連鑄工藝技術講義

1、連鑄工藝技術連鑄工藝技術首鋼京唐：王勝東首鋼京唐：王勝東 連續(xù)鑄鋼的回顧與發(fā)展首鋼京唐連鑄機工藝特點首鋼京唐連鑄機設備組成 連鑄工藝控制技術 連鑄坯表面質量一、連鑄技術發(fā)展回顧1 1、早期的連鑄技術開發(fā)、早期的連鑄技術開發(fā)(1886(18861937)1937) 澆鑄有色金屬；澆鑄有色金屬； 金屬液面波動大；金屬液面波動大； 拉漏頻繁，采取的對策主要靠提高結晶器冷卻拉漏頻繁，采取的對策主要靠提高結晶器冷卻強度以及強度以及“ “ 拉停拉拉停拉”方法以增加坯殼厚方法以增加坯殼厚度度, ,減少拉漏。減少拉漏。早期連鑄方法示意圖早期連鑄方法示意圖早期連鑄方法示意圖早期連鑄方法示意圖早期連鑄方法示意圖早

2、期連鑄方法示意圖2、早期連鑄技術的突破 1937年，S.Junghans開發(fā)成功振動結晶 器連鑄方法并在Scovill Mfg公司投產； 1938年I.Rossi購買了德國Junghans連鑄技術的專利和設備制造權； 振動結晶器連鑄技術隨后在有色金屬工 業(yè)應用。Scovill Mfg公司的Junghans鑄機示意圖Bristol Brass公司的Rossi鑄機示意圖 4040年代末歐、美、蘇等鋼廠開始進行鋼水連年代末歐、美、蘇等鋼廠開始進行鋼水連 鑄試驗；鑄試驗； 19541954年年HallidayHalliday開發(fā)的開發(fā)的“ 負滑脫負滑脫”振動技振動技術術” 取得突破；取得突破； 結晶器

3、潤滑劑、浸入式水口等技術；結晶器潤滑劑、浸入式水口等技術； 連鑄澆鑄鋼水取得成功。連鑄澆鑄鋼水取得成功。連鑄由有色金屬轉向澆鑄鋼水連鑄由有色金屬轉向澆鑄鋼水3 3、5050年代連續(xù)鑄鋼進入實用化年代連續(xù)鑄鋼進入實用化 3030余臺方坯鑄機建成；余臺方坯鑄機建成； 加拿大加拿大Atlas SteelAtlas Steel廠廠5454年建成年建成610mm610mm寬板坯鑄寬板坯鑄 機；機； 19591959、19601960年蘇聯(lián)建成寬板坯鑄機；年蘇聯(lián)建成寬板坯鑄機； 采用連鑄的多是電爐鋼廠，鋼種多為特殊鋼；采用連鑄的多是電爐鋼廠，鋼種多為特殊鋼； 技術水平較低：產量低、作業(yè)率低，不能實現(xiàn)技術水

4、平較低：產量低、作業(yè)率低，不能實現(xiàn)連澆。連澆。4 4、6060年代連鑄發(fā)展起步階段年代連鑄發(fā)展起步階段 弧形鑄機開發(fā)成功弧形鑄機開發(fā)成功； 實現(xiàn)多爐連澆、船板等鋼種連鑄的成功表明了實現(xiàn)多爐連澆、船板等鋼種連鑄的成功表明了連鑄在產量、質量方面的優(yōu)越性；連鑄在產量、質量方面的優(yōu)越性； 日本鋼鐵業(yè)開始引入連鑄；日本鋼鐵業(yè)開始引入連鑄； 19661966年英國年英國SheltonShelton鋼鐵公司在其卡爾多轉爐鋼鐵公司在其卡爾多轉爐 鋼廠實現(xiàn)全連鑄；鋼廠實現(xiàn)全連鑄； 主要是歐洲電爐鋼廠和美國的平爐鋼廠采用連主要是歐洲電爐鋼廠和美國的平爐鋼廠采用連鑄，鑄，19701970年世界連鑄比為年世界連鑄比為

5、4.4%4.4%。19631963年瑞士年瑞士Von MoosVon Moos廠建成的廠建成的858585mm85mm弧形試驗鑄機弧形試驗鑄機19651965年前蘇聯(lián)建成的弧形小板坯鑄機年前蘇聯(lián)建成的弧形小板坯鑄機19641964年德國曼內斯曼胡金根廠建成的低壓頭弧形寬板坯鑄機年德國曼內斯曼胡金根廠建成的低壓頭弧形寬板坯鑄機5 5、7070年代連鑄快速發(fā)展時期年代連鑄快速發(fā)展時期 日本鋼鐵廠大規(guī)模采用連鑄技術；日本鋼鐵廠大規(guī)模采用連鑄技術； 19721972年新日鐵大分廠年新日鐵大分廠300t300t轉爐轉爐3 3臺板坯鑄機臺板坯鑄機 結合實現(xiàn)全連鑄；結合實現(xiàn)全連鑄； 大包回轉臺、滑動水口、集

