鑄坯質(zhì)量分析課件

鑄坯質(zhì)量分析

概述

連鑄方坯的缺陷一般可分為表面缺陷、內(nèi)部缺陷和形狀缺陷。表面缺陷包括：表面裂紋（含橫向、縱向、角部和面部裂紋）、氣泡、夾渣、雙澆、翻皮、振痕異常、滲漏、冷濺，擦傷等。內(nèi)部缺陷包括：內(nèi)裂、非金屬夾雜物、中心偏析和中心疏松等。形狀缺陷包括：菱形變形又稱“脫方”、縱向和橫向凹陷等。概述引起表面裂紋的主要原因是：鑄溫過高，拉速過快，結(jié)晶器變形，一次冷卻過快且不均勻。其次的原因是二次冷卻過分劇烈，二次冷卻噴嘴位置不正，鑄坯矯直時(shí)溫度過低等。另外，當(dāng)鋼水脫氧不完全或鋼水中含有氫氣時(shí)會(huì)形成皮下氣泡；鋼水溫度過低，拉速太慢，結(jié)晶器保護(hù)渣不良，鋼水飛濺等還會(huì)相應(yīng)引起其它一些表面缺陷。引起內(nèi)裂的主要原因是鑄坯在二次冷卻區(qū)時(shí)所承受的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力過大；另外，拉速過快會(huì)引起中心縮孔。引起脫方的主要原因是結(jié)晶器變形、鑄溫過高、拉速過快、支撐不當(dāng)?shù)取？梢赃@樣認(rèn)為：表面缺陷起源于結(jié)晶器，內(nèi)部缺陷起源于二冷區(qū)。因此，維護(hù)好結(jié)晶器、穩(wěn)定結(jié)晶器內(nèi)的各項(xiàng)操作、向結(jié)晶器內(nèi)提供合適的鋼水是避免產(chǎn)生表面缺陷的必要條件；而維護(hù)好二次冷卻設(shè)備、穩(wěn)定二次冷卻操作是避免產(chǎn)生內(nèi)部缺陷的重要途徑。概述影響連鑄坯缺陷的因素可以歸納為三個(gè)方面：鋼水、工藝、設(shè)備。鋼水條件主要指鋼水脫氧情況、碳含量、錳硅比、錳硫比和雜質(zhì)元素含量等；操作工藝主要指鋼水溫度、拉速、保護(hù)澆鑄方式，冷卻水量及分布、鋼水吹氬攪拌、喂絲等；設(shè)備狀況主要指結(jié)晶器和二次冷卻裝置等主要在線設(shè)備的運(yùn)行狀況。連鑄過程充其量是一個(gè)保持過程，不可能修正煉鋼及設(shè)備的問題，因此，有了“煉鋼是其礎(chǔ)，設(shè)備是保證”，才可能有“以連鑄為中心”?？v向凹陷

在方坯角部附近，平行于角部，有連續(xù)的或斷續(xù)的凹陷稱之為縱向凹陷?？v向凹陷通常是由于菱形變形所引起的，縱向凹陷通常伴生縱向裂紋，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致漏鋼鑄坯在結(jié)晶器中冷卻不均勻，局部收縮是造成縱向凹陷的主要原因。在實(shí)際生產(chǎn)中常見的導(dǎo)致因素：菱形變形伴生的缺陷；結(jié)晶器與二次冷卻裝置對弧不準(zhǔn)；二次冷卻局部過冷（特別是二次冷卻裝置的上部）；拉矯輥上有金屬異物粘附等橫向凹陷

局部的表面凹陷，垂直于軸線，沿鑄坯表面間隔分布被稱為橫向凹陷。在橫向凹陷部位有時(shí)伴有橫向裂紋出現(xiàn)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致滲漏及漏鋼凝殼與結(jié)晶器接觸不良和磨擦阻力是產(chǎn)生橫向凹陷的原因。常見的是因?yàn)榻Y(jié)晶器內(nèi)潤滑不當(dāng)及結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)過快、過大所造成的。局部的橫向凹陷是由于操作不當(dāng)所引起的；連續(xù)的橫向凹陷則與保護(hù)渣性狀有關(guān)表面缺陷

