矩形坯工藝及其質(zhì)量控制培訓(xùn)教案

本資料來源矩形坯工藝及質(zhì)量控制

4#機尹峰2010.6

簡介：什麼是矩形坯？方坯寬厚比是1，板坯寬厚比一般是3，介于兩者之間的就是矩形坯。4#機生產(chǎn)3個斷面規(guī)格，寬厚比分別是：1.5625；1.3818；1.26125。由于寬厚比較小，所以也叫大方坯。矩形坯的特點：兼具小方坯與板坯的特點。如：從生產(chǎn)事故方面來說，既有小方坯的角裂漏鋼，又有板坯的寬面中心縱裂和粘結(jié)漏鋼。

目錄：連鑄鋼水的溫度和成分

溫度重要性及碳等成分連鑄鋼水的凝固

重要點位和工藝控制核心思路的確立矩形坯工藝控制工藝控制核心思路在操作過程中的具體實施保護(hù)渣操作

保護(hù)渣的機理及現(xiàn)場判定，操作過程中的注意事項

連鑄鋼水的溫度與成分

鋼水溫度良好的鋼水溫度會有效提高鑄機生產(chǎn)率，保證鑄機生產(chǎn)的穩(wěn)定性；同時，由于較低的過熱度能有效抑制柱狀晶的生長（連鑄鋼水凝固），擴(kuò)大與提高等軸晶的比例，從而獲得良好的鑄坯質(zhì)量。并且在實際操作中，過熱度的降低，可以保證較高的中包工作液面，促進(jìn)了鋼水中夾雜與氣體的充分上浮，提高了鋼水純凈性。因此，合適的鋼水溫度是連鑄順行的前提，又是獲得良好鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)。鋼水成分碳是鋼中最基本的，也是對組織性能影響最大的元素。當(dāng)[c]在0.08-0.12%時，鋼的熱裂紋敏感性增加，隨著[c]增加，鋼的裂紋敏感性逐步增加。當(dāng)[c]達(dá)到0.17-0.22%時，鋼的總延伸率和塑性延伸率最低，直至為零（碳素鋼）。因此，[c]在0.17-0.22%時，鋼的熱裂紋敏感性最大（碳素鋼，ss400)。所以[c]應(yīng)盡量控制在下限區(qū)域，即低于0.20%，可有效降低熱裂紋敏感性。如[c]大于0.17%，應(yīng)控制好過熱度及拉速，減小δ-γ的相變體積收縮，防止角裂漏鋼的產(chǎn)生。（綜合考慮，觀點較多）

