第八章連鑄坯的質(zhì)量控制

1、l概述概述l鑄坯的潔凈度鑄坯的潔凈度l鑄坯表面質(zhì)量及控制鑄坯表面質(zhì)量及控制l鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制l連鑄坯形狀缺陷及控制連鑄坯形狀缺陷及控制l連鑄坯的質(zhì)量概念包括：連鑄坯的質(zhì)量概念包括：鑄坯潔凈度（鋼鑄坯潔凈度（鋼中非金屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，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，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)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）；鑄量（中間裂紋，角部裂紋，偏析等）；鑄坯斷面形狀。坯斷面形狀。l連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略：連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略：鑄坯潔凈度

2、決定于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)的凝固過坯內(nèi)部質(zhì)量決定于鋼水在二冷區(qū)的凝固過程。程。 l連鑄坯潔凈度評價包括：連鑄坯潔凈度評價包括： 鋼中總氧量；鋼中總氧量； 鋼中微觀夾雜物量鋼中微觀夾雜物量（50m50m）；）； 鋼中大顆粒夾雜物量鋼中大顆粒夾雜物量（50m50m）。）。 l連鑄凝固速度快，夾雜物長大機會少，連鑄凝固速度快，夾雜物長大機會少，尺寸小，不易上??；尺寸小，不易上??；l連鑄多了中間包，鋼液和大氣、熔渣、連鑄多了中間包，鋼液

3、和大氣、熔渣、耐火材料接觸時間長，易被污染；耐火材料接觸時間長，易被污染；l模鑄鋼錠夾雜物多集中在頭尾部，通過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，而連鑄僅靠切頭尾可減輕夾雜物危害，而連鑄僅靠切頭尾難以解決問題。切頭尾難以解決問題。l機型。夾雜物在弧形結(jié)晶器中易聚集到內(nèi)弧側(cè)。機型。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。可以通過提高鋼水凈化技術(shù)來彌補。l連鑄操作。正常澆鑄時，主要由鋼水潔凈度決連鑄操作。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)重增

4、加（初期鋼水被耐火材料污染較嚴(yán)重;末期渦末期渦流作用會把液面較低的中間包渣吸入結(jié)晶器流作用會把液面較低的中間包渣吸入結(jié)晶器;換換包期間夾雜物易增多）。包期間夾雜物易增多）。l耐火材料質(zhì)量。鋼液中的耐火材料質(zhì)量。鋼液中的Mn、Al等元素與耐火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材料中的氧化物發(fā)生反應(yīng)形成不能上浮的低熔點渣層會殘留在鑄坯中。點渣層會殘留在鑄坯中。l提高鑄坯潔凈度的措施：提高鑄坯潔凈度的措施：（1）無渣出鋼）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式）選擇合適的精煉處理方式 （3）采用無氧化澆鑄技術(shù)）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）充分發(fā)揮中間包冶金

5、凈化的作用 （5）選用優(yōu)質(zhì)耐火材料）選用優(yōu)質(zhì)耐火材料 （6）充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用）充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用 （7）采用電磁攪拌技術(shù)，控制鑄流運動）采用電磁攪拌技術(shù)，控制鑄流運動l控制表面質(zhì)量的必要性控制表面質(zhì)量的必要性l表面缺陷的形成表面缺陷的形成l表面裂紋的主要種類表面裂紋的主要種類l液面結(jié)殼液面結(jié)殼l凹坑和重皮凹坑和重皮l連鑄坯表面質(zhì)量的好壞決定了鑄連鑄坯表面質(zhì)量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整；坯在熱加工之前是否需要精整；l表面質(zhì)量是影響金屬收得率和成表面質(zhì)量是影響金屬收得率和成本的重要因素；本的重要因素；l表面質(zhì)量是鑄坯熱送和直接軋制表面質(zhì)量是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。的前提條

