連鑄坯的質(zhì)量控制

內(nèi)容概述鑄坯的潔凈度鑄坯表面質(zhì)量及控制鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制連鑄坯形狀缺陷及控制連鑄坯的質(zhì)量概念包括：鑄坯潔凈度（鋼中非金屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài)）；鑄坯表面質(zhì)量（縱裂紋，橫裂紋，星形裂紋，夾渣，氣孔等）；鑄坯內(nèi)部質(zhì)量（中間裂紋，角部裂紋，偏析等）；鑄坯斷面形狀。連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略：鑄坯潔凈度決定于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前的各工序；鑄坯表面質(zhì)量決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程；鑄坯內(nèi)部質(zhì)量決定于鋼水在二冷區(qū)的凝固過程。

一、概述二、鑄坯的潔凈度連鑄坯潔凈度評價包括：鋼中總氧量；鋼中微觀夾雜物量（＜50μm）；

鋼中大顆粒夾雜物量（＞50μm）。

連鑄夾雜物形成的顯著特征連鑄凝固速度快，夾雜物長大機(jī)會少，尺寸小，不易上??；連鑄多了中間包，鋼液和大氣、熔渣、耐火材料接觸時間長，易被污染；模鑄鋼錠夾雜物多集中在頭尾部，通過切頭尾可減輕夾雜物危害，而連鑄僅靠切頭尾難以解決問題。影響連鑄坯潔凈度的因素機(jī)型。夾雜物在弧形結(jié)晶器中易聚集到內(nèi)弧側(cè)?？梢酝ㄟ^提高鋼水凈化技術(shù)來彌補(bǔ)。連鑄操作。正常澆鑄時，主要由鋼水潔凈度決定夾雜物的多少。非正常澆鑄時，夾雜物有所增加（初期鋼水被耐火材料污染較嚴(yán)重;末期渦流作用會把液面較低的中間包渣吸入結(jié)晶器;換包期間夾雜物易增多）。耐火材料質(zhì)量。鋼液中的Mn、Al等元素與耐火材料中的氧化物發(fā)生反應(yīng)形成不能上浮的低熔點(diǎn)渣層會殘留在鑄坯中。提高鑄坯潔凈度的措施：（1）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式（3）采用無氧化澆鑄技術(shù)（4）充分發(fā)揮中間包冶金凈化的作用（5）選用優(yōu)質(zhì)耐火材料（6）充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用（7）采用電磁攪拌技術(shù)，控制鑄流運(yùn)動三、鑄坯表面質(zhì)量及控制控制表面質(zhì)量的必要性表面缺陷的形成表面裂紋的主要種類液面結(jié)殼凹坑和重皮3.1控制表面質(zhì)量的必要性連鑄坯表面質(zhì)量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整；表面質(zhì)量是影響金屬收得率和成本的重要因素；表面質(zhì)量是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。3.2表表面面缺缺陷陷的的形形成成表面面缺缺陷陷主主要要包包括括：：表表面面裂裂紋紋、、表表面面夾夾渣渣、、深深振振痕痕、、表表面面氣氣泡泡和和皮皮下下氣氣泡泡、、氣氣孔孔等等。。