連續(xù)鑄鋼質(zhì)量篇PPT通用課件

1、9.4 質(zhì) 量 篇9.4.1 連鑄坯結(jié)構(gòu)特征9.4.2 連鑄坯缺陷9.4.3 連鑄坯質(zhì)量檢查和控制9.4.1 連鑄坯結(jié)構(gòu)特征1.連鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)及檢驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)用硫印或酸浸的方法在鑄坯橫斷面或縱斷面上顯示出來的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。觀察鑄坯內(nèi)部偏析及硫化物的分布情況。 內(nèi)部組織與普通鋼錠相似，也由邊緣等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)三個(gè)結(jié)晶區(qū)組成。9.4.1連鑄坯結(jié)構(gòu)特征2.偏析“小鋼錠凝固模型”枝晶“搭橋”，把正在凝固中的鑄坯分隔成若干小的區(qū)域；在小鋼錠底部，由于結(jié)晶沉積產(chǎn)生正偏析和縮孔3.“V”型偏析 縱剖面上的中心等軸晶區(qū)出現(xiàn)“V”偏析，是由兩相區(qū)濃化鋼水流動(dòng)引起，也叫點(diǎn)狀偏析或半宏觀偏析。內(nèi)部凝固

2、結(jié)構(gòu)的控制1.影響連鑄坯凝固組織及偏析的因素1）澆注條件的影響2）鋼中含C量的影響3）連鑄機(jī)機(jī)型的影響4）鑄坯尺寸的影響小斷面鑄坯枝晶容易“搭橋”，柱狀晶發(fā)達(dá)；大斷面鑄坯枝晶不易“搭橋”，柱狀晶區(qū)比例相對(duì)較小。內(nèi)弧側(cè)柱狀晶長度外弧側(cè)1-內(nèi)弧側(cè)2-外弧側(cè)內(nèi)部凝固結(jié)構(gòu)的控制2.擴(kuò)大等軸晶的方法1）低溫澆注或“零”過熱度澆注2）添加抗生劑，如Fe粉或鋼絲、稀土、鈷-硼酸鹽等。3）調(diào)整二冷水量4）電磁攪拌技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)部凝固結(jié)構(gòu)的控制3.降低連鑄坯中心偏析、疏松和V型偏析的方法1）電磁攪拌2）輕壓下技術(shù)壓下量用于補(bǔ)償鑄坯最后凝固時(shí)的收縮，防止?jié)饣撘旱牧鲃?dòng)。3）連續(xù)鍛壓技術(shù)使液相穴末端形成致密的固相，防

3、止?jié)饣撘旱牧鲃?dòng)。4）“零”過熱度澆注等軸晶率提高小方坯中心疏松的改善輕壓下對(duì)中心偏析面積的影響9.4.2 連鑄坯缺陷1.連鑄坯質(zhì)量特征四項(xiàng)指標(biāo)：幾何形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部組織致密性、鋼的清潔性連鑄的特點(diǎn)：過程可控2.連鑄坯缺陷分類1）表面缺陷2）內(nèi)部缺陷3）形狀缺陷1-橫向角部裂紋2-縱向角部裂紋3-橫向裂紋4-縱向裂紋5-星形裂紋6-深振痕7-針孔8-宏觀夾雜表面縱裂紋連鑄板坯表面中心部發(fā)生最多；長度30mm-10m;深度2-70mm;鑄坯 “黑皮”狀態(tài)即容易發(fā)現(xiàn)。表面縱裂紋的形成原因表面縱裂紋的形成原因表面縱裂紋的形成原因縱裂紋的形成原因表面縱裂紋與碳含量的關(guān)系含碳0.09-0.17%的亞

