内容发布更新时间 : 2024/10/23 5:40:12星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
连铸坯质量及控制方法
1、连铸坯质量的含义是什么？
最终产品质量决定于所供给的铸坯质量。从广义来说，所谓连铸坯质量是指得到合格产品所允许的铸坯缺陷的严重程度。它的含义是：
——铸坯纯净度（夹杂物数量、形态、分布、气体等）。 ——铸坯表面缺陷（裂纹、夹渣、气孔等）。 ——铸坯内部缺陷（裂纹、偏析、夹杂等）。
铸坯纯净度主要决定于钢水进入结晶器之前处理过程。也就是说要把钢水搞“干净”些，必须在钢水进入结晶器之前各工序下功夫，如冶炼及合金化过程控制、选择合适的炉外精炼、中间包冶金、保护浇注等。
铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。它是与结晶器坯壳形成、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能有关的。必须控制影响表面质量各参数在目标值以内，以生产无缺陷铸坯，这是热送和直接扎制的前提。
铸坯的内部缺陷主要决定于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统。合理的二次冷却水分布、支承辊的对中、防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量的前担。
因此，为了获得良好的铸坯质量，可以根据钢种和产品的不同要求，在连铸的不同阶段如钢包、中间包、结晶器和二次冷却区采用不同的工艺技术，对铸坯质量进行有效控制。 2、提高连铸钢种的纯净度有哪些措施？
纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。要根据钢种和产品质量，把钢中夹杂物降到所要求的水平，应从以下五方面着手： ——尽可能降低钢中[O]含量； ——防止钢水与空气作用；
——减少钢水与耐火材料的相互作用； ——减少渣子卷入钢水内；
——改善钢水流动性促进钢水中夹杂物上浮。 从工艺操作上，应采取以下措施：
（1）无渣出钢：转炉采用挡渣球（或挡渣锥），防止钢渣大量下到钢包。
（2）钢包精炼：根据钢种选择合适的精炼方法，以均匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂物等。
（3）无氧化浇注：钢水经钢包精炼处理后，钢中总氧含量可由130ppm下降到20ppm以下。如钢包→中间包注流不保护或保护不良，则中间包钢水中总氧量又上升到60～100ppm范围，恢复到接近炉外精炼前的水平，使炉外精炼的效果前功尽弃。
（4）中间包冶金：中间包采用大容量，加挡墙和坝等是促进夹杂物上浮的有效措施。 （5）浸入式水口+保护渣：保护渣应能充分吸收夹杂物。浸入式水口材料、水口形状和插入深度应有利于夹杂物上浮分离。 3、提高连铸坯表面质量有哪些措施？
铸坯表面缺陷主要是指夹渣 、裂纹等。如表面缺陷严重，在热加工之前必须进行精整，否则会影响金属收得率和成本。生产表面无缺陷铸坯是热送热装的前提条件。
铸坯表面缺陷形状各异，形成原因是复杂的。从总体上说，铸坯表面缺陷主要受结晶器钢水凝固过程的控制。为保证表面质量，在操作上必须注意以下几点：
（1）结晶器液面的稳定性：钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀，渣子也会被卷入坯壳。试验指出：液面波动与铸坯皮下夹渣深度的关系如下：
