冶金專業(yè)畢業(yè)論文--淺議連鑄坯質(zhì)量控制

1、<p><b>　　畢 業(yè) 課 題</b></p><p>　　2014年 3 月 9 日</p><p>　課題名稱： 淺 議 連 鑄 坯 質(zhì) 量 控 制 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　目 錄..............

2、...............................1</p><p>　　摘 要.............................................2</p><p>　?、?連鑄坯純凈度與產(chǎn)品質(zhì)量..........................3</p><p>　　1.1純凈度與質(zhì)量的關(guān)系.................

3、...........3</p><p>　　1.2提高純凈度的措施..............................3</p><p>　?、策B鑄坯的表面質(zhì)量.................................4</p><p>　　2.1表面裂紋......................................4</p&g

4、t;<p>　　2.2表面夾渣......................................5</p><p>　　2.3皮下氣泡與氣孔................................6</p><p>　?、尺B鑄坯內(nèi)部質(zhì)量...................................6</p><p>　　3.1

5、中心偏析......................................6</p><p>　　3.2中心疏松......................................7</p><p>　　3.3內(nèi)部裂紋......................................7</p><p>　?、催B鑄坯的外觀形狀.......

6、..........................8</p><p>　　4.1鼓肚變形.....................................8</p><p>　　4.2菱形變形.....................................8</p><p>　　4.3圓鑄坯變形..........................

7、.........9</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　連鑄坯質(zhì)量決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。從廣義來說所謂連鑄坯質(zhì)量是得到合格產(chǎn)品所允許的連鑄坯缺陷的嚴(yán)重程度，連鑄坯存在的缺陷在允許范圍以內(nèi)，叫合格產(chǎn)品。連鑄坯質(zhì)量是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的：</p><p>　　(1)連鑄坯的純凈度：指鋼中夾雜物的含量，形態(tài)和分

8、布。</p><p>　　(2)連鑄坯的表面質(zhì)量：主要是指連鑄坯表面是否存在裂紋、夾渣及皮下氣泡等缺陷。連鑄坯這些表面缺陷主要是鋼液在結(jié)晶器內(nèi)坯殼形成生長過程中產(chǎn)生的，與澆注溫度、拉坯速度、保護(hù)渣性能、浸入式水口的設(shè)計(jì)，結(jié)晶式的內(nèi)腔形狀、水縫均勻情況，結(jié)晶器振動(dòng)以及結(jié)晶器液面的穩(wěn)定因素有關(guān)。</p><p>　　(3)連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量：是指連鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)，以及裂紋、偏析、疏松

9、等缺陷程度。二冷區(qū)冷卻水的合理分配、支撐系統(tǒng)的嚴(yán)格對(duì)中是保證鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵。</p><p>　　(4)連鑄坯的外觀形狀：是指連鑄坯的幾何尺寸是否符合規(guī)定的要求。與結(jié)晶器內(nèi)腔尺寸和表面狀態(tài)及冷卻的均勻程度有關(guān)。</p><p>　　本文從以上四個(gè)方面對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中連鑄坯的質(zhì)量控制采取的措施進(jìn)行說明。</p><p>　?、边B鑄坯純凈度度與產(chǎn)品質(zhì)量</p>

10、<p>　　1.1純凈度與質(zhì)量的關(guān)系</p><p>　　純凈度是指鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。與模鑄相比，連鑄的工序環(huán)節(jié)多，澆注時(shí)間長，因而夾雜物的來源范圍廣，組成也較為復(fù)雜；夾雜物從結(jié)晶器液相穴內(nèi)上浮比較困難，尤其是高拉速的小方坯夾雜物更難于排除。夾雜物的存在破壞了鋼基體的連續(xù)性和致密性。大于50μm的大型夾雜物往往伴有裂紋出現(xiàn)，造成連鑄坯低倍結(jié)構(gòu)不合格，板材分層，并損壞冷軋鋼板的表面等，

11、對(duì)鋼危害很大。夾雜物的大小、形態(tài)和分布對(duì)鋼質(zhì)量的影響也不同，如果夾雜物細(xì)小，呈球形，彌散分布，對(duì)鋼質(zhì)量的影響比集中存在要小些；當(dāng)夾雜物大，呈偶然性分布，數(shù)量雖少對(duì)鋼質(zhì)量的危害也較大。</p><p>　　例如：從深沖鋼板沖裂廢品的檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，裂紋處存在著100~300μm不規(guī)則的CaO-Al2O3和Al2O3的大型夾雜物。</p><p>　　再如，由于連鑄坯皮下有Al2O3夾雜物的存在，