原因因：：主主要要是是受受結(jié)結(jié)晶晶器器內(nèi)內(nèi)鋼鋼液液凝凝固固（（即即一一次次冷冷卻卻））所所控控制制。。3.3表表面面裂裂紋紋的的主主要要種種類類星狀狀裂裂紋紋表面面縱縱、、橫橫裂裂紋紋角部部縱縱裂裂紋紋3.3.1星星狀狀裂裂紋紋多發(fā)發(fā)生生在在板板坯坯上上下下寬寬面面，，深深度度在在1-3mm原因因：：結(jié)結(jié)晶晶器器銅銅壁壁內(nèi)內(nèi)腔腔的的磨磨損損導(dǎo)導(dǎo)致致低低熔熔點(diǎn)Cu滲滲入入鋼鋼液液。。預(yù)防防措措施施：：結(jié)結(jié)晶晶器器內(nèi)內(nèi)壁壁鍍鍍Cr（（不不適適合合做做較較厚厚的的鍍鍍層層））或或Ni（（適適于于做做較較厚厚的的鍍鍍層層）），，能能有有效效的的隔隔絕絕Cu滲滲入入鋼鋼液液。。3.3.2表表面縱向裂裂紋多發(fā)生在板坯坯寬面中央部部位。原因：初生坯坯殼厚度不均均勻，在坯殼殼薄的地方應(yīng)應(yīng)力集中，當(dāng)當(dāng)應(yīng)力超過坯坯殼的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度時會產(chǎn)生生裂紋。影響因素：1、鋼水成分分，硫、磷的的含量過高；；2、澆鑄溫度度高；3、澆鑄速度度大；4、板坯寬度度過大；5、保護(hù)渣粘粘度不合理；；6、結(jié)晶器液液面波動過大大；7、鑄坯橫向向冷卻不均勻勻。預(yù)防措施：1、降低鋼水水中硫磷含量量；2、適當(dāng)降低低澆鑄溫度和和澆鑄速度；；3、控制結(jié)晶晶器的液面波波動；4、檢查冷卻卻水；5、選擇合適適黏度的保護(hù)護(hù)渣。3.3.3表表面橫向裂裂紋原因：多發(fā)生生在高碳鋼中中，當(dāng)鋼坯處處于高溫脆性區(qū)時時對其進(jìn)行矯矯直所致。影響因素：1、結(jié)晶器振振動不良；2、輥?zhàn)悠男模?、鑄坯導(dǎo)向向系統(tǒng)不對正正；4、鑄坯角部部冷卻過強(qiáng)。。預(yù)防措施：1、提高結(jié)晶晶器振動頻率率，保證振動動精度和穩(wěn)定性；2、降低矯直直溫度，避開開高溫脆性區(qū)區(qū)；3、保保證鑄鑄坯導(dǎo)導(dǎo)向系系統(tǒng)的的穩(wěn)定定運(yùn)行行；4、鑄鑄坯角角部適適當(dāng)弱弱冷。。3.3.4角角部縱縱向裂裂紋發(fā)生在在距角角部30-50mm的寬寬面上上，常常出現(xiàn)在方方坯中中。發(fā)生幾幾率隨隨拉速速的增增加而而增加加。原因：結(jié)結(jié)晶器窄窄邊錐度度與寬邊邊方向上上的坯殼殼收縮量量不一致致，進(jìn)入入二冷區(qū)區(qū)后會進(jìn)進(jìn)一步擴(kuò)擴(kuò)大。預(yù)防措施施：增加加結(jié)晶器器窄邊錐錐度，使使其與寬寬邊方向向上的坯坯殼收縮縮量保持持一致。。3.4液液面結(jié)結(jié)殼液面結(jié)殼殼是指在在結(jié)晶器器內(nèi)鋼水水表面之之上，保保護(hù)渣層層下邊漂漂浮著浮浮冰似的的鋼殼。。結(jié)殼厚度度與其在在液面上上的停留留時間有有關(guān)，有有的可達(dá)達(dá)300mm厚厚。