǎn)是指幾何對(duì)角線(xiàn)的中心點(diǎn)，有時(shí)取樣在這點(diǎn)會(huì)碰到縮孔，而不得不偏移，這也對(duì)取樣數(shù)據(jù)有影響。 計(jì)算偏析率C/C0時(shí)，C0可以是斷面對(duì)角線(xiàn)或十字線(xiàn)上平均距離取點(diǎn)測(cè)試值相加的平均值，例如每條直線(xiàn)等距取1014個(gè)點(diǎn)，也可以是中間包鋼水中元素成分值。用中間包取樣，整個(gè)分析數(shù)據(jù)會(huì)減少工作量。 不同的取值方法會(huì)得出不同的結(jié)果。 20世紀(jì)80年代，Moil等人就

30、做過(guò)分析，鉆頭為3、孔深3mm、拉速1.5m/min、過(guò)熱度為50、含碳量0.85、斷面為160mm×160mm方坯。 分析結(jié)果是在縱向最大碳偏析率為1.8。 而Haminton和Moore對(duì)含碳0.79、過(guò)熱度為63、拉速為2.9m/min的90mm×90mm方坯用直徑(8mm鉆頭，取樣深度4mm，得到最大偏析率為1.2，這種較低的數(shù)值，無(wú)疑是由于鉆頭直徑較大取樣而引起的平均效果。 前面提到過(guò)的一個(gè)重要問(wèn)題是，中心線(xiàn)偏析值在軸線(xiàn)上是不連續(xù)的，因此橫斷面上中心點(diǎn)取樣可能離散值很大，結(jié)果令人迷惑不解。 具體的取樣分析方法將在以后有關(guān)章節(jié)中介紹。54.為什么偏析與連鑄坯組織特點(diǎn)

31、有關(guān)? 一般認(rèn)為，合金元素的偏析是由于溶質(zhì)元素在凝固前沿析出，并由隨后的物質(zhì)流動(dòng)和擴(kuò)散引起的再分配而生成。宏觀(guān)偏析是由溶質(zhì)富集的鋼液離開(kāi)凝固前沿的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生。 這種運(yùn)動(dòng)的引起是由于： (1)液體內(nèi)部的溫度差和濃度差而引起的對(duì)流運(yùn)動(dòng)； (2)鋼液注入結(jié)晶器產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)； (3)重力對(duì)液體中生長(zhǎng)晶體的作用。 一個(gè)基本的現(xiàn)象是：在有利于柱晶成長(zhǎng)和被溶質(zhì)元素富集的液體流動(dòng)的條件下，連鑄坯的軸向偏析將加劇。在有利于形成大面積等軸晶，而且微觀(guān)偏析分布均勻的條件下，則可以看到軸向偏析減輕。55.對(duì)偏析不利的工藝條件有哪些? (1)高碳鋼澆注時(shí)過(guò)熱度過(guò)高； (2)小斷面采用高拉速。 上述情況都會(huì)使柱狀晶區(qū)擴(kuò)

32、大，并產(chǎn)生鑄坯內(nèi)部缺陷或使所謂“小鋼錠結(jié)構(gòu)”發(fā)生。沿鑄坯軸線(xiàn)上，因凝固搭橋而形成的不規(guī)則的空間間隔，例如5cm10cm間隔。這種搭橋和凝固收縮同時(shí)發(fā)生，就會(huì)產(chǎn)生V狀偏析。56.如何簡(jiǎn)要地描述偏析生成現(xiàn)象? (1)最初柱狀晶從結(jié)晶器壁上規(guī)則地生長(zhǎng)。 (2)不穩(wěn)定的柱狀晶組織表露出不平衡和不均勻的生長(zhǎng)狀態(tài)而導(dǎo)致某些柱晶比另外一些柱晶生長(zhǎng)更快，在凝固的早期階段產(chǎn)生液相穴封閉的趨向。 (3)凝固橋是產(chǎn)生于兩個(gè)對(duì)立面而快速生長(zhǎng)的柱狀晶區(qū)。另外，凝固橋可能由凝固前沿液相中的大量等軸晶核沉落并停留在對(duì)立的柱晶凝固前沿而形成。凝固橋的形成隨凝固金屬過(guò)熱波動(dòng)而加劇。 (4)在兩個(gè)凝固橋之間殘留的鋼液凝固，富集合