硫硫?qū)︿摰臒崃鸭y敏感性有較大影響。硫在鋼中的存在形式主要為[FeS]和[MnS]。[s]增加時，鋼的延伸率大大降低。Mn/S，小方坯一般不小于15，大方坯不小于20，板坯不小于25。連鑄作業(yè)過程中，應(yīng)嚴(yán)禁出現(xiàn)高溫、高硫、高拉速的存在，這極易導(dǎo)致生產(chǎn)事故（工藝控制詳細(xì)討論危害作用過程機理）。硫高時應(yīng)注意過熱度與拉速的控制，適當(dāng)降低拉速，保證生產(chǎn)與質(zhì)量的安全性和穩(wěn)定性。錳、硅含量采用錳硅脫氧時，如Mn/si小于2.5，其脫氧產(chǎn)物多為固態(tài)的SiO2，所以鋼水較粘，流動性差。當(dāng)Mn/Si大于2.5時，脫氧產(chǎn)物為液態(tài)的硅酸錳，流動性好，夾雜易上浮。鈮鈮能細(xì)化晶粒，提高強度。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。高溫條件下，會降低鋼的高溫塑性，使鑄坯產(chǎn)生橫裂。鑄坯內(nèi)凝固前沿所產(chǎn)生的熱應(yīng)力，會導(dǎo)致內(nèi)裂的產(chǎn)生。連鑄鋼鋼水的的凝固固鐵在不不同的的溫度度范圍圍內(nèi)有有不同同的晶晶體結(jié)結(jié)構(gòu)。。室溫溫鐵是是體心心立方方晶格格（點點陣）），稱稱為α鐵（αFe）。。溫度度升高高到912℃時，α鐵轉(zhuǎn)變變?yōu)槊婷嫘牧⒎骄ЬЦ?，，稱為為γ鐵（γFe））。溫溫度升升高到到1394℃時，γ鐵轉(zhuǎn)變變?yōu)轶w心立立方晶晶格，，稱為為δ鐵（δFe）），δFe一一直保保持到到1538℃變?yōu)橐阂后w。鐵的““同素素異構(gòu)構(gòu)”（L→δ→γγ→αα）→相變→→應(yīng)變變→形形變→→裂紋紋相圖包晶反反應(yīng)鋼水溫溫度降降到液液相線線溫度度時，，從液液體中中結(jié)晶晶出的的固體體為δFe，，并以以柱狀晶晶（？）形式式長大大，溫溫度繼繼續(xù)降降低時時，發(fā)發(fā)生包包晶反反應(yīng)δFe+L→γFe，，即：：圍繞繞δFe形形成γFe包包層，，形成成了δFe+γFe+L三三個相相界面。不合理理與合合理性性溫度繼繼續(xù)降降低，，γ相長大大是由由碳原原子通通過相相界面面擴(kuò)散散，使使δ相和液液體消消耗殆殆盡，，全部部變成γ相（奧氏體體）。。（奧奧氏體體的晶晶界析析出））L→δ→γγ→αα相變→→應(yīng)變變→形形變→→裂紋紋柱狀晶晶圖片片柱狀晶晶圖片片鋼水中中，F(xiàn)e與與FeS的的共晶晶體Fe-FeS，，其熔熔點只只有985℃。。在凝凝固過過程中中，由由于選選分結(jié)結(jié)晶的的作用用，F(xiàn)e-FeS被被隔離離柱狀狀晶間間，在在軋制制過程程中，，加熱熱爐溫溫度超超過1100℃℃，就就會熔熔化，，軋材材出現(xiàn)現(xiàn)斷、、裂現(xiàn)現(xiàn)象。。硫危害害的機機理鋼水脫脫氧不不良或或過氧氧化，，會加加劇這這種現(xiàn)現(xiàn)象的的發(fā)生生：過過多的的FeO與與FeS形形成了了熔點點更低低的FeS-FeO共晶晶體（（940℃℃）。。增加加Mn的含含量，，可以以提高高鋼水水中Mn/S，，降低低硫的的危害害。加加強了了脫氧氧，減減少了了FeS-FeO的的生成成。加熱→重重熔（膨膨脹）→→毛細(xì)虹虹吸→脆脆弱區(qū)聚聚集糊狀晶糊狀晶是是鋼水在在凝固過過程中，，當(dāng)強度度和塑性性為“0”時的的兩溫度度區(qū)內(nèi)鋼鋼的物理理狀態(tài)。。