4、包晶鋼連鑄板坯縱裂紋發(fā)生率明顯高于其它碳含量的鋼種?？v裂紋防止要點(diǎn)及對(duì)策表面橫裂紋（振痕裂紋）角部橫裂紋橫裂紋的成因及防止對(duì)策橫裂、角橫裂的成因：振痕（缺口效應(yīng)、雜質(zhì)富集）；鋼中Al、N、V等碳、氮化物析出，增加鋼的脆性；二冷溫度控制模式不當(dāng)，鑄坯表面溫度進(jìn)入脆性溫度區(qū)；矯直應(yīng)力。防止橫裂、角橫裂的對(duì)策：減小振痕深度，增大振痕曲率半徑；減小結(jié)晶器鋼水液面波動(dòng)；減小結(jié)晶器鑄坯摩擦力；提高鑄機(jī)對(duì)弧、對(duì)中精度；減少鋼中氮含量，控制碳、氮化物析出；采用合適的二冷溫度模式；矯直溫度避開鋼的脆性溫度區(qū)。星形裂紋星形裂紋的成因及防止對(duì)策針孔缺陷針孔的成因及防止對(duì)策表面夾渣表面夾渣的成因及防止對(duì)策連鑄坯內(nèi)部缺

5、陷1-內(nèi)部角裂2-側(cè)面中間裂紋3-中心線裂紋4-中心線偏析5-疏松6-中間裂紋7-非金屬夾雜物8-皮下鬼線9-縮孔10-中心星狀裂紋 對(duì)角線裂紋11-針孔12-半宏觀偏析連鑄坯內(nèi)部缺陷1.內(nèi)部裂紋發(fā)生在凝固前沿，也稱“凝固裂紋”，又稱“偏析裂紋” 形成過程：1）拉伸應(yīng)力作用到凝固界面上； 2）造成沿一次枝晶或等軸晶的晶界開裂； 3）濃化的鋼液填充到開裂的空隙中。原因：鑄坯在冷卻、彎曲和矯直過程中，其內(nèi)部變形率超過該鋼種的允許變形率（1340，=0.2%）中間裂紋原因：鑄坯表面溫度回升； 鋼水過熱度太大； 含C量及Mn/S比；措施：控制二冷強(qiáng)度(弱冷)； 控制澆注溫度； 采用電磁攪拌。連鑄坯內(nèi)部

6、裂紋板坯中心線裂紋（斷面裂紋）原因：凝固末期鑄坯芯部收縮產(chǎn)生張應(yīng)力；板坯鼓肚；過熱度太大；澆注太快，二冷過激，造成“枝晶搭橋”；H10ppm。防止措施：保持平滑的液相穴形狀，使坯殼均勻生長；調(diào)整輥列系統(tǒng)；防止凝固末期劇烈冷卻； 保持合適的過熱度； 降低鋼中含H量。對(duì)角線裂紋（角部裂紋）原因：方坯脫方（菱形變形）防止措施：選用合適的結(jié)晶器錐度；結(jié)晶器與夾輥準(zhǔn)確對(duì)中；加強(qiáng)出結(jié)晶器鑄坯的冷卻。連鑄坯內(nèi)部缺陷矯直與彎曲裂紋原因：鑄坯內(nèi)部受張應(yīng)力作用的一側(cè)。防止措施： 采用多點(diǎn)矯直技術(shù)； 壓縮澆鑄技術(shù)。非金屬夾雜物 50 m 宏觀夾雜。連鑄坯形狀缺陷1）菱形變形（脫方）當(dāng)脫方量大于3%，原因：結(jié)晶器錐度

7、不當(dāng)，冷卻不均勻，坯殼厚度不均勻，產(chǎn)生不均勻收縮。2）鼓肚變形 鼓肚量的大小與鋼水靜壓力、夾輥間距、冷卻強(qiáng)度等因素有關(guān)。大于6%時(shí)，連鑄坯質(zhì)量檢查和控制連鑄是一個(gè)可控過程，通過對(duì)凝固過程的檢查和控制可獲得質(zhì)量控制。了解連鑄條件與鑄坯缺陷之間的相互關(guān)系就可能預(yù)先判定產(chǎn)品質(zhì)量。質(zhì)量檢查的內(nèi)容：1）鋼水成分（目標(biāo)成分、微量元素、氣體含量等）2）鑄坯外形尺寸（斷面、長度等）3）表面質(zhì)量（裂紋、氣孔等）4）內(nèi)部質(zhì)量（清潔性、裂紋、偏析等）1.鋼水質(zhì)量中間包取樣、測溫（連續(xù)）、保護(hù)渣消耗、成分變化、液渣層厚度、耐火材料襯的剝落、吹氬等操作。連鑄坯質(zhì)量檢查和控制2.鑄坯質(zhì)量檢查鑄坯幾何尺寸檢測（紅外輻射法、