33、金元素的粗大等軸晶通常在“小鋼錠”的頭部出現(xiàn)，該處柱狀晶區(qū)最長(zhǎng)，并伴有縮孔。在小鋼錠的底部是攜帶夾雜物的小等軸晶的沉積區(qū)，合金元素較為貧乏。 這種理論認(rèn)為，鑄坯內(nèi)部軸向的溶質(zhì)元素偏析存在著周期性變化。這種現(xiàn)象在取樣分析時(shí)，可能使人產(chǎn)生誤判。這種現(xiàn)象在進(jìn)行冶金效果分析時(shí)要引起重視。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（8）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：6357.鋼的成分對(duì)偏析有什么影響? 連鑄生產(chǎn)高碳鋼，軸向偏析是一個(gè)特殊問(wèn)題，此鋼隨后熱軋和拉拔成棒材或線(xiàn)材產(chǎn)品，高碳區(qū)域出現(xiàn)在鋼的中心，而導(dǎo)致產(chǎn)品在熱加工、中間退火熱處理呈不均勻轉(zhuǎn)變，并在下一步加工工序中出現(xiàn)脆性區(qū)和提前損壞。其他溶質(zhì)元

34、素如硫、磷和錳的偏析，也與碳有相類(lèi)似的趨勢(shì)，它們的偏析程度依S、P、C、Mn的順序而減輕。 在連鑄坯中心區(qū)，低碳鋼中殘余鋁低(0.003A1)出現(xiàn)型偏析，而殘鋁高(0.0037A1)。無(wú)論是低碳、中碳和高碳鋼鑄坯，中心均出現(xiàn)V型偏析，低碳鋼的宏觀(guān)偏析增大可以認(rèn)為是由于鐵素體比奧氏體溶解C、Mn元素少而使富集溶質(zhì)元素鋼液殘留下來(lái)，而且含碳0.1的鋼在轉(zhuǎn)變時(shí)的體積收縮為0.38，這將導(dǎo)致鋼液與結(jié)晶器壁之間間斷地產(chǎn)生氣隙，而使其熱傳導(dǎo)率比含碳0.3的鋼降低大約2025，這樣的收縮產(chǎn)生的鋼液流動(dòng)足以使宏觀(guān)偏析增大。低碳鋼在轉(zhuǎn)變時(shí)，在奧氏體晶粒邊界形成FeS薄膜而使其更易產(chǎn)生裂紋。 TZAVARAS對(duì)液

35、體強(qiáng)迫流動(dòng)對(duì)偏析的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)低合金鋼中的碳、硫、磷和夾雜形成元素錳和鋁有顯著的宏觀(guān)偏析。高碳工具鋼也就是含碳量大于1.0并含有少量Cr、Ni和W合金元素的鋼，出現(xiàn)軸向偏析。盡管已有報(bào)道，可以用專(zhuān)門(mén)的熱擴(kuò)散以減輕碳偏析，但錳、鉻形成的復(fù)雜碳化物會(huì)使偏析保持原狀。 在SidbecDosco，將低碳鋼的含錳量限制在0.5以下，較高碳含量的鋼的含錳量限制在0.8以下，以控制錳的軸向偏析，在連鑄板坯中錳大于1.5和碳超過(guò)0.15，將出現(xiàn)嚴(yán)重的軸向偏析。58.碳、硫、磷、錳的偏析有什么關(guān)聯(lián)? 如果對(duì)每種元素的偏析率均要取樣分析和計(jì)算，其工作量無(wú)疑是浩大的。Kawamoto等人已繪制了相對(duì)于碳的關(guān)