12、軋成的汽車薄板表面出現(xiàn)黑線缺陷，導(dǎo)致薄板表面涂層不良。</p><p>　　還有用于包裝的鍍錫板，除要求高的冷成型性能外，對(duì)夾雜物的尺寸和數(shù)量也有相應(yīng)要求。國外生產(chǎn)廠家指出，對(duì)于厚度為0.3mm的薄鋼板，在1m2面積內(nèi)，粒徑小于50μm的夾雜物應(yīng)少于5個(gè)，才能達(dá)到廢品率在0.05%以下，即深沖2000個(gè)DI罐，平不到1個(gè)廢品?？梢姕p少連鑄坯夾雜物數(shù)量對(duì)提高深沖薄板鋼質(zhì)量的重要性。</p><p

13、>　　對(duì)于極細(xì)的鋼絲（如直徑為0.01~0.25mm的輪胎鋼絲）和極薄鋼板（如厚度為0.025mm的鍍錫板）中，其所含夾雜物尺寸的要求就可想而知了。此外，夾雜物的尺寸和數(shù)量對(duì)鋼質(zhì)量的影響還與鑄坯的比表面積有關(guān)。一般板坯和方坯單位長度的表面積（S）與體積（V）之比在0.2~0.8。隨著薄板與薄帶技術(shù)的發(fā)展，S/V可達(dá)10~50，若在鋼中的夾雜物含量相同情況下，對(duì)薄板薄帶鋼而言，就意味著夾雜物更接近鑄坯表面，對(duì)生產(chǎn)薄板材質(zhì)量的危害也越

14、大。所以降低鋼中夾雜物就更為重要了。</p><p>　　1.2提高純凈度的措施</p><p>　　提高鋼的純凈度就應(yīng)在鋼液進(jìn)入結(jié)晶器之前，從各工序著手盡量減少對(duì)鋼液的污染，并最大限度促使夾雜物從鋼液中排除。為此應(yīng)采取以下措施：</p><p>　　⑴無渣出鋼。轉(zhuǎn)爐應(yīng)擋渣出鋼；電爐采用偏心爐底出鋼，阻止鋼渣進(jìn)入盛鋼桶。</p><p>　　

15、⑵根據(jù)鋼種的需要選擇合適的精煉處理方式，以純凈鋼液，改善夾雜物的形態(tài)。</p><p>　?、遣捎脽o氧化澆注技術(shù)。經(jīng)過精煉處理后的鋼液氧含量已降到20×10-6以下；在盛鋼桶→中間罐→結(jié)晶器均采用保護(hù)澆注；中間罐使用雙層渣覆蓋劑，鋼液與空氣隔絕，避免鋼液的二次氧化。</p><p>　　⑷充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用。采用吹A(chǔ)r攪拌，改善鋼液流動(dòng)狀況，消除中間罐死區(qū)；加大中間罐

16、容量和加深熔池深度，延長鋼液在中間罐停留時(shí)間，促進(jìn)夾雜物上浮，進(jìn)一步凈化鋼液。</p><p>　?、桑┻B鑄系統(tǒng)選用耐火度高，融損小，高質(zhì)量的耐火材料，以減少鋼中外來夾雜物。</p><p>　?、食浞职l(fā)揮結(jié)晶器的鋼液凈化器和鑄坯表面質(zhì)量控制器的作用。選用的浸入式水口應(yīng)有合理的開口形狀和角度，控制注流的運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)夾雜物的上浮分離；并輔以性能良好的保護(hù)渣，吸收溶解上浮夾雜凈化鋼液。</

17、p><p>　　另外，還可以向結(jié)晶器內(nèi)喂入包芯合金線，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)微合金化，這不僅提高了合金的吸收率，而且能精確控制鋼液成分，調(diào)整凝固結(jié)構(gòu)，改善夾雜物形態(tài)，有利于鋼的質(zhì)量。</p><p>　?、瞬捎秒姶艛嚢杓夹g(shù)，控制注流的運(yùn)動(dòng)。計(jì)算指出，在靜止?fàn)顟B(tài)下，大于1mm的渣粒上浮速度約100~200cm/s；而注流向下流動(dòng)速度為60~10cm/s；可見結(jié)晶器液相穴內(nèi)注流流股沖擊區(qū)域夾雜物上浮是有困難