6、裝輥扇形段、保護大包回轉臺、滑動水口、集裝輥扇形段、保護澆鑄、液面控制、上裝引錠桿、電磁攪拌、多澆鑄、液面控制、上裝引錠桿、電磁攪拌、多點矯直、小輥密排、二冷自動配水、小方坯多點矯直、小輥密排、二冷自動配水、小方坯多級結晶器、剛性引錠桿等開發(fā)成功；級結晶器、剛性引錠桿等開發(fā)成功； 低碳鋁合金鋼、沸騰鋼替代鋼種等連鑄成功，低碳鋁合金鋼、沸騰鋼替代鋼種等連鑄成功，低碳鋁合金鋼實現(xiàn)了鑄坯無清理；低碳鋁合金鋼實現(xiàn)了鑄坯無清理； 7070年代末世界連鑄比提高到年代末世界連鑄比提高到28.4%28.4%。日本日本西歐西歐美國美國其它各國其它各國年年 代代產量產量, ,百萬噸百萬噸60607575年間世界連

7、鑄坯產量的增長年間世界連鑄坯產量的增長6 6、8080年代連鑄技術成熟階段年代連鑄技術成熟階段 生產高質量鋼鑄坯技術和體制已經確立；生產高質量鋼鑄坯技術和體制已經確立； 板坯連鑄開始采用板坯連鑄開始采用HCRHCR、HDRHDR工藝；工藝； 高速連鑄、中間包加熱、液壓振動、電磁制高速連鑄、中間包加熱、液壓振動、電磁制動動 、拉漏預報、二冷動態(tài)控制、輕壓下等大、拉漏預報、二冷動態(tài)控制、輕壓下等大批新批新 工藝技術采用；工藝技術采用； 年產年產300300萬噸以上的大型連鑄板坯鑄機建立；萬噸以上的大型連鑄板坯鑄機建立； 發(fā)達國家連鑄比超過或接近發(fā)達國家連鑄比超過或接近9090； 以高拉速、高作業(yè)率

8、、高質量、高度自動化、以高拉速、高作業(yè)率、高質量、高度自動化、 高穩(wěn)定性生產為標志，常規(guī)連鑄達到了其成熟高穩(wěn)定性生產為標志，常規(guī)連鑄達到了其成熟 階段。階段。7 7、9090年代傳統(tǒng)連鑄的進一步完善和近年代傳統(tǒng)連鑄的進一步完善和近 終形連鑄技術的興起終形連鑄技術的興起 傳統(tǒng)連鑄向進一步降低生產成本、強化高級產傳統(tǒng)連鑄向進一步降低生產成本、強化高級產品生產、注重環(huán)境的方向發(fā)展；品生產、注重環(huán)境的方向發(fā)展； 近終形連鑄取得成功：近終形連鑄取得成功： CSPCSP、ISPISP等薄板坯連鑄技術被愈來愈多的等薄板坯連鑄技術被愈來愈多的 工廠采用，品種也逐步擴大；工廠采用，品種也逐步擴大； QSPQSP

9、、CONROLLCONROLL等中厚度板坯連鑄連軋技術等中厚度板坯連鑄連軋技術 開發(fā)成功。開發(fā)成功。 重要的連鑄工藝技術：重要的連鑄工藝技術： 高拉速技術：高拉速技術： 均勻強冷結晶器、保護渣、液壓振動、均勻強冷結晶器、保護渣、液壓振動、 電磁制動、拉漏預報、輥道冷卻等；電磁制動、拉漏預報、輥道冷卻等； 優(yōu)質潔凈鋼鑄坯生產技術：優(yōu)質潔凈鋼鑄坯生產技術： 大包下渣監(jiān)測、大容量中間包、保護澆鑄、大包下渣監(jiān)測、大容量中間包、保護澆鑄、 中間包多重堰、過濾器、浸入式水口防堵中間包多重堰、過濾器、浸入式水口防堵 塞、結晶器液面控制、防卷渣、塞、結晶器液面控制、防卷渣、FCFC結晶器、結晶器、 電磁攪拌、

