连铸坯内部质量Word文件下载.doc

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如将连铸坯沿中心线剖开，就会发现其中心附近有许多细小的空隙，我们把这些小孔隙叫中心疏松。

在铸坯轧制时，当压缩比为3～5时，中心疏松就可焊合，对成品性能并无危害。

但对用于穿无缝管的铸坯，中心疏松是很有害的，可能会造成钢管内表面缺陷。

铸坯中心疏松严重时还会伴随着严重的中心偏析，对产品性能的危害较大。

中心疏松的产生可以看成是铸坯两面的柱状晶向中心生长，碰到一起造成了“搭桥”，阻止了桥上面的钢水向桥下面钢液凝固收缩的补充，当桥下面钢水全部凝固后，就留下了许多小孔隙。

采用扩大铸坯等轴晶的各种措施，均可减轻中心疏松。

14、什么叫连铸坯中心偏析？

所谓偏析是指铸坯中化学成分的差异。

在铸坯横断面试样上，每隔一定距离，从表面向中心取样进行化学分析，发现中心的碳、硫、磷等元素的含量高于其他部位。

这种现象叫中心偏析。

中心偏析是和中心疏松、缩孔密切相关的。

中心偏析会降低钢的机械性能和耐腐蚀性能，在制造线材时经常会发生拉拔断线，严重危害产品质量。

中心偏析的产生是由于铸坯在凝固过程中，特别是在凝固末期尚未凝固的钢液的流动造成的。

为防止中心偏析，从冶金考虑，就是设法扩大铸坯中心的等轴晶区，如采用低温浇注、电磁搅拌等。

从连铸设备上考虑，就是设法避免凝固坯壳的变形，控制好夹辊的间距，辊子严格对中等，这是防止铸坯鼓肚，消除中心偏析的有效措施。

15、连铸坯中非金属夹杂物有哪些类型？

连铸坯中非金属夹杂物，按其生成方式可分为内生夹杂和外来夹杂。

内生夹杂，主要是指出钢时，加入的铁合金的脱氧产物和浇注过程中钢水和空气的二次氧化产物。

外来夹杂，主要是指冶炼和浇注过程中带入的夹杂物。

如钢包、中间包耐火材料的侵蚀物，卷入的包渣和保护渣等。

按夹杂物组成，可分为氧化铝系、硅酸盐系、铝酸盐系和硫化物等四大类。

按夹杂物粒度大小，可分为微细夹杂和大型夹杂两种。

一般认为，夹杂物粒度小于50微米叫微细夹杂，粒度大于50微米叫大型夹杂。

连铸中最后凝固的夹杂物的数量、分布和粒度是受中间包内钢水的纯净度、结晶器内注流的冲击深度、以及注流的运动状态等制约的。

对弧形连铸机来说，在离内弧面仅四分之一厚度处夹杂物有集聚现象。

这是一个严重的缺点。

为了克服这个缺点，对一些重要的钢种，人们主张采用立弯式连铸机来浇注。

16、怎样减少连铸坯中的非金属夹杂物？

钢中有非金属夹杂物，就会破坏钢的连续性和致密性，对钢的性能有很大危害。

为提高钢的质量，要求生产的钢越干净越好。

但要生产出无夹杂物的钢是很困难的，只能是在生产过程中，尽量减少夹杂物对钢水的污染，把钢搞“干净”些。

为减少铸坯中的夹杂物，最根本的途径，一是尽量减少外来夹杂物对钢水的污染，二是设法促使已存在于钢水中的夹杂物排出，以净化钢液。

因此，必须在出炉到钢水进入结晶器之前，采取下列措施：

控制好出钢时的脱氧操作；

出钢时采用挡渣操作，防止钢包下渣；

采用保护浇注，防止二次氧化；

采用钢包处理或炉外精炼新技术；

使用大容量深熔池的中间包，促使夹杂物上浮；

采用性能适宜的保护渣；

采用形状适宜的浸入式水口；

采用高质量的耐火材料；

对钢包、中间包要清扫干净等。

只有这样，才能减少连铸坯中的非金属夹杂物。

17、什么叫连铸坯皮下夹渣缺陷？