18、的；有部分夾雜物很可能被凝固的樹枝晶所捕集。實(shí)際上在鑄坯表面以下10~20cm處往往夾雜物含量較高。安裝電磁制動(dòng)器可以抑制注流的運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)夾雜物上浮，提高鋼液的純凈度。</p><p><b>　　⒉連鑄坯的表面質(zhì)量</b></p><p>　　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，也是影響金屬收得率和成本的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件

19、。連鑄坯表面缺陷形成的原因較為復(fù)雜，但總體來講，主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固所控制。</p><p><b>　　2.1表面裂紋</b></p><p>　　表面裂紋就其出現(xiàn)的方向和部位，可以分為面部縱裂紋與橫裂紋；角部縱裂紋與橫裂紋；星狀裂紋等。</p><p><b>　　2.1.1縱向裂紋</b></p>

20、<p>　　縱向裂紋在板坯多出現(xiàn)在寬面的中央部位，方坯多發(fā)生在棱角處。表面縱裂紋直接影響鋼材質(zhì)量。若鑄坯表面存在深度為2.5mm，長度為300mm的裂紋，軋成板材后就會(huì)形成1125mm的分層缺陷。嚴(yán)重的裂紋深度達(dá)10mm以上，將造成漏鋼事故或廢品。</p><p>　　其實(shí)早在結(jié)晶器內(nèi)坯殼表面就存在細(xì)小裂紋，鑄坯進(jìn)入二冷區(qū)后，微小裂紋繼續(xù)擴(kuò)展形成明顯裂紋。由于結(jié)晶器彎月面區(qū)初生坯殼厚度不均勻，其承受的應(yīng)

21、力超過了坯殼高溫強(qiáng)度，在薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中致使縱向裂紋。坯殼厚度不均勻還會(huì)使小方坯發(fā)生菱變，圓坯表面產(chǎn)生凹陷，這些均是形成縱裂紋的決定因素。</p><p>　　影響坯殼生長不均勻的原因很多，但關(guān)鍵仍然是彎月面初生坯殼生長的均</p><p>　　勻性，為此應(yīng)采用以下措施：</p><p>　?、沤Y(jié)晶器采用合理的倒錐度。坯殼表面與器壁接觸良好，冷卻均勻，可以避免產(chǎn)生

22、裂紋和發(fā)生拉漏。</p><p>　?、七x用性能良好的保護(hù)渣。在保護(hù)渣的特性中粘度對(duì)鑄坯表面裂紋影響最大，高粘度保護(hù)渣使縱裂紋增加。</p><p>　?、墙胧剿诘某隹趦A角和插入深度要合適，安裝要對(duì)中，以減輕注流對(duì)鑄坯坯殼的沖刷，使其生長均勻，可防止縱裂紋的產(chǎn)生。</p><p>　　⑷根據(jù)所澆鋼種確定合理的澆注溫度及拉坯速度。</p><p

23、>　?、杀３纸Y(jié)晶器液面穩(wěn)定。</p><p>　?、输摰幕瘜W(xué)成分應(yīng)控制在合適的范圍。</p><p><b>　　2.1.2角部裂紋</b></p><p>　　角部縱裂紋常常發(fā)生在鑄坯角部10~15mm處，有的發(fā)生在棱角上，板坯的寬面與窄面交界棱角附近部位，由于角部是二維傳熱，因而結(jié)晶器角部鋼水凝固速度較其他部位要快，初生坯殼收縮較早，

24、形成了角部不均勻氣隙，熱阻增加，影響坯殼生長，其薄弱處承受不住應(yīng)力作用而形成角部縱裂紋。</p><p>　　角部縱裂紋產(chǎn)生關(guān)鍵在結(jié)晶器。通過試驗(yàn)指出，倘若將結(jié)晶器窄面銅板內(nèi)壁縱向加工成凹面，呈弧線狀，這樣在結(jié)晶器1/2高度上，角部坯殼被強(qiáng)制與結(jié)晶器壁接觸，由此熱流增加了70%，坯殼生長均勻，因而避免了鑄坯凹陷和角部縱裂紋。</p><p>　　另外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)板坯寬面出現(xiàn)鼓肚變形時(shí)，若鑄坯