10、中間包加熱、亞包晶鋼鑄坯表電磁攪拌、中間包加熱、亞包晶鋼鑄坯表 面裂紋防止、多點矯直、二冷動態(tài)控制、面裂紋防止、多點矯直、二冷動態(tài)控制、 噴嘴堵塞自動監(jiān)測、二冷噴水寬度控制、噴嘴堵塞自動監(jiān)測、二冷噴水寬度控制、 壓縮鑄造、輕壓下等；壓縮鑄造、輕壓下等； 高生產率連鑄技術：高生產率連鑄技術： 高拉速連鑄技術、連鑄坯熱裝軋制技術、結高拉速連鑄技術、連鑄坯熱裝軋制技術、結 晶器在線高速調寬技術、正常速度終止?jié)茶T晶器在線高速調寬技術、正常速度終止?jié)茶T 技術、拉漏預報技術、浸入水口防堵塞技術、技術、拉漏預報技術、浸入水口防堵塞技術、 結晶器輥道長壽技術、熱中間包循環(huán)使用技結晶器輥道長壽技術、熱中間包循環(huán)

11、使用技 術等。術等。二、首鋼京唐設計工藝要求二、首鋼京唐設計工藝要求 可澆鑄鋼種范圍廣泛 能生產高質量板坯(考慮質量因素：板坯形狀、板坯表面質量、板坯內部質量) 可操作的拉速范圍寬、高產能 穩(wěn)定、可靠的操作 最大的設備穩(wěn)定性 快速更換主要設備元件、以達到縮短將設備維護時間的目的首鋼京唐連鑄機型及工藝參數(shù) 本連鑄機選用直弧型連鑄機，采用連續(xù)彎曲、連續(xù)矯直及密排分節(jié)輥技術。在連鑄機的設計中由于采用了連續(xù)彎曲、連續(xù)矯直和小輥間距技術，可減少鑄機半徑、降低鋼水靜壓力，使鑄坯的變形率得到了有效的控制，從而獲得了較高的鑄坯質量首鋼京唐雙流板坯連鑄機工藝流程框圖首鋼京唐雙流板坯連鑄機工藝流程框圖 京唐連鑄機

12、主要工藝技術參數(shù)液壓控制技 術 特 點1650連鑄機技術特點大包回轉臺：大包回轉臺：蝶形大包回轉臺，帶大包傾斜功能，可減少大包余鋼大包蓋升降裝置：大包蓋升降裝置：安裝在大包回轉臺上部保護澆鑄：保護澆鑄：從中間包流入結晶器的鋼水采用浸入式水口進行保護鋼水連續(xù)測溫系統(tǒng)：鋼水連續(xù)測溫系統(tǒng)：將在中間包內安裝鋼水連續(xù)測溫裝置，以便在澆鑄過程中檢測鋼水溫度浸入式水口快換裝置：浸入式水口快換裝置：采用浸入式水口快換裝置，以便在澆鑄位更換浸入式水口1650連鑄機技術特點中間包快換：中間包快換：可進行中間包快換操作結晶器液位控制：結晶器液位控制：在正常澆鑄過程中，將采用中間包塞棒對鋼水流速進行自動調節(jié)，采用渦流

13、傳感器檢測結晶器液位結晶器調寬：結晶器調寬：可離線進行，也可在澆鑄過程中，在同時考慮調節(jié)速度和錐度的情況下，采用最優(yōu)算法，進行安全、平穩(wěn)的調節(jié)結晶器銅板設計實現(xiàn)了均勻冷卻，并且可制支結晶器銅板設計實現(xiàn)了均勻冷卻，并且可制支撐凝固鑄坯。撐凝固鑄坯。窄面錐度可根據(jù)板坯寬度、澆鑄速度、以及不同鋼種進行動態(tài)控制1650連鑄機技術特點結晶器振動臺：結晶器振動臺：INMO結晶器系統(tǒng)提供了精確的結晶器振動導向。液壓振動裝置可最大限度的靈活選擇振動參數(shù)?？蓡为殞φ駝有谐?、振動頻率以及振動曲線進行調整，以改善潤滑效果，減少振痕深度。結晶器及扇形結晶器及扇形0段的快速更換：段的快速更換：由于所有的介質連接自動完成

14、，因此可實現(xiàn)結晶器及彎曲段的快速更換。結晶器框架：結晶器框架：對于維修銅板，可用最少的時間從結晶器框架上將銅板和背板快速地移出，同時方便所有維修操作1650連鑄機技術特點良好的鑄坯支撐裝置：良好的鑄坯支撐裝置：所有扇形段按分節(jié)輥設計。這樣設計保證極小的偏差，確保了板坯質量(外部形狀、內部裂紋、偏析等）輥縫調節(jié)：輥縫調節(jié)：扇形段1-19段均具備輥縫調節(jié)裝置，通過HMI系統(tǒng)對輥縫進行調節(jié)輕壓下：輕壓下：扇形段4-19能進行動態(tài)輕壓下扇形段快速更換：扇形段快速更換：所有扇形段均能實現(xiàn)快速更換，具備介質自動連接功能，這樣可減少檢修時間。1650連鑄機技術特點扇形段內部冷卻系統(tǒng)：扇形段內部冷卻系統(tǒng)：所有