如：鑄鑄坯在凝凝固過程程中，當(dāng)當(dāng)溫度降降至1504℃℃時，高高溫強度度為“0”。溫溫度降至至1452℃時時，高溫溫塑性為為“0””時，在在此兩溫溫度區(qū)間間即是糊糊狀晶區(qū)區(qū)域，也也叫粘稠稠區(qū)。（（固相率率）糊狀晶受受機械應(yīng)應(yīng)力和熱熱應(yīng)力作作用。糊糊狀晶在在二冷區(qū)域域存在時，，易產(chǎn)生生內(nèi)裂；；在鑄坯坯中心區(qū)區(qū)域出現(xiàn)現(xiàn)（凝固固末端））時，伴伴隨中心心裂紋、、疏松、、偏析等等缺陷的的產(chǎn)生。。（方法法）糊狀晶與與澆注溫溫度、二二次冷卻卻、鋼種種元素含含量等有有關(guān)。（（S355K2，1.0m/min→1.2m/min；；345B的T）高溫區(qū)（（1300℃到固相相線以下下50℃℃））在此此區(qū)，鋼鋼的高溫溫塑性和和強度明明顯降低低，特別別是s.p等偏偏析元素素的存在在，在枝晶間析出液相相薄膜（未凝），使鋼的的脆性增增加，這這是固液液界面容容易產(chǎn)生生裂紋的的根本原原因。中溫區(qū)（（1300-900℃）在在此區(qū)，，鋼處于于奧氏體體相區(qū)。。它的強強度決定定于晶界析出的硫硫化物、、氧化物物的數(shù)量量和形狀狀。低溫區(qū)（（900-700℃）這這個脆性性區(qū)存在在γ→α的相變，，并在晶界上有AIN和Nb、Ti（c，n））等質(zhì)點沉沉淀，使使延性降降低，加加劇了裂裂紋的形形成與擴(kuò)展。鋼的三個個高溫脆脆性區(qū)高溫脆性性曲線工藝控制制核心思路路獲得良好好的柱狀狀晶環(huán)帶（“控制制住狀晶晶”）良好柱狀狀晶環(huán)帶帶的特征征：1.足以以包裹液液芯鋼水水，不至至于產(chǎn)生生工藝事事故。2.柱狀狀晶細(xì)（（生成條條件、固固液界面面的生長長）；晶晶間間間隙小，，組織致密；晶界析出彌彌散（相對）），相變應(yīng)力力?。ㄊ鹿?、、質(zhì)量兩方面面影響）。連鑄坯的組織織結(jié)構(gòu)柱狀晶生長簡示圖矩形坯工藝藝及質(zhì)量控控制分工序進(jìn)行行交流。主主要從實際際操作角度度出發(fā)，著著重介紹矩矩形坯工藝藝控制核心思路的實施細(xì)節(jié)節(jié)。由于連連鑄是個系系統(tǒng)控制問問題，所以以中間會有有部分內(nèi)容容相互穿插插。如大包包澆注涉及及到拉鋼和和二冷控制制，二冷控控制受大包包澆注和拉拉鋼過程的的影響等。。大包工序中間包注流流的特點（（多流鑄機機）：中間間包包形多多為T形或或三角形，，中間包中中間注流所所受到的溫溫度、大包包注流的沖沖擊強度以以及夾雜、、氣體上浮浮的有效時時間等工作作環(huán)境因素素要比兩側(cè)側(cè)注流差。。大包、中間間包的鋼水水溫度分布布及澆注溫溫度曲線（（“兩低一高”）1、中包液液面的“兩高一低”：延緩、、抑制中包包澆注溫度度的上升，，平緩澆注注溫度曲線線。2、中包拉拉速的“兩高一低”：中間注注流的安全全性，減弱弱大包注流流的沖擊、、擾動強度度，延長了了夾雜、氣氣體的上浮浮時間。。800mm兩高一低高液面操作作：實驗表表明，夾雜雜物在中間間包上浮所所需最短時時間大約是是5min。延長滯滯留時間，，可使夾雜雜物充分上上浮，氣體體聚集排出出，降低結(jié)結(jié)晶器鋼水水溫度，鋼鋼水均質(zhì)。。污染鋼水的的分布：大包、中間包正常狀態(tài)：：恒定、勻速速下降、勻勻速上升；；波動平緩，，不能急升升驟降或忽忽快忽慢。。原因：（二二冷關(guān)系））中間包工作作液面定徑二冷簡簡示高溫的控制制開澆后，工工作液面相相對低點（（800mm不等-t鋼/min，收收窄一高范范圍，抑制制T），更更換滑塊（（中間、成成本），不不能犧牲液液面（柱狀狀晶，晶間間間隙↑與與氣體、夾夾雜充填，，角部凹陷陷↑的后患患，質(zhì)量或或事故）。。