25、窄面能隨之呈微凹時(shí)，則無角部縱裂紋發(fā)生；這可能是由于窄面的凹下緩解了寬面凸起時(shí)對(duì)角部的拉應(yīng)力。</p><p>　　小方坯的菱變會(huì)引起角部縱裂紋。為此結(jié)晶器水縫內(nèi)冷卻水流分布要均勻，保持結(jié)晶器內(nèi)腔的正規(guī)形狀、正確尺寸、合理倒錐度和圓角半徑及規(guī)范的操作工藝，可以避免角部裂紋的發(fā)生。</p><p><b>　　2.1.3橫向裂紋</b></p><p

26、>　　橫向裂紋多出現(xiàn)鑄坯的內(nèi)弧側(cè)振痕波谷處，通常是隱避看不見的。經(jīng)金相檢查指出，裂紋深7mm，寬0.2mm，處于鐵素體網(wǎng)狀區(qū)，也正好是初生奧氏體晶界。晶界處還有AlN或Nb（CN）的質(zhì)點(diǎn)沉淀，因而降低了晶界的結(jié)合力，誘發(fā)了橫裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)奧氏體晶界沉淀質(zhì)點(diǎn)粗大，呈稀疏分布，板坯橫裂紋產(chǎn)生的廢品減少。鑄坯矯直時(shí)，內(nèi)弧側(cè)受拉應(yīng)力作用，由于振痕缺陷效應(yīng)而產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果正值 脆化溫度區(qū)，促成了振痕波谷處橫裂紋的生成。當(dāng)鑄坯表面有星狀龜

27、裂紋時(shí)，由于受矯直應(yīng)力的作用，以這些細(xì)小的裂紋為缺口擴(kuò)展成橫裂紋；若細(xì)小龜裂紋處于角部，則會(huì)形成角部橫裂紋。還有，澆注高碳鋼和高磷硫鋼時(shí)，若結(jié)晶器潤滑不好，摩擦力稍有增加也會(huì)導(dǎo)致坯殼產(chǎn)生橫裂紋。減少橫裂紋可從以下幾方面著手：</p><p>　?、沤Y(jié)晶器采用高頻率，小振幅振動(dòng)；振動(dòng)頻率在200~400次 ，振幅2~4mm，是減少振痕深度的有效辦法。振痕與橫裂紋往往是共生的，減小振痕深度可降低橫裂紋的發(fā)生。<

28、/p><p>　?、贫鋮^(qū)采用平穩(wěn)的弱冷卻，矯直時(shí)鑄坯的表面溫度要高于質(zhì)點(diǎn)沉淀溫度或高于γ→α轉(zhuǎn)變溫度，避開低延性區(qū)。</p><p>　?、墙档弯撝蠸、O、N的含量，或加入Ti、Zr、Ca等元素，抑制C-N化物和硫化物在晶界的析出，或使C-N化物的質(zhì)點(diǎn)變相，以改善奧氏體晶粒熱延性。</p><p>　?、冗x用性能良好的保護(hù)渣；保持結(jié)晶器液面的穩(wěn)定。</p>

29、<p>　?、蓹M裂紋往往沿著鑄坯表皮下粗大奧氏體晶界分布，因此可通過二次冷卻使鑄坯表面層奧氏體晶粒細(xì)化，降低對(duì)裂紋的敏感性，從而減少橫裂紋的形成。</p><p><b>　　2.1.4星狀裂紋</b></p><p>　　星狀裂紋一般發(fā)生在晶間的細(xì)小裂紋，呈星狀或呈網(wǎng)狀。通常是隱藏在氧化鐵皮之下難于發(fā)現(xiàn)，經(jīng)酸洗或噴丸后才出現(xiàn)在鑄坯表面。主要是由于銅向鑄

30、坯表面層晶界的滲透，或者有AlN，BN或硫化物在晶界沉淀，這都降低了晶界的強(qiáng)度，引起晶界的脆化，從而導(dǎo)致裂紋的形成。減少鑄坯表面星狀裂紋的措施：</p><p>　?、沤Y(jié)晶器銅板表面應(yīng)鍍鉻或鍍鎳，減少銅的滲透。</p><p>　?、凭x原料，降低Cu、Zn等元素的原始含量，以控制鋼中殘余成分ω（Cu）＜0.20%。</p><p>　?、墙档弯撝辛蚝?，并控制ω（

31、Mn）ω（S）＞40，有可能消除星狀裂紋。</p><p>　?、瓤刂其撝械腁l、N含量；選擇合適的二次冷卻制度。</p><p><b>　　2.2表面夾渣</b></p><p>　　表面夾渣是指在鑄坯表皮下2~10mm鑲嵌有大塊的渣子，因而也稱皮下夾渣。就其夾渣的組成來看，錳-硅酸鹽系夾雜物的外觀顆粒大而淺；Al2O3系夾雜物細(xì)小而深。若