15、扇形段的輥子及軸承座均為內部水冷型。動態(tài)氣霧二次冷卻：動態(tài)氣霧二次冷卻：噴淋冷卻通過在線動態(tài)數(shù)學模型進行控制。流量及噴淋寬度可動態(tài)調節(jié)以維持理想的板坯表面溫度度分布。板坯彎曲與矯直：板坯彎曲與矯直：板坯的彎曲/矯直是根據(jù)連續(xù)彎曲、矯直原理進行的。通過該動作可將應力、應變以及應變速率降到最低，以確保板坯具有良好的內部及表面質量1650連鑄機技術特點鑄流對中：鑄流對中：所有連鑄機更換部件，均將在維修區(qū)域相應的臺架上完成預對中后再進行安裝，在將部件裝入連鑄機時沒有必要進行對中。下渣檢測系統(tǒng)：下渣檢測系統(tǒng)：配備下渣檢測系統(tǒng)，用于檢測在澆鑄結束時大包鋼渣。該系統(tǒng)可使連鑄機收得率最優(yōu)，并且能減少板坯夾雜。

16、三、首鋼京唐連鑄機設備組成三、首鋼京唐連鑄機設備組成鑄機平臺設備簡介鑄機平臺設備簡介 大包回轉臺大包回轉臺 中間包車中間包車 引錠桿系統(tǒng)引錠桿系統(tǒng) 中間包預熱裝置中間包預熱裝置 長水口機械手長水口機械手 水口快換裝置水口快換裝置 大包回轉臺主要功能稱重、旋轉、事故旋轉、升降、傾主要功能稱重、旋轉、事故旋轉、升降、傾動、鎖緊和包蓋操作。動、鎖緊和包蓋操作。 中間包與中間包車中間包與中間包車 中間包的結構能使中間罐內鋼水流動模式最優(yōu)化，促進夾雜物上浮。中間罐鋼水的深度滿足在正常換鋼包時不會出現(xiàn)渦流。引錠桿系統(tǒng)引錠桿系統(tǒng) 引錠桿系統(tǒng)包括引錠桿及其存放裝置引錠桿系統(tǒng)包括引錠桿及其存放裝置，采用上裝引錠

17、桿布置方式。通過卷揚機構垂采用上裝引錠桿布置方式。通過卷揚機構垂直提升引錠桿，將其交接到操作平臺上的引直提升引錠桿，將其交接到操作平臺上的引錠桿車上存放。為防止引錠桿在提升過程中錠桿車上存放。為防止引錠桿在提升過程中滑落，設有防滑落裝置。采用自動脫引錠的滑落，設有防滑落裝置。采用自動脫引錠的方式，脫引錠完全由卷揚裝置在提升過程中方式，脫引錠完全由卷揚裝置在提升過程中完成。完成。引錠桿系統(tǒng)引錠桿系統(tǒng)長水口機械手長水口機械手 水口快換水口快換 裝置裝置鑄機主機設備鑄機主機設備 結晶器及電磁制動結晶器振動鑄機扇形段火焰切割機去毛刺機打號機系統(tǒng)結晶器及電磁制動結晶器及電磁制動 結晶器振動結晶器振動 結

18、晶器液壓振動裝置是近年來開發(fā)成功并在先進連鑄機上廣泛采結晶器液壓振動裝置是近年來開發(fā)成功并在先進連鑄機上廣泛采用的新技術。本鑄機采用用的新技術。本鑄機采用DDDDDD公司的公司的INMOINMO型液壓振動裝置，用兩個液型液壓振動裝置，用兩個液壓缸驅動，可進行正弦和非正弦曲線振動，在澆鑄過程中，振幅和頻壓缸驅動，可進行正弦和非正弦曲線振動，在澆鑄過程中，振幅和頻率可調。率可調。 INMOINMO型液壓振動裝置采用滾動導向裝置，滾動元件導向系型液壓振動裝置采用滾動導向裝置，滾動元件導向系統(tǒng)是統(tǒng)是DDDDDD公司的專有技術，滾動元件可以避免因彈簧疲勞引起的故障，公司的專有技術，滾動元件可以避免因彈簧