8、激光法）超聲波測內(nèi)部質(zhì)量深度酸浸或硫印檢查鑄坯宏觀組織、宏觀偏析和清潔性。3.表面檢查和清理1）根據(jù)表面直接輻射的光學(xué)系統(tǒng)；2）用外來光源的光學(xué)系統(tǒng)；3）渦流系統(tǒng)；4）超聲波法；5）感應(yīng)加熱法；4.鑄機(jī)狀況檢查鑄機(jī)對(duì)中狀態(tài)、結(jié)晶器幾何形狀、二冷噴嘴堵塞情況。9.5 綜 合 篇9.5.1 連鑄坯熱裝和直接軋制9.5.2 薄板坯（帶）連鑄9.5.3 連鑄過程的檢測和自動(dòng)控制9.5.4 連鑄電磁攪拌技術(shù)9.5.5 連鑄的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)9.5.1 連鑄坯熱裝和直接軋制1.熱裝和直接軋制的工藝流程和優(yōu)點(diǎn)1）工藝流程2）優(yōu)點(diǎn)比較項(xiàng)目冷裝CC-CCR熱裝CC-HCR直接熱裝CC-DHCR連軋CCDR軋鋼所需燃

9、耗105kJ/t1.3380.8780.3850燒損/%1-20.5-0.70.2-0.80從出鋼到軋制成成品所需時(shí)間/h30-405-101-20.5-1連鑄鑄坯冷卻表面清理檢驗(yàn)部分清理加熱爐軋制直接軋制熱裝連鑄與軋鋼間銜接模式1100CC-DR700-1000CC-DHCR處于（）區(qū)CC-HCR400-700CC-HCR冷裝CC-CCR連鑄坯熱裝和直接軋制2.實(shí)現(xiàn)熱裝和直接軋制的技術(shù)關(guān)鍵1）無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)2）高溫連鑄坯生產(chǎn)技術(shù) 高溫出坯技術(shù)緩冷 鑄坯保溫技術(shù)保溫罩 鑄坯邊角部溫度補(bǔ)償技術(shù)感應(yīng)加熱、 煤氣燒嘴加熱 熱軋程序中負(fù)荷的最佳安排3.提高鑄坯直送率技術(shù) 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)一體化，軋鋼生產(chǎn)計(jì)

10、劃必須按連鑄的出坯順序制定。如連鑄連軋時(shí)，采用板坯寬度可調(diào)技術(shù)，緩和連鑄和熱軋機(jī)工序之間的矛盾。質(zhì)量控制的工藝技術(shù)轉(zhuǎn)爐鋼廠鋼包脫氣中間包結(jié)晶器二冷鑄坯導(dǎo)輥矯直火焰切割質(zhì)量檢查減少夾雜防止脫氧產(chǎn)物少渣吹煉脫氧大斷面氣孔焊接超聲波探傷浮游分離SCR法T型中包大弧形半徑擋渣墻防止不純潔保護(hù)氣體密封液面調(diào)節(jié)防止表面缺陷均勻冷卻高頻振動(dòng)緩勻冷卻熱態(tài)檢查防止脆化調(diào)整結(jié)晶器冷卻高溫矯直防止中間偏析偏析分布電磁攪拌在線取樣板坯樣品防止突起模擬冷卻調(diào)節(jié)防止內(nèi)部裂紋減小內(nèi)應(yīng)力多點(diǎn)彎曲壓縮澆注連鑄機(jī)和熱軋機(jī)的直接連接技術(shù)薄板坯（帶）連鑄Conventional Process route Near-net-shap