32、不清除，會(huì)造成成品表面缺陷，增加制品的廢品率。夾渣的導(dǎo)熱性低于鋼，致使夾渣處坯殼生長緩慢，凝固殼薄弱，往往是拉漏的起因，一般渣子的熔點(diǎn)高易形成表面夾渣。</p><p>　　保護(hù)渣澆注時(shí)，夾渣的根本原因是由于結(jié)晶器液面不穩(wěn)定所致。因此水口出孔的形狀、尺寸的變化、插入深度、吹A(chǔ)r氣量的多少、塞棒失控以及拉速突然變化等均會(huì)引起結(jié)晶器液面的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致夾渣；就其夾渣的內(nèi)容來看，有未熔的粉狀保護(hù)渣，也有上浮未來得及被

33、液渣吸收的Al2O3夾雜物，還有吸收溶解了的過量高熔點(diǎn)Al2O3等。</p><p>　　皮下夾渣深度小于2mm，鑄坯在加熱過程中可以消除；皮下夾雜深度在2~5mm時(shí)，熱加工前鑄坯必須進(jìn)行表面精整。為消除鑄坯表面夾渣，應(yīng)該采取的措施為：</p><p>　?、乓M量減小結(jié)晶器液面波動(dòng)，最好控制在小于 ，保持液面穩(wěn)定；</p><p>　?、平胧剿诓迦肷疃葢?yīng)控制在

34、（125±25）mm的最佳位置；</p><p>　　⑶浸入式水口出孔的傾角要選擇得當(dāng)，以出口流股不致攪動(dòng)彎月面渣層為原則；</p><p>　?、乳g罐塞棒的吹A(chǔ)r氣量要控制合適，防止氣泡上浮時(shí)，對(duì)鋼渣界面強(qiáng)烈攪動(dòng)和翻動(dòng)；</p><p>　　⑸選用性能良好的保護(hù)渣，并且ω（Al2O3）原始含量應(yīng)小于10%，同時(shí)控制一定厚度的液渣層。</p>

35、<p>　　2.3皮下氣泡與氣孔</p><p>　　在鑄坯表皮以下，直徑約1mm，長度在10mm左右，沿柱狀晶生長方向分布的氣泡稱為皮下氣泡；這些氣泡若裸露于鑄坯表面稱其為表面氣泡；小而密集的小孔叫皮下氣孔，也叫皮下針孔；在加熱爐內(nèi)鑄坯皮下氣泡表面被氧化，軋制過程不能焊合，產(chǎn)品形成裂紋；若埋藏較深的氣泡，也會(huì)使軋后產(chǎn)品形成細(xì)小裂紋；鋼液中氧、氫含量高也是形成氣泡的原因。為此要采取以下措施：</

36、p><p>　?、艔?qiáng)化脫氧，如鋼中溶解ω（Al）＞0.008%，可以消除CO氣泡的生成。</p><p>　?、品彩侨霠t的一切材料，與鋼液直接觸所有耐火材料，如盛鋼桶、中間罐等及保護(hù)渣，覆蓋劑等必須干燥，以減少氫的來源。如不銹鋼中含氫量大于6×10-6，鑄坯的皮下氣泡數(shù)量驟然大增。</p><p>　?、遣捎萌瘫Ｗo(hù)澆注，若用油作潤滑劑時(shí)應(yīng)控制合適的給油量。&

37、lt;/p><p>　　⑷選用合適的精煉方式降低鋼中氣體含量。</p><p>　?、芍虚g罐塞棒的吹 氣量不要過大，控制合適。</p><p><b>　　⒊ 連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量</b></p><p>　　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)、偏析程度、內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。凝固結(jié)構(gòu)是鑄坯的低倍組織，即鋼液

38、凝固過程中所形成的等軸晶和柱狀晶的比例。鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)是密切相關(guān)的。</p><p><b>　　3.1中心偏析</b></p><p>　　鋼液在凝固過程中，由于溶質(zhì)元素在固液相中的再分配形成了鑄坯化學(xué)成分的不均勻性，中心部位ω（C）、ω（P）、ω（S）含量明顯高于其他部位，這就是中心偏析，中心偏析往往與中心疏松和縮孔相伴存在的，從而惡化了鋼