36、于硫、磷、錳的偏析率圖。雖然其結(jié)果是分散的，但對(duì)于每個(gè)元素看起來(lái)有個(gè)明顯的確定關(guān)系。假如是這種情況，將提供一種可能的辦法，即C、S、Mn和P的偏析率可以由已知的這些元素之一的偏析率來(lái)確定。 用被分析的一種元素來(lái)推斷其他元素的偏析，被作為一種控制手段。我們常常提出碳的偏析要求，當(dāng)碳偏析得到控制時(shí)，其他元素的偏析范圍我們就知道了，它們也相應(yīng)得到了控制，其他元素偏析率相對(duì)于碳元素偏析率的關(guān)系如圖26所示。 圖26中橫坐標(biāo)是碳偏析率C/C0，縱坐標(biāo)是其他元素的偏析率，分別是S/S0、P/P0、Mn/Mn0偏析的平均趨勢(shì)。59.柱狀晶寬度和中心偏析區(qū)寬度有什么關(guān)系? Moore等人發(fā)現(xiàn)，在相同的連鑄條件

37、下，柱狀晶區(qū)的長(zhǎng)度和中心偏析區(qū)的寬度是依下述含碳的次序增大的：0.3、0.1、0.6。雖然高碳鋼和低碳鋼都有擴(kuò)大柱狀晶區(qū)的趨向，但關(guān)于在小方坯中心的等軸晶尺寸是低碳鋼(0.1C)的尺寸比高碳鋼的小。這可解釋為低碳鋼的等軸晶生長(zhǎng)期短和凝固范圍小。此外還發(fā)現(xiàn)低碳鋼(0.10.2C)的C、Mn、P、S宏觀(guān)偏析比中碳鋼(0.30.6C)的大，同時(shí)其凝固順序不同，低碳鋼為液相鐵素體奧氏體，中碳鋼為液相奧氏體。60.過(guò)熱度對(duì)偏析有什么影響? 所謂過(guò)熱度，就是鋼液澆注時(shí)(一般指中間包內(nèi))鋼液實(shí)際溫度和液相線(xiàn)溫度之差。 連鑄過(guò)程中鋼液的過(guò)熱度大部分是通過(guò)結(jié)晶器液面下20200cm的范圍內(nèi)由結(jié)晶器壁和凝固殼向外

38、傳遞。雖然鋼液在結(jié)晶器內(nèi)是被連續(xù)注入的鋼流所攪動(dòng)，但與模鑄相比，連鑄的過(guò)熱保持在更大的程度上，因此連鑄中間罐內(nèi)的過(guò)熱度對(duì)偏析和凝固的影響與傳統(tǒng)的模鑄相比要大得多，模鑄澆錠時(shí)，鋼液表面附近的過(guò)熱在澆注結(jié)束后數(shù)分鐘內(nèi)消失，而連鑄結(jié)晶器內(nèi)的情況與這有很大不同。 中間罐內(nèi)過(guò)熱度低時(shí)，將提供大量的等軸晶核，它能生成等軸晶的網(wǎng)絡(luò)，阻止凝固前期柱狀晶的生長(zhǎng)，這將會(huì)形成由細(xì)小等軸晶粒組成的大面積等軸晶區(qū)。中間罐過(guò)熱度增大，柱狀晶區(qū)也擴(kuò)大，甚至產(chǎn)生凝固橋，分散的中心疏松變?yōu)檩S心位置的縮孔，其直徑增大，長(zhǎng)度縮短，并使軸向偏析的寬度、濃度和縱向波動(dòng)增大。 通過(guò)大量實(shí)踐和研究，證實(shí)過(guò)熱度對(duì)鑄坯是確有影響的，我們將一組

39、數(shù)據(jù)制成下列一組圖形(圖27圖211，110mm×110mm方坯，碳含量WC=0.8)。 從以上各圖中可以看出： (1)從圖27可看出：過(guò)熱度增加，等軸晶區(qū)面積減少。 (2)從圖28、圖29可看出：過(guò)熱度增加，鑄坯中心碳偏析增加。在過(guò)熱度為27時(shí)，碳偏析沿長(zhǎng)度方向呈周期性變化，大約每5cm重復(fù)一次。 (3)從圖2一10、圖211看出：過(guò)熱度變化時(shí)，沿鑄坯長(zhǎng)度方向碳的正偏出現(xiàn)的間隔和程度也在變化，過(guò)熱度越高，其變化越大。 (4)從圖212看出：S、P、Mn等元素的偏析，也受過(guò)熱度的很大影響。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（9）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5961.拉速

