連鑄坯凝固與鑄坯質(zhì)量

連鑄坯凝固與鑄坯質(zhì)量鋼中微量元素對連鑄坯質(zhì)量有何影響?所謂鋼中微量元素分為兩類：一類為有意參加的元素，如為改善機(jī)械切削性能參加S、Pb、Se、TeCu等。另一類不是有意參加而是由煉鋼爐料和澆注過程帶入的元素，如來自爐料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，來自結(jié)晶器的Cu，來自保護(hù)渣的S等。對于爐料帶入的這些微量元素，對用高廢鋼的電爐冶煉是一個(gè)實(shí)際問題，在冶煉過程去除這些元素是很困難的，殘留在鋼中對質(zhì)量的影響是：結(jié)晶器裂紋：結(jié)晶器彎月面銅板由于熱疲乏的緣由常常消滅網(wǎng)狀裂紋。假設(shè)保護(hù)渣中的硫和鋼中的鋅滲入銅板會(huì)形成深的裂紋而報(bào)廢。鑄坯外表裂紋：由于鑄坯外表鐵的氧化而使Cu、Sn、Sb等元素富集，形成細(xì)小外表晶間裂紋。一般對鋼筋鋼無多大影響，而對特別鋼就會(huì)帶來危害。鑄坯外表Ni的富集，可以抵銷Cu的有害作用，由于Cu—Ni形成晶間化合物熔點(diǎn)較高。鑄坯內(nèi)部裂紋和偏析加重。微量元素S、P偏析是輸送酸性氣體的高強(qiáng)度管線鋼產(chǎn)生裂紋的根源。因此要求把鋼中硫降低到5ppm25ppm，以滿足所要求性能。只有承受精選爐料或爐料搭配使用(如承受海綿鐵)，以削減爐料帶入的微量元素。提高鋼質(zhì)量。脫氧方式對連鑄坯質(zhì)量有何影響?脫氧方式會(huì)影響鋼中夾雜物類型、鋼水流淌性和鋼的清潔度，因此選擇脫氧方式是格外SiMn(2050℃)成串簇狀不變形的Al203，影響澆注正常進(jìn)展。承受Si-Ca脫氧，脫氧效果、夾雜物形態(tài)和鋼水的可澆性都較好，但價(jià)格較貴，參加時(shí)產(chǎn)生煙霧，污染工作環(huán)境。特別鋼凝固有哪些特點(diǎn)?特別鋼中參加了合金元素，其凝固特性與普碳鋼有所不同，這是連鑄時(shí)要留意之點(diǎn)。Al、Ti等元素簡潔和0、N結(jié)合，生成Al2O3、TiO2、TiN、Ti(CN)(Cr—Al)2O3、(Mn—Ti)2O4等簡單的夾雜物，給澆注操作(如堵水口)和鑄坯質(zhì)量帶來危害。凝固溫度區(qū)間變化大：合金元素含量較高，意味著液相線和固相線溫度區(qū)間較大。如(1～2％C8～1Ni的TL)=144Ts)=139℃，△T=TLTS=56℃；鐵素體不銹鋼(10～11％Cr)TL=1507℃，Ts=1482℃，△T=25℃。鋼C0.20.5％，△T3060℃。凝固溫度區(qū)間的變化，在選擇鋼水過熱度、二次冷卻水量和水量安排時(shí)必需予以考慮。凝固構(gòu)造：鑄坯凝固構(gòu)造對產(chǎn)品質(zhì)量有格外重要影響。依據(jù)鋼中合金元素含量不同，3種類型：1)δγCrCr-Ni鋼；2)鋼水首先凝固成δ相，然后轉(zhuǎn)變成γ相。如含有δNi-Cr奧氏體鋼；3)鋼水首先凝固δδ→γ→α相的轉(zhuǎn)變。如C<O.53％的低合金鋼的凝固。δγ相對顯微偏析有很大的差異。δγ100倍。因此γ相中顯微偏析嚴(yán)峻、提高裂紋敏感性。二次枝晶間距是顯微偏析的量度。在冷卻條件肯定時(shí)，合金元素含量增加，二次枝晶間距減小，顯微偏析減輕。熱物理性能：合金鋼熱物理性能(如導(dǎo)熱系數(shù)入、熱膨脹系數(shù)α)所示，不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)比碳鋼要小，而凝固收縮量比碳鋼要大。表6-1 鋼熱物理性能收縮量/%0～50010-6/℃導(dǎo)熱系數(shù)800℃1000℃不銹鋼(Cr-Ni)7.518.3622.825.4碳鋼3-411.739.230.0純鐵--43.332.8