表面縱向裂紋

在鑄坯表面，沿鑄坯軸向擴(kuò)展的裂縫，稱之為表面縱向裂紋。發(fā)生在鑄坯角部及靠近角部的稱之為表面縱向角裂。表面縱向角部裂紋有時(shí)與縱向凹陷及菱形變形同時(shí)發(fā)生。表面縱向裂紋起源于結(jié)晶器內(nèi)，凝殼不均勻，抗張應(yīng)力集中在某一薄弱部位，則造成了縱裂。表面橫向裂紋

在鑄坯表面，沿振動(dòng)波紋的波谷處發(fā)生的橫向開裂稱為表面橫向裂紋。對發(fā)生在鑄坯角部的橫向開裂，稱之為表面橫向角裂。表面橫裂有時(shí)發(fā)生在橫向凹陷中，表面橫裂與角裂往往同時(shí)發(fā)生。振動(dòng)異常是表面橫向裂紋產(chǎn)生的最常見的原因?？赡艿脑蜻€有低溫矯直和二次冷卻過度。氣泡

沿柱狀晶生長方向伸展，在鑄坯表面附近的大氣泡稱之為氣泡；而對比較小的氣泡且密集的稱之為氣孔。根據(jù)氣泡的位置，將露出表面的稱之為表面氣泡；對不露出表面的稱之為皮下氣泡在實(shí)際生產(chǎn)中，常見的導(dǎo)致因素有：脫氧不足；鋼水過熱度大；二次氧化；保護(hù)渣水分超標(biāo)；結(jié)晶器上口滲水；結(jié)晶器潤滑油過量；中間包襯潮濕。雙澆

因各種原因使鋼液澆鑄中斷而在彎月面處產(chǎn)生凝殼，且不易與再澆鑄的鋼液相融，在鑄坯四周產(chǎn)生的連續(xù)痕跡稱之為“重接”或“雙澆”。該缺陷與鑄錠中的“冷隔”相似，如果操作不慎，會(huì)引起結(jié)晶器出口處的漏鋼。減少鋼流中斷時(shí)間是防止雙澆的唯一措施。振痕異常

正常振痕呈波浪狀等距離地分布在鑄坯表面。如果振痕不是水平線，而是在離鑄坯角部很部的距離處即變成模糊的變形曲線，再在靠近相對的角部重新變成水平線狀，這就是異常振痕。結(jié)晶器振動(dòng)異常是造成振痕異常的根本原因。結(jié)晶器銅管內(nèi)表面不平整，特別是彎月面處有溝槽以及結(jié)晶器內(nèi)潤滑不當(dāng)造成振痕異常。滲漏

出現(xiàn)在鑄坯表面的鋼液稱為滲漏。滲漏是由于凝殼上的小裂縫被幸運(yùn)地焊合，其可能發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)或二次冷卻裝置上部。滲漏往往與其他一些缺陷及事故相關(guān)。發(fā)生滲漏時(shí)，如果不及時(shí)對結(jié)晶器或二次冷卻適當(dāng)加強(qiáng)冷卻，那么將發(fā)生漏鋼。擦傷

外來的金屬異物粘附在導(dǎo)輥、拉矯輥等其他固定輥上引起的鑄坯表面機(jī)械損傷稱為擦傷。停機(jī)檢修時(shí)及時(shí)清理鑄坯運(yùn)動(dòng)路徑上的冷鋼等異物；在澆注過程中，為減少鋼水損失，可對造成擦傷部位前的鑄坯進(jìn)行適當(dāng)強(qiáng)冷，減緩擦傷深度及寬度，但應(yīng)在澆完該爐鋼水后，馬上停機(jī)清理。內(nèi)部裂紋