40、對(duì)偏析有什么影響? 對(duì)于一定斷面的鑄坯和鋼的化學(xué)成分，拉速增大時(shí)鑄坯液相穴加深，假使要保持鑄坯中心致密度，則有一個(gè)極限凝固速率不得超過(guò)此值。增加拉速，為獲得要求的縱向凝固速率，必須增加大熱量的導(dǎo)出。 增大拉速使液相穴延伸而更易搭橋和形成小鋼錠結(jié)構(gòu)，而且導(dǎo)致鑄坯中心組織變壞并帶有大縮孔、中心縮管和軸向偏析。所以若希望得到足夠短的液相穴，并使鋼液易于補(bǔ)縮，就要限制拉速。 從另一個(gè)角度來(lái)描述，增加拉速將使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)停留時(shí)間減少，隨之凝固速率減低。這將使熱排出時(shí)間延長(zhǎng)，推遲等軸晶的成核和生長(zhǎng)，并使柱狀晶區(qū)擴(kuò)大和使軸向偏析的擴(kuò)展加重。限制拉速還有一個(gè)重要的問(wèn)題是，在一定長(zhǎng)度的結(jié)晶器內(nèi)，應(yīng)形成足夠厚度

41、的凝固殼，以使鑄坯不致拉漏。 總而言之，拉速選擇取決于下列因素： (1)凝固金屬內(nèi)排出熱量的效率； (2)中間包過(guò)熱度； (3)斷面； (4)二冷制度； (5)鋼的成分； (6)結(jié)晶器長(zhǎng)度； (7)是否有MEMS和FEMS，并與它們的運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。 總的是拉速低，偏析度小；但過(guò)低的拉速不僅作業(yè)率降低，而且偏析并不繼續(xù)降低。 低碳鋼在結(jié)晶器內(nèi)的傳熱速率最低(含碳0.1時(shí))，傳熱速率隨含碳量的增加而增大。直到碳含量為0.25，此后導(dǎo)熱速率保持基本穩(wěn)定。這一點(diǎn)很重要，說(shuō)明碳含量為0.1的鋼與中碳鋼相比，其柱狀晶區(qū)增大并伴隨著軸向偏析增加。增加硫含量，例如增至0.3，對(duì)于0.1的碳鋼的傳熱速率有明顯的

42、改善，但對(duì)高碳鋼(0.7碳)則無(wú)效。62.連鑄工藝研究得出的最佳拉速是多少? 連鑄專(zhuān)家們提出的最佳拉速建議如下： 專(zhuān)用低合金鋼： 120mm×120mm方坯拉速1.8m/min 200mm×200mm方坯拉速0.8m/min 235mm×235mm方坯拉速0.7m/min 高碳鋼(C 0.75，Mn 0.580.85)： 110mm×110mm方坯拉速2.1m/min 115mm×115mm方坯拉速2.4m/min 方坯不銹鋼： 210mm×210mm(帶EMS時(shí)) 拉速1.0m/min一1.2m/min 板坯不銹鋼： 1090mm&

43、#215;127mm(不帶EMS時(shí)) 拉速0.9m/min 低碳鋼(C 0.120.14，Mn 0.65)： 板坯：1830mm×180mm 拉速達(dá)到0.8m/min 鋼中碳在0.10.85，錳在0.40.85的方坯：拉速可達(dá)4.0m/min。 以上是實(shí)踐中的典型澆注制度，但是這種制度不能保證軸向偏析有明顯的降低效果，因而產(chǎn)量(拉速)和質(zhì)量肯定存在矛盾，而現(xiàn)在小方坯的拉速已經(jīng)提高到2.54.0m/min，因此要尋求改善澆注工藝條件(放寬工藝條件)的辦法，就是電磁攪拌。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（10）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5163.鑄坯斷面尺寸對(duì)偏析有什么