化較大。如表6-1二次冷卻區(qū)傳熱速率主要受凝固殼厚度的限制。而坯殼傳熱打算于鋼的導(dǎo)熱系數(shù)。不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)小于碳鋼，則凝固速度就有明顯的差異。如152mm厚碳鋼坯完全凝固需6min，18min坯二次冷卻區(qū)的設(shè)計(jì)必需充分考慮這點(diǎn)。鋼的導(dǎo)熱系數(shù)不同，凝固組織也不同。如鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)比奧氏體不銹鋼大20～50％，因而鐵索體不銹鋼典型凝固組織是柱狀晶+熱加工時(shí)簡潔產(chǎn)生裂紋。鋼高溫性能：鋼的裂紋敏感性取決于鋼的高溫力學(xué)性能(延長率和強(qiáng)度)。如奧氏體不銹鋼，高溫強(qiáng)度較高(1300℃的抗拉強(qiáng)度1.23kg/cm2)，可用較高拉速。鐵素體(16～18％Cr)和馬氏體不銹鋼(Crl2～14％)，高溫強(qiáng)度較低(1300℃抗拉強(qiáng)度0.25kg/cm2)，極易產(chǎn)生裂紋，連鑄時(shí)必需相應(yīng)降低拉速。合金元素對鋼的熱延性曲線中的轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈钥诖鼌^(qū)的溫度有重要影響。必需實(shí)測測定，以打算合理的二次冷卻配水制度，保證進(jìn)矯直機(jī)的鑄坯外表溫度到達(dá)規(guī)定值。裂紋敏感性：從本質(zhì)上說，裂紋敏感性打算于鋼種，但它又與鋼水質(zhì)量、冷卻制度、凝固構(gòu)造、鑄坯應(yīng)力等有關(guān)。如Cr-Ni不銹鋼，最終組織為奧氏體，顯微偏析嚴(yán)峻，故裂紋敏感性強(qiáng)。Cr不銹鋼凝固組織為鐵素體，偏析輕，裂紋敏感性差。上述特性，對不同鋼種表現(xiàn)的程度是不一樣的。要使連鑄特別鋼獲得成功，主要是依靠對上述凝固的根本特性不斷加深理解，就可使連鑄產(chǎn)品質(zhì)量超過相應(yīng)的鋼錠產(chǎn)品質(zhì)量。為什么連鑄不能澆注沸騰鋼?連鑄澆沸騰鋼時(shí)，由于鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的沸騰，易使蜂窩氣泡外露和鋼水溢出，影響鑄SiAlSi高，SiO2MnO系夾雜在熱軋卷中以條狀存在，影響伸展性，由于Si在外表富集,在退火時(shí)易使薄板外表產(chǎn)生回火缺陷。為了適應(yīng)連鑄韻要求，開發(fā)了與沸騰鋼具有同等質(zhì)量的鋼種：(1)呂班德(RIBAND)鋼,其成分為C<0.10％，Mn0.2～0.6％，Si0.03～0.08％，A10.004～0.015％：(2)準(zhǔn)沸騰鋼，其成分為C<0.10％，Si0.01％，Mn0.25％，A10.006％；(3)鋁冷靜鋼，其成分為C0.03～0.06％，Si<0.02％，Mn<0.3％，A10.02～0.05％。硬線鋼連鑄有哪些特點(diǎn)?