19、疲勞引起的故障，提高振動精度、板坯表面振痕小，可實現(xiàn)正弦和非正弦振動，有利于提高振動精度、板坯表面振痕小，可實現(xiàn)正弦和非正弦振動，有利于提高板坯表面質量。滾動元件的輥子幾乎沒有任何磨損，從而可以大提高板坯表面質量。滾動元件的輥子幾乎沒有任何磨損，從而可以大大地提高導向系統(tǒng)的壽命。由于摩擦小，潤滑也可減少，導向系統(tǒng)可大地提高導向系統(tǒng)的壽命。由于摩擦小，潤滑也可減少，導向系統(tǒng)可充填油脂防止雜物浸入和密封。清潔和油脂充填僅需在基本的維修時充填油脂防止雜物浸入和密封。清潔和油脂充填僅需在基本的維修時進行。進行。 結晶器液壓振動結晶器液壓振動 臺臺零段及扇形段零段及扇形段 零段布置在結晶器與扇形段之間，

20、具有導向、支撐結晶器下口出來的熱鑄坯，提供足夠的垂直高度起到浮渣的作用，并將鑄坯從結晶器導向扇形段，同時對鑄坯進行充分的冷卻。在零號扇形段內，鑄坯經過連續(xù)彎曲到鑄機的基本半徑。 扇形段包括119扇形段。鑄坯在扇形段中通過氣水冷卻直到完全凝固。在澆鑄過程中，扇形段對鑄坯提供支撐、運輸和導向，也可運輸引錠桿。扇形段可全程實現(xiàn)遠程輥縫調節(jié)，419扇形段可對鑄坯凝固末端實施輕壓下。 零段及扇形段零段及扇形段 零段示意圖零段示意圖扇形段示意圖扇形段示意圖板坯火焰切割裝置板坯火焰切割裝置 位置：位置：在火焰切割機入口輥道之后 功能：功能：將坯尾廢鋼與熱鑄坯分離并把最后的板坯按預定的長度進行分割；測量將被切

21、割的板坯長度 部件：部件：一臺火焰切割機(支撐框架和切割小車);支撐框架；測量輥去毛刺機去毛刺機 通過鍛造合金鋼制成的一系列對稱(雙邊）的錘子在線去除毛刺。這些錘子沿去毛刺輥以60度的角度懸掛在6個軸上，當輥子轉動時，離心力使錘子延伸至其去毛刺直徑。由于輥子的速度和錘子的重量，在毛刺從產品上去除之前，毛刺被高速的錘子敲擊若干次，然后毛刺通過流槽被導入到廢鋼容器內。板坯噴號機板坯噴號機 基本上噴號機包括一個噴嘴，其可在板坯上寫出較大的、清晰的、易分辨的字符。 噴號過程的原理是以熱金屬涂層為基礎的。通過噴槍喂送兩根金屬絲并且使用產生電弧的電流使其同時熔化。這樣熱金屬被噴入到板坯的表面。 字符的形式

22、由噴號裝置的自動化系統(tǒng)確定 四、連鑄工藝控制技術四、連鑄工藝控制技術1、鋼水準備、鋼水準備要有合適的鋼水溫度 澆注過程所需要的過熱度，T=T出鋼- T過程-Tl Tl=1536 - (90 * C + 6.2 * Si + 1.7 * Mn + 28 * P + 40 * S + 2.6 * Cu + 2.9 * Ni + 1.8 * Cr + 5.1 * Al)T過程= T1+ T2+ T3+ T4+ T5也可以反算出鋼溫度、澆注溫度澆注溫度=液相線溫度+最大過熱度澆鑄過程鋼水溫度變化示意圖澆鑄過程鋼水溫度變化示意圖鋼水溫度控制鋼水溫度控制 溫度過低：夾雜物上浮不好、保護渣卷入、水口溫度過低

23、：夾雜物上浮不好、保護渣卷入、水口 結瘤、嚴重時導致澆鑄中斷。結瘤、嚴重時導致澆鑄中斷。溫度過高：柱狀晶發(fā)達、偏析、疏松、中心裂紋等溫度過高：柱狀晶發(fā)達、偏析、疏松、中心裂紋等鋼水過熱度：中間包鋼水溫度液相線溫度。鋼水過熱度：中間包鋼水溫度液相線溫度。連鑄鋼水過熱度控制在連鑄鋼水過熱度控制在15153030之間為好。之間為好。 鋼包內吹氬攪拌； 加廢鋼降溫； 爐外精煉加熱； 中間包加熱； 加強調度管理。措施：措施：1、碳含量、碳含量 碳是對組織影響最大的元素，多爐連澆時，鋼水含碳量差碳是對組織影響最大的元素，多爐連澆時，鋼水含碳量差別小于別小于0.02%，注意包晶鋼存在區(qū)。，注意包晶鋼存在區(qū)。