各種應(yīng)力作用的脆弱的凝固界面上產(chǎn)生的裂紋稱之為內(nèi)部裂紋。由于在凝固界面上成分富集的鋼液流入裂紋部位，通過硫印和低倍酸浸才可顯出的這些裂紋，所以也有的稱之為偏析裂紋或偏析條紋。除了較大的裂紋，一般均可在隨后的軋制過中焊合。按內(nèi)部裂紋的出現(xiàn)部位及成因?qū)⒅譃閿D壓裂紋、中間裂紋、角部裂紋和中心星狀裂紋。擠壓裂紋是鑄坯在帶液相進(jìn)行拉坯或矯直時(shí)，所承受的變形率超過了鑄坯所允許的變形率，則形成裂紋。穩(wěn)定操作、減少漏鋼后的強(qiáng)制拉坯；設(shè)置限位墊塊，防止過壓、可避免該裂紋發(fā)生。中間裂紋是在鑄坯外側(cè)和中心之間的中間某一位置，在柱狀晶間產(chǎn)生的裂紋，其位置一般在中間，故稱為中間裂紋。內(nèi)部裂紋它是鑄坯在凝固過程中過冷或不均勻二次冷卻所產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用在樹枝晶間較弱的部位而產(chǎn)生的，故也稱為冷卻裂紋。合理設(shè)置二次冷卻的比水量及鋼水的過熱度是減少該裂紋的方法。中間裂紋是由于菱形變形在鑄坯角部附近形成的一種裂紋，一般處于對角線上，離表面很淺的地方，有時(shí)甚至沿對角線慣穿。防止菱形變形的發(fā)生是減少角部內(nèi)裂紋的方法。從鑄坯中心呈星狀擴(kuò)展的徑向裂紋稱為中心星狀裂紋。當(dāng)鋼中含氫偏高時(shí)，凝固末期氫氣壓力大于鋼水靜壓力，阻礙了鋼水補(bǔ)縮，而產(chǎn)生縮孔。因而該裂紋與中心偏析和中心疏松一起產(chǎn)生。二次冷卻過激也是產(chǎn)生中心星狀裂紋的原因之一。二次冷卻的比水量和澆鑄溫度對軸心裂紋均有影響。中心偏析與中心疏松

對連鑄坯沿中心軸縱向剖開并拋光后，在軸心附近有細(xì)小空洞，稱之為中心疏松。中間偏析與中心疏松是對應(yīng)的。方坯凝固末端液相穴相當(dāng)尖，極易產(chǎn)生“搭橋”，生成“小鋼錠”結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生周期性的，斷續(xù)的縮孔與偏析。任何促使鑄坯凝固時(shí)柱狀晶發(fā)達(dá)的因素均是導(dǎo)致偏析和疏松的主要原因。使用各種方式促進(jìn)鑄坯中心凝固組織等軸晶化是減緩疏松和偏析的措施。各種低倍缺陷產(chǎn)生原因及應(yīng)采取的措施

缺陷名稱產(chǎn)生原因應(yīng)采取的措施中心疏松鋼液凝固時(shí)體積收縮而沒有足夠的鋼液補(bǔ)充及最后凝固時(shí)氣體析集和雜質(zhì)集聚減少鋼液的氣體及夾雜含量；控制過熱度、拉速；采用電磁攪拌中心偏析鋼液在凝固過程中，由于選分結(jié)晶的影響及連鑄坯中心部位冷卻較慢，造成心部的成分偏析。連鑄坯鼓肚加重偏析程度采用低溫澆注、電磁攪拌及輕壓下、控制冷卻強(qiáng)度；避免坯殼變形、控制夾輥間距、嚴(yán)格對弧對中縮孔鋼液在凝固時(shí)柱狀晶發(fā)達(dá)及局部柱狀晶“搭橋”，中心最后凝固部分集中收縮而得不到鋼液補(bǔ)充控制過熱度、拉速及二次冷卻；采用電磁攪拌及輕壓下角部裂紋鋼液在結(jié)晶器內(nèi)、外冷卻強(qiáng)度不當(dāng)及冷卻不均，造成連鑄坯角部受的應(yīng)力超過鋼的強(qiáng)度檢查結(jié)晶器的形狀及表面損傷、水縫的均勻及錐度情況；檢查對弧及控制冷卻水量；浸入水口與結(jié)晶器對中不形成偏流；控制矯直時(shí)鑄坯角部溫度各種低倍缺陷產(chǎn)生原因及應(yīng)采取的措施缺陷名稱產(chǎn)生原因應(yīng)采取的措施非金屬夾雜物冶煉時(shí)脫氧產(chǎn)物、二次氧化產(chǎn)物等形成的夾雜物進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)未能上浮加強(qiáng)精煉操作；防止二次氧化，保護(hù)澆注；合理選擇耐材白亮帶電磁攪拌不當(dāng)，鋼液運(yùn)動(dòng)速度快，凝固前沿溫度梯度減小、富集溶質(zhì)產(chǎn)生的成分負(fù)偏析形成白亮帶主要是二冷區(qū)電磁攪拌當(dāng)其攪拌參數(shù)控制不當(dāng)時(shí)，攪拌強(qiáng)度過大，易產(chǎn)生白亮帶夾渣中間罐低液位澆注產(chǎn)生旋渦將渣吸入結(jié)晶器內(nèi)未能上浮分離或結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)過大，將渣卷入鋼液在凝固前未能浮出形成中心夾渣。距連鑄坯表面10mm以內(nèi)的夾渣稱皮下夾渣各種低倍缺陷產(chǎn)生原因及應(yīng)采取的措施缺陷名稱產(chǎn)生原因應(yīng)采取的措施異金屬夾雜