生產(chǎn)鋼絲的高碳鋼有兩種，一是輪胎鋼絲(C=0.80～0.85％)要求有高的深拉性冷拔到0.15～0.25mm。二是彈簧鋼絲(C=0.6～0.7％)要求高的疲乏壽命和良好的耐磨強(qiáng)度。Si—Mn冷靜鋼。要求鑄坯中Al2O3夾雜和不變形夾雜要少，以免冷拔時(shí)產(chǎn)生斷裂，為此要掌握好脫氧產(chǎn)物成分：Al2O3/(Si02+MnO+A1203)=0.15～0.30[Mn]/[Si]≥1.7此時(shí)夾雜物熔點(diǎn)低，熱軋時(shí)簡潔伸長，拉伸性能大為改善。鑄坯中心偏析要小，以免冷拔加工消滅杯狀斷裂。連鑄這類鋼時(shí)應(yīng)留意：適宜的爐外精煉或合成渣處理，以削減不變形夾雜物；鋼凝固是奧氏體構(gòu)造，結(jié)晶器坯殼與銅壁接觸良好，結(jié)晶器可強(qiáng)冷，增加坯殼厚度；(3)承受全程保護(hù)澆注，防止二次氧化；中間包鋼水過熱度掌握在15～20℃；二次冷卻要均勻，防止回溫，承受弱冷，比水量小于l/kg鋼為宜；矯直點(diǎn)鑄坯外表溫度大于900℃；(7)承受電磁攪拌，以減輕中心偏析。深沖薄板鋼連鑄有何特點(diǎn)?深沖冷軋薄板廣泛應(yīng)用于沖制搪瓷用品、汽車、食品包裝等行業(yè)。要求有良好的強(qiáng)度、外表質(zhì)量、深沖性能、抗時(shí)效性能等。冷軋薄板產(chǎn)品過去都是由沸騰鋼錠軋制，由于連鑄不能澆沸騰鋼，開發(fā)出三種沸騰鋼連鑄的代用鋼。0.015。實(shí)質(zhì)為低碳低硅冷靜鋼。該鋼冶煉的關(guān)鍵在于掌握鋼水的氧化性。為此出鋼前在爐內(nèi)加MnFe予以脫氧，依據(jù)直接定氧，準(zhǔn)確調(diào)整加Al量。連鑄時(shí)拉速盡可能高一些，以防止產(chǎn)生針孔和氣泡。(2)準(zhǔn)沸騰鋼：其化學(xué)成分是(％)C0.04，Si0.0l，Mn0.25，P0.015，S0.014，A10.006，N0.0022。這種鋼不用Si脫氧僅用少量Al脫氧。生產(chǎn)中最大的問題是如何掌握脫氧程度，使在結(jié)晶器內(nèi)鋼水不沸騰、不產(chǎn)生皮下氣孔。(3)鋁冷靜鋼：是一種低碳低硅加鋁完全脫氧鋼。連鑄鋼的要求是：1)保持銅中酸溶鋁穩(wěn)定在0.02～0.05％；2)防止鋼水中A1203堵水口；3)盡可能削減鑄坯中的夾雜物，提高鋼清20ppm。用于食品包裝(如罐頭，易拉罐)1)最終產(chǎn)品厚度可達(dá)0.1～0.18mm2)鋼要有高清潔度，鋼中>50μm101毫克或更低的水平；3)格外好的外表質(zhì)量，有利鍍層的粘結(jié)；4)鋼中硫、磷含量盡可能低，以增加抗腐蝕力量。應(yīng)依據(jù)深沖薄板的不同用途(如搪瓷、鍍鋅板、鍍錫板)，確定對連鑄坯清潔度的要求?？偟膩碚f，連鑄這類鋼應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：掌握好鋼水氧含量，要把鋼中[A1]掌握在所規(guī)定的范圍內(nèi)；中間包鋼水過熱度以30℃為宜；全程保護(hù)澆注，防止二次氧化；結(jié)晶器保護(hù)渣應(yīng)有充分吸取Al2O3的力量；發(fā)揮中間包冶金作用。中厚板鋼連鑄有何特點(diǎn)?一般稱厚度在4mm以上的叫中厚板。主要用于機(jī)械構(gòu)造、橋梁、船舶等。對中厚板最重要性能的要求是：抗張強(qiáng)度、沖擊韌性、焊接性、抗大氣和海水腐蝕性能等。