24、 (中碳亞包晶鋼碳含量控制、超低碳鋼防增碳等)；2、硅、錳含量、硅、錳含量硅錳是對組織影響的另外兩個元素，澆注的前后期硅錳含量應不變，多硅錳是對組織影響的另外兩個元素，澆注的前后期硅錳含量應不變，多爐連澆時、盡量穩(wěn)定。爐連澆時、盡量穩(wěn)定。 3、其它雜質元素（、其它雜質元素（O、S、 N、H)）至90年代初，已能將鋼中的雜質去除到：S2ppm； P11ppm；C9ppm； N11ppm；O6ppm； H0.6ppm。鋼水成分的控制鋼水成分的控制 4、 鋁含量鋁含量 (潔凈度、水口堵塞等潔凈度、水口堵塞等)；5、 夾雜物含量控制夾雜物含量控制 (煉鋼終點控制、煉鋼終點控制、出鋼帶渣、爐外精煉、保護

25、澆鑄等出鋼帶渣、爐外精煉、保護澆鑄等)。雜質在鋼中主要以三種形態(tài)存在：雜質在鋼中主要以三種形態(tài)存在：1)1)非金屬夾雜物或析出物非金屬夾雜物或析出物(O(O、S S、N)N)；2)2)晶界偏析晶界偏析(P(P、S S等等) )；3)3)間隙固溶體間隙固溶體(C(C、N N、H H、O)O)。材料的破壞有延性破壞和脆性破壞材料的破壞有延性破壞和脆性破壞兩種方式：兩種方式：硫對鋼材性能的影響：硫對鋼材性能的影響： 熱加工性熱加工性 ( (紅脆紅脆) ); ; 降低降低低溫韌性；低溫韌性； 焊接性能；焊接性能； 抗氫致裂紋性能；抗氫致裂紋性能； 各向異性各向異性S加劇鋼材軋制方向與非軋制方向性能的差

26、別加劇鋼材軋制方向與非軋制方向性能的差別1818191920202121222223232424252526260 0100100200200300300S，p pm延伸率，長度方向寬度方向-120-100-80-60-40-200100200300S，p pmvTrs，C長度方向寬度方向26101418220100200300S，p pmvEo，k g.m長度方向寬度方向S顯著影響鋼材的焊接性能顯著影響鋼材的焊接性能 熱裂縫：與熱裂縫：與SS特別是特別是 S S在晶在晶 界的偏析有關界的偏析有關; ;冷裂縫：厚板冷裂縫：厚板T T型焊接易發(fā)生，型焊接易發(fā)生， 與鋼中與鋼中MnSMnS夾雜物有

27、夾雜物有 關。裂紋實際上是逐關。裂紋實際上是逐 漸由一個夾雜物向另漸由一個夾雜物向另 一個夾雜物延伸形成一個夾雜物延伸形成 的。的。SS顯著降低鋼材抗氫致裂紋性能顯著降低鋼材抗氫致裂紋性能 輸送含輸送含H H2 2S S、H H2 2O O油、氣管線，電化學腐蝕造成油、氣管線，電化學腐蝕造成的新生態(tài)氫滲入鋼中、聚集在硫化物等缺陷處，的新生態(tài)氫滲入鋼中、聚集在硫化物等缺陷處，H H H H2 2 使夾雜物處應力增大，最終形成裂紋。使夾雜物處應力增大，最終形成裂紋。 長條型、尤其是沿晶界分布的長條型、尤其是沿晶界分布的MnSMnS存在于鋼中是存在于鋼中是出現(xiàn)氫致裂紋的必然條件，用于輸送含出現(xiàn)氫致裂

28、紋的必然條件，用于輸送含H2SH2S、H2OH2O油、氣管線鋼因此要求極低的油、氣管線鋼因此要求極低的 S S含量含量(10(55ppmT.O55ppm，冷軋產品則必須降級使用。，冷軋產品則必須降級使用。低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鑄坯表層部位試樣電解得到的夾雜物照片冷軋深沖鋼板表面的冷軋深沖鋼板表面的sliversliver缺陷缺陷 67如夾雜物尺寸大且又靠近鑄坯表皮，會造成鋼板如夾雜物尺寸大且又靠近鑄坯表皮，會造成鋼板表面起皮、重皮缺陷。表面起皮、重皮缺陷。 靠近表皮的大尺寸夾雜物造成的起皮缺陷照片68非金屬夾雜物的來源：69對鋼中夾雜物要求：對鋼中夾雜物要求：大型球狀夾雜物 數(shù)量要少； 尺寸要?。?形貌