產(chǎn)生原因因：液面面附近溫溫度低，，鋼水不不活動。。可以合理理設(shè)計浸浸入式水水口側(cè)孔孔角度改改善。判斷標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)：常用用振痕的的不規(guī)律律性，粗粗大的夾夾雜和大大孔洞等等標(biāo)志判判斷。鑄坯初始始凝固所所形成坯坯殼厚度度的不均均勻，坯坯殼與器器壁的摩摩擦導(dǎo)致致鑄坯表表面形成成皺紋，，嚴(yán)重的的呈現(xiàn)為為山谷狀狀的凹陷陷，即凹凹坑。鐵鐵素體鋼鋼發(fā)生凹凹坑的幾幾率較大大。形成凹坑坑之處的的冷卻速速度較低低，導(dǎo)致致組織粗粗糙化，，易造成成顯微偏偏析和裂裂紋。鑄坯拉出出的過程程中，若若橫向凹凹陷處滲滲漏出來來的鋼水水能夠重重新凝固固，即形形成重皮皮。否則則導(dǎo)致漏漏鋼事故故的發(fā)生生。3.5凹凹坑和和重皮結(jié)晶器上上下振動動時，在在鑄坯表表面形成成周期性性的和拉拉坯方向向垂直的的振動痕痕跡。較較深（大大于0.5mm）時，，振痕谷谷部會形形成缺陷陷，危害害成品質(zhì)質(zhì)量。振痕深度度與振動動參數(shù)、、含碳量量、保護(hù)護(hù)渣性能能及結(jié)晶晶器液面面波動狀狀態(tài)等因因素有關(guān)關(guān)。3.5深深振痕痕形成原因因：凝固固過程中中，鋼中中氧、氫氫、氮和和碳等元元素在凝凝固界面面富集，，當(dāng)其生生成的CO、H2、N2等氣體的的總壓力力大于鋼鋼水靜壓壓力和大大氣壓力力之和時時，即有有氣泡產(chǎn)產(chǎn)生。漏出表面面的稱為為表面氣氣泡；潛潛伏在表表面下邊邊又靠近近表面的的稱為皮皮下氣泡泡。為了防止止表面氣氣泡的生生成，首首要條件件是控制制鋼中的的總氣體體含量。。3.6表表面氣氣泡（和和皮下氣氣泡）表面夾渣渣多為Si-Mn系夾夾渣，會會造成表表面條紋紋缺陷；；皮下夾夾渣多為為Al2O3系細(xì)小夾夾渣，是是深沖薄薄板鋼表表面質(zhì)量量降低的的主要原原因。主要影響響因素：：鋼水純純凈度，，保護(hù)渣渣的化學(xué)學(xué)組成、、物理性性能及液液面波動動狀態(tài)。。3.7表表面（（皮下））夾渣四、鑄坯坯內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量及控控制定義內(nèi)部缺陷陷的形成成原因內(nèi)部裂紋紋的主要要種類減少內(nèi)部部裂紋的的措施4.1定鑄坯的內(nèi)部部質(zhì)量是指鑄坯是是否具有正正確的凝固固結(jié)構(gòu)（凝凝固過程中中形成的等等軸晶和柱柱狀晶的4.2內(nèi)內(nèi)部缺陷形形成原因內(nèi)部缺陷主主要包括內(nèi)內(nèi)部裂紋、、中心偏析析、中心疏疏松、非金金屬夾雜物物。原因：內(nèi)部部缺陷的形形成與二冷冷區(qū)的冷卻卻及支撐系系統(tǒng)密切相相關(guān)。4.3內(nèi)內(nèi)部裂紋的的主要種類類內(nèi)部橫向裂裂紋內(nèi)部縱向裂紋紋內(nèi)裂紋形成的的三個階段拉伸力作用到到凝固界面造成柱狀晶的的晶間開裂偏析元素富集集的鋼液填充充到開裂的空空隙中4.3.1內(nèi)內(nèi)部橫向裂裂紋形成原因：坯坯殼受擠壓發(fā)發(fā)生變形主要影響因素素：1、鑄坯所受受彎曲力和矯矯直力過大；；2、支撐輥對對正不良；3、輥?zhàn)悠男模?