連鑄坯質(zhì)量控制蔡開科

1連鑄坯質(zhì)量控制

北京科技大學冶金學院蔡開科2023/1/162目錄

連鑄坯質(zhì)量概念連鑄坯潔凈度連鑄坯裂紋控制連鑄坯內(nèi)部缺陷控制連鑄坯形狀缺陷控制結(jié)論2023/1/1631.連鑄坯質(zhì)量概念

鑄坯潔凈度：夾雜物數(shù)量、形狀、尺寸和分布鑄坯表面缺陷：縱裂紋、橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋、夾渣、氣孔連鑄坯內(nèi)部缺陷：裂紋、中心疏松、縮孔和偏析、非金屬夾雜鑄坯形狀缺陷：鼓肚和脫方2023/1/1642.連鑄坯夾雜物

2.1鋼中非金屬夾雜物與產(chǎn)品質(zhì)量2.1.1鋼中夾雜物評價

金相法電解法硫印法總氧T[O]法，T[O]=[O]溶+[O]夾2023/1/165轉(zhuǎn)爐吹煉終點：[O]夾→0，[O]溶=600～900ppm，此時T[O]=[O]溶鋼包脫氧合金化：[O]溶很低，T[O]=[O]夾用LECO儀分析的氧為T[O]量，T[O]越高，說明鋼中氧化物夾雜就越多。如AL－K鋼，鋼中酸溶鋁[Al]s=0.02～0.05%，由AL－O平衡圖可知，[O]溶=3～7ppm.如連鑄坯中測定T[O]＝20ppm,除去[O]溶外，氧化物夾雜中的氧[O]夾為13～17ppm，說明鋼中已經(jīng)很“干凈”了。2023/1/1662.1.2鋼中夾雜物與產(chǎn)品缺陷鋼中夾雜物數(shù)量、形狀和尺寸決定于鋼種和產(chǎn)品用途（表1和表2）2023/1/1672023/1/168高附加值產(chǎn)品對潔凈度要求：鋼中總氧T[O]要低（<20ppm）夾雜物數(shù)量少夾雜物尺寸要小（<50μm）夾雜物形態(tài)要合適2023/1/1692.2連鑄坯夾雜物分布特征2.2.1鑄坯厚度1/4處夾雜物集聚（圖2－1)

圖2－1a鑄坯內(nèi)夾雜物分布2023/1/1610圖2－11b連鑄坯夾雜物聚積2023/1/1611圖2－11c夾雜物物撲捉捉面積積與浸浸入深深度關(guān)關(guān)系2022/12/29122.2.2鑄坯坯表表層層2～20mm夾雜雜物物集集聚聚（（圖圖2－2）圖2－2鑄坯坯表表層層下下夾夾雜雜物物分分布布2022/12/29132.2.3鑄坯坯中中偶偶然然性性夾夾雜雜物物。。如如水水口口堵堵塞塞物物，，沖沖入入液液相相穴穴而而留留在在鑄鑄坯坯中中（（圖圖2－3）；；圖2－3（a）在在線線硫硫印印夾夾雜雜物物在在板板坯坯厚厚度度方方向向統(tǒng)統(tǒng)計計結(jié)結(jié)果果2022/12/2914圖2－3（b）金金相相觀觀察察鑄鑄坯坯厚厚度度方方向向上上夾夾雜雜物物的的分分布布2022/12/29152.2.4鑄坯表層層下Ar氣泡＋Al2O3夾雜（圖圖2－4）。連鑄坯中中夾雜物物分布，，導致軋軋制產(chǎn)品品形成不不同缺陷陷。圖2－4氣泡＋Al2O3夾雜聚合合2022/12/29162.3連鑄坯中中夾雜物物來源2.3.1內(nèi)生夾雜雜物：主主要是脫脫氧產(chǎn)物物，其特特點是：：[O]溶↑，脫氧氧產(chǎn)物增增加；夾雜物尺尺寸細小小<20μμm；在鋼包精精煉攪拌拌，大部部分夾雜雜物上浮??；一般來說說，對產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量不構(gòu)成成大的危危害；鋼成分和和溫度變變化時有有新的夾夾雜物沉沉淀（<5μm）。