1、本資料來源,矩形坯工藝及質(zhì)量控制,4#機(jī) 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(jī)生產(chǎn)3個(gè)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(diǎn)：兼具小方坯與板坯的特點(diǎn)。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(diǎn)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(shí)施 保護(hù)渣操作 保護(hù)渣的機(jī)理及現(xiàn)場(chǎng)判定，操作過程中的注意事項(xiàng)

2、,連鑄鋼水的溫度與成分,鋼水溫度,良好的鋼水溫度會(huì)有效提高鑄機(jī)生產(chǎn)率，保證鑄機(jī)生產(chǎn)的穩(wěn)定性；同時(shí)，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(shí)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(duì)組織性能影響最大的元素。當(dāng)c在0.08-0.12%時(shí)，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(shí)，鋼的總延伸率和塑性延伸率最低，直至為零

3、（碳素鋼）。因此，c在0.17-0.22%時(shí)，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-的相變體積收縮，防止角裂漏鋼的產(chǎn)生。（綜合考慮，觀點(diǎn)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(shí)，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(jī)理）。硫高時(shí)應(yīng)注意過熱度與拉速的控制，適當(dāng)降低拉

4、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(shí)，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(dòng)性差。當(dāng)Mn/Si大于2.5時(shí)，脫氧產(chǎn)物為液態(tài)的硅酸錳，流動(dòng)性好，夾雜易上浮。,鈮,鈮能細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)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(huì)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(huì)導(dǎo)致內(nèi)裂的產(chǎn)生。,連鑄鋼水的凝固,鐵在不同的溫度范圍內(nèi)有不同的晶體結(jié)構(gòu)。室溫鐵是體心立方晶格（點(diǎn)陣），稱為鐵（Fe）。溫度升高到912時(shí)，鐵轉(zhuǎn)

5、變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?，稱為鐵（Fe）。溫度升高到1394時(shí)，鐵轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格，稱為鐵（Fe），F(xiàn)e一直保持到1538 變?yōu)橐后w 。,鐵的“同素異構(gòu)”,（L ） 相變應(yīng)變形變裂紋,相圖,包晶反應(yīng),鋼水溫度降到液相線溫度時(shí)，從液體中結(jié)晶出的固體為Fe，并以柱狀晶（？）形式長大，溫度繼續(xù)降低時(shí)，發(fā)生包晶反應(yīng)Fe+LFe，即：圍繞Fe形成Fe包層，形成了Fe+Fe+L三個(gè)相界面。,不合理與合理性,溫度繼續(xù)降低， 相長大是由碳原子通過相界面擴(kuò)散，使相和液體消耗殆盡，全部變成相（奧氏體）。（奧氏體的晶界析出）,L 相變應(yīng)變形變裂紋,柱狀晶圖片,柱狀晶圖片,鋼水中，F(xiàn)e與FeS的共晶體Fe-FeS，其熔點(diǎn)只

6、有985。在凝固過程中，由于選分結(jié)晶的作用，F(xiàn)e-FeS被隔離柱狀晶間，在軋制過程中，加熱爐溫度超過1100，就會(huì)熔化，軋材出現(xiàn)斷、裂現(xiàn)象。,硫危害的機(jī)理,鋼水脫氧不良或過氧化，會(huì)加劇這種現(xiàn)象的發(fā)生：過多的FeO與FeS形成了熔點(diǎn)更低的FeS-FeO共晶體（940）。增加Mn的含量，可以提高鋼水中Mn/S，降低硫的危害。加強(qiáng)了脫氧，減少了FeS-FeO的生成。,加熱重熔（膨脹）毛細(xì)虹吸脆弱區(qū)聚集,糊狀晶,糊狀晶是鋼水在凝固過程中，當(dāng)強(qiáng)度和塑性為“0”時(shí)的兩溫度區(qū)內(nèi)鋼的物理狀態(tài)。如：鑄坯在凝固過程中，當(dāng)溫度降至1504時(shí)，高溫強(qiáng)度為“0”。溫度降至1452時(shí)，高溫塑性為“0”時(shí)，在此兩溫度區(qū)間即