、鋼水含硫硫量過大。4.3.2內(nèi)內(nèi)部縱向裂裂紋包括中心線裂裂紋、三角區(qū)區(qū)裂紋和角部部裂紋形成原因：液液相穴末端板板坯鼓肚；板坯寬面、窄窄面鼓肚主要影響因素素：1、澆鑄速度度過快；2、澆鑄溫度度過高；3、鋼水含硫硫量過大；4、結(jié)晶器錐錐度太小；5、鑄流不對對正。減少內(nèi)部裂紋紋的措施采用多點(diǎn)矯直直技術(shù)以彌補(bǔ)補(bǔ)單點(diǎn)矯直的的不足二冷區(qū)采用合合適的夾輥輥輥距，支撐輥輥準(zhǔn)確對弧二冷區(qū)水量、、水壓分配適適當(dāng)，保持鑄鑄坯表面溫度度均勻最好采用液壓壓控制機(jī)構(gòu)控控制壓下量4.3.3中中心偏析連鑄坯的中心心部位形成的的元素富集的的偏析帶。形成原因：冶冶金因素和機(jī)機(jī)械因素。冶金因素影響響的形成階段段-----①柱狀晶的生長長；②由于某些工藝藝因素的影響響使得柱狀晶晶的生長變得得很不穩(wěn)定；；③優(yōu)先生長的柱柱狀晶在鑄坯坯中心相遇，，形成“晶橋橋”；④“晶橋”形成成后上部鋼水水受阻不能對對下部鋼水的的凝固收縮進(jìn)進(jìn)行及時補(bǔ)充充。機(jī)械因素主要要是鑄坯“鼓鼓肚”。發(fā)生生鼓肚時，鑄鑄坯中心產(chǎn)生生了相當(dāng)于負(fù)負(fù)壓的抽力作作用，此時二二相區(qū)內(nèi)被偏偏析元素富集集的不純鋼液液，被吸向心心部形成中心心偏析帶。影響因素澆鑄溫度。溫溫度高，柱狀狀晶發(fā)達(dá)，偏偏析嚴(yán)重；溫溫度低，等軸軸晶發(fā)達(dá)，偏偏析輕微。拉坯速度。拉拉速增大，偏偏析嚴(yán)重。含碳量。中碳碳鋼偏析最輕輕，低碳鋼和和高碳鋼較為為嚴(yán)重。斷面大小和形形狀。隨斷面面增大偏析區(qū)區(qū)寬度減小；；板坯較方坯坯的偏析程度度輕。預(yù)防措施：1、液相穴末末端采用收縮縮輥縫；2、改善鑄坯坯導(dǎo)向支撐系系統(tǒng)；3、更換彎曲曲輥?zhàn)樱?、調(diào)整澆鑄鑄溫度和速度度；5、維持正確確的結(jié)晶器錐錐度；6、檢查噴水水冷卻系統(tǒng)；；7、降低鋼水水硫含量。五、連鑄坯形形狀缺陷及控控制菱形變形圓柱坯變形鼓肚變形5.1菱形形變形定義：大、小小方坯的一對對角小于90°，另一一對角大于90°,也叫脫方。兩兩對角線長度度之差稱為脫方方量。應(yīng)對菱形變形形的措施：（1）控制好好鋼液成分（2）一冷最最好用軟水冷冷卻（3）保持結(jié)結(jié)晶器內(nèi)腔為為正方形，以以保證凝固坯殼形狀狀規(guī)正（4）結(jié)晶器器錐度恰當(dāng)（5）結(jié)晶器器以下的600mm距離離要嚴(yán)格對弧，并確保保二冷區(qū)的均均勻冷卻5.2圓柱柱坯變形定義：圓坯變變形成橢圓形形或不規(guī)則多多邊形。。圓坯直徑越越大，變成隨隨圓的傾向越越嚴(yán)重。橢圓變形原因因：（1）圓形結(jié)結(jié)晶器內(nèi)腔變變形（2）二冷區(qū)區(qū)冷卻不均勻勻（3）連鑄機(jī)機(jī)下部對弧不不準(zhǔn)（4）拉矯輥輥的夾緊力調(diào)調(diào)整不當(dāng)，過過分壓下應(yīng)對圓柱坯變變形的措施：：（1）及時更更換變形的結(jié)結(jié)