2022/12/29172.3.2外來夾雜雜：鋼水水與環(huán)境境（空氣氣、包襯襯、爐渣渣、水口口等）二二次氧化化產(chǎn)物，，其特點點是：夾雜物粒粒徑>50μμm，甚至幾幾百μm；組成復雜雜；來源廣泛；偶然性分布；；對產(chǎn)品性能危危害最大。生產(chǎn)潔凈鋼，，就是要減少少鋼中夾雜物物，尤其是要要為減少大顆顆粒夾雜物而而奮斗。在連連鑄過程中夾夾雜來源于圖圖2－5。2022/12/2918圖2－5連鑄過程中氧氧化物夾雜的的來源2022/12/29192.4連鑄坯夾雜物物控制對策煉鋼（1）終點[O]溶控制[O]溶=f([C]、(FeO)、T)。（2）出鋼下渣渣量目標鋼包渣層層厚度50mm,下渣2kg/t。（3）鋼包渣氧化化性出鋼渣中高（（FeO+MnO）是渣子氧勢勢量度。渣渣中（FeO+MnO）高，板坯中中T[O]高，冷軋板卷卷缺陷增加渣氧化性控制制方法：·渣稀釋法：鋼鋼包加石灰、螢石或鋁釩土土造低熔點渣渣?！ぴ€原處理：：出鋼時加CaO+Al,可把渣中（FeO+MnO）降到<5%,鑄坯中T[O]<15ppm，冷軋板缺陷陷大大降低。。2022/12/2920精煉（1）合適脫氧產(chǎn)產(chǎn)物組成控制制鋼包脫氧合金金化后，把鋼鋼中氧[O]溶轉(zhuǎn)變?yōu)閵A雜物物中氧[O]夾，要減少鋼中中夾雜物,就是降低[O]夾，必須使脫氧氧產(chǎn)物上浮，，它決定于：：·形成低熔點點的脫氧產(chǎn)產(chǎn)物·夾雜物傳輸輸?shù)戒撛缃缑妗ぴ辔諍A夾雜物就脫氧而言言，分三種種情況：1〕用Si+Mn脫氧如如圖2－6所示：形成脫氧產(chǎn)產(chǎn)物有：純純SiO2（固體）；；MnO·SiO2(液體)；MnO·FeO(固溶體)?？刂坪线m適Mn/Si比，得液相相MnO·SiO2。2022/12/2921圖2－6FeO-MnO-SiO2三元相圖2022/12/29222〕用Si+Mn+Al脫氧如圖2－7所示：形成的脫氧氧產(chǎn)物可能能有：·薔薇輝石（（2MnO··2Al2O3·5SiO2）；·硅鋁榴石（（3MnO··Al2O3·3SiO2）；·純Al2O3(Al2O3>30%)。要把夾雜物物成分控制制在相圖中中的陰影區(qū)區(qū)，則必須須鋼中[Al]<=0.006，鋼中[O]溶可達20ppm而無Al2O3沉淀（圖2-8），鋼水可可澆性好，，不堵水口口，鑄坯又又不產(chǎn)生皮皮下氣孔。。2022/12/2923圖2－7MnO-SiO2-Al2O3相圖圖2022/12/2924圖2－8鋼中中〔Al〕〕與〔O〕〕關(guān)系系2022/12/29253）用用過過剩剩鋁鋁脫脫氧氧對于于低低C-Al鎮(zhèn)靜靜鋼鋼，，鋼鋼中中酸酸溶溶鋁鋁[Al]s=0.02-0.04%,則脫脫氧氧產(chǎn)產(chǎn)物物全全部部為為Al2O3：對于于Al-K鋼，，鈣鈣處處理理后后：：·解決決了了可可澆澆性性，，不不堵堵水水口口；；·夾雜雜物物易易上上浮浮去去除除。。Al2O3熔點點高高（（2050℃℃）,鋼水水中中呈呈固固態(tài)態(tài)；；可澆澆性性差差，，堵堵水水口口；；Al2O3可塑塑性性差差，，不不變變形形，，影影響響鋼鋼材材性性能能；；鈣處處理理（（喂喂Si-Ca線或或Ca線）），，目目的的是是改改變變Al2O3形態(tài)態(tài)。。[Al]s較低低鈣鈣處處理理生生成成低低熔熔點點2Cao·Al2O3·SiO2（圖2－9）；[Al]s較高鈣處處理保持持合適Ca/Al比，最好好能形成成12CaO·7Al2O3。2022/12/2926圖2－9Cao－Al2O3－SiO2相圖2022/12/2927（2）合適適鋼包包攪拌拌強度度為使鋼鋼水中中夾雜雜物傳傳輸?shù)降戒撛缑婷妫鼪Q定定于：：·夾雜物物尺寸寸：夾夾雜物物形核核約為為15nm,長大為為1～5mm?！