對于海洋和石油管線用鋼(海洋平臺、管線、容器等)要求抗層狀撕裂、抗氫脆裂紋和低溫沖擊韌性等。量低。Q235、20g、3CNbVMn含量較高，1.6％以上。連鑄這類鋼，應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：中間包鋼水過熱度較低為宜(一般為15℃)；承受全程保護(hù)澆注；承受浸入式水口+保護(hù)渣。應(yīng)研制專用保護(hù)渣；拉速應(yīng)低一些，二次冷卻要均勻；承受電磁攪拌和輕壓下技術(shù)，減輕中心偏析。不銹鋼連鑄有何特點(diǎn)?目前幾乎全部的不銹鋼均可用連鑄生產(chǎn)。對于奧氏體(Ni—Cr型)不銹鋼高溫強(qiáng)度和延性較好，可以承受較高拉速；熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)較大，連鑄二次冷卻強(qiáng)度可大一些(比水1.3L/kg鋼)。對于鐵素體不銹鋼(16～18％Cr)高溫強(qiáng)度較低，鑄坯易產(chǎn)生裂紋，拉速應(yīng)低一些；導(dǎo)熱系數(shù)較小，二次冷卻強(qiáng)度可低一些(比水量<lL/kg鋼)。對于含Ti不銹鋼，由于TiNTiO2的生成使結(jié)晶器保護(hù)渣結(jié)殼，對鑄坯外表質(zhì)量有嚴(yán)峻影響。幾乎全部鑄坯外表要進(jìn)展修磨。為了得到良好的鑄坯外表質(zhì)量，在連鑄時(shí)應(yīng)留意：中間包鋼水過熱度可高一些(如35～45℃)有利夾雜物上??；承受全程保護(hù)澆注，防止從空氣中吸氧和吸氮；3)CaO％/SiO2％=0.5～0.61000～1100℃，1300℃1.4～3.1泊；浸入式水口出口孔傾角向上(如15°)防止鋼液面結(jié)殼，有利于渣子吸取夾雜；為防止鑄坯外表凹坑，結(jié)晶器承受弱冷卻和高頻率小振輻振動(dòng)機(jī)構(gòu)。什么叫IFIF鋼有何特點(diǎn)?汽車工業(yè)的進(jìn)展,對薄板的深沖性、高強(qiáng)度提出了越來越高的要求。最早汽車薄板均用低C低Si沸騰鋼生產(chǎn)，薄板的延展性、冷變形和焊接性好，但缺點(diǎn)是薄板冷變形過程易發(fā)生不連續(xù)的屈服，在板面上留下痕跡。連鑄低碳鋁冷靜鋼生產(chǎn)的深沖板性能優(yōu)于沸騰鋼。所謂IF鋼(也叫無間隙原子鋼)：就是在含碳極低(0.001～0.005％C)的鋼中，參加適量的強(qiáng)化元素TiNb，與鋼中殘存的間隙原子碳和氮結(jié)合形成碳化物和氮化物(Nb(CN)TiN等)的質(zhì)點(diǎn)，這樣，鋼的基體中已沒有間隙原子C、N存在了,而是鈦、鈮的碳化物和氮化物質(zhì)點(diǎn)存在于鋼中。IF鋼優(yōu)點(diǎn)是：1)深沖性能好，可代替鋁冷靜鋼，取消了中間退火，節(jié)約能源；2)可以沖3)4)降低沖壓廢品率，如某汽車廠使用鋁冷靜鋼時(shí)廢品率為40～50％，使用IF鋼，消退了廢品。IF鋼成分(％)：C0.001～0.005，Si0.01，Mn0.1～0.2，S0.002～0.001，P0.003～0.0015，A10.02～0.05，N0.001～0.006，Ti0.004～0.074(或Nb0.007～0.042)。IF鋼連鑄應(yīng)留意之處：中間包鋼水過熱度可高一些，以利夾雜物上?。蝗瘫Ｗo(hù)澆注。