6、件。l表面缺陷主要包括：表面裂紋、表面缺陷主要包括：表面裂紋、表面夾渣、深振痕、表面氣泡表面夾渣、深振痕、表面氣泡和皮下氣泡、氣孔等。和皮下氣泡、氣孔等。l原因：主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液原因：主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固（即一次冷卻）所控制。凝固（即一次冷卻）所控制。l星狀裂紋星狀裂紋l表面縱、橫裂紋表面縱、橫裂紋l角部縱裂紋角部縱裂紋l多發(fā)生在板坯上下寬面，深度在多發(fā)生在板坯上下寬面，深度在1-3mml原因：結(jié)晶器銅壁內(nèi)腔的磨損導(dǎo)致低熔原因：結(jié)晶器銅壁內(nèi)腔的磨損導(dǎo)致低熔 點點Cu滲入鋼液。滲入鋼液。l預(yù)防措施：結(jié)晶器內(nèi)壁鍍預(yù)防措施：結(jié)晶器內(nèi)壁鍍Cr（不適合做（不適合做較厚的鍍層）或較厚的鍍層）或Ni

7、（適于做較厚的鍍（適于做較厚的鍍層），能有效的隔絕層），能有效的隔絕Cu滲入鋼液。滲入鋼液。l多發(fā)生在板坯寬面中央部位。多發(fā)生在板坯寬面中央部位。l原因：初生坯殼厚度不均勻，在坯殼原因：初生坯殼厚度不均勻，在坯殼薄的地方應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過坯殼薄的地方應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過坯殼的抗拉強度時會產(chǎn)生裂紋。的抗拉強度時會產(chǎn)生裂紋。l影響因素：影響因素： 1、鋼水成分，硫、磷的含量過高；、鋼水成分，硫、磷的含量過高； 2、澆鑄溫度高；、澆鑄溫度高； 3、澆鑄速度大；、澆鑄速度大； 4、板坯寬度過大；、板坯寬度過大； 5、保護渣粘度不合理；、保護渣粘度不合理； 6、結(jié)晶器液面波動過大；、結(jié)晶器液面波動過大

8、； 7、鑄坯橫向冷卻不均勻。、鑄坯橫向冷卻不均勻。l預(yù)防措施：預(yù)防措施： 1、降低鋼水中硫磷含量；、降低鋼水中硫磷含量； 2、適當(dāng)降低澆鑄溫度和澆鑄速度；、適當(dāng)降低澆鑄溫度和澆鑄速度； 3、控制結(jié)晶器的液面波動；、控制結(jié)晶器的液面波動； 4、檢查冷卻水；、檢查冷卻水； 5、選擇合適黏度的保護渣。、選擇合適黏度的保護渣。l原因：多發(fā)生在高碳鋼中，當(dāng)鋼坯處于原因：多發(fā)生在高碳鋼中，當(dāng)鋼坯處于 高溫脆性區(qū)時對其進(jìn)行矯直所致。高溫脆性區(qū)時對其進(jìn)行矯直所致。 l影響因素：影響因素： 1、結(jié)晶器振動不良；、結(jié)晶器振動不良； 2、輥子偏心；、輥子偏心； 3、鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)不對正；、鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)不對正； 4、鑄

9、坯角部冷卻過強。、鑄坯角部冷卻過強。l預(yù)防措施：預(yù)防措施： 1、提高結(jié)晶器振動頻率，保證振動精度、提高結(jié)晶器振動頻率，保證振動精度 和穩(wěn)定性；和穩(wěn)定性； 2、降低矯直溫度，避開高溫脆性區(qū)；、降低矯直溫度，避開高溫脆性區(qū)； 3、保證鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；、保證鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)的穩(wěn)定運行； 4、鑄坯角部適當(dāng)弱冷。、鑄坯角部適當(dāng)弱冷。l發(fā)生在距角部發(fā)生在距角部30-50mm的寬面上，常出的寬面上，常出 現(xiàn)在方坯中?，F(xiàn)在方坯中。l發(fā)生幾率隨拉速的增加而增加。發(fā)生幾率隨拉速的增加而增加。l原因：結(jié)晶器窄邊錐度與寬邊方向上的坯原因：結(jié)晶器窄邊錐度與寬邊方向上的坯殼收縮量不一致，進(jìn)入二冷區(qū)后會進(jìn)一步殼收縮量不