A雜物物性質(zhì)質(zhì)：液液態(tài)或或固態(tài)態(tài)。液液態(tài)有有利上上浮。?！と鄢財嚁嚢瑁?，液體體流動動，夾夾雜物物碰撞撞聚合合，尺尺寸5～200μm。·夾雜物物上浮?。红o靜止熔熔池或或攪拌拌熔池池。對Al--K鋼，鋼鋼水中中夾雜雜物上上浮后后，鋼鋼中總總氧T[O]：T[O]＝（[O]i-[O]e）exp{-AKefft/v}+[O]e式中：：[O]I：初始始氧量量；[O]e：平衡衡氧量量；Keff：有有效質(zhì)質(zhì)量傳傳質(zhì)系系數(shù)；；A：溶溶池表表面積積；V：溶溶池體體積；；t:時間。。2022/12/2928（3）合適適的鋼鋼包渣渣組成成夾雜物物上浮浮到鋼鋼/渣界面面，渣渣相要要吸收收夾雜雜物，，決定定于：：·鋼/渣界面面能·夾雜物物熔于于渣相相。液體夾夾雜物物完全全溶于于渣相相，而而固體體夾雜雜在渣渣中是是有限限溶解解。合適精精煉渣渣組成成是獲獲得潔潔凈鋼鋼水的的基礎(chǔ)礎(chǔ)。造造高堿堿度，，低熔熔點，，低氧氧化鐵鐵，高高CaO鈣鋁酸酸精煉煉渣能能有效效吸收收夾雜雜物，，降低低鋼中中T[O]。2022/12/2929連鑄經(jīng)過爐外精精煉（LF、VD、RH）處理的鋼鋼水，鋼中中T[O]可達到40～20ppm,可以說鋼水水很“干凈凈”了。在在連鑄過程程中，主要要任務(wù)是：：·防止“干凈”的鋼水再污污染·在中間包和和結(jié)晶器中中創(chuàng)造條件件，進一步步促使夾雜雜物上浮防止再污染染的技術(shù)措措施：2022/12/29301）保護澆注注鋼水保護是是防止鋼水水再污染生生產(chǎn)潔凈鋼鋼重要操作作?！けＷo澆注注好壞判判斷指標標：－Δ[N]=[N]鋼包-[N]中包－Δ[Al]S=[Al]鋼包-[Al]中包·保護方法法：－中包密密封充Ar－鋼包→→中間包包長水口口；Δ[N]＝1.5ppm甚至為零零－中間包包→結(jié)晶晶器浸入入式水口口(2)中間包控控流裝置置·中間包不不是簡單單的過渡渡容器，，而是一一個冶金金反應(yīng)容容器，對對鋼水水進入結(jié)結(jié)晶器之之前進一一步進行行凈化；；2022/12/2931·中間包中中促進夾夾雜物上上浮的方方法：1）增加鋼鋼水在中中間包平平均停留留時間t：t＝w/（a×b×ρ××v）中間包向大容容量深熔池方方向發(fā)展。2）改變鋼水在在中間包流動動路徑和方向向，促進夾雜雜物上?。▓D圖2－10）－擋墻＋壩（（Weir+Dam）－多孔擋墻（（Baffle）－阻流器(Turbostop)中間包中鋼鋼水夾雜物不不同去除機制制的貢獻如表表3所示：2022/12/2932圖2－10（a）中間包設(shè)置置示意圖圖2－10（b）中間包阻流流器示意圖圖2－10中間包控流裝裝置2022/12/2933表3各種去除機制制對夾雜物去去除的貢獻（（％）2022/12/2934（3）中間間包覆覆蓋劑劑中間包包是鋼鋼水去去除夾夾雜物物的理理想場場所。。鋼水水面上上覆蓋蓋劑要要有效效吸收收夾雜雜物。?！ぬ蓟镜練?；；·中性渣渣：（（CaO/SiO2=0.9～1.0）；·堿性渣渣：（（CaO+MgO/SiO2≥3）；·雙層渣渣。渣中（（SiO2）增加加，鋼鋼水中中T[O]增加。。生產(chǎn)產(chǎn)潔凈凈鋼應(yīng)應(yīng)用堿堿性覆覆蓋劑劑。（4）堿性性包襯襯鋼水與與中間間包長長期接接觸，，鋼水水與包包襯的的熱力力學性性能必必須是是穩(wěn)定定的，，這是是生產(chǎn)產(chǎn)潔凈凈鋼的的一個個重要要條件件。