連鑄坯的質(zhì)量控制講解課件

1、連鑄坯的質(zhì)量控制第1頁，共46頁。 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第2頁，共46頁。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、概述第3頁，共46頁。二、鑄坯的潔凈度連鑄坯潔凈度評價(jià)包括： 鋼中總氧量； 鋼中微觀夾雜物量（50m）； 鋼中大顆粒夾

2、雜物量（50m）。 第4頁，共46頁。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(huì)少，尺寸小，不易上?。贿B鑄多了中間包，鋼液和大氣、熔渣、耐火材料接觸時(shí)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。第5頁，共46頁。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(shí)，主要由鋼水潔凈度決定夾雜物的多少。非正常澆鑄時(shí)，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(huì)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

3、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(huì)殘留在鑄坯中。第6頁，共46頁。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(dòng)第7頁，共46頁。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)殼凹坑和重皮第8頁，共46頁。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。

4、第9頁，共46頁。第10頁，共46頁。3.2 表面缺陷的形成表面缺陷主要包括：表面裂紋、表面夾渣、深振痕、表面氣泡和皮下氣泡、氣孔等。原因：主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固（即一次冷卻）所控制。第11頁，共46頁。3.3 表面裂紋的主要種類星狀裂紋表面縱、橫裂紋角部縱裂紋第12頁，共46頁。3.3.1 星狀裂紋多發(fā)生在板坯上下寬面，深度在1-3mm原因：結(jié)晶器銅壁內(nèi)腔的磨損導(dǎo)致低熔 點(diǎn)Cu滲入鋼液。預(yù)防措施：結(jié)晶器內(nèi)壁鍍Cr（不適合做較厚的鍍層）或Ni（適于做較厚的鍍層），能有效的隔絕Cu滲入鋼液。第13頁，共46頁。3.3.2 表面縱向裂紋多發(fā)生在板坯寬面中央部位。原因：初生坯殼厚度不均勻，在坯殼薄

5、的地方應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力超過坯殼的抗拉強(qiáng)度時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。第14頁，共46頁。影響因素： 1、鋼水成分，硫、磷的含量過高； 2、澆鑄溫度高； 3、澆鑄速度大； 4、板坯寬度過大； 5、保護(hù)渣粘度不合理； 6、結(jié)晶器液面波動(dòng)過大； 7、鑄坯橫向冷卻不均勻。第15頁，共46頁。預(yù)防措施： 1、降低鋼水中硫磷含量； 2、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(dòng)； 4、檢查冷卻水； 5、選擇合適黏度的保護(hù)渣。第16頁，共46頁。3.3.3 表面橫向裂紋原因：多發(fā)生在高碳鋼中，當(dāng)鋼坯處于 高溫脆性區(qū)時(shí)對其進(jìn)行矯直所致。 影響因素： 1、結(jié)晶器振動(dòng)不良； 2、輥?zhàn)悠模?3、鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)不對正；

6、 4、鑄坯角部冷卻過強(qiáng)。第17頁，共46頁。預(yù)防措施： 1、提高結(jié)晶器振動(dòng)頻率，保證振動(dòng)精度 和穩(wěn)定性； 2、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(yùn)行； 4、鑄坯角部適當(dāng)弱冷。第18頁，共46頁。3.3.4 角部縱向裂紋發(fā)生在距角部30-50mm的寬面上，常出 現(xiàn)在方坯中。發(fā)生幾率隨拉速的增加而增加。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(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。 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。第19頁，共46頁。3.4 液面結(jié)殼液面結(jié)殼是指在結(jié)晶器內(nèi)鋼水表面之上，保護(hù)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

7、停留時(shí)間有關(guān)，有的可達(dá)300mm厚。產(chǎn)生原因：液面附近溫度低，鋼水不活動(dòng)。可以合理設(shè)計(jì)浸入式水口側(cè)孔角度改善。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。第20頁，共46頁。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。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。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，即形成重皮。否則導(dǎo)致漏鋼事故的發(fā)生。3.5 凹坑和重皮第21頁，共46頁。結(jié)晶器上下振動(dòng)時(shí)，在鑄坯表面形成周期性的和拉坯方向垂直的振動(dòng)痕跡。較深（大于

8、0.5mm）時(shí)，振痕谷部會(huì)形成缺陷，危害成品質(zhì)量。振痕深度與振動(dòng)參數(shù)、含碳量、保護(hù)渣性能及結(jié)晶器液面波動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)。3.5 深振痕第22頁，共46頁。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CO、H2、N2等氣體的總壓力大于鋼水靜壓力和大氣壓力之和時(shí)，即有氣泡產(chǎn)生。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。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。3.6 表面氣泡（和皮下氣泡）第23頁，共46頁。表面夾渣多為Si-Mn系夾渣，會(huì)造成表面條紋缺陷；皮下夾渣多為Al2O3系細(xì)小夾渣，是深沖薄板鋼表面質(zhì)量降低的主要原因。主要影響