10、一致，進(jìn)入二冷區(qū)后會進(jìn)一步擴大。擴大。 l預(yù)防措施：增加結(jié)晶器窄邊錐度，使其與預(yù)防措施：增加結(jié)晶器窄邊錐度，使其與寬邊方向上的坯殼收縮量保持一致。寬邊方向上的坯殼收縮量保持一致。l液面結(jié)殼是指在結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面之上，保液面結(jié)殼是指在結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面之上，保護渣層下邊漂浮著浮冰似的鋼殼。護渣層下邊漂浮著浮冰似的鋼殼。 結(jié)殼厚度與其在液面上的停留時間有關(guān)，有結(jié)殼厚度與其在液面上的停留時間有關(guān)，有的可達(dá)的可達(dá)300mm厚。厚。l產(chǎn)生原因：液面附近溫度低，鋼水不活動。產(chǎn)生原因：液面附近溫度低，鋼水不活動。l可以合理設(shè)計浸入式水口側(cè)孔角度改善?？梢院侠碓O(shè)計浸入式水口側(cè)孔角度改善。l判斷標(biāo)準(zhǔn)：常用振痕的不

11、規(guī)律性，粗大的夾判斷標(biāo)準(zhǔn)：常用振痕的不規(guī)律性，粗大的夾雜和大孔洞等標(biāo)志判斷。雜和大孔洞等標(biāo)志判斷。l鑄坯初始凝固所形成坯殼厚度的不均勻，鑄坯初始凝固所形成坯殼厚度的不均勻，坯殼與器壁的摩擦導(dǎo)致鑄坯表面形成皺坯殼與器壁的摩擦導(dǎo)致鑄坯表面形成皺紋，嚴(yán)重的呈現(xiàn)為山谷狀的凹陷，即凹紋，嚴(yán)重的呈現(xiàn)為山谷狀的凹陷，即凹坑。鐵素體鋼發(fā)生凹坑的幾率較大?？印ｈF素體鋼發(fā)生凹坑的幾率較大。l形成凹坑之處的冷卻速度較低，導(dǎo)致組形成凹坑之處的冷卻速度較低，導(dǎo)致組織粗糙化，易造成顯微偏析和裂紋?？棿植诨?，易造成顯微偏析和裂紋。l鑄坯拉出的過程中，若橫向凹陷處滲漏鑄坯拉出的過程中，若橫向凹陷處滲漏出來的鋼水能夠重新凝固，

12、即形成重皮。出來的鋼水能夠重新凝固，即形成重皮。否則導(dǎo)致漏鋼事故的發(fā)生。否則導(dǎo)致漏鋼事故的發(fā)生。l結(jié)晶器上下振動時，在鑄坯表面形成結(jié)晶器上下振動時，在鑄坯表面形成周期性的和拉坯方向垂直的振動痕跡。周期性的和拉坯方向垂直的振動痕跡。較深（大于較深（大于0.5mm）時，振痕谷部會）時，振痕谷部會形成缺陷，危害成品質(zhì)量。形成缺陷，危害成品質(zhì)量。l振痕深度與振動參數(shù)、含碳量、保護振痕深度與振動參數(shù)、含碳量、保護渣性能及結(jié)晶器液面波動狀態(tài)等因素渣性能及結(jié)晶器液面波動狀態(tài)等因素有關(guān)。有關(guān)。l形成原因：凝固過程中，鋼中氧、氫、氮形成原因：凝固過程中，鋼中氧、氫、氮和碳等元素在凝固界面富集，當(dāng)其生成的和碳等元

13、素在凝固界面富集，當(dāng)其生成的CO、H2、N2等氣體的總壓力大于鋼水靜等氣體的總壓力大于鋼水靜壓力和大氣壓力之和時，即有氣泡產(chǎn)生。壓力和大氣壓力之和時，即有氣泡產(chǎn)生。l漏出表面的稱為表面氣泡；潛伏在表面下漏出表面的稱為表面氣泡；潛伏在表面下邊又靠近表面的稱為皮下氣泡。邊又靠近表面的稱為皮下氣泡。l為了防止表面氣泡的生成，首要條件是控為了防止表面氣泡的生成，首要條件是控制鋼中的總氣體含量。制鋼中的總氣體含量。l表面夾渣多為表面夾渣多為Si-Mn系夾渣，會造成系夾渣，會造成表面條紋缺陷；皮下夾渣多為表面條紋缺陷；皮下夾渣多為Al2O3系細(xì)小夾渣，是深沖薄板鋼表面質(zhì)量系細(xì)小夾渣，是深沖薄板鋼表面質(zhì)量降

