連鑄坯質(zhì)量控制零缺陷戰(zhàn)略

11連鑄坯質(zhì)量概論2連鑄坯非金屬夾雜物3連鑄坯裂紋缺陷4連鑄坯內(nèi)部缺陷5結(jié)語(yǔ)目錄2可見(jiàn)的缺陷，在軋制板、管、帶材上有可見(jiàn)或可探測(cè)到缺陷，如裂紋、夾雜、起皮等直接會(huì)影響成材率和成本；檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)所容許的殘存缺陷，在制造過(guò)程中不可能完全消除，把殘存在鋼中的缺陷危害性減到最??；隱藏的不可避免且不易檢測(cè)的缺陷，如鋼中夾雜物是不可能完全消除的，是影響產(chǎn)品質(zhì)量的潛在危險(xiǎn)。1.連鑄坯質(zhì)量概論連鑄坯缺陷的存在決定于生產(chǎn)流程原料、工藝、設(shè)備、控制管理、檢驗(yàn)等。所謂產(chǎn)品缺陷原則上可分為：3

鋼鐵生產(chǎn)流程中實(shí)行零缺陷產(chǎn)品戰(zhàn)略是一個(gè)系統(tǒng)工程，它決定于鋼水的初煉、精煉、鋼的凝固鑄造（連鑄）和鋼的熱加工（軋制）。從煉鋼生產(chǎn)流程來(lái)看，生產(chǎn)零缺陷連鑄坯，不僅為軋鋼提供軋制高品質(zhì)的成品（板、棒、管……），而且是實(shí)現(xiàn)煉鋼生產(chǎn)流程連續(xù)化和熱裝、熱送和直接軋制的前提條件。4鑄坯的潔凈度：主要是鋼中夾雜物類型、形貌、尺寸和分布。鑄坯表面缺陷：主要是指鑄坯表面縱裂紋、橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋、夾渣、氣泡等。缺陷嚴(yán)重者會(huì)造成廢品，甚至?xí)z傳到軋制產(chǎn)品。鑄坯內(nèi)部缺陷：主要是指鑄坯內(nèi)部裂紋，中心疏松、縮孔、偏析等。缺陷嚴(yán)重者會(huì)影響軋制產(chǎn)品的力學(xué)性能和使用性能。鑄坯的形狀缺陷。如鼓肚、脫方等。高質(zhì)量的連鑄坯包含以下幾個(gè)方面：5

從工藝流程來(lái)看:鑄坯潔凈度水平主要決定于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器以前各工序。鑄坯表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器凝固過(guò)程。鑄坯內(nèi)部缺陷主要決定于帶液芯鑄坯在二冷區(qū)扇形段的凝固過(guò)程。從冶金傳輸觀點(diǎn)，控制鑄坯質(zhì)量：傳輸現(xiàn)象與應(yīng)力應(yīng)變行為對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響7高品質(zhì)鋼對(duì)連鑄坯潔凈度基本要求：鋼中夾雜物數(shù)量要少，鋼中總氧要低，有的甚至要求<10ppm；鋼中夾雜物尺寸要細(xì)小，尤其是大于50μm夾雜物要少；夾雜物類型要求塑性?shī)A雜；在鋼中夾雜物呈彌散分布而避免成鏈狀串簇狀分布。2.1連鑄坯夾雜物與產(chǎn)品缺陷2.連鑄坯非金屬夾雜物8夾雜物對(duì)產(chǎn)品缺陷影響鋼種產(chǎn)品缺陷引起缺陷夾雜物尺寸缺陷部位夾雜物鍍錫板凸緣60μm、150μmCaO-Al2O3ERW管材UT、US缺陷150μm、220μmCaO·Al2O3

，Al2O3鍍錫板分層400μm、500μmCaO·Al2O3

·SiO2深沖鋼板沖壓裂紋250μm、400μmAl2O3，CaO·Al2O3

，CaO·SiO2，Al2O3·Na2OUBE管材裂紋200μm、220μmAl2O3，CaO·Al2O3易拉罐飛邊裂紋>50μmCaO·Al2O3，Al2O3滾珠鋼疲勞裂紋>15μmAl2O3，CaO·Al2O3鋼軌斷裂單個(gè)15μm，鏈狀200μmAl2O3，CaO·Al2O3·SiO2鋼簾線拔斷15～20μmAl2O3，CaO·Al2O3·SiO292.2連鑄坯夾雜物來(lái)源

鑄坯中夾雜物的來(lái)源分為內(nèi)生夾雜和外來(lái)夾雜物。鑄坯中內(nèi)生夾雜物(主要是脫氧產(chǎn)物)的特點(diǎn)：溶解[O]增加，脫氧產(chǎn)物增多夾雜物尺寸細(xì)小，一般是小于5μm鋼包精煉攪拌大部分夾雜物上浮到渣相（>80%）鋼水溫度降低有新的夾雜物析出（<5μm）10鋁鎮(zhèn)靜鋼（Al-K）：Al2O3，CaO·Al2O3·SiO2硅鎮(zhèn)靜鋼（Si-K）：MnO·SiO2，MnO·SiO2·Al2O3鈣處理Al-K鋼：鋁酸鈣（xCaO·yAl2O3）鈦處理Al-K鋼：Al2O3，TiO2，TiN鎂處理Al-K鋼：鋁酸鎂（MgO·Al2O3）連鑄坯常見(jiàn)的內(nèi)生夾雜物：除氧化物夾雜外，還CaS和MnS夾雜及以CaO·Al2O3為核心外圍包有MnS（CaS）的雙相復(fù)合夾雜物等。11夾雜物粒徑大（>50μm）甚至幾百μm組成復(fù)雜的氧化物系來(lái)源廣泛在鑄坯中成偶然性分布對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量危害最大鑄坯中外來(lái)夾雜物主要是鋼水與環(huán)境（空氣、包襯、爐渣、水口等）作用下的二次氧化產(chǎn)物，其特點(diǎn)：12鋼中夾雜物按來(lái)源分為：1)沒(méi)有上浮的脫氧產(chǎn)物；如Al-K鋼，為Al2O3、Al2O3·MgO，Si-K鋼為MnO·SiO2，

鈣處理鋼CaO·Al2O3、CaO-Al2O3-X，鈦處理鋼為Al2O3、TiO2、TiN。2)澆注過(guò)程中生成的二次氧化產(chǎn)物；夾雜物中含弱脫氧元素(Mn、Si)較多，Al2O3較少。3)凝固過(guò)程中形成夾雜物。4)外來(lái)的復(fù)合的氧化物夾雜。132.3連鑄坯夾雜物分布特征減少夾雜物積聚的措施：加大弧形半徑R，減小捕捉面，但加大投資；采用精煉減少鋼水中的夾雜物；采用帶有2.5～3m直立段所謂立彎式鑄機(jī)，避免夾雜物集聚。此類鑄機(jī)有了很大的發(fā)展。(1)鑄坯厚度1/4處有夾雜物集聚14(2)鑄坯表層2～20mm夾雜物集聚鑄坯表層2mm和10mm夾雜物較高，這是與結(jié)晶器SEN的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。15