7、是糊狀晶區(qū)域，也叫粘稠區(qū)。（固相率） 糊狀晶受機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力作用。糊狀晶在二冷區(qū)域存在時(shí)，易產(chǎn)生內(nèi)裂；在鑄坯中心區(qū)域出現(xiàn)（凝固末端）時(shí)，伴隨中心裂紋、疏松、偏析等缺陷的產(chǎn)生。（方法） 糊狀晶與澆注溫度、二次冷卻、鋼種元素含量等有關(guān)。（S355K2，1.0m/min 1.2m/min；345B的T ）,高溫區(qū)（1300 到固相線以下50 ） 在此區(qū)，鋼的高溫塑性和強(qiáng)度明顯降低，特別是s.p等偏析元素的存在，在枝晶間析出液相薄膜（未凝），使鋼的脆性增加，這是固液界面容易產(chǎn)生裂紋的根本原因。 中溫區(qū)（1300-900 ）在此區(qū)，鋼處于奧氏體相區(qū)。它的強(qiáng)度決定于晶界析出的硫化物、氧化物的數(shù)量和形狀。

8、 低溫區(qū)（900-700 ）這個(gè)脆性區(qū)存在的相變，并在晶界上有AIN和Nb、Ti（c，n）等質(zhì)點(diǎn)沉淀，使延性降低，加劇了裂紋的形成與擴(kuò)展。,鋼的三個(gè)高溫脆性區(qū),高溫脆性曲線,工藝控制核心思路,獲得良好的柱狀晶環(huán)帶（“控制住狀晶”） 良好柱狀晶環(huán)帶的特征： 1.足以包裹液芯鋼水，不至于產(chǎn)生工藝事故。 2.柱狀晶細(xì)（生成條件、固液界面的生長）； 晶間間隙小，組織致密；晶界析出彌散（相對(duì)），相變應(yīng)力?。ㄊ鹿?、質(zhì)量兩方面影響） 。,連鑄坯的組織結(jié)構(gòu),柱狀晶生長簡示圖,矩形坯工藝及質(zhì)量控制,分工序進(jìn)行交流。主要從實(shí)際操作角度出發(fā)，著重介紹矩形坯工藝控制核心思路的實(shí)施細(xì)節(jié)。由于連鑄是個(gè)系統(tǒng)控制問題，所以中

9、間會(huì)有部分內(nèi)容相互穿插。如大包澆注涉及到拉鋼和二冷控制，二冷控制受大包澆注和拉鋼過程的影響等。,大包工序,中間包注流的特點(diǎn)（多流鑄機(jī)）：中間包包形多為T形或三角形，中間包中間注流所受到的溫度、大包注流的沖擊強(qiáng)度以及夾雜、氣體上浮的有效時(shí)間等工作環(huán)境因素要比兩側(cè)注流差。,大包、中間包的鋼水溫度分布及澆注溫度曲線（“兩低一高”）,1、中包液面的“兩高一低”：延緩、抑制中包澆注溫度的上升，平緩澆注溫度曲線。 2、中包拉速的“兩高一低”：中間注流的安全性，減弱大包注流的沖擊、擾動(dòng)強(qiáng)度，延長了夾雜、氣體的上浮時(shí)間 。 800mm,兩高一低,高液面操作：實(shí)驗(yàn)表明，夾雜物在中間包上浮所需最短時(shí)間大約是5mi

10、n。延長滯留時(shí)間，可使夾雜物充分上浮，氣體聚集排出，降低結(jié)晶器鋼水溫度，鋼水均質(zhì)。 污染鋼水的分布：大包、中間包,正常狀態(tài)： 恒定、勻速下降、勻速上升； 波動(dòng)平緩，不能急升驟降或忽快忽慢。 原因：（二冷關(guān)系）,中間包工作液面,定徑二冷簡示,高溫的控制,開澆后，工作液面相對(duì)低點(diǎn)（800mm不等-t鋼/min，收窄一高范圍，抑制T），更換滑塊（中間、成本），不能犧牲液面（柱狀晶，晶間間隙與氣體、夾雜充填，角部凹陷的后患，質(zhì)量或事故）。階梯狀包襯吸熱（由來）,兩個(gè)矛盾：液面、拉速“兩高一低”的滑塊配置生產(chǎn)節(jié)奏 一個(gè)原則：近滿包時(shí)匹配生產(chǎn)節(jié)奏 辦法一：細(xì)化滑塊內(nèi)徑（ 不同的中間包使用周期） 辦法二：增