29、、變形等性能。70不定形Al2O3 A Al lS Si iC Ca aB Ba aN Na aK KF Fe ew wt t8 88 8. .3 31 1. .1 10 00 0. .1 14 40 00 00 0. .0 05 58 8. .8 87 771群絡狀群絡狀AlAl2 2O O3 3夾雜物夾雜物72不同類別Al2O3夾雜物生成機理 鋼液自由氧含量高(400ppm)、鋁一次加入很多時，會生成大量大尺寸Al2O3簇群。由于Al2O3簇群與鋼液之間潤濕性很差，由鋼液上浮去除得很快，最后滯留在鋼液中的主要是尺寸小于30mm的Al2O3簇群和較小的不規(guī)則塊狀Al2O3夾雜物。如向鋼液分批

30、加入鋁，或在鋼液自由氧含量降低、鋁含量較高時，會有較多的塊狀Al2O3生成。73CaO：0.13% SiO2：35.4%MnO：21% Al2O3: 39.8%FeO：2.54%CaO：0.2% SiO2：35.3%MnO：23.5% Al2O3: 36.7%FeO：2.4%CaO：0.47% SiO2：30.9%MnO：23.3% Al2O3: 43.2%FeO：2.14%Si、Mn脫氧產物74保護澆鑄保護澆鑄 加強大包長水口之間的密封；加強大包長水口之間的密封； 中間包使用前中間包使用前ArAr清掃；清掃； 高的大包滑動水口開澆成功率；高的大包滑動水口開澆成功率； 長水口浸入式開澆；長水口

31、浸入式開澆； 中包三路氬氣全保護中包三路氬氣全保護 保證中間包鋼水高于臨界高度；保證中間包鋼水高于臨界高度； 中間包高堿度覆蓋劑。中間包高堿度覆蓋劑。75臺灣中鋼生產IF鋼使用的鋼包長水口密封 76大包長水口浸入式開澆大包長水口浸入式開澆 目的：目的：減少鋼水的二次氧化；減少鋼水的二次氧化；防止開澆造成的中間包渣的乳化；防止開澆造成的中間包渣的乳化；減少卷渣。減少卷渣。措施：措施： 中間包內鋼水有足夠的高度；中間包內鋼水有足夠的高度；采用帶倒錐度的長水口以減少鋼水回流；采用帶倒錐度的長水口以減少鋼水回流；加強長水口夾持固定系統(tǒng)。加強長水口夾持固定系統(tǒng)。77中間包高堿度覆蓋劑中間包高堿度覆蓋劑中

32、間包覆蓋劑的作用：中間包覆蓋劑的作用：隔絕空氣；隔絕空氣；保溫；保溫；吸收上浮的吸收上浮的AlAl2 2O O3 3夾雜物。夾雜物。為了阻止 3SiO24Al2Al2O33Si，普遍采用了中間包堿性覆蓋劑。78 防止結晶器坯殼卷渣防止結晶器坯殼卷渣卷渣造成的夾雜物特點：尺寸大；多為球狀；主要組分為CaO、SiO2、CaF2、Na2O等；靠近鑄坯表層。79保護渣卷入坯殼主要通過兩個途徑：l鋼水有彎月面內部向上涌出，由外面將 保護渣滴卷入坯殼；l 由浸入式水口流出的鋼水，到達結晶器 側邊后分為向上和向下兩個分流，向上 的分流上升到鋼水上表面后，由外向內 折回，由此造成的鋼水流動將保護渣底 帶入鋼液

33、，部分被生長的坯殼捕捉。80鋼水有彎月面內部向上涌出，由外面將保護渣滴卷入坯殼；造成此類卷渣的主要原因： 拉速等變化造成的 鋼水液面大幅度波 動； 保護渣熔融不好( 溫度、均勻性)； 保護渣流動性不好 (粘度、溫度等)。81由浸入式水口流出的鋼水，到達結晶器側邊后分為向上和向下兩個分流，向上的分流上升到鋼水上表面后，由外向內折回，由此造成的鋼水流動將保護渣底帶入鋼液，部分被生長的坯殼捕捉。82表面表面“折返流折返流”造成的保護渣卷入造成的保護渣卷入83 坯殼捕捉的保護渣夾雜物坯殼捕捉的保護渣夾雜物 84保護渣由表面進入鋼液的能量平衡計算85防止鋼水表面流動造成卷渣的措施：防止鋼水表面流動造成卷

34、渣的措施： 減少浸入式水口鋼水偏流減少浸入式水口鋼水偏流( (堵塞等原因堵塞等原因); ); 采用高頻、小振幅減少彎月面坯殼采用高頻、小振幅減少彎月面坯殼“爪爪”的發(fā)的發(fā)達達 程度；程度； 保護渣粘度不能過低；保護渣粘度不能過低； 浸入式水口參數(shù)優(yōu)化；浸入式水口參數(shù)優(yōu)化； 鋼水液面波動控制；鋼水液面波動控制； 電磁制動。電磁制動。86連鑄的非穩(wěn)定態(tài)澆鑄連鑄的非穩(wěn)定態(tài)澆鑄開澆和結束澆鑄；爐爐之間交換鋼水包；澆鑄寬度調節(jié)、浸入式水口更換等造成拉速顯著變化；中間包液面過低、保護澆鑄發(fā)生問題、鋼包水口引流不成功而燒氧等造成的非正常操作；浸入式水口粘結、堵塞、水口位置不當?shù)纫鸩环€(wěn)定狀態(tài)等。87水口粘結