階梯狀包襯襯吸熱（由來）兩個矛盾：：液面、拉拉速“兩高一低”的滑塊配配置→生產(chǎn)產(chǎn)節(jié)奏一個原則：：近滿包時時匹配生產(chǎn)產(chǎn)節(jié)奏辦法一：細(xì)細(xì)化滑塊內(nèi)內(nèi)徑（↑↑不同的中中間包使用用周期）辦法二：增增加中間包包溶池深度度一個思考：：優(yōu)秀的大大包工不一一定是合適適的班機長長，但班機機長必須是是優(yōu)秀的大大包工小結(jié)拉鋼工序結(jié)晶器的冷冷卻：縱向向、、橫橫向向；；角部部、、面面部部；；改善善結(jié)結(jié)晶晶器器冷冷卻卻的的兩兩種種思思路路（高高結(jié)結(jié)晶晶率率、、低低粘粘度度保保護(hù)護(hù)渣渣））縱向向橫向向為什什麼麼角角部部容容易易漏漏鋼鋼？？（（微微觀觀與與宏宏觀觀凹凹陷陷，，簡簡單單擴(kuò)擴(kuò)展展至至二二冷冷））角部部漏漏鋼鋼的的因因素素：：正正常常生生產(chǎn)產(chǎn)中中隨隨時時可可能能遇遇到到的的因因素素（（………結(jié)晶晶偏偏析析傾傾向向大大，，晶晶界界脆脆化化））關(guān)于于拉拉鋼鋼操操作作過過程程中中其其他他問問題題在在保保護(hù)護(hù)渣渣操操作作部部分分交交流流討討論論。。12341：：注注冊冊表表2：：跟跟蹤蹤3、、調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)閥閥4、、檢檢測測閉閉環(huán)環(huán)與與開開路路二冷冷部部分分鑄坯坯在在冷冷卻卻收收縮縮過過程程中中，，若若坯坯殼殼所所受受溫溫差差過過大大會會導(dǎo)導(dǎo)致致坯坯殼殼產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋并并造造成成鑄鑄坯坯內(nèi)內(nèi)部部柱柱狀狀晶晶發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)，，甚甚至至形形成成搭搭橋橋現(xiàn)現(xiàn)象象。。二二冷冷水水強強度度和和分分布布非非常常重重要要。。二次冷冷卻都都應(yīng)遵遵循以以下幾幾個原原則：：1、上上強下下弱。。鑄坯坯出結(jié)結(jié)晶器器后，，在二二冷上上段坯坯殼薄薄、熱熱阻小小、坯坯殼收收縮產(chǎn)產(chǎn)生的的應(yīng)力力亦小小，有有利于于強冷冷，減減少漏漏鋼事事故。。隨著著鑄坯坯不斷斷地向向二冷冷下段段運動動，坯坯殼逐逐漸加加厚，，熱阻阻增大大，為為避免免鑄坯坯表面面因應(yīng)應(yīng)力過過大而而產(chǎn)生生裂紋紋，要要逐漸漸減小小冷卻卻強度度（亦亦稱比比水量量：即即每千千克鋼鋼耗水水量L/kg））。適適宜的的冷卻卻強度度可以以減輕輕或避避免鑄鑄坯的的裂紋紋、中中心疏疏松等等缺陷陷。2、保證鑄鑄坯表面均均勻冷卻。。鑄坯角部部冷卻不宜宜過大，要要求拉坯方方向表面溫溫差小于200℃/m，橫向向表面溫差差小100℃/m。。3、控制制鑄坯表面面回溫在容容許范圍內(nèi)內(nèi)。防止凝凝固前沿的的拉應(yīng)力過過大而導(dǎo)致致內(nèi)裂紋，，應(yīng)控制二二次冷卻空空冷段鑄坯坯表面的回回溫速度小小于100℃/m。。4、耗水量量要能靈活活調(diào)節(jié)，因因為冷卻強強度隨鋼種種而變。某某些熱敏感感性強的鋼鋼種冷卻強強度還要低低一些。5、避免在在脆性區(qū)（（700-900℃℃）矯直。。6、冷卻效效率要高，，以加速熱熱量的傳遞遞。