要把鋼包→N1.5ppm，中間包→N小lppm；中間包承受堿性材質(zhì)(包襯和掩蓋渣)；使用無碳保護(hù)渣；防止在澆注過程中鋼水增碳。硅鋼連鑄有何特點(diǎn)?Si含量達(dá)1％～4％。隨著硅含量增加，電磁渦流(鐵損)減小。硅鋼片分兩種，一種為電機(jī)硅鋼，化學(xué)成分為：C<0.1％，Sil.0～2.0％，S<0.010％。另C<0.06％，Si2.8～3.0％，Al<0.02～0.03％。高硅鋼連鑄應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：中間包鋼水溫度可適當(dāng)高一些(1545℃)。含硅高，導(dǎo)熱性差，拉速低一些(0.6～0.8m/min)，二次冷卻承受弱冷。(3)全程保護(hù)澆注，防止二次氧化。(4)承受電磁攪拌，抑制柱狀晶進(jìn)展，消退硅鋼片外表瓦楞狀缺陷。(5％Ca033Si023～3A12035.～6.F4.～5.0，Na208.0～9.0，C5.0～5.51100℃。重軌鋼的連鑄應(yīng)留意哪些問題?鋼軌化學(xué)成分范圍(％)：C0.65～0.75，Mn0.8～1.0，Si0.20～0.25。用連鑄大方坯來生產(chǎn)鋼軌、型鋼。對重軌鋼的質(zhì)量要求是：Al2O3裂紋損壞的根源。當(dāng)Al2O3條狀長度>8mm，易于造成疲乏損壞。鑄坯中心偏析嚴(yán)峻，軋制成型在軌身縱斷面留下偏析線，影響使用壽命。(3)鋼中氫含量<1.5ppm，以避開產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷。為保證鋼軌質(zhì)量，大方坯連鑄時(shí)應(yīng)考慮以下問題：/厚比≥1.30兩相區(qū)擴(kuò)大，溫度梯度減小，有利于等軸晶生長。試驗(yàn)指出，寬/厚比<1.3，中心偏析顯著18個(gè)連鑄大方坯生產(chǎn)鋼軌的廠家，有11個(gè)的寬/厚比≥1.3。鑄機(jī)弧形半徑以大一些為宜，削減內(nèi)弧夾雜物集聚和消退內(nèi)裂紋。承受低過熱度(15℃)澆注、輕壓下技術(shù)、多點(diǎn)矯直、電磁攪拌等，改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。(4)0.4～0.6ι/kg鋼。連鑄坯生產(chǎn)的鋼軌，其外表和內(nèi)部質(zhì)量與鋼錠生產(chǎn)的一樣好，硬度、抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性等都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鐵道部門廣泛承受。易切削鋼連鑄有何特點(diǎn)?0.05～0.3％硫(或Pb、Te等)。在切削性能方面，用鋼錠生產(chǎn)的與連鑄生產(chǎn)的相比較，兩者沒有什么區(qū)分。硫化物形態(tài)、組成和分布是影響硫切削鋼的主要因素。為了得到對切削性能有益的紡錘形硫化物，鋼中氧含量必需掌握在200～300ppm質(zhì)量惡化。連鑄含硫易切削鋼應(yīng)留意：SFeSMn/S9以上。二次冷卻承受緩冷。為正常碳鋼冷卻強(qiáng)度的60～70％。(3)承受電磁攪拌，減輕鑄坯中心偏析。(4)Si、AlS、MnMn0.9％，S>0.1200ppm，就可抑制氣泡的產(chǎn)生。軸承鋼連鑄有何特點(diǎn)?連鑄軸承鋼，是人們所追求的目標(biāo)。目前可以用連鑄坯生產(chǎn)軸承圈和滾柱。