1結(jié)晶器2保護(hù)渣3結(jié)殼4注流5凝固殼結(jié)晶器卷渣機(jī)構(gòu)示意圖16

1：Fe100%2：CaO14.76%，Al2O377.04，Na2O0.97，MgO4.01%，CaS1.06%，MnS1.08%（b）皮下7mmCSP薄板坯皮下夾雜物組成CSP薄板坯中夾雜物與冷軋板表面缺陷的關(guān)系17(3)鑄坯中偶然性分布夾雜物澆注過(guò)程中沖棒操作把堵塞物沖入液相穴

在線硫印夾雜物在板坯厚度方向統(tǒng)計(jì)結(jié)果名稱Al2O3SiO2SFeONa2OZrO2堵塞物92.263.650.033.540.160.62夾雜物90.932.240.743.9200.38堵塞物與夾雜物成分比較（%）18澆注過(guò)程中下渣、卷渣現(xiàn)象澆注過(guò)程中鋼包渣、中包渣、結(jié)晶器渣會(huì)以渣滴形式卷入鋼水中，卷入渣滴氧勢(shì)高(FeO、MnO、SiO2)。一方面與鋼水中合金元素發(fā)生二次氧化生成夾雜物；另外渣滴也會(huì)在鋼中生成大顆粒夾雜物。在某廠BOF-LF-CC生產(chǎn)流程中，為了跟蹤鑄坯中夾雜物來(lái)源，進(jìn)行了示蹤試驗(yàn)。見(jiàn)右圖。非穩(wěn)態(tài)澆注時(shí)鋼包下渣、中間包和結(jié)晶器卷渣19結(jié)晶器渣中Ce2O和SrO含量變化20鑄坯中統(tǒng)計(jì)100個(gè)夾雜物，70%夾雜物含有示蹤元素，夾雜物示蹤元素平均含量：Ce2O：0.14%SrO：0.156%

ZrO2：0.25%

La2O3：0.41%

Na2O+K2O：1.64%。

為什么鑄坯中夾雜含有示蹤元素？主要是由于：（1）鋼包下渣鋼包停澆時(shí)鋼渣重量變化在12~22.5t之間，可能會(huì)造成鋼包下渣（2）中間包恒重操作21中間包液面波動(dòng)在15~28%（3）結(jié)晶器卷渣22鑄坯中大型夾雜物含K、Na的比例越高，大型夾雜物的數(shù)量越高，說(shuō)明結(jié)晶器卷渣越嚴(yán)重。粗略計(jì)算指出鑄坯中夾雜物各自貢獻(xiàn)：外來(lái)夾雜物(下渣+卷渣)：41%二次氧化：39%脫氧產(chǎn)物：20%由此可知鋼包→中間包→結(jié)晶器過(guò)程中防止下渣卷渣是生產(chǎn)潔凈鋼非常重要的操作。2324(4)鑄坯中Ar氣泡+夾雜物

伴隨著大Ar氣泡的小氣泡和夾雜物冷軋板表面的氣泡缺陷

25連鑄坯中夾雜物來(lái)源：脫氧產(chǎn)物(20%)澆注過(guò)程二次氧化產(chǎn)物(30%)非穩(wěn)態(tài)澆注的下渣卷渣所形成的外來(lái)夾雜物(50%)2.4減少連鑄坯夾雜物措施

26降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溶解氧含量，這是產(chǎn)生夾雜物的源頭?？刂泼撗醍a(chǎn)物生成，促進(jìn)鋼水中原生夾雜物的去除(精煉、攪拌等)。防止?jié)沧⑦^(guò)程鋼水二次氧化以免產(chǎn)生新的夾雜物(保護(hù)澆注、堿性包襯等)；防止非穩(wěn)態(tài)澆注對(duì)鋼水的再污染，杜絕外來(lái)夾雜物形成。在鋼水傳遞過(guò)程中（鋼包→中間包→結(jié)晶器）控制鋼水流動(dòng)形態(tài)促進(jìn)夾雜物去除，進(jìn)一步凈化鋼水(中間包冶金、電磁攪拌、流動(dòng)控制技術(shù)等)。煉鋼-精煉-連鑄生產(chǎn)流程中夾雜物控制技術(shù)：(1)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼中氧控制

煉鐵是一個(gè)還原過(guò)程，高爐內(nèi)加入還原劑(C、CO)把鐵礦石中的氧(Fe3O4、Fe2O3)脫除，使其成為含有C、Si、Mn、S、P的生鐵。煉鋼是一個(gè)氧化過(guò)程：把純氧吹入轉(zhuǎn)爐熔池，使C、Si、Mn、P氧化變成不同碳含量的鋼液。

當(dāng)轉(zhuǎn)爐吹煉到終點(diǎn)，鋼水中溶解了過(guò)多氧（溶解氧[O]或氧活度a[o]），出鋼時(shí)在鋼包內(nèi)必須進(jìn)行脫氧合金化，把[O]溶轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸飱A雜（[O]夾雜）從鋼液中排除。所以鋼中總氧T[O]可表示為：

T[O]=[O]溶+[O]夾雜出鋼時(shí)鋼水中[O]溶很高，[O]夾雜→0，T[O]=[O]溶。脫氧合金化后[O]夾雜很高，而[O]溶很低，故T[O]=[O]夾雜。一般用鋼中總氧含量表示鋼的潔凈度（夾雜物量）水平。

因此，可以用鋼中T[O]表示鋼的潔凈度，也就是夾雜物的水平。T[O]越低則鋼越“干凈”。不同用途的鋼，鋼中T[O]所示要求的水平如下：

因此，對(duì)高質(zhì)量的鋼要把T[O]降低到小于20ppm的水平，這是煉鋼生產(chǎn)全流程要解決的問(wèn)題。產(chǎn)品T[O]，ppm汽車板<20易拉罐<20輪胎鋼絲<20滾珠鋼<10管線鋼<20轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)C-O關(guān)系