提問：1、為什麼麼冷卻強度度大、澆注注溫度高柱柱狀晶粗大大？（晶間間疏松→析出集聚））2、為什麼麼冷卻強度度小、澆注注溫度低柱柱狀晶細(xì)小?。浚ňчg間致密→相對彌散））圖解：高溫、高硫硫、高拉速速（三高））的生產(chǎn)危危害機理高溫鋼水凝凝固特點；；硫危害的機機理；高拉速坯殼殼組織特點點。高硫的控制制：弱冷，，降低坯殼殼的不均勻勻生長，柱柱狀晶細(xì)、、短，晶間間間隙小，，縮小硫的的低溫共晶晶體的生存存空間，擠擠壓到液芯芯中去。二冷總體控控制思路：：結(jié)晶器弱弱冷，零段段、Ⅰ段冷冷卻適當(dāng)強強冷（方式式：Q、F），Ⅱ、、Ⅲ弱冷回回熔（枝晶晶雨）?？偪倧姸葴p弱弱（16%，18%，19%），生成成“光斑””（火切工工序的鑄坯坯在線判定定）。火切工序鑄坯經(jīng)火焰焰切割工序序切割后，，在鑄坯切切斷面形成成一定特征，這些特征征可判斷鑄鑄坯凝固情情況，從而而為拉鋼的的安全性、、質(zhì)量的穩(wěn)穩(wěn)定性服務(wù)務(wù)。并可根根據(jù)特征對對鑄坯進(jìn)行行在線調(diào)整整，適應(yīng)長長生產(chǎn)周期期的要求（（噴嘴堵塞塞、泄漏等等，影響冷冷卻通腔））。坯面覆蓋均均勻、細(xì)碎碎的氧化鐵鐵皮（矩形形坯、小方方坯的不同同）“光斑”居居中，直徑徑50—70mm，，“光斑””輻射區(qū)面面積占鑄坯坯切斷面的的50-60%。（（飄移）形狀尺寸良良好，無凹凹陷等形狀狀缺陷（重重點判斷漏漏鋼）良好鑄坯特特征工藝控制小小結(jié)閉環(huán)控制火切工序大包工序拉鋼工序二冷部分保護(hù)渣操作作連鑄保護(hù)渣渣是以CaO-SiO2-AI2O3為基料，NaO、CaF2等為熔劑，，碳質(zhì)組分分為骨架材材料的一種種硅酸鹽材材料。保護(hù)渣的工工藝性能：：鋪展性、、透氣性、、保溫性、、燒結(jié)及渣渣團(tuán)渣條堿度為CaO/SiO2。它它對于保護(hù)護(hù)渣的結(jié)晶晶特性影響響很大，因因而影響保保護(hù)渣的導(dǎo)導(dǎo)熱性和潤潤滑性能。。保護(hù)渣的堿堿度一般為為0.6～～1.4，，當(dāng)保護(hù)渣渣的堿度小小于1.0時為酸性渣渣，凝固后后呈玻璃體體，潤滑性性很好，導(dǎo)導(dǎo)熱性能很很好。當(dāng)堿度大于于1.0時時為堿性渣渣，能提高高凝固溫度度，促使結(jié)結(jié)晶化，帶帶來緩慢冷冷卻，有助助于防止縱縱裂紋的發(fā)發(fā)生。提高熔渣堿堿度，可使使熔渣粘度度降低，使使擴(kuò)散速度度加快，因因而有利于于加快吸收收速度。所所以提高堿堿度是提高高熔渣吸收收三氧化二二鋁夾雜物物速度的有有效手段。。堿度粘度保護(hù)渣的粘粘度主要是是由溫度和和化學(xué)成分分決定的。。溫度升高高，粘度減減小。隨著保護(hù)渣渣中SiO2、Al2O3含量的升高高及堿度(CaO/SiO2)的降低，，粘度升高高。另外，網(wǎng)狀狀組織抑制制元素,例例如氟化物物(NaF、CaF2)，強堿（（Na2O、K2O)和堿金金屬氧化物物(CaO、MgO、BaO）可降降低保護(hù)渣渣的粘度。。保護(hù)渣粘度度一般用粘粘度測定裝裝置測出。。保護(hù)渣作用用過程機理理：圖示溫度分布：：40℃-600℃-1250℃-1530℃液渣厚度：：＞液面起起伏高度（（3-4倍倍振幅？駐駐波高度））渣圈厚度度的影響響因素：：結(jié)晶器器熱面溫溫度、保保護(hù)渣粘粘度、鋼鋼水溫度度、保護(hù)護(hù)渣厚度度、保護(hù)護(hù)渣熔點點溫度等等，渣渣圈薄，，振痕淺淺圖示：粘粘結(jié)漏鋼鋼的機理理渣圈較厚厚（原因因：粘度度、