11、加中間包溶池深度 一個(gè)思考：優(yōu)秀的大包工不一定是合適的班機(jī)長，但班機(jī)長必須是優(yōu)秀的大包工,小結(jié),拉鋼工序,結(jié)晶器的冷卻： 縱向、橫向； 角部、面部； 改善結(jié)晶器冷卻的兩種思路 （高結(jié)晶率、低粘度保護(hù)渣）,縱向,橫向,為什麼角部容易漏鋼？（微觀與宏觀凹陷，簡單擴(kuò)展至二冷） 角部漏鋼的因素：正常生產(chǎn)中隨時(shí)可能遇到的因素（ 結(jié)晶偏析傾向大，晶界脆化） 關(guān)于拉鋼操作過程中其他問題在保護(hù)渣操作部分交流討論。,1,2,3,4,1：注冊(cè)表 2：跟蹤 3、調(diào)節(jié)閥 4、檢測(cè) 閉環(huán)與開路,二冷部分,鑄坯在冷卻收縮過程中，若坯殼所受溫差過大會(huì)導(dǎo)致坯殼產(chǎn)生裂紋并造成鑄坯內(nèi)部柱狀晶發(fā)達(dá)，甚至形成搭橋現(xiàn)象。二冷水強(qiáng)度和分

12、布非常重要。 二次冷卻都應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：,1、上強(qiáng)下弱。鑄坯出結(jié)晶器后，在二冷上段坯殼薄、熱阻小、坯殼收縮產(chǎn)生的應(yīng)力亦小，有利于強(qiáng)冷，減少漏鋼事故。隨著鑄坯不斷地向二冷下段運(yùn)動(dòng)，坯殼逐漸加厚，熱阻增大，為避免鑄坯表面因應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，要逐漸減小冷卻強(qiáng)度（亦稱比水量：即每千克鋼耗水量L/kg）。適宜的冷卻強(qiáng)度可以減輕或避免鑄坯的裂紋、中心疏松等缺陷。,2、保證鑄坯表面均勻冷卻。鑄坯角部冷卻不宜過大，要求拉坯方向表面溫差小于200/m，橫向表面溫差小100/m 。 3、 控制鑄坯表面回溫在容許范圍內(nèi)。防止凝固前沿的拉應(yīng)力過大而導(dǎo)致內(nèi)裂紋，應(yīng)控制二次冷卻空冷段鑄坯表面的回溫速度小于100/m

13、 。 4、耗水量要能靈活調(diào)節(jié)，因?yàn)槔鋮s強(qiáng)度隨鋼種而變。某些熱敏感性強(qiáng)的鋼種冷卻強(qiáng)度還要低一些。 5、避免在脆性區(qū)（700-900）矯直。 6、冷卻效率要高，以加速熱量的傳遞。,提問： 1、為什麼冷卻強(qiáng)度大、澆注溫度高柱狀晶粗大？（晶間疏松 析出集聚） 2、為什麼冷卻強(qiáng)度小、澆注溫度低柱狀晶細(xì)??？（晶間致密 相對(duì)彌散）,圖解：高溫、高硫、高拉速（三高）的生產(chǎn)危害機(jī)理 高溫鋼水凝固特點(diǎn)； 硫危害的機(jī)理； 高拉速坯殼組織特點(diǎn)。,高硫的控制：弱冷，降低坯殼的不均勻生長，柱狀晶細(xì)、短，晶間間隙小，縮小硫的低溫共晶體的生存空間，擠壓到液芯中去。 二冷總體控制思路：結(jié)晶器弱冷，零段、段冷卻適當(dāng)強(qiáng)冷（方式：Q