14、低的主要原因。降低的主要原因。l主要影響因素：鋼水純凈度，保護渣主要影響因素：鋼水純凈度，保護渣的化學(xué)組成、物理性能及液面波動狀的化學(xué)組成、物理性能及液面波動狀態(tài)。態(tài)。l定義定義l內(nèi)部缺陷的形成原因內(nèi)部缺陷的形成原因l內(nèi)部裂紋的主要種類內(nèi)部裂紋的主要種類l減少內(nèi)部裂紋的措施減少內(nèi)部裂紋的措施l鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量是指鑄坯是否具是指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)（凝固過程中有正確的凝固結(jié)構(gòu)（凝固過程中形成的等軸晶和柱狀晶的比例）、形成的等軸晶和柱狀晶的比例）、偏析程度，內(nèi)部裂紋、夾雜物含偏析程度，內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。量及分布狀況等。l內(nèi)部缺陷主要包括內(nèi)部裂紋、中內(nèi)部缺陷主要包括

15、內(nèi)部裂紋、中心偏析、中心疏松、非金屬夾雜心偏析、中心疏松、非金屬夾雜物。物。l原因：內(nèi)部缺陷的形成與二冷區(qū)原因：內(nèi)部缺陷的形成與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關(guān)。的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關(guān)。 l內(nèi)部橫向裂紋內(nèi)部橫向裂紋l內(nèi)部縱向裂紋內(nèi)部縱向裂紋l拉伸力作用到凝固界面拉伸力作用到凝固界面l造成柱狀晶的晶間開裂造成柱狀晶的晶間開裂l偏析元素富集的鋼液填充到開裂偏析元素富集的鋼液填充到開裂的空隙中的空隙中l(wèi)形成原因：坯殼受擠壓發(fā)生變形形成原因：坯殼受擠壓發(fā)生變形l主要影響因素：主要影響因素： 1、鑄坯所受彎曲力和矯直力過大；、鑄坯所受彎曲力和矯直力過大； 2、支撐輥對正不良；、支撐輥對正不良； 3、輥子

16、偏心；、輥子偏心； 4、鋼水含硫量過大。、鋼水含硫量過大。l包括中心線裂紋、三角區(qū)裂紋和角部裂紋包括中心線裂紋、三角區(qū)裂紋和角部裂紋 l形成原因：液相穴末端板坯鼓肚；形成原因：液相穴末端板坯鼓肚； 板坯寬面、窄面鼓肚板坯寬面、窄面鼓肚 l主要影響因素：主要影響因素： 1、澆鑄速度過快；、澆鑄速度過快； 2、澆鑄溫度過高；、澆鑄溫度過高； 3、鋼水含硫量過大；、鋼水含硫量過大； 4、結(jié)晶器錐度太??；、結(jié)晶器錐度太?。?5、鑄流不對正。、鑄流不對正。l采用多點矯直技術(shù)以彌補單點矯直的采用多點矯直技術(shù)以彌補單點矯直的不足不足l二冷區(qū)采用合適的夾輥輥距，支撐輥二冷區(qū)采用合適的夾輥輥距，支撐輥準(zhǔn)確對弧準(zhǔn)

17、確對弧 l二冷區(qū)水量、水壓分配適當(dāng)，保持鑄二冷區(qū)水量、水壓分配適當(dāng)，保持鑄坯表面溫度均勻坯表面溫度均勻 l最好采用液壓控制機構(gòu)控制壓下量最好采用液壓控制機構(gòu)控制壓下量l連鑄坯的中心部位形成的元素富集的偏析帶。連鑄坯的中心部位形成的元素富集的偏析帶。l形成原因：冶金因素和機械因素。形成原因：冶金因素和機械因素。 冶金因素影響的形成階段冶金因素影響的形成階段- 柱狀晶的生長；柱狀晶的生長； 由于某些工藝因素的影響使得柱狀晶的生由于某些工藝因素的影響使得柱狀晶的生長變得很不穩(wěn)定；長變得很不穩(wěn)定； 優(yōu)先生長的柱狀晶在鑄坯中心相遇，形成優(yōu)先生長的柱狀晶在鑄坯中心相遇，形成“晶橋晶橋”； “晶橋晶橋”形成