铸坯表皮下2～10毫米处镶嵌的渣粒即连铸坯皮下夹渣，若不及时清除，往往会造成成品的表面缺陷。

另外，渣子的导热性差，在夹渣处的凝固壳较薄，会引起拉漏事故。

对小方坯连铸用油润滑的情况下，结晶器内钢液面上的浮渣会啮入铸坯表皮下并残留在铸坯上。

夹渣的发生率与钢的成分有密切关系。

如钢中锰/硅比减小，铸坯夹渣量就会增多；

钢中铝含量增加，夹渣也会增多。

如果采用保护浇注并及时捞渣等措施，可以减少表面夹渣。

在采用保护渣浇注时，结晶器液面上未熔化的渣子，或浮在钢液面上的夹杂物，会由于钢液面的波动而被卷入到凝固壳表面造成夹渣。

此时应采用液面自动控制装置，以保持浇注过程液面稳定，或使用熔化性能良好的保护渣，以保持渣子中Al2O3含量小于10%以下，这样便可防止渣子卷入。

18、连铸坯中夹杂物分布有何特点？

与钢锭相比，连铸坯中夹杂物特点是：

1）夹杂物来源广泛，组成复杂。

2）结晶器液相穴内夹杂物上浮困难。

钢中夹杂物，尤其是大于50μm的大颗粒夹杂对产品质量危害很大。

如大颗粒氧化物夹杂是深冲薄板冲裂、冷拔钢丝断裂、中厚板探伤不合格的主要原因。

Al2O3夹杂降低轴承钢疲劳寿命等。

因此应根据产品用途，从冶炼、炉外精炼和连铸等工序，尽可能把钢水搞“干净”些。

最终连铸坯夹杂物数量和分布主要决定于机型。

就夹杂物数量而言：

立式铸机为0.43mg/10kg钢，立弯式为4.6mg/10kg钢，弧形为7.5mg/10kg钢。

就铸坯内夹杂物分布而言，立式和立弯式铸机铸坯横断面从内弧到外弧夹杂物呈对称分布。

对弧形连铸机，在距内弧表面铸坯厚度的～范围内有夹杂物集聚，沿宽度方向夹杂物分面也不均匀，这是弧形连铸机的一个缺点。

液相穴内夹杂物上浮被内弧侧捕捉而不能上浮到结晶器液面是造成内弧夹杂物集聚的原因。

解决夹杂物集聚的办法：

⑴加大弧形半径，可以减轻夹杂物集聚。

然而铸机造价加大不可取。

⑵采用炉外精炼、保护浇注等有效措施，尽可能把钢水中夹杂物去除干净，减少夹杂物集聚几率。

⑶建设带有垂直段的（2～3m）立弯式铸机，铸坯夹杂物无集聚，也降低了铸机造价。

19、铸坯鼓肚产生的原因及防止方法有哪些？

铸坯鼓肚是指铸坯表面的凝壳由于受到内部钢水静压力的作用而发生凸起变形的现象。

它多发生于板坯宽面，是板坯连铸坯常见的形状缺陷之一。

伴随铸坯的鼓肚，铸坯多出现表面纵裂、角部纵裂以及内部裂纹缺陷。

根据造成铸坯鼓肚缺陷的原因，为防止产生鼓肚，在操作中应注意以下几点：

⑴钢水过热度适当：

对于板坯连铸机应采取尽可能小的钢水过热度（5-20℃），较小的钢水过热度有利于促进坯壳的增长速度，缩短液相穴深度，减小钢水的静压力。

对于过热度大的钢水，应采取低速度浇注的方法予以弥补；

⑵定期检查、维护二冷区的夹辊辊间距，避免辊间距增大，同时应及时更换掉那些发生变形的夹辊；

⑶保证二冷水的冷却强度和均匀性；

⑷控制拉矫机的合适压力，尤其对于带液芯拉矫时，应避免铸坯产生矫区鼓肚现象。

为控制铸坯鼓肚，近年来大都采取了二冷区密排辊，通过多点矫直降低连铸机高度，减少钢水静压力等新技术，收到了良好的效果。

20、关于连铸坯菱形变形？

连铸方坯菱形变形（又称脱方）是大小方坯所特有的形状缺陷，起因在于结晶器四周的不均匀传热或二冷区的不均匀传热，有时是两方面因素共同作用使坯壳不均匀生长，在凝固收缩时，产生应力集中，使铸坯断面由方形变为菱形。