加入的合金料或澆注過程中掉入異金屬未完全熔化翻皮

由于澆注過程中結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)過大，或水口插入淺，傾角不合適等將液面氧化膜卷入鋼液在凝固前未能浮出操作不當(dāng)對連鑄的影響及應(yīng)采取的措施序號項(xiàng)目產(chǎn)生危害應(yīng)采取的措施6結(jié)晶器液面不穩(wěn)定易造成卷渣，使鑄坯產(chǎn)生內(nèi)部夾雜缺陷；表面產(chǎn)生渣坑、裂紋、重皮、冷痣；嚴(yán)重時(shí)發(fā)生漏鋼穩(wěn)定結(jié)晶器液面，減少其波動(dòng)；采用液面自動(dòng)控制系統(tǒng)7拉坯速度高疏松、縮孔、偏析加重；坯殼厚度減薄，易發(fā)生漏鋼；鑄坯回溫增加，鼓肚量加大，產(chǎn)生裂紋的傾向增大嚴(yán)格按工藝要求控制拉坯速度8加渣不當(dāng)量少，造成三層結(jié)構(gòu)被破壞，使保護(hù)渣的作用未發(fā)揮，使表面質(zhì)量惡化，產(chǎn)生粘結(jié)，導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生裂紋的缺陷做到少加勤加，保證黑渣操作9浸入水口不對中產(chǎn)生偏流，造成坯殼厚薄不均，易產(chǎn)生表面和內(nèi)部裂紋按流間距調(diào)整好水口位置，開澆前保證水口對中準(zhǔn)確；選擇合適的尺寸的水口10噴嘴堵塞造成冷卻不均，產(chǎn)生菱變、鼓肚及表面缺陷和內(nèi)部缺陷必須檢查疏通每個(gè)噴嘴，使其能按要求滿足流量特性操作不當(dāng)對連鑄的影響及應(yīng)采取的措施序號項(xiàng)目產(chǎn)生危害應(yīng)采取的措施11熱坯壓力控制不當(dāng)過大產(chǎn)生矯直裂紋、壓下裂紋、中心裂紋調(diào)整熱坯壓力12水口烘烤不好易造成開澆水口炸裂及結(jié)冷鋼，使?jié)沧⒅袛喟匆蟊ＷC水口的烘烤質(zhì)量13中間包烘烤不好易造成碗口處結(jié)冷鋼，致使開澆失??；同時(shí)使鋼水的溫降急劇加大，造成拉坯過程不能按要求受控，嚴(yán)重影響鑄坯的質(zhì)量按規(guī)程要求保證中間包的烘烤質(zhì)量14塞棒機(jī)構(gòu)未調(diào)整好嚴(yán)重時(shí)易造成開澆事故；輕則影響塞棒的啟閉，使?jié)沧⒅袛嚅_澆前，按要求嚴(yán)格檢查和調(diào)整15中間包測溫不當(dāng)溫度不真實(shí)，將直接影響鑄坯的拉速，導(dǎo)致整個(gè)過程的控制處于非正常狀態(tài)，嚴(yán)重影響鑄坯的質(zhì)量必須按要求測溫，真實(shí)反映中間包鋼水的溫度操作不當(dāng)對連鑄的影響及應(yīng)采取的措施序號項(xiàng)目產(chǎn)生危害應(yīng)采取的措施16鑄坯振痕深度較深易在振痕處形成裂紋和成分偏析減小振幅，提高振頻；選擇合適的保護(hù)渣17對弧誤差較大因?qū)≌`差大，使坯殼產(chǎn)生附加變形而造成鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂按要求嚴(yán)格對弧，保證誤差在允許范圍之內(nèi)18水口堵塞1、水口凍死：使?jié)沧⒉荒茼樞?/p>