11、e casting techniqueMolten steelSlab casterSlabSlab conditioningReheating furnaceRougher millSheet barFinisher millHot strip productCold strip productCold rollinglThin slab casterStrip casterThin strip caster1-5mm thick20-40mm thick20-500m150-350mm thick薄板坯（帶）連鑄1.CSP(Compact Strip Production)生產(chǎn)工藝 緊湊式

12、帶鋼生產(chǎn)線CSP工藝結(jié)晶器特征 連鑄機(jī)結(jié)晶器為漏斗狀，并配一個(gè)可防二次氧化的異形浸入式水口。頂視圖剖視圖薄板坯（帶）連鑄2.ISP（In-line Strip Production）生產(chǎn)工藝在線帶鋼生產(chǎn)線特點(diǎn)：1）采用立彎式結(jié)晶器；2）采用薄壁收縮式長 水口；3）采用鑄軋工藝 。薄形浸入式水口 薄板坯（帶）連鑄3.同步結(jié)晶器澆注薄板坯工藝1)Twin-belt thin slab castersTwin-belt thin slab castersHorizontal thin slab castersHorizontal thin slab casters同步結(jié)晶器澆注薄板坯工藝2）Pilo

13、t-scale thin slab casters帶鋼及薄帶鋼連鑄工藝1）Twin-roll strip castersTwin-roll strip castersUnequal diameter twin rolls strip casters帶鋼及薄帶鋼連鑄工藝2）Single-roll strip casters帶鋼及薄帶鋼連鑄工藝3）Spray casting techniquesSpray rolling equipment連鑄過程的檢測和自動(dòng)控制1.過程檢測傳感器及儀表1)鋼水重量、溫度及含氧量檢測儀表鋼水重量 有起重機(jī)吊鉤稱重法和鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置稱重傳感器兩種方法。 應(yīng)變片傳感器

14、原理為：橋路輸出電壓：連鑄過程檢測傳感器及儀表鋼水溫度測量采用快速測溫頭，用Pt-Rh-Pt10分度號(hào)為S的熱電偶，測量精度較高。 測量原理見下圖。邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理溫度曲線平臺(tái)連鑄過程檢測傳感器及儀表鋼水含氧量測量采用氧濃差電池，濃差電池的電動(dòng)勢計(jì)算公式為：連鑄過程檢測傳感器及儀表中間包連續(xù)測溫連鑄過程檢測傳感器及儀表2）鋼水液面測量中間包液面測量a.稱重法到達(dá)設(shè)定重量關(guān)閉鋼包水口，低于設(shè)定值打開水口，使中間包鋼水波動(dòng)在1t左右。b.電磁感應(yīng)法裝有發(fā)送和接受線圈，液面高阻擋磁力線就較多，液面低阻擋磁力線就少。連鑄過程檢測傳感器及儀表 結(jié)晶器液位測量1）熱電偶測量法2）渦流測量法3）超聲波測量

15、法4）紅外測量法5）激光測量法6）放射性同位素測量法尋找黑點(diǎn)射線接受器，強(qiáng)度與脈沖信號(hào)大小有關(guān)連鑄機(jī)漏鋼預(yù)報(bào)裝置連鑄二冷水控制鋼包浸入式水口熔渣檢測連鑄坯表面缺陷在線檢測1）工業(yè)電視攝象法2）渦流檢測法當(dāng)表面有缺陷時(shí)，渦流的路線加長電導(dǎo)率降低磁通發(fā)生變化線圈阻抗改變測出表面缺陷。輥間距檢測1）無線電式輥間距測定裝置差動(dòng)變壓器裝在引錠桿頭部帶變送器的傳感器2）激光法輥間距測定裝置連鑄生產(chǎn)過程計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)的連接指令和實(shí)際操作操作人員對(duì)操作控制數(shù)據(jù)的指導(dǎo)微型計(jì)算機(jī)和程序裝置之間的連接操作和技術(shù)數(shù)據(jù)分析大型連鑄機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連鑄電磁攪拌1.攪拌模式根據(jù)它們?cè)谝苯痖L度上的不同位置大致有：1）結(jié)晶器電磁攪