44、影響? 已發(fā)現(xiàn)鑄坯斷面尺寸對(duì)凝固組織有明顯的影響，因而必然對(duì)軸向偏析有重要影響。 從冶金觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，一般愿意澆注大斷面，它允許有較長(zhǎng)的凝固時(shí)間，從而在液芯凝固前可以完全消除過(guò)熱度。這將使柱狀晶區(qū)相對(duì)長(zhǎng)度減小并形成等軸晶，使中心區(qū)組織更為均勻。然而從能源和成本考慮，希望澆注出質(zhì)量滿(mǎn)意的最小斷面鑄坯。 由以上可知，當(dāng)斷面減小時(shí)，過(guò)熱度應(yīng)當(dāng)降低。澆注大斷面，中心偏析區(qū)的厚度也隨之增大；但是偏析面積(橫斷面)與鑄坯斷面的比值是減小的，檢查了一些鑄坯的偏析狀況： 矩形坯210mm×350 260mm×370mm 方坯250mm×250mm 160×160mm 113

45、mm×113mm 100mm×100mm 80mm×80 發(fā)現(xiàn)在160mm×160mm方坯上出現(xiàn)了最高的最大偏析率(Mn最大偏析率為1.3，C為1.6，用直徑3mm鉆頭鉆取深度3mm)。其次是250mm×250mm和80mm×80方坯，只有斷面大于250mm×250時(shí)，偏析才有實(shí)質(zhì)性的降低。同時(shí)，矩形坯偏析也會(huì)降低。 另一個(gè)很重要的問(wèn)題是V狀偏析，將會(huì)在后面的章節(jié)討論。64.連鑄坯鼓肚對(duì)偏析有什么影響? 在二冷區(qū)鑄坯回溫太快，會(huì)產(chǎn)生鼓肚，鼓肚所產(chǎn)生的抽吸力相當(dāng)大，會(huì)把熔化在鋼液中的溶質(zhì)元素往末端抽吸，使偏析加重。65.為什么

46、研究中心線(xiàn)偏析及V狀偏析的定性模型很重要? 20世紀(jì)7080年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做過(guò)大量試驗(yàn)，以求證中心線(xiàn)偏析生成的原因和確認(rèn)其定性模型。這里再次敘述，并不顯得多余，因?yàn)檫B鑄工作者碰到的鑄坯質(zhì)量的控制困難并未獲得很好解決，特別中心線(xiàn)偏析的問(wèn)題。66.產(chǎn)生中心線(xiàn)偏析的成因有哪些? 當(dāng)凝固接近中心線(xiàn)時(shí)，中心線(xiàn)附近有一個(gè)黏稠區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，樹(shù)枝狀結(jié)晶之間的鋼液流動(dòng)受三個(gè)主要?jiǎng)恿Φ尿?qū)動(dòng)： (1)由溫度梯度及合金元素偏析引起的鋼液密度變化，其綜合效應(yīng)是“收縮”； (2)由于凝固及上述收縮而引起的對(duì)鋼水的抽吸作用； (3)如果采用電磁攪拌，有由電磁攪拌造成的電磁力。 以上所敘述的3個(gè)動(dòng)力，第(2)、(3)項(xiàng)的

47、影響是主要的。67.V狀偏析的生成機(jī)理是怎樣的? 在凝固區(qū)產(chǎn)生的收縮抽吸樹(shù)枝晶間的鋼水，主要是沿與總澆注方向的垂直方向(橫向指向中心)運(yùn)動(dòng)的。但由于按熱焓所確定的固相分量分布關(guān)系，造成在黏稠區(qū)內(nèi)存在著滲透能力的梯度，因此樹(shù)枝晶間鋼水的流動(dòng)很容易沿中心線(xiàn)方向進(jìn)行。因此，這種液體流動(dòng)可以用兩種現(xiàn)象的綜合作用來(lái)表述： (1)垂直抽吸作用及水平孔隙梯度； (2)按V形路線(xiàn)沿澆注方向指向中心的流動(dòng)。 樹(shù)枝晶間鋼水的流動(dòng)開(kāi)始是由于穿越樹(shù)枝晶網(wǎng)格組成的多孔介質(zhì)引起的。逐漸地，這種均勻化的流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N沿?fù)駜?yōu)通路流動(dòng)的形式，有如大壩一側(cè)高壓洪水滲透堤壩泥沙而形成“管涌”。 按宏觀(guān)偏析生成機(jī)理，該處的條件可能形