35、造成的鑄坯缺陷水口粘結造成的鑄坯缺陷v鋼材表面網狀裂紋成因Al2O3微小夾雜；v水口聚積物：13m Al2O3固體鋼顆粒；v比重：35g/cm3；v沖入鋼液被捕捉。88 對策對策v提高中間包預熱溫度：1200 130012501300；v縮短中間包預熱后至開澆時間（5min）；v加強浸入式水口預熱；v采用防Al2O3聚積水口。Proceedings of the 6th International Iron and Steel Congress, 1990, Nagoya, p.64489 C的影響的影響 C是鋼中最普通的強化元素，會使鋼的強度和硬度提高，塑性降低。對于超深沖鋼，需要的是低的屈

36、服強度和高的延伸率，因此先進的煉鋼工藝盡量降低C的含量。 從理論上說，Ti的原子量是48，C的原子量時12，所以添加4倍于C的Ti才足以把C全部變?yōu)門iC。相關研究顯示，由于收得率的損失，必須添加10倍C的Ti才能將C全部變?yōu)樘蓟?，使鋼中完全失去間隙原子。防止增碳措施90(1)包襯侵蝕增碳(2)合金輔料增碳(3)中包覆蓋劑和保護渣增碳(4)耐火材料侵蝕增碳 五、五、 連鑄坯表面質量連鑄坯表面質量主要缺陷：主要缺陷： 縱裂紋；縱裂紋； 橫裂紋；橫裂紋； 角橫裂紋；角橫裂紋；“星星”形裂紋；形裂紋； 針孔；針孔； 夾渣。夾渣?？v裂紋縱裂紋 鑄坯鑄坯熱軋鋼板熱軋鋼板連鑄板坯表面中心部發(fā)生最多；連鑄

37、板坯表面中心部發(fā)生最多；長度長度30mm30mm10m10m；深度深度2 270mm70mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)即容易發(fā)現(xiàn)。狀態(tài)即容易發(fā)現(xiàn)。橫裂紋橫裂紋(振痕裂紋振痕裂紋) 鑄坯鑄坯熱軋鋼板熱軋鋼板主要發(fā)生在鑄坯內??；主要發(fā)生在鑄坯內??；主要發(fā)生在振痕底部主要發(fā)生在振痕底部；長度長度5050200mm200mm；深度深度2 23mm3mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。角橫裂紋角橫裂紋 發(fā)生在鑄坯角部振痕底部；發(fā)生在鑄坯角部振痕底部；長度長度5 52020mmmm；深度深度 5mm5mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。“ 星星”形裂紋形裂紋 鑄坯鑄

38、坯熱軋鋼板熱軋鋼板分散在分散在鑄坯表面；鑄坯表面； 5 51010mmmm龜甲狀；龜甲狀；深度深度2 24mm4mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。針孔針孔 鑄坯鑄坯熱軋鋼板熱軋鋼板鑄坯全幅均會出現(xiàn)；鑄坯全幅均會出現(xiàn)；直徑直徑 2mm2mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。狀態(tài)不易發(fā)現(xiàn)。表面夾渣表面夾渣 鑄坯鑄坯熱軋鋼板熱軋鋼板多發(fā)生在鑄坯表面中部；多發(fā)生在鑄坯表面中部；直徑直徑2 215mm15mm之間；之間；深度深度 5mm5mm；鑄坯鑄坯“ 黑皮黑皮”狀態(tài)較容易發(fā)現(xiàn)。狀態(tài)較容易發(fā)現(xiàn)。 防止橫裂、角橫裂的對策防止橫裂、角橫裂的對策 減小振痕深度、增大振痕曲率半徑；減小振痕深度、增大振痕曲率半徑； 減小結晶器鋼水液面波動；減小結晶器鋼水液面波動； 減小結晶器鑄坯摩擦力；減小結晶器鑄坯摩擦力； 提高鑄機對弧、對中精度；提高鑄機對弧、對中精度； 減少鋼中氮含量，控制碳、氮化物析出；減少鋼中氮含量，控制碳、氮化物析出； 采用合適的二冷溫度模式；采用合適的二冷溫度模式； 矯直溫度避開鋼的脆性溫度區(qū)。矯直