39、的力學(xué)性能，降低了鋼的韌性和耐蝕性，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p>　　中心偏析是由于鑄坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的鋼液流動(dòng)造成的。鑄坯的柱狀晶比較發(fā)達(dá)，凝固過程常有“搭橋”發(fā)生。方坯的凝固末端液相穴窄尖，“搭橋”后鋼液補(bǔ)縮受阻，形成“小鋼錠”結(jié)構(gòu)。因而周期性，間斷地出現(xiàn)了縮孔與偏析。板坯的凝固末端液相穴寬平，盡管有柱狀晶“搭橋”，鋼液仍能進(jìn)行補(bǔ)充；當(dāng)板坯發(fā)生鼓肚變形時(shí)，也會(huì)引起液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)元素的

40、鋼液流動(dòng)，從而形成中心偏析。為減小鑄坯的中心偏析，可采取以下措施：</p><p>　?、沤档弯撝幸灼鲈卅兀≒）、ω（S）的含量。應(yīng)采用鐵水預(yù)處理工藝，或盛鋼桶脫硫，將ω（S）量降到0.01%以下。</p><p>　　⑵控制低過熱度的澆注，減小柱狀晶帶的寬度，從而達(dá)到控制鑄坯的凝固結(jié)構(gòu)。</p><p>　　⑶采用電磁攪拌技術(shù)，消除柱狀晶“搭橋”，增大中心等軸

41、晶區(qū)寬度，達(dá)到減輕或消除中心偏析，改善鑄坯質(zhì)量。</p><p>　?、确乐硅T坯發(fā)生鼓肚變形，為此二冷區(qū)夾輥要嚴(yán)格對(duì)??；寬板坯的夾輥?zhàn)詈貌捎枚喙?jié)輥，避免夾輥?zhàn)冃巍?lt;/p><p>　?、稍阼T坯的凝固末端采用輕壓下技術(shù)，來補(bǔ)償鑄坯最后凝固的收縮，從而抑制殘余鋼水的流動(dòng)，減輕或消除中心偏析。</p><p>　　在鑄坯的凝固末端設(shè)置強(qiáng)制冷卻區(qū)?？梢苑乐构亩?，增加中心等軸

42、晶區(qū)，中心偏</p><p>　?、饰龃鬄闇p輕，效果不亞于輕壓下技術(shù)。強(qiáng)制冷卻區(qū)長度與供水量可根據(jù)澆注需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　3.2中心疏松</b></p><p>　　在鑄坯的斷面上分布有細(xì)微的孔隙，這些孔隙稱為疏松。分散分布于整個(gè)斷面的孔隙稱為一般疏松，在樹枝晶間的小孔隙稱為枝晶疏松；鑄坯中心線部位的疏松即中心疏松。一般

43、疏松和枝晶疏松在軋制過程中均能焊合；惟有中心疏松伴有明顯的偏析，軋制后，完全不能焊合。如不銹鋼其斷面壓縮比雖達(dá)1:16，仍然不能消除中心疏松缺陷；若中心疏松和中心偏析嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致中心線裂紋；在方坯上還會(huì)產(chǎn)生中心星狀裂紋。中心疏松還影響著鑄坯的致密度。</p><p>　　根據(jù)鋼種的需要控制合適的過熱度和拉坯速度；二冷區(qū)采用弱冷卻制度和電磁攪拌技術(shù)，可以促進(jìn)柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)化，是減少中心疏松和改善鑄坯致密度的有

44、效措施，從而提高鑄坯質(zhì)量。</p><p><b>　　3.3內(nèi)部裂紋</b></p><p>　　鑄坯從皮下到中心出現(xiàn)的裂紋都是內(nèi)部裂紋，由于是在凝固過程中產(chǎn)生的裂紋，也叫凝固裂紋。從結(jié)晶器下口拉出帶液心的鑄坯，在彎曲、矯直和夾輥的壓力作用下，于凝固前沿薄弱的固液界面上沿一次樹枝晶或等軸晶界裂開，富集溶質(zhì)元素的母液流入縫隙中，因此這種裂紋往往伴有偏析線，也稱其為“偏

45、析條紋”。在熱加工過程中“偏析條紋”是不能消除的，在最終產(chǎn)品上必然留下條狀缺陷，影響鋼的力學(xué)性能，尤其是對(duì)橫向性能危害最大。</p><p><b>　　3.3.1皮下裂紋</b></p><p>　　一般在距鑄坯表面20mm以內(nèi)，與表面相垂直的細(xì)小裂紋，都稱其為皮下裂紋。裂紋大都靠近角部，也有在菱變后沿?cái)嗝鎸?duì)角線走向形成的。主要是由于鑄坯表面層溫度反復(fù)變化導(dǎo)致相變，