轉(zhuǎn)爐冶煉是一個(gè)氧化過(guò)程。當(dāng)吹煉到終點(diǎn)時(shí)，鋼水[O]與[C]關(guān)系如圖所示：由圖可知，當(dāng)終點(diǎn)[C]<0.08%時(shí)I區(qū)：[C][O]=0.0027(爐齡<2500)，接近于平衡；II區(qū)：[C][O]=0.0031~0.0037(爐齡>2500)，遠(yuǎn)離C-O平衡。當(dāng)[C]=0.02~0.05%時(shí)：頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[O]=700~900ppm轉(zhuǎn)爐采用復(fù)吹終點(diǎn)[O]=250~600ppm轉(zhuǎn)爐采用濺渣護(hù)爐，當(dāng)爐齡大于2500爐以后，終點(diǎn)[O]=600~1400ppm。因此，轉(zhuǎn)爐采用動(dòng)態(tài)控制提高終點(diǎn)雙命中率，減少后吹，強(qiáng)化復(fù)吹，尤其是處理濺渣護(hù)爐高爐齡與復(fù)吹的矛盾，是降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量的有效措施。這樣可以節(jié)約鐵合金消耗，更重要的是減少了鋼中夾雜物生成量，提高了鋼的潔凈度，對(duì)于生產(chǎn)低碳或超低碳的冷軋產(chǎn)品是非常重要的。

轉(zhuǎn)爐冶煉中高碳鋼應(yīng)該執(zhí)行高拉碳操作，以降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的氧含量，既可以少加脫氧劑，減少鋼種夾雜物，也可以降低成本。

轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳氧關(guān)系圖

鋼的碳含量與鋼水平均總氧含量關(guān)系如下：C%0.05-0.20.2-0.450.45-0.60.6-0.8平均T[O],ppm40282015

由以上可知，鋼中C含量越高，T[O]含量越低，鋼越干凈，這與轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量有密切關(guān)系。（2）脫氧控制轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)溶解氧[O]溶很高，出鋼時(shí)在鋼包進(jìn)行脫氧化合金化。脫氧就是把鋼中的[O]溶轉(zhuǎn)變?yōu)槊撗醍a(chǎn)物夾雜。要控制好所生成的脫氧產(chǎn)物組成形態(tài)和熔點(diǎn)，夾雜物易上浮、可澆性好，根據(jù)鋼種，有以下幾種脫氧模式：

控制合適的Mn/Si比(2.5~3.0)得到液相MnO?SiO2夾雜呈球形液態(tài)易上浮。

FeO-MnO-SiO2三元相圖（A）硅鎮(zhèn)靜鋼(Si+Mn脫氧)

Mn/Si比與夾渣的關(guān)系Mn/Si小于2.5,鑄坯表面夾雜缺陷增加;大于2.5,鑄坯表面夾雜缺陷降低。

Al2O3飽和的脫氧產(chǎn)物的Si/Mn脫氧平衡

在一定溫度下，與[Si]相平衡的[O]為50~60ppm。在結(jié)晶器鋼水凝固時(shí)易生成CO氣泡，產(chǎn)生鑄坯的皮下氣空缺陷。解決方法：在LF爐造還原渣，擴(kuò)散脫氧降低鋼水的[O]含量。加少量的AL脫氧。（B）硅錳+少量鋁脫氧(Si+Mn+Al)

控制鋼中酸溶鋁Als<0.006%使其生成液相錳鋁榴石（3MnO?Al2O3?2SiO2）呈液態(tài)，易上浮不堵水口。MnO-SiO2-Al2O3相圖

鋼中[Al]與[O]關(guān)系[Al]s<0.002%，鋼水脫氧不良，鑄坯形成針孔；[Al]s>0.005%，有單獨(dú)Al2O3析出，可澆性差易堵水口；[Al]s=0.002-0.005%，生成錳鋁榴石，既不堵水口，鑄坯又不產(chǎn)生皮下針孔，而夾雜物有良好的塑性。（C）鋁鎮(zhèn)靜鋼對(duì)于低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，Als=0.02~0.05%，脫氧產(chǎn)物全部為Al2O3

，熔點(diǎn)高（2050℃），可澆性差，易堵水口。Al2O3可塑性差，影響鋼材性能和表面質(zhì)量。為此采用重鈣處理（CaAl線、CaFe線），使其生成12CaO?7Al2O3有利于夾雜物上浮，改善鋼水可澆性。CaO－Al2O3

－SiO2相圖

對(duì)于低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼，鋼中[Al]s=0.02-0.04%，則脫氧產(chǎn)物全部為Al2O3。Al2O3熔點(diǎn)高（2050℃

），鋼水中呈固態(tài)；鋼水可澆性差，堵水口；Al2O3可塑性差，不變形，影響鋼材性能，鈣處理（喂Al-Ca線或Ca-Fe線）改變Al2O3形態(tài)；解決了可澆性，不堵水口；夾雜物易上浮去除。鈣處理時(shí)為使Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的鈣鋁酸鹽夾雜（12CaO·7Al2O3

）以防止水口堵塞，必須控制好：鋼液中合適的鈣鋁比（Ca/Al=0.1～0.14）也可用TCa/TO來(lái)監(jiān)控Al2O3夾雜物的變形程度。試驗(yàn)指出：TCa/TO>0.6生成C·A和12C·7A；TCa/TO=0.7~1.2，基本生成12C·7A，鋼水可澆性好。必須控制較低的硫含量（S＜0.01%）以免生成硫化鈣。低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼鈣處理前后鋼中夾雜物類型變化如圖所示：鈣處理前后夾雜物CaO-Al2O3-MgO相圖鈣處理后鋼水中夾雜物CaO/Al2O3比接近于1，說(shuō)明Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的12CaO·7Al2O3

，故CSP連澆18爐水口不堵塞。鈣處理前后夾雜物中CaO、Al2O3平均含量

（D）細(xì)晶粒鋼

C-Mn鋼為細(xì)化晶粒用Al脫氧鋼(Als=0.01~0.02%），主要為Al2O3夾雜。采用輕鈣處理使其形成鈣長(zhǎng)石CaO?Al2O3

?2SiO2

(CaO-20~25%，Al2O3-37%，SiO2-44%)或鈣黃長(zhǎng)石2CaO?Al2O3

?2SiO2(CaO-40%，Al2O3-37%，SiO2-22%)，夾雜物熔點(diǎn)低呈液態(tài)易上浮，可澆性好（如上圖）。對(duì)于管線鋼鈣處理除改變Al2O3

成液態(tài)鋁酸鈣防止水口堵塞外，鈣還可作為硫化物抑制劑，形成Ca-Mn-S和CaS夾雜物。實(shí)驗(yàn)指出：對(duì)于超低硫鋼（S<10ppm），為防止管線鋼HIC裂紋，控制有效的硫化物形狀使MnS→CaS和改變Al2O3的形態(tài)，應(yīng)使Ca/S大于2.2。（3）