连铸方坯脱方往往伴有角部内裂，严重时由裂纹扩展开常常酿成漏钢事故。

如150方连铸坯若脱方量大于4.5mm以上，则在钝角附近就会产生裂纹。

当脱方量达到9mm以上，除出现内部裂纹外，轧钢时不能咬入孔型，轧制过程中常常出现倒钢现象，严重影响铸坯的合格率和轧钢的成材率。

在实际生产中，引起结晶器内冷却不均匀的因素是比较多的，且各厂生产条件不一，造成连铸坯脱方的主要因素也不尽相同：

⑴结晶器水缝宽度：

有相当数量铸坯脱方的结晶器，打开后发现水缝宽度明显不一致，这是结晶器铜管装配质量造成的。

⑵结晶器铜管锥度：

结晶器使用时间过长，锥度过小时，往往会造成铸坯脱方。

由于结晶器四壁磨损量也不相同，这样钢水在结晶器内凝固就保证不了坯壳的均匀生长。

磨损量大的一边，坯壳与结晶器壁之间的空隙增加，增大了传热阻力，坯壳变薄；

反之，形成的坯壳较厚。

另外随着铜管结晶器的锥度逐渐缩小，铸坯脱方的程度也逐渐加剧。

⑶结晶器铜管变形：

在检查出现脱方的结晶器时，发现脱方的铸坯的结晶器不但倒锥度消失，同时铜管也可能严重变形。

变形一般发生在铜管上口，四边铜壁向内腔凸出；

弯月面区域和稍靠下部的变形，弧面和侧面的变形常表现出相反的形式，变形呈不规则状态。

这种现象对于结晶器内的均匀传热是十分不利的。

因变形程度不同，使原有的水缝宽度变化很大，从而导致四个面水流速有很大差异，这样四个面的水冷强度发生了很大变化，即冷却效果失去平衡。

另外，由于铜管变形的不均匀性，造成铸坯在结晶器内坯壳与铜壁的间隙也是不规则的。

所以，铸坯出现脱方的主要根源就在于铜管倒锥度的消失和铜管的变形。

对于结晶器铜管的变形和冷却效果不均匀主要是由于铜管使用时间过长，钢液面靠上及铜管与水套不对中造成的。

⑷浇注工艺参数：

钢水温度高、拉速快、浸入式水口不对中以及二冷不均，都可使脱方铸坯程度加剧，而浸入式水口不对中则可直接造成铸坯坯壳生长不均，产生脱方。

21、控制连铸坯菱形变形的措施有哪些？

⑴换新铜管时，要保证铜管与水套的良好对中，要检查水口定位销钉是否脱落。

⑵完善结晶器使用管理制度，对每支铜管的使用情况，认真做好记录。

换下的结晶器保证每支铜管的倒锥度都要测量，发现倒锥度小于0.3%/m，必须更换结晶器。

⑶稳定结晶器液面，使液面距上口100-120mm，液面不可过高。

且铜管内腔发生严重变形的，不论使用多长时间，都要更换新结晶器。

⑷浇注时浸入式水口保证良好对中，发现哪流铸坯出现脱方，通过降低浇注温度，并适当降低拉速，可控制铸坯脱方程度。

22、钢水凝固过程中的收缩包括哪些？

钢水由液态转变为固态，随着温度下降，收缩可分为：

⑴液态收缩：

由浇注温度降到液相线温度的收缩。

对于低碳钢一般为1%；

⑵凝固收缩：

液体完全变为固体的体积收缩。

对于钢一般为3～4%。

⑶固态收缩：

从固相线温度冷却到室温的收缩。

一般为7～8%。

固态收缩表现为整个钢坯的线收缩，它与钢冷却过程的相变有关。

液体钢密度为7.0g/cm3,固体钢密度为7.8g/cm3,则液体变为固体收缩量为，其中液态收缩量约1%，凝固收缩3～6%，固态收缩7～8%。

23、连铸坯凝固过程有哪些特点？

连铸凝固过程的特点是：

（1）连铸坯凝固是热量传递过程。

钢水浇入结晶器边传热、边凝固、边运行，形成了液相穴相当长的连铸坯，为加速凝固，在连铸机内布置了三个冷却区：

——一次冷却区：

钢水在结晶器内形成足够厚且均匀的坯壳，保证出结晶器不拉漏。

——二次冷却区：

喷水冷却以加速内部热量的传递使铸坯完全凝固。