9、因素：鋼水純凈度，保護(hù)渣的化學(xué)組成、物理性能及液面波動(dòng)狀態(tài)。3.7 表面（皮下）夾渣第24頁，共46頁。四、鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制定義內(nèi)部缺陷的形成原因內(nèi)部裂紋的主要種類減少內(nèi)部裂紋的措施第25頁，共46頁。4.1 定義鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量是指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)（凝固過程中形成的等軸晶和柱狀晶的比例）、偏析程度，內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。第26頁，共46頁。第27頁，共46頁。4.2 內(nèi)部缺陷形成原因內(nèi)部缺陷主要包括內(nèi)部裂紋、中心偏析、中心疏松、非金屬夾雜物。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)。 第28頁，共46頁。4.3 內(nèi)部裂紋的主要種類內(nèi)部橫向裂紋內(nèi)部縱向裂紋第2

10、9頁，共46頁。內(nèi)裂紋形成的三個(gè)階段拉伸力作用到凝固界面造成柱狀晶的晶間開裂偏析元素富集的鋼液填充到開裂的空隙中第30頁，共46頁。4.3.1 內(nèi)部橫向裂紋形成原因：坯殼受擠壓發(fā)生變形主要影響因素： 1、鑄坯所受彎曲力和矯直力過大； 2、支撐輥對正不良； 3、輥?zhàn)悠模?4、鋼水含硫量過大。第31頁，共46頁。4.3.2 內(nèi)部縱向裂紋包括中心線裂紋、三角區(qū)裂紋和角部裂紋 形成原因：液相穴末端板坯鼓肚； 板坯寬面、窄面鼓肚 主要影響因素： 1、澆鑄速度過快； 2、澆鑄溫度過高； 3、鋼水含硫量過大； 4、結(jié)晶器錐度太??； 5、鑄流不對正。第32頁，共46頁。減少內(nèi)部裂紋的措施采用多點(diǎn)矯直技術(shù)以彌

11、補(bǔ)單點(diǎn)矯直的不足二冷區(qū)采用合適的夾輥輥距，支撐輥準(zhǔn)確對弧 二冷區(qū)水量、水壓分配適當(dāng)，保持鑄坯表面溫度均勻 最好采用液壓控制機(jī)構(gòu)控制壓下量第33頁，共46頁。4.3.3 中心偏析連鑄坯的中心部位形成的元素富集的偏析帶。形成原因：冶金因素和機(jī)械因素。 冶金因素影響的形成階段- 柱狀晶的生長； 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； 優(yōu)先生長的柱狀晶在鑄坯中心相遇，形成“晶橋”； “晶橋”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(shí)補(bǔ)充。第34頁，共46頁。機(jī)械因素主要是鑄坯“鼓肚”。發(fā)生鼓肚時(shí)，鑄坯中心產(chǎn)生了相當(dāng)于負(fù)壓的抽力作用，此時(shí)二相區(qū)內(nèi)被偏析元素富集的不純鋼液，被吸向心部

12、形成中心偏析帶。第35頁，共46頁。影響因素澆鑄溫度。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。拉坯速度。拉速增大，偏析嚴(yán)重。含碳量。中碳鋼偏析最輕，低碳鋼和高碳鋼較為嚴(yán)重。斷面大小和形狀。隨斷面增大偏析區(qū)寬度減?。话迮鬏^方坯的偏析程度輕。第36頁，共46頁。預(yù)防措施： 1、液相穴末端采用收縮輥縫； 2、改善鑄坯導(dǎo)向支撐系統(tǒng)； 3、更換彎曲輥?zhàn)樱?4、調(diào)整澆鑄溫度和速度； 5、維持正確的結(jié)晶器錐度； 6、檢查噴水冷卻系統(tǒng)； 7、降低鋼水硫含量。第37頁，共46頁。五、連鑄坯形狀缺陷及控制菱形變形圓柱坯變形鼓肚變形第38頁，共46頁。5.1 菱形變形定義：大、小方坯的一對角小于

13、 90，另一對角大于90, 也叫脫方。兩對角線長度 之差稱為脫方量。第39頁，共46頁。應(yīng)對菱形變形的措施：（1）控制好鋼液成分 （2）一冷最好用軟水冷卻（3）保持結(jié)晶器內(nèi)腔為正方形，以保證 凝固坯殼形狀規(guī)正（4）結(jié)晶器錐度恰當(dāng)（5）結(jié)晶器以下的600mm距離要嚴(yán)格 對弧，并確保二冷區(qū)的均勻冷卻第40頁，共46頁。5.2 圓柱坯變形定義：圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊 形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴(yán)重。 橢圓變形原因：（1）圓形結(jié)晶器內(nèi)腔變形（2）二冷區(qū)冷卻不均勻（3）連鑄機(jī)下部對弧不準(zhǔn)（4）拉矯輥的夾緊力調(diào)整不當(dāng)，過分壓下第41頁，共46頁。應(yīng)對圓柱坯變形的措施：（1）及時(shí)更換變形的結(jié)晶器（2）連鑄機(jī)要嚴(yán)格對?。?）二冷區(qū)均勻冷卻（4）可適當(dāng)降低拉速 第42頁，共46頁。5.3 鼓肚變形定義影響鼓肚量大小的因素減少鼓肚的措施第43頁，共46頁。帶液心的鑄坯在運(yùn)行過程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼中鋼液靜壓力作用下，發(fā)生鼓脹成凸面的現(xiàn)象，稱之為鼓肚變形。板坯寬面中心凸起的厚度與邊緣