爐外精煉鋼水氧控制鋼水脫氧生成夾雜物，爐外精煉目的是：（A）把夾雜物傳輸?shù)皆?鋼界面鋼水中夾雜物上浮主要決定熔池?cái)嚢?，促進(jìn)夾雜物碰撞聚合長(zhǎng)大(5~200μm)。采用辦法是吹A(chǔ)r攪拌，真空循環(huán)。（B）渣相吸附夾雜物它決定于渣/鋼界面能和夾雜物溶解于渣相的能力。液相夾雜物完全溶解于渣相，而固體夾雜物在渣中有限溶解。這與渣相成分、溫度和渣量有關(guān)。隨著爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，鋼水中T[O]含量不斷降低，夾雜物越來(lái)越少，鋼水越來(lái)越干凈，鋼材性能不斷改善。1970~2000年鋼中T[O]演變?nèi)鐖D，由于引入爐外精煉，對(duì)于硅鎮(zhèn)靜鋼T[O]可達(dá)15~20ppm，對(duì)于鋁鎮(zhèn)靜鋼可達(dá)<10ppm[7]。1970～2000年鋼中平均T[O]水平

RH精煉過(guò)程中鋼水中總氧T[O]演變?nèi)鐖D所示。RH處理結(jié)束鋼水T[O]可達(dá)11pppm。RH處理過(guò)程鋼水中總氧預(yù)測(cè)模型：

由上式可知，RH處理過(guò)程中鋼水中總氧量與鋼包內(nèi)襯材質(zhì)、鋼包渣氧化性、RH處理時(shí)間、RH浸漬管直徑、吹氬流量、鋼水循環(huán)流量以及處理鋼水量有關(guān)。50RH處理過(guò)程鋼中[O]t變化曲線

鋼中[O]t實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比

鋼包精煉吹氬氣攪拌時(shí)，增加鋼水的攪拌強(qiáng)度，可以促進(jìn)鋼水中夾雜物聚合上浮，降低鋼水中T[O]量，這已有很多報(bào)道。

攪拌強(qiáng)度增加，夾雜物上浮率增加，但攪拌強(qiáng)度過(guò)大則會(huì)有渣子卷入，反而會(huì)增加鋼中夾雜物，所以應(yīng)控制好合適吹氬氣流量和壓力。LF精煉鋼水中總氧預(yù)測(cè)模型：鋼水?dāng)嚢鑿?qiáng)度與夾雜物去除率的關(guān)系52

LF出站試樣中發(fā)現(xiàn)的大顆粒夾雜物

LF精煉過(guò)程中平均鋼中總氧含量變化鋼包吹氬氣后，鋼水中總氧T[O]預(yù)測(cè)模型可表示為：

由上式可知，鋼包精煉鋼水中T[O]與攪拌強(qiáng)度、鋼包容量、處理時(shí)間等有關(guān)。爐外精煉（RH或LF）脫氧合金化后，要使鋼水夾雜物充分上浮決定于：合理的吹氬模式，得到有效的循環(huán)流量；控制鋼包頂渣性能，渣鋼表面能有效吸附夾雜物。鋼包頂渣來(lái)源是：（1）轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，（2）脫氧產(chǎn)物，（3）包襯耐火材料侵蝕，（4）出鋼加入的渣料、改質(zhì)劑，（5）上爐鋼包留下的殘?jiān)＿@樣構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的氧化物渣系。對(duì)于這個(gè)渣系的基本要求是：對(duì)脫氧產(chǎn)物有強(qiáng)的吸附能力；渣子有低氧勢(shì)，防止渣與合金化鋼水發(fā)生二次氧化，生成夾雜物；熔渣具有低熔點(diǎn)和良好的流動(dòng)性。鋼種爐號(hào)MgOCaO/Al2O3CaO/SiO2FeO+MnOT[O],ppmAls/AlA49885.571.073.229.87110.98549855.221.583.555.01121.00049995.591.502.696.10120.992平均5.461.383.157.0011.70.992B225417.941.2713.80.43130.977225427.331.257.310.41160.977225437.621.2810.370.32160.974平均7.631.279.710.3915.00.976C271617.520.933.635.03130.964271625.060.853.576.97100.965271635.681.493.3810.23100.974271646.781.053.277.0981.000平均6.261.083.467.2710.30.976RH精煉結(jié)束時(shí)渣成分對(duì)鋼水潔凈度影響如表所示：

由表可知：爐渣堿度CaO/SiO2保持到2.69～3.55，堿度較高，渣中CaO易與上浮的Al2O3生成鈣鋁酸鹽（xCaO·yAl2O3）,渣子吸收Al2O3增強(qiáng)；渣中CaO/Al2O3比值，比值太高（>3）爐渣粘度增強(qiáng)，流動(dòng)性降低，影響渣子吸收夾雜物。渣中CaO/Al2O3=1.07～1.58渣流動(dòng)性強(qiáng)，不易結(jié)殼，渣吸收Al2O3增加；渣中FeO+MnO，渣中FeO+MnO=5.01～9.87%，RH離站鋼水T[O]=11～12ppm,也就是RH處理過(guò)程中渣相不參與脫硫，渣中FeO+MnO保持在5～10%的水平，鋼水T[O]可達(dá)到很低的水平，沒(méi)必要再降低渣子氧化性。以上可說(shuō)明渣堿度保持3.27～3.63，CaO/Al2O3保持0.85～1.49，F(xiàn)eO+MnO保持5.01～9.87%，能充分吸附上浮的Al2O3夾雜，且使Als/Alt達(dá)到0.99，使鋼水T[O]達(dá)到10～12ppm是合適的。（4）連鑄過(guò)程鋼水氧控制爐外精煉后的鋼水（T[O]=10~30ppm）在連鑄過(guò)程中一方面是防止干凈鋼水再污染，另一方面在鋼水傳遞過(guò)程中，控制鋼水在中間包和結(jié)晶器流動(dòng)使夾雜物上浮到渣相進(jìn)一步凈化鋼水。

防止?jié)沧⑦^(guò)程下渣（鋼包→中間包→結(jié)晶器）：長(zhǎng)水口下渣檢測(cè)器。換鋼包時(shí)中間包采用恒重恒液位操作。防止空氣二次氧化：鋼包→中間包保護(hù)澆注（△

[N]<3ppm）。中間包→結(jié)晶器保護(hù)澆注（△

[N]<1ppm）。

防止干凈鋼水再污染措施：水口自開(kāi)比燒氧打開(kāi)鋼中T[O]要低10～15ppm，因此提高鋼包水口自開(kāi)率是很重要的。鋼包水口開(kāi)啟方式與鋼中T[O]關(guān)系