46、沿兩相組織的交界面擴(kuò)展而形成的裂紋。</p><p><b>　　3.3.2矯直裂紋</b></p><p>　　帶液心的鑄坯進(jìn)入矯直區(qū)，鑄坯的內(nèi)弧表面受張應(yīng)力作用，矯直變形率超過了凝固前沿固液界面的臨界允許值，從晶間裂開，形成裂紋。</p><p><b>　　3.3.3壓下裂紋</b></p><p

47、>　　壓下裂紋是與拉輥壓下方向相平行的一種中心裂紋。當(dāng)壓下力過大時(shí)，既使鑄坯完全凝固也有可能形成裂紋。</p><p><b>　　3.3.4中心裂紋</b></p><p>　　在板坯橫斷面中心線上出現(xiàn)的裂紋，并伴有P、S元素的正偏析，也稱其斷面裂紋。在加熱過程中裂紋表面被氧化，將使板坯報(bào)廢。這種缺陷很少出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)危害極大。</p><

48、p>　　3.3.5中心星狀裂紋</p><p>　　在方坯斷面中心出現(xiàn)呈放射狀的裂紋為中心星狀裂紋，其形成原因主要是：由于凝固末期液相穴內(nèi)殘余鋼液凝固收縮，而周圍的固體阻礙其收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，中心鋼液凝固又放出潛熱而加熱周圍的固體而使其膨脹，在兩者綜合作用下，使中心區(qū)受到破壞而導(dǎo)致放射性裂紋。</p><p>　　為減少鑄坯內(nèi)部裂紋應(yīng)采取以下措施：</p><p&g

49、t;　　⑴對(duì)板坯連鑄機(jī)可采用壓縮澆鑄技術(shù)，或者應(yīng)用多點(diǎn)矯直技術(shù)、連續(xù)矯直技術(shù)均能避免鑄坯內(nèi)部裂紋發(fā)生。</p><p>　　⑵二冷區(qū)夾輥輥距要合適，要準(zhǔn)確對(duì)弧，支撐輥間隙誤差要符合技術(shù)要求。</p><p>　?、嵌鋮^(qū)冷卻水分配要適當(dāng)，保持鑄坯表面溫度均勻。</p><p>　　⑷拉輥的壓下量要合適，最好用液壓控制機(jī)構(gòu)。</p><p>&

50、lt;b>　?、催B鑄坯形狀缺陷</b></p><p><b>　　4.1鼓肚變形</b></p><p>　　帶液心的鑄坯在運(yùn)行過程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼在鋼液靜壓力作用下，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厚度之差叫鼓肚量，用以衡量鑄坯鼓肚變形程度。高碳鋼在澆鑄大、小方坯時(shí)，于結(jié)晶器下口側(cè)面有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生鼓肚變

51、形，同時(shí)還可能引起角部附近的皮下晶間裂紋。板坯鼓肚會(huì)引起液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)元素鋼液的流動(dòng)，從而加重鑄坯的中心偏析；也有可能形成內(nèi)部裂紋，給鑄坯質(zhì)量帶來危害。</p><p>　　鼓肚量的大小與鋼液靜壓力、夾輥間距、冷卻強(qiáng)度等因素有密切關(guān)系。鑄坯液相穴高度越高，鋼液的靜壓力越大。例如澆鑄200mm厚的板坯，拉坯速度在1.2m/min，立式連鑄機(jī)最終凝固鋼水靜壓力是弧形連鑄機(jī)的1.5倍。鼓肚量隨輥間距的4次方而增加，隨

52、坯殼厚度的3次方而減小，即鼓肚量∝（輥間距）4/（坯殼厚度）3。為減少鼓肚應(yīng)采取以下措施：</p><p>　?、沤档瓦B鑄機(jī)的高度，也就是降低了液相穴高度，減小了鋼液對(duì)坯殼的靜壓力；</p><p>　?、贫鋮^(qū)夾輥采用小輥距密排列；鑄機(jī)從上到下輥距應(yīng)由密到疏布置；</p><p>　?、侵屋佉獓?yán)格對(duì)中；</p><p>　　⑷加大二冷區(qū)冷