2022/12/2935包襯材材質(zhì)中中SiO2增加，，鑄坯坯中總總氧T[O]是增加加，因因此生生產(chǎn)潔潔凈鋼鋼應(yīng)用用堿性性包襯襯。對低碳碳Al-K鋼，中中間包包襯用用Mg-Ca質(zhì)涂料料（Al2O3→0），包包襯反反應(yīng)層層中Al2O3可達21％，說說明能能有效效吸附附夾雜雜物。。5)鋼中微微細夾夾雜物物去除除·大顆粒粒夾雜雜（>50μm）去除除，采采用中中間包包控流流技術(shù)術(shù)（圖圖2－11）·小顆粒粒夾雜雜（<50μm）去除除：－中間間包鈣鈣質(zhì)過過濾器器（圖圖2－12（a））－中間間包電電磁旋旋轉(zhuǎn)（（圖2－12（b））2022/12/2936圖2－11（a）夾夾雜雜物物粒粒徑徑與與上上浮浮時時間間關(guān)關(guān)系系2022/12/2937圖2－11（b）夾夾雜雜物物粒粒徑徑頻頻率率分分布布2022/12/2938圖2－12（a）鈣鈣質(zhì)質(zhì)過過濾濾器器示示意意圖圖2022/12/2939圖2－12（b）中間間包電電磁離離心攪攪拌示示意圖圖2022/12/2940(6)防止渣子乳乳化卷渣·示蹤試驗：：結(jié)晶器渣渣中示蹤劑劑變化（圖圖2－13），鑄坯中中夾雜物100個：70％含示蹤元元素；圖2－13結(jié)晶器保護護渣中BaO、SrO的變化（↓表換鋼包））2022/12/2941·鋼包→中間間包→結(jié)晶晶器過程中中防止下渣渣、卷渣是是生產(chǎn)潔凈凈鋼非常重重要的操作作；·把非穩(wěn)定態(tài)態(tài)澆注鑄坯坯質(zhì)量提高高到穩(wěn)定態(tài)態(tài)澆注水平平以提高整整體鑄坯質(zhì)質(zhì)量是當今今人們迫切切解決的問問題。為此此采用：－臨界液面面操作法，，防止旋渦渦下渣，生生產(chǎn)DI罐，鋼包還還有4％鋼水就關(guān)關(guān)水口－下渣探測測器－長水口采采用撇渣器器－開澆時中中間包水口口上方采用用擋渣器－開澆時中中間包密封封－采用H型中間包－結(jié)晶器液液面控制2022/12/2942(7)防止Ar氣泡吸附夾夾雜物對Al－K鋼，采用浸浸入式水口口吹A(chǔ)r防止水口堵堵塞，但吹吹A(chǔ)r會造成：·水口堵塞物物破碎進入入鑄坯，大大顆粒Al2O3軋制延伸會會形成表面面成條狀缺缺陷·<1mmAr氣泡上浮困困難,它是Al2O3和渣粒的聚聚合地，當當氣泡尺寸寸>200μμm易在冷軋板板表面形成成條狀缺陷陷。為解決水口口堵塞問題題，可采用用：－鈣處理改改善鋼水可可澆性－鈣質(zhì)水口口－無C質(zhì)水口目前還是廣廣泛采用吹吹A(chǔ)r來防止水口口堵塞。生生產(chǎn)潔凈鋼鋼總的原則則是：鋼水水進入結(jié)晶晶器之前盡盡可能排除除夾雜物。。2022/12/2943(8)結(jié)晶器鋼鋼水流動動控制·電磁制動動EMBR（圖2－14）·FC結(jié)晶器（（圖2－15）冷軋板缺缺陷指數(shù)數(shù)：有FC為1.1，無FC為3.8。圖2－14電磁制動動EMBR示意圖2022/12/2944圖2－15FC結(jié)晶器示示意圖2022/12/29453連鑄坯裂紋3.1連鑄坯裂紋類類型連鑄坯裂紋可可分為：(1)連鑄坯表面裂裂紋（圖3－1）圖3－1鑄鑄坯表面缺缺陷示意圖1－表面縱裂裂紋；2－表表面橫裂紋；；3－網(wǎng)狀裂裂紋；4－角部橫橫裂紋；5－邊部縱縱裂紋；6－表面夾夾渣；7－皮下針針孔；8深深振痕2022/12/2946·縱裂紋·橫裂紋·網(wǎng)狀裂紋·皮下針孔表面裂紋是是在結(jié)晶器器彎月面區(qū)區(qū)域，由于于鋼水—坯殼—銅板—保護渣之間間不均衡凝凝固產(chǎn)生的的。