48、成這種通道。實(shí)際上，流體具有使熱焓消失的同一方向。這些通道處于沿澆注方向的V形錐體區(qū)，這些V形通道相對(duì)于中心線(xiàn)方向的角度，比開(kāi)始時(shí)樹(shù)枝晶間鋼水的穿流方向的角度要大一些，這是因?yàn)榇┩改芰Φ奶荻纫呀?jīng)形成了。連鑄坯產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的原因（11）  發(fā)表日期：2009-3-21閱讀次數(shù)：5668.大方坯、凝固區(qū)間大的鋼種的凝固模型是怎樣的? 凝固過(guò)程可以用圖213來(lái)描述等軸晶區(qū)凝固對(duì)連鑄大方坯的中心偏析，如果在整個(gè)凝固期間均生成柱狀晶直至鑄坯中心時(shí)，則“小鋼錠”模型可以簡(jiǎn)單地迭加在這里的模型上。 第一步：柱狀晶坯殼的凝固。液相穴中的金屬相對(duì)于液相線(xiàn)具有一定的過(guò)熱度。下落到結(jié)晶前沿的小晶體迅速被再

49、熔化，以此促進(jìn)了過(guò)熱度的降低。 第二步：液相穴被過(guò)冷，晶體可在液相中生長(zhǎng)，它們沿凝固前沿下落并可被凝固前沿所捕集。 第三步：等軸晶的生長(zhǎng)變得比柱狀晶生長(zhǎng)更為容易，發(fā)生了柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)變，從大方坯外表面向內(nèi)可以看到一層凝固殼，一層初生柱狀晶的黏稠區(qū)，過(guò)后是等軸晶和一個(gè)液相區(qū)，該區(qū)包括一個(gè)自由區(qū)組成的少量固相，它是由對(duì)流產(chǎn)生的。 第四步：所有自由液相消失，在中心線(xiàn)區(qū)形成一個(gè)黏稠區(qū)，但它具有流體性質(zhì)。 第五步：黏稠區(qū)的流動(dòng)性消失，樹(shù)枝晶間的滲透作用開(kāi)始。 第六步：偏析槽出現(xiàn)。 第七步：偏析槽沿中心線(xiàn)形成強(qiáng)烈的最后流動(dòng)。 第八步：當(dāng)凝固進(jìn)行到最后階段時(shí)，保持最后凝固的液體中集中了殘留偏析元素的液體

50、。 圖中： t0，t1，tn為第1，2，(n+1)步的開(kāi)始時(shí)間。 則t7t3為大方坯中心線(xiàn)的局部凝固時(shí)間。含碳量越高則該時(shí)間越長(zhǎng)。該研究工作的主要設(shè)想是中心偏析的嚴(yán)重程度直接與時(shí)間區(qū)間長(zhǎng)度有關(guān)，特別是第七步僅發(fā)生在凝固溫度間隔非常大的鋼種。69.控制中心偏析的方法及EMS的作用有哪些? 從上述模型同樣可以導(dǎo)出控制中心線(xiàn)偏析的方法，主要原因是凝固時(shí)的收縮，所以首先想到的是在最終凝固階段對(duì)鑄坯進(jìn)行軋制，這種工藝稱(chēng)為“軟壓下”。 關(guān)于軟壓下這里不進(jìn)行討論。通過(guò)簡(jiǎn)單地觀(guān)察，軟壓下只是在凝固過(guò)程末端將鑄坯進(jìn)行壓縮，以抵消凝固收縮力。在板坯二冷和末端使用軟壓下，效果比FEMS要好。 軟壓下可以把熔化的有嚴(yán)重偏析元素的鋼水往前擠，最終集中于坯段的一頭，但它無(wú)法使其在鑄坯斷面內(nèi)均勻化。 軟壓下不能改善凝固終端鑄坯內(nèi)部特別是固體含量較高的液芯內(nèi)部的傳熱效果。 而FEMS能明