3.鋼包自開(kāi)率操作4.長(zhǎng)水口操作；美國(guó)WeirtonSteel試驗(yàn)指出：操作1：敞開(kāi)澆注，板坯有15m過(guò)渡區(qū)的質(zhì)量指數(shù)變壞，不能做鍍錫板；操作2：長(zhǎng)水口距中包液面46cm開(kāi)澆后插入鋼水中，板坯質(zhì)量指數(shù)有改善；操作3：長(zhǎng)水口距中包鋼液距離降為25cm開(kāi)澆，質(zhì)量指數(shù)比敞開(kāi)澆注降低了一半，但還不能用于DTR制罐生產(chǎn)線上。操作4：鋼包長(zhǎng)水口浸入中包鋼水面下13cm開(kāi)澆，DTR制罐線缺陷降低了50%，但仍有問(wèn)題。發(fā)現(xiàn)板坯過(guò)渡區(qū)主要是Al2O3、鋁酸鹽(CaO·Al2O3)夾雜和細(xì)小渣粒。操作5：長(zhǎng)水口浸入鋼液并在長(zhǎng)水口頭部安裝一個(gè)錐形破渣器開(kāi)澆，阻止了中間包渣粘附長(zhǎng)水口上，板坯過(guò)渡區(qū)縮短了一半，DTR生產(chǎn)線上質(zhì)量指數(shù)達(dá)到80%以上，滿足鍍錫板要求。5.中間包吹A(chǔ)r操作中間包開(kāi)澆前采用吹A(chǔ)r操作，減少對(duì)頭坯污染。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)指出：開(kāi)澆前采用吹A(chǔ)r清掃中間包，開(kāi)澆后5～10min與未吹A(chǔ)r相比，鋼水中[N]降低了30～50%，鋼水T[O]降低48～70%。就頭坯潔凈度而言，與未吹A(chǔ)r相比，采用吹A(chǔ)r操作，頭坯中T[O]與拉速穩(wěn)定時(shí)T[O]相差了30～60%，而未吹A(chǔ)rT[O]相差率為96%以上，這樣提高了頭坯的潔凈度水平。6.結(jié)晶器液面穩(wěn)定性。

潔凈器液面波動(dòng)應(yīng)控制在±3～±5mm,防止卷渣。7.控制好非穩(wěn)態(tài)澆注操作。開(kāi)澆前中間包吹A(chǔ)r操作以提高頭坯的潔凈度。連澆換鋼包時(shí)防止鋼包下渣和中間包卷渣以提高連澆坯的潔凈度。

澆注中間包剩余鋼水防止漩渦下渣以提高尾坯的潔凈度。澆注過(guò)程中進(jìn)一步凈化鋼水措施：使用堿性耐火材料。中間包包層使用鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)的耐火材料。中間包使用堿性覆蓋劑。

澆注含鋁的鋼，中間包覆蓋劑的性質(zhì)對(duì)鋼水的二次氧化的影響如表所示：中間包渣堿度對(duì)二次氧化影響鋼號(hào)R=CaO/SiO2大包→中包△[Al]s降值%大包→中包△[Si]增值%大包→中包△[N]ppm新生成Al2O3

kg/t10.58-0.03+0.204+1.60.5620.50-0.0229+0.0129+3.10.5430.96-0.0185+0.0176+2.50.354*6.5-0.0067+0.0002+4.10.126*注：R=CaO+MgO/SiO2由表可知：鋼包→中間包吸氮△[N]=1.6～4ppm。吸氮△[N1ppm相當(dāng)于吸氧2.8ppm。中包鋼水△[Al]s降低，△[Si]升高，說(shuō)明鋼渣間存在4[Al]+3（SiO2）=2（Al2O3）+3[Si]反應(yīng)，新生成Al2O3夾雜為

0.30～0.50

kg/t。中間包覆蓋劑為堿性，鋼水增硅僅2ppm，說(shuō)明阻止了上述反應(yīng)的發(fā)生。因此，澆鑄含鋁鋼中間包必須采用堿性覆蓋劑。

中間包冶金（擋墻、壩、阻流器等）；生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)指出：中間包安控流裝置冶金效果如表所示：廠名中包容量

tT[O]降低率

%MI減少率

%MA減少率

%A4015～2620～5040～70B6028—71.5C161640.837.7D40258～2364注：MI：微觀夾雜

MA：大顆粒夾雜

中間包安檔墻+壩，改善流動(dòng)形態(tài)，從入口→出口，鋼水中大顆粒夾雜去除50%以上，鋼中T[O]和微觀夾雜都有明顯降低，使流入結(jié)晶器鋼水更干凈了。中間包電磁旋轉(zhuǎn)裝置中間包電磁離心攪拌示意圖生產(chǎn)試驗(yàn)指出：在注流沖擊區(qū)安電磁旋轉(zhuǎn)裝置可以把進(jìn)入結(jié)晶器鋼水T[O]降到10ppm以下，大于50微米的大顆粒夾雜明顯降低，這樣可以使冷軋板的表面缺陷大為減少。中間包安裝鈣質(zhì)過(guò)濾器鈣質(zhì)過(guò)濾器示意圖生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)指出：中間包擋墻上安裝鈣質(zhì)過(guò)濾器可以使Al2O3夾雜去除率達(dá)85%，大顆粒夾雜物減少64%。結(jié)晶器使用電磁攪拌(M-EMS、EMBr、FC)EMBr(平均值)未用EMBr(平均值)總氧T[O]，ppm19.2（14~28）32（26~39）顯微夾雜，個(gè)/mm27.168.36大型夾雜物mg/10kg1.754.53結(jié)晶器液面波動(dòng)，mm±4（7~9）±7（13~15）保護(hù)渣中（Al2O3），%5.374.51*原渣中Al2O3為3%由表可知：CSP結(jié)晶器使用EMBr后板坯中T[O]降低40%，大型夾雜物降低60%，液面波動(dòng)降低40%，明顯改善了鋼潔凈度。生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)指出：結(jié)晶器使用EMBr效果如表所示:上述技術(shù)措施都已十分成熟，在生產(chǎn)上應(yīng)用使鋼中T[O]進(jìn)一步降低，超低碳鋼鑄坯T[O]降到小于10ppm的水平。各工序鋼中T[O]變化在煉鋼-精煉-連鑄工藝流程生產(chǎn)潔凈鋼必須控制好以下幾點(diǎn)：（a）降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量，這是產(chǎn)生夾雜物源頭。（b）精煉要促進(jìn)原生脫氧產(chǎn)物大量上浮。（c）連鑄要減輕或杜絕鋼水二次氧化，防止新的夾雜物生成。（d）防止?fàn)t外精煉后干凈鋼水再污染。把產(chǎn)生產(chǎn)品缺陷夾雜物消滅在鋼水進(jìn)結(jié)晶器之前。二次精煉和連鑄操作是生產(chǎn)潔凈鋼關(guān)鍵。3.1連鑄坯裂紋類型:（1）連鑄坯表面裂紋◆縱裂紋◆橫裂紋◆網(wǎng)狀裂紋◆皮下針孔