18、后上部鋼水受阻不能對下部形成后上部鋼水受阻不能對下部鋼水的凝固收縮進(jìn)行及時補充。鋼水的凝固收縮進(jìn)行及時補充。l機械因素主要是鑄坯機械因素主要是鑄坯“鼓肚鼓肚”。發(fā)生。發(fā)生鼓肚時，鑄坯中心產(chǎn)生了相當(dāng)于負(fù)壓鼓肚時，鑄坯中心產(chǎn)生了相當(dāng)于負(fù)壓的抽力作用，此時二相區(qū)內(nèi)被偏析元的抽力作用，此時二相區(qū)內(nèi)被偏析元素富集的不純鋼液，被吸向心部形成素富集的不純鋼液，被吸向心部形成中心偏析帶。中心偏析帶。l澆鑄溫度。溫度高，柱狀晶發(fā)達(dá)，偏析澆鑄溫度。溫度高，柱狀晶發(fā)達(dá)，偏析嚴(yán)重；溫度低，等軸晶發(fā)達(dá)，偏析輕微。嚴(yán)重；溫度低，等軸晶發(fā)達(dá)，偏析輕微。l拉坯速度。拉速增大，偏析嚴(yán)重。拉坯速度。拉速增大，偏析嚴(yán)重。l含碳量。

19、中碳鋼偏析最輕，低碳鋼和高含碳量。中碳鋼偏析最輕，低碳鋼和高碳鋼較為嚴(yán)重。碳鋼較為嚴(yán)重。l斷面大小和形狀。隨斷面增大偏析區(qū)寬斷面大小和形狀。隨斷面增大偏析區(qū)寬度減小；板坯較方坯的偏析程度輕。度減?。话迮鬏^方坯的偏析程度輕。l預(yù)防措施：預(yù)防措施： 1、液相穴末端采用收縮輥縫；、液相穴末端采用收縮輥縫； 2、改善鑄坯導(dǎo)向支撐系統(tǒng)；、改善鑄坯導(dǎo)向支撐系統(tǒng)； 3、更換彎曲輥子；、更換彎曲輥子； 4、調(diào)整澆鑄溫度和速度；、調(diào)整澆鑄溫度和速度； 5、維持正確的結(jié)晶器錐度；、維持正確的結(jié)晶器錐度； 6、檢查噴水冷卻系統(tǒng)；、檢查噴水冷卻系統(tǒng)； 7、降低鋼水硫含量。、降低鋼水硫含量。l菱形變形菱形變形l圓柱坯變

20、形圓柱坯變形l鼓肚變形鼓肚變形l定義：大、小方坯的一對角小于定義：大、小方坯的一對角小于 9090，另一對角大于，另一對角大于9090, , 也叫脫方。兩對角線長度也叫脫方。兩對角線長度 之差稱為脫方量。之差稱為脫方量。l應(yīng)對菱形變形的措施：應(yīng)對菱形變形的措施：（1 1）控制好鋼液成分）控制好鋼液成分 （2 2）一冷最好用軟水冷卻）一冷最好用軟水冷卻（3 3）保持結(jié)晶器內(nèi)腔為正方形，以保）保持結(jié)晶器內(nèi)腔為正方形，以保證證 凝固坯殼形狀規(guī)正凝固坯殼形狀規(guī)正（4 4）結(jié)晶器錐度恰當(dāng)）結(jié)晶器錐度恰當(dāng)（5 5）結(jié)晶器以下的）結(jié)晶器以下的600mm600mm距離要嚴(yán)格距離要嚴(yán)格 對弧，并確保二冷區(qū)的均勻冷卻對弧，并確保二冷區(qū)的均勻冷卻l定義：圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊定義：圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊 形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴(yán)重。嚴(yán)重。 l橢圓變形原因：橢圓變形原因：（1）