決定于于鋼水在結(jié)結(jié)晶器中的的凝固過程程。它會導導致軋制板板材表面的的微細裂紋紋，影響產(chǎn)產(chǎn)品表面質(zhì)質(zhì)量。2022/12/2947(2)鑄坯內(nèi)部裂裂紋（圖3－2）·中間裂紋·矯直裂紋·角部裂紋·中心線裂紋紋·三角區(qū)裂紋紋·皮下裂紋圖3－2鑄坯內(nèi)部裂裂紋示意圖圖1－角裂；2－中間裂紋紋；3－矯直裂紋紋；4－皮下裂紋紋；5－中心線裂裂紋；6－星狀裂紋紋內(nèi)部裂紋是是帶液芯的的坯殼在二二冷區(qū)凝固固過程中產(chǎn)產(chǎn)生的。它它會影響中中厚板的力力學性能和和使用性能能。2022/12/29483.2為什什么么會會產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋連鑄鑄坯坯裂裂紋紋的的形形成成是是一一個個非非常常復復雜雜的的過過程程，，是是傳傳熱熱，，傳傳質(zhì)質(zhì)和和應(yīng)應(yīng)力力相相互互作作用用的的結(jié)結(jié)果果。。帶帶液液芯芯的的高高溫溫鑄鑄坯坯在在連連鑄鑄機機運運行行過過程程中中，，各各種種力力作作用用于于高高溫溫坯坯殼殼上上產(chǎn)產(chǎn)生生變變形形，，超超過過了了鋼鋼的的允允許許強強度度和和應(yīng)應(yīng)變變是是產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋外外因因，，鋼鋼對對裂裂紋紋敏敏感感性性是是產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋的的內(nèi)內(nèi)因因，，而而連連鑄鑄機機設(shè)設(shè)備備和和工工藝藝因因素素是是產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋的的條條件件。。如圖圖3－3所示示，，高高溫溫帶帶液液芯芯鑄鑄坯坯在在結(jié)結(jié)晶晶器器運運行行過過程程中中是是否否產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋，，主主要要決決定定于于：：2022/12/2949圖3－3產(chǎn)生生裂裂紋紋因因素素示示意意圖圖2022/12/29501）外力力作作用用·結(jié)晶晶器器坯坯殼殼與與銅銅板板摩摩擦擦力力·鋼水水靜靜壓壓力力產(chǎn)產(chǎn)生生鼓鼓肚肚（（圖圖3－4）·噴水水冷冷卻卻不不均均勻勻產(chǎn)產(chǎn)生生熱熱應(yīng)應(yīng)力力·鑄坯坯彎彎曲曲或或矯矯直直力力·支承承輥輥不不對對中中產(chǎn)產(chǎn)生生的的機機械械力力·相變變應(yīng)應(yīng)力力當這這些些力力作作用用在在高高溫溫鑄鑄坯坯表表面面或或凝凝固固前前沿沿產(chǎn)產(chǎn)生生的的應(yīng)應(yīng)力力或或應(yīng)應(yīng)變變量量超超過過鋼鋼的的σ臨或ε臨時就就產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋，，然然后后在在二二冷冷區(qū)區(qū)裂裂紋紋進進一一步步擴擴展展。。