1－表面縱裂紋；2－表面橫裂紋；3－網(wǎng)狀裂紋；

4－角部橫裂紋；

5－邊部縱裂紋；6－表面夾渣；7－皮下針孔；8深振痕鑄坯表面缺陷示意圖3.連鑄坯裂紋缺陷（2）

鑄坯內(nèi)部裂紋

◆

中間裂紋◆矯直裂紋◆角部裂紋◆中心線裂紋◆三角區(qū)裂紋圖◆皮下裂紋

1－2鑄坯內(nèi)部裂紋示意圖1－角裂；2－中間裂紋；

3－矯直裂紋；4－皮下裂紋；5－中心線裂紋；6－星狀裂紋

內(nèi)部裂紋是帶液芯的坯殼在二冷區(qū)凝固過(guò)程中在固液交界面產(chǎn)生的。它會(huì)影響中厚板的力學(xué)性能和使用性能

75帶液芯的高溫鑄坯在連鑄機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是否產(chǎn)生裂紋主要決定于：凝固殼所承受的外力作用鋼高溫力學(xué)性能鑄坯凝固冶金行為鑄機(jī)熱工作狀態(tài)3.2為什么會(huì)產(chǎn)生裂紋？76（1）鑄坯凝固過(guò)程外力作用

鋼水澆入結(jié)晶器形成帶液芯初生坯殼到凝固終點(diǎn)，鑄坯運(yùn)行過(guò)程中沿液相穴長(zhǎng)度所承受力：結(jié)晶器與坯殼的摩擦力鋼水靜壓力產(chǎn)生的鼓肚鑄坯溫度梯度產(chǎn)生的熱應(yīng)力鑄坯彎曲和矯直時(shí)所受的機(jī)械力支承輥不對(duì)中產(chǎn)生的附加應(yīng)力鑄坯溫度變化產(chǎn)生的相變應(yīng)力

78

人們應(yīng)用彈性理論、彈塑性理論，采用有限元法對(duì)凝固坯殼的受力和變形進(jìn)行了模擬研究。理論和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)指出：當(dāng)高溫坯殼所承受的應(yīng)變?chǔ)?gt;1.3%，就可產(chǎn)生表面裂紋。鑄坯液相穴固液界面承受的應(yīng)力σ>1~3N/mm2,應(yīng)變?chǔ)?gt;0.1～0.2%，鑄坯就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)裂紋。79（2）

鋼的高溫力學(xué)性能鋼從凝固溫度冷卻到600℃其塑性變化可分為：Ⅰ區(qū)凝固脆性區(qū)（TL～1350℃）Ⅱ區(qū)高溫塑性區(qū)（1350～1000℃）Ⅲ區(qū)低溫脆性區(qū)（1000~600℃）

Ⅰ區(qū)是連鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂紋的根源，Ⅲ區(qū)是連鑄坯產(chǎn)生表面裂紋的緣由。高溫塑性R·A%與溫度的關(guān)系81從高溫力學(xué)行為來(lái)看，鑄坯內(nèi)裂紋產(chǎn)生于零強(qiáng)度（ZST）和零塑性溫度（ZDT）區(qū)間。82

從凝固觀點(diǎn)看，由于溶質(zhì)元素（S、P）偏析作用，富溶質(zhì)母液滲透樹(shù)枝晶，形成了一層含硫化物薄膜包圍樹(shù)枝晶增加晶界脆性，降低了固相線溫度附近的強(qiáng)度和塑性，當(dāng)受外力作用時(shí)沿晶界產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展一直到能抵抗塑性變?yōu)橹?，形成在硫印圖上可見(jiàn)的鑄坯內(nèi)裂紋。

以高溫鑄坯應(yīng)變分析模型來(lái)說(shuō)明鑄坯內(nèi)裂紋的產(chǎn)生：

（1）

鼓肚應(yīng)變：

一般說(shuō)來(lái)，＝0.2～0.8%，對(duì)于Q235,230×1550mm，由模型計(jì)算，沿液相穴長(zhǎng)度凝固前沿鼓肚變形分布如下圖。

鼓肚應(yīng)變沿鑄流方向的分布

（2）矯直應(yīng)變：

裂紋敏感鋼：＝0.2～0.4%結(jié)構(gòu)鋼：＝0.5%，由模型計(jì)算的結(jié)果如圖所示：

拉速、過(guò)熱度對(duì)凝固前沿矯直應(yīng)變的影響（3）

輥?zhàn)硬粚?duì)中應(yīng)變：

＝0.5～1.5mm，=0.2～0.4%，由模型計(jì)算的結(jié)果如下圖：

輥?zhàn)硬粚?duì)中應(yīng)變沿鑄流方向的分布

（4）

熱應(yīng)力應(yīng)變：

如應(yīng)變可以線性疊加，那么凝固前沿發(fā)生的總應(yīng)變：帶液芯鑄坯在連鑄機(jī)內(nèi)運(yùn)行過(guò)程中受外力作用，產(chǎn)生的總應(yīng)變>ε臨，則產(chǎn)生裂紋。

88

230×1550mmQ235鋼板坯，拉速為1.0-1.2m/min，由凝固模型和應(yīng)變模型計(jì)算沿液相穴凝固前沿總應(yīng)變?nèi)鐖D所示。碳當(dāng)量Cp＝0.16，Mn/S=19.5，ε臨=0.5%89由上圖可知：鑄坯液相穴長(zhǎng)度為26.4m；凝固前沿臨界應(yīng)變0.5%；凝固前沿總應(yīng)變?yōu)?.4-0.86%；彎月面下1.5m區(qū)域(AB區(qū))相當(dāng)凝固殼厚度13～72mm區(qū)可能產(chǎn)生裂紋。板坯硫印顯示裂紋位置是20-80mm。模型預(yù)見(jiàn)與實(shí)際測(cè)量相近。90存在內(nèi)部裂紋缺陷的鑄坯硫印檢驗(yàn)結(jié)果

防止鑄坯內(nèi)裂措施

◆防止板坯鼓肚：－鋼水靜壓力P，鑄機(jī)高度升高，P增加；

－

輥間距l(xiāng)，l增加,呈四次方增加；－凝固殼厚度e，e增大,增加.◆拉速vv增加,e減少Ts增加,

增加。

◆二冷水量w

w增加,e增大,Ts降低,

減少。

◆輥?zhàn)訌澢p

◆多節(jié)輥

◆支承輥開(kāi)口度對(duì)中◆收縮輥縫

◆多點(diǎn)矯直或連續(xù)矯直◆壓縮澆鑄板坯內(nèi)部裂紋是帶液芯鑄坯在連鑄二冷區(qū)扇形支承區(qū)產(chǎn)生的，因此穩(wěn)定的澆鑄工藝，長(zhǎng)壽命維護(hù)精良的設(shè)備技術(shù)和均勻二次冷卻技術(shù)是防止板坯產(chǎn)生內(nèi)裂紋有效措施。防止鑄坯內(nèi)裂措施