液面波动范围，mm 皮下夹渣深度，mm ±20 ＜2 ±40 ＜4 ＞40 ＜7
当皮下夹渣深度＜2mm，铸坯在加热时可消除，夹渣深度在2～5mm时铸坯必须进行表面清理。钢液面波动在≤±10mm，可消除皮下夹渣。因此，选择灵敏可靠的液面控制系统，保证液面波动在允许范围内，是非常重要的。
（2）结晶器振动：铸坯表面薄弱点是弯月面坯壳形成的“振动痕迹”。振痕对表面质量的危害是：①振痕波谷处是横裂纹的发源地，②波谷处是气泡、渣粒聚集区。为此，采用高频率小振幅的结晶器振动机构，可以减少振痕深度。
（3）初生坯壳的均匀性：结晶器弯月面初生坯壳不均匀会导致铸坯产生纵裂和凹陷，以致造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢成分、结晶器冷却、钢液面稳定性和保护渣润滑性能。 （4）结晶器钢液流动：结晶器由注流引起的强制流动，不应把液面上的渣子卷入内部。浸入式水口插入深度小于50mm，液面上渣粉会卷入凝固壳，形成皮下夹渣；浸入式水口插入深度＞170mm，皮下夹渣也会增多。因此，浸入水口插入深度和出口倾角是非常重要的参数。
（5）保护渣性能：应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。 4、提高连铸坯内部质量应采取哪些措施？ 铸坯内部质量是指低倍结构、成分偏析、中心疏松、中心偏析和裂纹等。铸坯经过热加工后，有的缺陷可以消失、有的变形、有的则原封不动的留下来，对产品性能带来不同程度的危害。 铸坯内部缺陷的产生，涉及到铸坯凝固传热、传质和应力的作用，生成机理是极其复杂的。但总的来说，铸坯内部缺陷是受二次冷却区铸坯凝固过程控制的。改善铸坯内部质量的措施有：
（1）控制铸坯结构：首要的是要扩大铸坯中心等轴晶区，抑制柱状晶生长。这样可减轻中心偏析和中心疏松。为此采用钢水低过热度浇注、电磁搅拌等技术都是有效的扩大等轴晶区的办法。
（2）合理的二次冷却制度：在二次冷却区铸坯表面温度分布均匀，在矫直点表面温度大于900℃，尽可能不带液芯矫直。为此采用计算机控制二次冷却水量分布、气—水喷雾冷却等。 （3）控制二次冷却区铸坯受力与变形：在二次冷却区凝固壳的受力与变形是产生裂纹的根源。为此采用多点弯曲矫直、对弧准确、辊缝对中、压缩浇铸技术等。
（4）控制液相穴钢水流动，以促进夹杂物上浮和改善其分布。如结晶器采用电磁搅拌技术、改进浸入式水口设计等。
5、连铸坯缺陷有哪几种类型？ 连铸坯缺陷可分为以下三类：
⑴表面缺陷：包括表面纵裂纹、表面横裂纹、皮下夹渣、皮下气孔、表面凹陷等； ⑵内部缺陷：包括中间裂纹、皮下裂纹、压下裂纹、夹杂、中心裂纹和偏析等； ⑶形状缺陷：方坯菱变（脱方）和板坯鼓肚。
6、连铸坯表面纵裂产生的原因及其防止方法有哪些？
连铸坯表面纵裂纹，会影响轧制产品质量。如长300mm，深2.5mm的纵裂纹在轧制板材上留下1125mm分层缺陷,纵裂纹严重时会造成拉漏和废品。
铸坯表面纵裂的形成机理：由金相检验可知，裂纹处局部有MnS析出，表层处裂纹沿初生枝晶延伸，深处沿奥氏体晶界延伸。从板坯横断面低倍检验可知，C=0.10%～0.16%的钢，纵裂纹起源于凝固壳激冷层厚度的不均匀性，在激冷层的薄弱点，裂纹深度为0.5～2.5mm。这说明表面纵裂在结晶器弯月面区初生坯壳厚度不均匀，作用于坯壳上的拉应力超过钢的高