2022/12/2951圖3－4鼓肚現(xiàn)象象2022/12/29522）鋼的高溫溫性能如圖3－5所示，鋼鋼可分為為三個延延性區(qū)：：·Ⅰ區(qū)凝固脆脆性區(qū)（（Tm-1350℃）·Ⅱ區(qū)高溫塑塑性區(qū)（（1300-1000℃℃）·Ⅲ區(qū)低溫溫脆化化區(qū)（（900-600℃）Ⅰ區(qū)使鑄鑄坯產(chǎn)產(chǎn)生內(nèi)內(nèi)裂紋紋，Ⅲ區(qū)使鑄鑄坯產(chǎn)產(chǎn)生表表面裂裂紋。。2022/12/2953圖3－5鋼的延延性示示意圖圖2022/12/29543）工藝性能·低過熱度澆澆注·雜質(zhì)元素含含量（S、P、Cu、Sn、Zn……）·合適的二冷冷水量和鑄鑄坯表面溫溫度分布·坯殼與結(jié)晶晶器銅板良良好的潤滑滑性·結(jié)晶器液面面的穩(wěn)定性性·結(jié)晶器內(nèi)坯坯殼均勻生生長4）設(shè)備性能能·結(jié)晶器錐度度·結(jié)晶器的振振動（振動動頻率f，振幅S，負滑脫時時間tN）·氣水噴霧冷冷卻·對弧準確，，防止坯殼殼變形（對對弧誤差〈0.5mm）·在線檢測支支承輥開口口度(〈0.5mm)2022/12/2955·支承承輥輥變變形形·多點點矯矯直直或或連連續(xù)續(xù)矯矯直直·多節(jié)節(jié)輥輥·壓縮縮澆澆注注4.連鑄鑄坯坯內(nèi)內(nèi)部部中中心心缺缺陷陷控控制制4.1連鑄鑄坯坯凝凝固固結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)控控制制連鑄鑄坯坯低低倍倍結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組成成是是由由：：·激冷冷細細小小等等軸軸晶晶層層(5～7mm)·柱狀狀晶晶區(qū)區(qū)·中心心粗粗大大等等軸軸晶晶區(qū)區(qū)但是是連連鑄鑄坯坯低低倍倍結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的特特點點是是：：·柱狀狀晶晶發(fā)發(fā)達達甚甚至至形形成成穿穿晶晶·連鑄鑄坯坯液液相相穴穴很很長長(幾米米～～20幾米米)·鋼水水補補充充不不好好,容易易產(chǎn)產(chǎn)生生中中心心疏疏松松和和縮縮孔孔2022/12/2956連鑄坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)控制的任任務(wù)是：（1）控制柱狀晶晶與等軸晶的的比例,擴大中心等軸軸晶區(qū),以獲得沒有內(nèi)內(nèi)部缺陷(如疏松和縮孔孔)的致密凝固組組織.（2）柱狀晶使材材料呈各向異異性,使裂紋容易擴擴展;因此抑制鑄坯坯柱狀晶生長長而擴大等軸軸晶區(qū)是改善善連鑄坯質(zhì)量量的一個重要要任務(wù).其技術(shù)措施:·控制鋼水過熱熱度,實行"低溫快拉"(圖4－1)·結(jié)晶器加入微微型冷卻劑（（如鐵屑，喂喂鋼帶）·強化凝固工藝藝(如噴鐵粉,喂包芯線)·水冷熱交換水水口技術(shù)(圖4－2)，CRM-Tesside鋼廠共同開發(fā)發(fā)·采用電磁攪拌拌(M-EMS)(圖4－3)2022/12/2957圖4－1鋼水過熱度與與等軸晶率關(guān)關(guān)系2022/12/2958圖4－－2熱熱交換換水口口示意意圖2022/12/2959圖4－3結(jié)晶晶器器電電磁磁攪攪拌拌原原理理圖圖2022/12/29604.2連鑄鑄坯坯中中心心致致密密度度控控制制鑄坯坯中中心心致致密密度度決決定定了了中中心心疏疏松松和和縮縮孔孔的的嚴嚴重重程程度度，，而而中中心心疏疏松松和和縮縮孔孔伴伴隨隨有有嚴嚴重重的的中中心心偏偏析析所謂謂鑄鑄坯坯中中心心偏偏析析就就是是溶溶質(zhì)質