14、、F），、弱冷回熔（枝晶雨）?？倧?qiáng)度減弱（16%，18%，19%），生成“光斑”（火切工序的鑄坯在線判定）。,火切工序,鑄坯經(jīng)火焰切割工序切割后，在鑄坯切斷面形成一定特征，這些特征可判斷鑄坯凝固情況，從而為拉鋼的安全性、質(zhì)量的穩(wěn)定性服務(wù)。并可根據(jù)特征對(duì)鑄坯進(jìn)行在線調(diào)整，適應(yīng)長生產(chǎn)周期的要求（噴嘴堵塞、泄漏等，影響冷卻通腔）。,坯面覆蓋均勻、細(xì)碎的氧化鐵皮（矩形坯、小方坯的不同） “光斑”居中，直徑5070mm，“光斑”輻射區(qū)面積占鑄坯切斷面的50-60%。（飄移） 形狀尺寸良好，無凹陷等形狀缺陷（重點(diǎn)判斷漏鋼）,良好鑄坯特征,工藝控制小結(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)

15、渣操作,連鑄保護(hù)渣是以CaO-SiO2-AI2O3為基料，NaO、CaF2等為熔劑，碳質(zhì)組分為骨架材料的一種硅酸鹽材料。 保護(hù)渣的工藝性能：鋪展性、透氣性、保溫性、燒結(jié)及渣團(tuán)渣條,堿度為CaO/SiO2。它對(duì)于保護(hù)渣的結(jié)晶特性影響很大，因而影響保護(hù)渣的導(dǎo)熱性和潤滑性能。 保護(hù)渣的堿度一般為0.61.4，當(dāng)保護(hù)渣的堿度小于1.0時(shí)為酸性渣，凝固后呈玻璃體，潤滑性很好，導(dǎo)熱性能很好。 當(dāng)堿度大于1.0時(shí)為堿性渣，能提高凝固溫度，促使結(jié)晶化，帶來緩慢冷卻，有助于防止縱裂紋的發(fā)生。 提高熔渣堿度，可使熔渣粘度降低，使擴(kuò)散速度加快，因而有利于加快吸收速度。所以提高堿度是提高熔渣吸收三氧化二鋁夾雜物速度的

16、有效手段。,堿度,粘度,保護(hù)渣的粘度主要是由溫度和化學(xué)成分決定的。溫度升高，粘度減小。 隨著保護(hù)渣中SiO2、Al2O3含量的升高及堿度(CaO/SiO2)的降低，粘度升高。 另外，網(wǎng)狀組織抑制元素,例如氟化物(NaF、CaF2 )，強(qiáng)堿（Na2O、K2O)和堿金屬氧化物(CaO、 MgO、BaO）可降低保護(hù)渣的粘度。 保護(hù)渣粘度一般用粘度測(cè)定裝置測(cè)出。,保護(hù)渣作用過程機(jī)理：圖示 溫度分布：40-600-1250-1530 液渣厚度：液面起伏高度（3-4倍振幅？駐波高度）,渣圈厚度的影響因素：結(jié)晶器熱面溫度、保護(hù)渣粘度、鋼水溫度、保護(hù)渣厚度、保護(hù)渣熔點(diǎn)溫度等， 渣圈薄，振痕淺 圖示：粘結(jié)漏鋼的機(jī)理 渣圈較厚（原因：粘度、冷卻、操作等），堵塞甚至封死了液渣流入氣隙的通道，造成了潤滑傳熱不良，產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼；渣圈未挑凈，小渣圈被帶入氣隙中(或鋼液面波動(dòng)將其卷入)，隔絕了液渣的潤滑傳熱，造成潤滑傳熱不良，產(chǎn)生粘結(jié)漏鋼（如被帶入渣圈較大，則形成出結(jié)晶器口的渣漏）。,液渣層厚度穩(wěn)定，隨渣厚的變化不大。 渣面適度“活躍