93Ⅲ區(qū)低溫塑性區(qū)是鑄坯產(chǎn)生表面裂紋。其原因是：γ→α相變?cè)诰Ы鐑?yōu)先析出αFe，晶界優(yōu)先變形；Q450NQR1,825℃Q450NQR1,875℃奧氏體晶界有第二相質(zhì)點(diǎn)析出（AlN，Nb(C,N)…）增加了晶界脆性。94975℃下Ti和Ti-V復(fù)合析出形貌和XEDS連鑄過(guò)程溫度與粒子尺寸和數(shù)量的關(guān)系

T>900℃，析出物的數(shù)量是減少的，析出物的尺寸是增大的，故R·A%增加。因此，鑄坯在彎曲、矯直、或受外力作用，其溫度保持在單相奧氏體區(qū)（>900℃）可防止表面裂紋。96生產(chǎn)實(shí)踐表明，澆含Nb、V鋼(250×1800mm，0.9m/min)在矯直區(qū)板坯溫度低于900℃邊部橫裂紋嚴(yán)重，采用較弱二冷強(qiáng)度，把板坯邊部溫度提高到960℃，邊部裂紋大為減輕。97（3）連鑄工藝行為避免或減少裂紋的連鑄工藝行為：穩(wěn)定的拉速低過(guò)熱度澆注降低雜質(zhì)元素含量（S、P、Cu、Zn、Sn…）結(jié)晶器良好的保護(hù)渣性能結(jié)晶器液面穩(wěn)定性結(jié)晶器坯殼均勻生長(zhǎng)合適二冷強(qiáng)度和鑄坯表面溫度分布98（4）鑄機(jī)熱工作狀態(tài)避免或減少鑄坯裂紋的鑄機(jī)熱工作狀態(tài)：合適的結(jié)晶器錐度合適的結(jié)晶器振動(dòng)性能動(dòng)態(tài)二冷配水模型扇形段支撐輥的準(zhǔn)確對(duì)中多點(diǎn)彎曲或矯直連鑄彎曲或矯直防止支撐輥?zhàn)冃危ǘ喙?jié)輥）連鑄坯的表面和內(nèi)部裂紋形狀各異，產(chǎn)生的原因是極其復(fù)雜的，它與設(shè)備狀況、澆注工藝（拉速、冷卻和澆注溫度）和鋼種等因素密切相關(guān)的?？偟膩?lái)說(shuō)，鑄坯表面裂紋決定結(jié)晶器鋼水的凝固過(guò)程，而內(nèi)部裂紋決定于帶液芯的鑄坯在二冷區(qū)的凝固過(guò)程。裂紋的解決途徑要具體分析。994.連鑄坯內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷包括：中心疏松中心縮孔中心宏觀偏析V形偏析（半宏觀偏析）4.1鑄坯內(nèi)部缺陷概念

從結(jié)晶器拉出來(lái)帶有液芯的坯殼，在連鑄機(jī)內(nèi)邊傳熱、邊凝固、邊運(yùn)行而形成很長(zhǎng)液相穴的鑄坯（少則幾米多則十幾或二十幾米），由于受凝固、傳熱、傳質(zhì)和工藝的限制，沿液相穴路徑常常發(fā)生鋼水補(bǔ)縮不好，在鑄坯完全凝固后，沿鑄坯軸向（拉坯方向）某些局部區(qū)域常常發(fā)現(xiàn)疏松、縮孔和偏析，常稱為中心缺陷。100這些缺陷會(huì)對(duì)軋制產(chǎn)品，尤其是對(duì)中厚板性能帶來(lái)危害：軋制對(duì)鑄坯中心硫化物夾雜物延伸使橫向性能變壞；板材沖擊韌性下降造成鋼材斷裂；中心偏析易形成低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(馬氏體和硫化物)，造成管線鋼氫致裂紋（HIC）；高碳鋼鑄坯中心C、Mn偏析會(huì)發(fā)生碳化物和馬氏體沉淀，引起抗拔脆斷；鑄坯中心疏松和偏析會(huì)引起鋼軌呈“S”型斷裂；中心疏松縮孔偏析會(huì)使合金鋼鑄坯低倍檢驗(yàn)不合格。

4.2鑄坯中心缺陷形成機(jī)理

由于冷卻速率快和冷卻不均勻性，鑄坯柱狀晶發(fā)達(dá)，有時(shí)會(huì)形成“穿晶”結(jié)構(gòu)。由于液相穴長(zhǎng)，鋼水補(bǔ)縮不好或坯殼的變形，形成中心縮孔、疏松、偏析較重。鑄坯柱狀晶不對(duì)稱性。對(duì)于弧形鑄機(jī)，內(nèi)弧面柱狀晶發(fā)達(dá)，而外弧面柱狀生長(zhǎng)會(huì)受阻，因此裂紋長(zhǎng)出現(xiàn)在內(nèi)弧面。鑄坯樹(shù)枝晶較細(xì)。要改善連鑄坯中心缺陷以提高產(chǎn)品質(zhì)量，首先要控制鑄坯低倍結(jié)構(gòu)，也就是凝固過(guò)程中抑制柱狀晶生長(zhǎng)，擴(kuò)大鑄坯中心等軸晶區(qū)。鑄坯低倍結(jié)構(gòu)模型如下：“小鋼錠”(Mini-ingot)凝固模型

mini-ingot示意圖

由于二冷區(qū)冷卻的不均勻性導(dǎo)致柱狀晶不均勻生長(zhǎng)，在鑄坯中心常出現(xiàn)每隔5-10cm有規(guī)則的“凝固橋”形成，并伴隨有疏松縮孔和中心宏觀偏析的宏觀結(jié)構(gòu)，叫”mini-ingot”結(jié)構(gòu)。如圖2-5所示，它形成如下：

鑄坯凝固中心流動(dòng)模型

鑄坯中心結(jié)構(gòu)形成示意圖

1.柱狀晶生長(zhǎng)2.自由等軸晶生長(zhǎng)3.等軸晶凝固4.流動(dòng)的兩相區(qū)5.在剛性的兩相區(qū)鋼水滲透6.通道形成7.在中心成兩邊通道形成8.V形偏析形成104降低有害夾雜元素含量（如S、P、O），提高鋼純凈度水平；控制鑄坯低倍結(jié)構(gòu)，抑制柱狀晶擴(kuò)大中心等軸軸晶；澆注工藝優(yōu)化，根據(jù)鋼種鋼水過(guò)熱度、拉速和二冷強(qiáng)度這三個(gè)工藝參數(shù)優(yōu)化使其鑄坯中心缺陷最少；連鑄機(jī)設(shè)備。保持支撐導(dǎo)向輥對(duì)中，縮小輥間距，多節(jié)距，收縮輥縫等，防止鑄坯在運(yùn)行凝固過(guò)程中坯殼鼓肚；外加控制技術(shù)。在現(xiàn)有連鑄工藝和設(shè)備還不能達(dá)到完全控制鑄坯中心缺陷的條件下，采用電磁攪拌（EMS）、輕壓下（SoftReduction）、凝固末端電磁攪拌等技術(shù)。改善鑄坯中心缺陷的技術(shù)措施:1054.3工藝優(yōu)化是改善鑄坯中心缺陷的基礎(chǔ)