(zhì)元元素素在在鑄鑄坯坯中中心心區(qū)區(qū)域域分分布布的的不不均均勻勻性性(圖4－4)中心心疏疏松松+偏析析的的危危害害:·管線線鋼鋼氫氫脆脆·中厚厚板板韌韌性性惡惡化化·高碳碳硬硬線線脆脆斷斷·使用用過過程程中中,工件件產(chǎn)產(chǎn)生生裂裂紋紋的的根根源源2022/12/2961圖4－4鑄坯中心心偏析圖圖2022/12/2962中心疏松松+偏析形成成原因：：·凝固橋理理論(圖4－5)·富集溶質(zhì)質(zhì)液體流流動理論論(如板坯鼓鼓肚)為了減輕輕或消除除鑄坯中中心疏松松和偏析析,其辦法是是：·抑制柱狀狀晶生長長,擴大鑄坯坯中心等等軸晶帶帶·抑制液相相穴末端端富集溶溶質(zhì)液體體的流動動為此,采用以下下技術(shù)措措施：·工藝優(yōu)化化(拉速、鋼水過熱熱度、冷卻水量量)。為減輕輕中心疏疏松,宜采用低低拉速、低過熱度、弱冷卻操操作模式式2022/12/2963圖4－5攪拌對凝固組組織的影響2022/12/2964·電磁攪拌(EMS)對高碳鋼C=0.84%,C偏析為C/C0無EMS1.21M-EMS1.12M+F-EMS1.08·輕壓F(圖4－6)·凝固末端強強冷·降低易形成成偏析元素素的含量(如S、P、O)·阻止液相穴穴內(nèi)鋼水流流動,----合適的輥間間距防止液液相穴末端端區(qū)域坯殼殼鼓肚----防止支承輥輥變形----加強二冷增增強坯殼強強度,坯殼溫度不不大于1100℃℃應(yīng)當指出:高拉速與鑄鑄坯內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量是有矛矛盾的,高拉速帶來來的問題：：2022/12/2965圖4－6輕壓下示意意圖1－大輥間距距，坯殼鼓鼓脹嚴重，，中心偏析析嚴重2－小輥間距距，坯殼鼓鼓脹輕微，，中心偏析析中等2022/12/2966·鑄坯坯中中心心疏疏松松縮縮孔孔加加劇劇·液相相穴穴內(nèi)內(nèi)夾夾雜雜物物不不易易上上浮浮因此此應(yīng)應(yīng)當當正正確確處處理理好好連連鑄鑄坯坯質(zhì)質(zhì)量量與與鑄鑄機機生生產(chǎn)產(chǎn)率率的的關(guān)關(guān)系系,以求求得得其其產(chǎn)產(chǎn)量量與與質(zhì)質(zhì)量量協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)發(fā)發(fā)展展。。5.連鑄鑄坯坯形形狀狀缺缺陷陷控控制制5.1菱變變(脫方方)（1）脫脫方方定定義義:D1-D2ε=0.5(D1+D2)*100%式中中:D1、D2分別別為為方方坯坯兩兩對對角角線線長長度度,mmε值限限制制<3%,太大大軋軋制制對對方方坯坯咬咬入入孔孔型型困困難難。。方坯坯脫脫方方嚴嚴重重，，易易產(chǎn)產(chǎn)生生角角裂裂，，是是漏漏鋼鋼的的根根源源.脫方方ε值>3%,D1，D2值由由0～2mm增加加到到11～20mm,則角角裂裂紋紋增增加加。。2022/12/2967(2)脫方方產(chǎn)產(chǎn)生生原原因因:脫方方根根本本原原因因來來源源于于結(jié)結(jié)晶晶器器彎彎月月面面下下30～50mm處坯坯殼殼厚厚度度生生長長不不均均勻勻性性而而產(chǎn)產(chǎn)生生不不均均勻勻收收縮縮導導致致坯坯殼殼扭扭曲曲在在二二冷冷區(qū)區(qū)加加重重.·方坯坯角角部部優(yōu)優(yōu)先先凝凝固固和和優(yōu)優(yōu)先先收收縮縮·結(jié)晶晶器器間間隙隙沸沸騰騰現(xiàn)現(xiàn)象象·結(jié)晶晶器器熱熱變變形形不不對