53、卻強(qiáng)度，以增加坯殼厚度和坯殼的高溫強(qiáng)度；</p><p>　?、煞乐怪屋伒淖冃危迮鞯闹屋?zhàn)詈眠x用多節(jié)輥。</p><p><b>　　4.2菱形變形</b></p><p>　　菱形變形也叫脫方。是大、小方坯特有的缺陷。菱形變形是指鑄坯的一對(duì)角小于90°另一對(duì)角大于90°；兩對(duì)角線長度之差稱為脫方量。用兩對(duì)角線長度之差

54、與對(duì)角線平均長度之比的百分?jǐn)?shù)來對(duì)角線平均長度衡量菱形變形程度。倘若脫方量小于3%時(shí)，方坯的鈍角處導(dǎo)出的熱量少，角部溫度高，坯殼較薄，在拉力的作用下會(huì)引起角部裂紋；如果脫方量大于6%時(shí)，鑄坯在加熱爐內(nèi)推鋼會(huì)發(fā)生堆鋼現(xiàn)象，或者軋制時(shí)咬入孔型困難，易產(chǎn)生折疊缺陷。因此鑄坯的脫方量控制在3%以下。</p><p>　　從結(jié)晶器到二冷區(qū)，鑄坯的菱變還會(huì)定期輪換方向，即在一定周期內(nèi)由原來的鈍角轉(zhuǎn)換成銳角。鑄坯發(fā)生菱形變形主要

55、是由于結(jié)晶器四壁冷卻不均勻，因而形成的坯殼厚度不均勻，引起收縮的不均勻，這一系列的不均勻?qū)е铝髓T坯的菱形變形。在結(jié)晶器內(nèi)由于四壁的限制鑄坯仍然能保持方形；可一旦出了結(jié)晶器，如果二次冷卻仍然不夠均勻，支撐又不充分，那么鑄坯的菱變會(huì)進(jìn)一步地發(fā)展，更為嚴(yán)重；既便是二冷能夠均勻冷卻，由于坯殼厚度的不均勻造成的溫度不一致，坯殼的收縮仍然是不均勻的。菱形變形也會(huì)有發(fā)展。</p><p>　　引起結(jié)晶器冷卻不均勻的因素較多，如

56、冷卻水質(zhì)的好壞、流速的大小、進(jìn)出水溫度差、結(jié)晶器的幾何形狀和錐度等都影響結(jié)晶器冷卻的均勻性。在實(shí)際生產(chǎn)中要注意以下幾個(gè)問題：</p><p>　?、胚x用合適錐度的結(jié)晶器，并應(yīng)根據(jù)鋼種、拉坯速度等參數(shù)的不同而有所區(qū)別。對(duì)高碳鋼用結(jié)晶器錐度可大些，低碳鋼則可小些；對(duì)小方坯結(jié)晶器錐度在 為0.4%~0.6%宜。倘若采用多級(jí)結(jié)晶器最為理想。</p><p>　?、平Y(jié)晶器最好用軟水冷卻；如果水質(zhì)好，

57、結(jié)晶器水縫冷卻水流速在5~6m/s，可以抑制間歇沸騰，而且出水溫度還可以高一些，進(jìn)出水溫度差以不大于12°C為宜；倘若冷卻水質(zhì)差，水速大于10Mm/s才能抑制間歇沸騰，但出水溫度不能高。</p><p>　?、墙Y(jié)晶器以下的600mm距離要嚴(yán)格對(duì)??；并確保二冷區(qū)的均勻冷卻</p><p>　?、瓤刂坪娩撘撼煞?。試驗(yàn)指出，ω(C)=0.08%~0.12%，菱變2%~3%時(shí)，隨鋼中ω(

58、C)的增加菱變趨于緩和，并且ω(Mn)/ ω(S)＞30時(shí)有利于減少菱變。</p><p><b>　　4.3圓鑄坯變形</b></p><p>　　圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊形。圓坯直徑越大，變成橢圓的傾向越嚴(yán)重。形成橢圓變形的原因有：</p><p>　　⑴圓形結(jié)晶器內(nèi)腔變形；</p><p>　?、贫鋮^(qū)冷卻不均

59、勻；</p><p>　?、沁B鑄機(jī)下部對(duì)弧不準(zhǔn)；</p><p>　　⑷拉矯輥的夾緊力調(diào)整不當(dāng)，過分壓下。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《現(xiàn)代連鑄新工藝、新技術(shù)與鑄坯質(zhì)量控制》當(dāng)代中國音像出版社 田燕翔主編</p><p>　　《連續(xù)鑄鋼原理與工藝》 冶金工業(yè)