温允许强度和应变，在坯壳的薄弱处产生应力集中导致产生纵裂，并在结晶器后二冷区继续扩展。
从理论上分析，作用于坯壳上的应力有：由凝固壳温度不均匀而形成的热应力σf ；由于板坯宽度方向凝固收缩在钢水静压力作用下产生的鼓胀力σp；坯壳与铜板不均匀接触而产生的磨擦力σf ；由于产生气隙，宽面凝固收缩受窄面的约束而使坯壳承受的弯曲应力 σb 。 一般说来，在板坯宽面中心区域σt 、σb最大。试验表明，宽度比为7的1890mm宽的板坯纵裂发生率是宽度为1520mm的2倍。
钢的化学成分，特别是含碳量对连铸坯纵裂有较大的影响。大量的生产统计指出，当钢中C=0.12～0.17%时连铸坯纵裂最严重。拉速越高，纵裂趋向加重。（参见98）
保护渣熔化速度过快或过慢，使渣层过厚或过薄；或者渣子粘度不合适，流入坯壳与铜板之间渣厚度不均匀，致使结晶器导热不均，使σt 和σb局部增大而促使纵裂纹发生。
结晶器浇注液面波动增大，浇注板坯越宽，发生裂纹趋势越严重。结晶器液面波动大于10mm，发生纵裂的概率占30%；浸入式水口插入深度变化大于40mm，发生纵裂的概率占20%。
纵裂产生的原因可归纳为：
⑴ 水口与结晶器不对中而产生偏流冲刷凝固壳。⑵钢中C在0.12～0.17%，发生纵裂倾向增加。⑶ 保护渣熔化性能不良、液渣层过厚或过薄导致渣膜厚薄不均，使局部凝固壳过薄。液渣层＜10mm，纵裂纹明显增加。⑷ 结晶器液面波动。液面波动＞10mm，纵裂发生几率30%。⑸ 钢中S+P含量。钢中S＞0.02%，P＞0.017%，钢的高温强度和塑性明显降低，发生纵裂趋向增大。
总之，纵裂纹的形成是多种因素综合作用的结果。然而纵裂纹形成的基本条件是：初生坯壳厚度不均匀，在坯壳薄弱处产生局部应力集中，沿树枝晶元素（C、Mn、S、P）和局部偏析，裂纹的开口和扩展总是在偏析严重之处。 防止纵裂发生的措施是：
⑴水口与结晶器要对中，以防止钢流冲刷坯壳；⑵结晶器液面波动稳定在≤±10mm。液面波动由±5mm增加到±20mm，纵裂指数由0增加到2.0；⑶合适的浸入式水口插入深度。⑷ 合适的结晶器锥度。⑸ 结晶器与二次冷却区上部对弧要准。⑹ 合适的保护渣性能。⑺合适的钢水过热度：钢水过热度提高10℃，在结晶器内高温钢水流动会吃掉凝固壳2mm； 7、连铸坯表面横裂产生的原因及其防止方法有哪些？
横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常是隐藏看不见的。经酸洗检查指出，裂纹深度可达7mm，宽度0.2mm。裂纹位于铁素体网状区，而网状区正好是初生奥氏体晶界。在奥氏体晶界有AlN或Nb（CN）质点沉淀。当奥氏体晶界质点粗大，呈稀疏分布，铸坯横裂纹产生的废品增加。因此控制沉淀在奥氏体晶界质点的粗大或控制质点（如AlN、TiN、MnS）不在晶界析出，可降低对裂纹的敏感性。 横裂产生的原因：
⑴振痕太深是横裂纹的发源地。⑵钢中AI、Nb含量增加，促使质点（AIN）在晶界沉淀，诱发横裂纹。⑶铸坯在脆性温度900～700℃矫直。⑷二次冷却太强。 防止横裂发生的措施：
⑴ 结晶器采用高频率（200-400次/min）、小振幅（2～4mm）是减少振痕深度的有效办法； 振痕与横裂纹共生，要减少横裂纹就要减少振痕深度。振幅越大，振痕越深；负滑脱时间越长，振痕越深；振动频率越低，振痕越深。振痕深处树枝晶粒粗大，溶质元素富集，当铸坯受到应力作用就成为裂纹的发源地。 ⑵ 二冷区采用弱冷，矫直时铸坯表面温度（900℃～1050℃）高于质点沉淀温度或高于γ→α转变温度，以避开低延性区；