16、拌（M-EMS）結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）跨于結(jié)晶器和足輥之間的電磁攪拌（M-IEMS）2）二冷區(qū)電磁攪拌（S-EMS）結(jié)晶器下口電磁攪拌（SM-EMS）足輥電磁攪拌（I-EMS）二冷區(qū)或鑄流電磁攪拌（S-EMS） 3）凝固末端電磁攪拌（F-EMS）連鑄電磁攪拌2.連鑄電磁攪拌工藝選擇鋼的含碳量鋼種連鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量要求表面和表層質(zhì)量凝固組織和中心疏松中心偏析0.1%超低碳和偽齒輪鋼M-EMS0.1-0.3%低碳鋼M-EMSS-EMS0.3-0.6%中碳鋼和低合金鋼M-EMSS-EMSM+S-EMSS1+S2-EMS0.6-0.9%高碳鋼M-EMSS1+S2-EMSM+F-EMSS+F-E

17、MS0.9%非常高的碳鋼M+S+F-EMS連鑄電磁攪拌3.連鑄電磁攪拌的冶金作用1）對(duì)鑄坯等軸晶帶的作用；2）對(duì)鑄坯表層質(zhì)量改善的作用；3）對(duì)鑄坯中夾雜分布的作用；4）對(duì)鑄坯中心偏析的作用；5）對(duì)鑄坯中心縮孔疏松改善的作用；6）對(duì)鑄坯攪拌帶樹枝晶形態(tài)的作用；連鑄的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 連鑄坯的產(chǎn)量 連鑄比連鑄坯合格率 連鑄坯收得率連鑄坯成材率 連鑄機(jī)作業(yè)率連澆爐數(shù) 連鑄機(jī)達(dá)產(chǎn)率溢漏率 澆成率連鑄坯的產(chǎn)量 連鑄坯產(chǎn)量是指在某一規(guī)定的時(shí)間內(nèi)合格鑄坯的產(chǎn)量。一般以月、季、年為時(shí)間計(jì)算單位。 連鑄坯產(chǎn)量（t）=生產(chǎn)鑄坯總量-檢驗(yàn)后廢品量-軋后或用戶退回廢品連鑄比 連鑄比是煉鋼生產(chǎn)工藝水平和效益的重要標(biāo)志之一，

18、反映企業(yè)連鑄生產(chǎn)狀況。連鑄坯合格率 連鑄坯合格率是產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。一般以月、年為時(shí)間統(tǒng)計(jì)單位。 連鑄坯總檢驗(yàn)量包括連鑄坯合格產(chǎn)量、冶煉廢品量、澆注廢品量和退廢量的總和。 連鑄坯切頭切尾、中間罐更換接頭量、中間罐300mm以下高度的余鋼量不計(jì)在廢品之內(nèi)。連鑄坯收得率 鑄坯收得率也稱連鑄坯的金屬收得率。它比較精確地反映了連鑄生產(chǎn)消耗和鋼液收得情況。 澆注連鑄坯鋼水量=連鑄坯合格量+廢品量+中間罐更換接頭總量+中間罐余鋼量+鋼包開澆后回爐鋼液總量+鋼包注余鋼液總量+引流溢出鋼液總量+中間罐粘鋼總量+切頭切尾總量+澆注過程及火焰切割時(shí)氧化損失鋼的總量鑄坯收得率與斷面大小有關(guān)，鑄坯斷面小收得率低些。連鑄坯成材率 如果鑄坯是兩火成材時(shí)，可用分步成材率相乘積作為全過程的成材率。連鑄機(jī)作業(yè)率 連鑄機(jī)作業(yè)率反映連鑄機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力。一般按月、季、年統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 連鑄機(jī)的實(shí)際作業(yè)時(shí)間=鋼包開澆起至切割完畢為止的時(shí)間+上引錠桿的時(shí)間