鋼水過(guò)熱度是控制鑄坯中心等軸晶的關(guān)鍵操作。隨低過(guò)熱度升高，中心等軸晶區(qū)減?。ㄈ缱髨D），中心偏析加重（如右圖）。

1)鋼水“過(guò)熱度”控制從理論上說(shuō)，當(dāng)鋼水過(guò)熱度等于零或接近液相線溫度凝固時(shí)鑄坯中心等軸晶區(qū)可達(dá)60%以上，可消除中心疏松和偏析。根據(jù)鋼種中間包鋼水過(guò)熱度一般控制在15～30℃，為了使進(jìn)入結(jié)晶器鋼水接近于液相線溫度凝固，擴(kuò)大等軸晶區(qū)，可采用以下技術(shù)：結(jié)晶器加入微型冷卻劑水口HJN（HollowJetNozzle）技術(shù)熱交換水口107如某廠板坯220×1600mm，拉速為1m/min，235B鋼水過(guò)熱度20～30℃，結(jié)晶器喂入鋼帶為2.5～3.0Kg/t，板坯中心等軸晶區(qū)為60～80mm，疏松評(píng)級(jí)為0.5～1.0級(jí)，而未喂鋼帶等軸晶區(qū)為20mm，疏松評(píng)級(jí)為1.5級(jí)。結(jié)晶器加入微型冷卻劑：108水口HJN（HollowJetNozzle）技術(shù)：由CRM和Arcelormittalstainlesssteel共同開(kāi)發(fā)的HJN（HollowJetNozzle）法的原理如圖109

HJN原理：把料倉(cāng)中的鐵粉或合金粉經(jīng)過(guò)耐火材料制成的圓錐體噴入水口中心，而鋼水沿水口內(nèi)壁流動(dòng)，水口內(nèi)的噴射Ar氣和鋼流紊流保證良好混合和合金粉的熔化。粉末的流速及時(shí)由Ar壓力表調(diào)節(jié)。其目的：較好的控制鋼水過(guò)熱度；增加等軸晶區(qū)減少鐵素體不銹鋼ropping缺陷；提高易氧化元素的收得率如Ti；較好控制不銹鋼中Ti(CN)尺寸分布；減少含Ti不銹鋼水口堵塞。噴射粉末尺寸100～200μm，TiFe粉含Ti70%，殘Al2.5%。鐵粉含C<0.05%。

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在板坯連鑄機(jī)試驗(yàn)210×（1020～1325）mm，拉速0.8～1.0m/min，鋼水過(guò)熱度25～45℃，噴粉速率4～12kg/min，AISI430鋼。其結(jié)果是：噴TiFe粉6.5kg/min鋼Ti=0.35%,Ti收得率95～100％（一般為60％），Ti在板坯中均勻分布，避免了水口堵塞，不用EMS板坯等軸晶率達(dá)100%。111熱交換水口技術(shù)原理圖過(guò)熱度對(duì)中心偏析影響高過(guò)熱度28℃低過(guò)熱度7℃C0%0.7840.784中心Cmax1.200.916中心C平均0.9670.80滲碳體指數(shù)>200147

220×220mm方坯，拉速1.4～1.6m/min，中包鋼水過(guò)熱度15～25℃經(jīng)熱交換水口入結(jié)晶器過(guò)熱度為1～7℃，高碳鋼（C=0.8%）鑄坯中心偏析明顯改善。熱交換水口技術(shù)：2)拉速拉速增加，鑄坯中心偏析加重（如圖）。220×260mm4流，拉速=0.65m/min，ΔT=15±2℃為好。150×150mm4流，拉速。=1.7~1.8m/min為宜。

拉速對(duì)偏析影響

3）二冷強(qiáng)度

二冷配水由兩種觀點(diǎn)：抑制住狀晶生長(zhǎng)：采用弱冷，大方坯比水量0.3~0.7l/kg，小方坯1.6~1.8l/kg

促進(jìn)柱狀晶生長(zhǎng)：采用強(qiáng)冷，150×150mm小方坯比水量達(dá)到2~3l/kg平均拉速為2.2~2.4m/min。

ARBED和CRM開(kāi)發(fā)高強(qiáng)冷二冷技術(shù)，使方坯中心基本致密（圖5-4）。220×220mm，C=0.80%采用強(qiáng)冷，軋成Φ11mm線材，晶界滲碳體幾乎消除。大方坯出潔凈器強(qiáng)冷冶金效果鋼水過(guò)熱度、拉速、二冷水量都會(huì)影響鑄坯中心缺陷，它們對(duì)中心缺陷具有互補(bǔ)性。臺(tái)灣中鋼公司研究了過(guò)熱度、拉速、比水量對(duì)板坯中心偏析影響，并回歸出以下方程：

F＝1.417－0.0552ΔT－1.77Vc2+1.928δw

式中:F－鑄坯中心偏析指數(shù)，F(xiàn)值高表明偏析小，板坯質(zhì)量好。

ΔT－鋼水過(guò)熱度℃

V－拉速m/minδw－比水量l/kg

低過(guò)熱度、低拉速和高比水量，鑄坯中心偏析小，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量好。115

EMS使用方式根據(jù)攪拌器安裝位置不同可分為結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS），二冷區(qū)電磁攪拌（S-EMS），凝固末端電磁攪拌器（F-EMS）。攪拌方式有單一攪拌，也有組合攪拌（如M-EMS+F-EMS）。4.3電磁攪拌（EMS）116M-EMS作用：加速過(guò)熱度消除，增加鑄坯中心等軸晶區(qū)，如過(guò)熱度20℃澆300×400mm方坯，用M-EMS等軸晶率50～60％減少中心偏析：對(duì)于C＝0.8％，方坯中心碳偏析（C/C0）:無(wú)M-EMS1.21，有M-EMS1.12沖洗凝固前沿防止鑄坯皮下夾雜。如300×400mm大方坯軋成115×115mm方坯表面條狀裂紋指數(shù)，有M-EMS為0.5，無(wú)M-EMS則為3.5～1減少鑄坯皮下氣孔。