——三次冷却区：

使铸坯温度均匀化。

（2）连铸坯凝固是沿液相在凝固温度区把液体转变为固体的过程。

连铸坯可看成是液相很长的钢锭，以一个固定速度在连铸机内沿弧形轨道运动，铸坯在运动中凝固。

实质上是沿液相固液界面的潜热释放和传递过程。

而在凝固界面的晶体强度非常小（仅1～3N/mm2），由变形到断裂的应变为0.2～0.4%。

因此，当铸坯所受的外力（如鼓肚力、矫直力、热应力等）超过上述临界值，就在固液界面产生裂纹，并沿柱状晶扩展，直到凝固壳能抵抗外力为止。

这是铸坯产生内裂纹的根本原因。

（3）连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。

凝固生长经历了三个阶段：

——钢水在结晶器形成初生坯壳。

——带液芯的铸坯在二次冷却区稳定生长。

——临近凝固末期的液相加速生长。

在凝固过程中，结晶器注流在液相引起的流动和混合对铸坯凝固有重要影响。

研究指出：

液相上部为强制对流区，对流区高度决定于注流方式、浸入式水口类型和铸坯断面。

在液相下部液体流动主要是坯壳收缩、晶体下沉所引起的自然对流，或者是由铸坯鼓肚所引起的流动。

流动对铸坯结构、夹杂物上浮及溶质元素偏析有重要影响。

（4）已凝固坯壳在连铸机内冷却可看成是经历形变热处理。

凝固壳一方面受到力的作用，另一方面受到喷水冷却，随温度的降低发生相变，组织也发生变化，可能发生硫化物、氮化物质点在晶界沉淀，增加高温脆性，是铸坯产生表面裂纹的根源。

因此，应深入认识上述四个方面相互联系和相互制约的规律，才能在设备和工艺上制订正确的对策，使连铸机达到生产效率高和铸坯质量好的目的。

24、钢水凝固放出的热量包括哪几部分？

钢水从浇注温度冷却到室温放出的热量包括三部分：

⑴钢水过热：

钢水从浇注温度冷却到凝固温度放出的热量。

⑵凝固潜热：

钢水从液相线温度（TL）冷却到固相线温度（TS）放出的热量。

⑶物理显热：

钢从固相线温度冷却到室温放出的热量。

凝固潜热主要决定于钢成分。

对纯铁为273kJ/kg，对低碳钢为310kJ/kg。

只有潜热放出来，钢水才能凝固，要提高凝固速度，就是加速潜热的放出。

因此潜热的放出速度直接关系到连铸的生产率及成品质量。

25、为什么C=0.12～0.17%时钢对裂纹敏感性最强？

大量的生产统计指出，当钢中C=0.12～0.17%时连铸坯纵裂最严重。

拉速越高，纵裂趋向加重，为什么C=0.12～0.17%时铸坯纵裂变得严重呢？

其原因是：

（1）δFe→γFe转变线收缩量。

由Fe—C相图可知，C＞0.12%时进入包晶反应区，即有δFe+液体→γFe的转变，当C=0.12～0.17%，结晶区弯月面形成的初生坯壳δFe，在固相线温度以下25℃时发生δFe→γFe转变，线收缩系数为9.8×

10-5/℃，而C＜0.1%时，δFe线收缩约为～2×

10-5/℃。

也就是发生δFe→γFe转变时，线收缩量增加3.8%。

（2）线收缩量大，使坯壳与铜壁过早脱离形成气隙，导出热流最小，坯壳最薄。

结晶器热流测试指出，C＜0.10%，热流为37Cal/cm2·

S；

C=0.12%，热流为32Cal/cm2·

s；

C=0.2%，热流为39Cal/cm2·

s。

（3）凝固收缩和钢水静压力不均衡作用，使薄的坯壳表面粗糙、折皱，严重时形成凹陷。

凹陷部位冷却和凝固比其他部位慢，组织粗化，在热应力和钢水鼓胀力作用下，在凹陷处造成应力集中而产生裂纹。

在二次冷却区继续扩展。

坯壳表面凹陷越深，纵裂纹出现的几率就越大。