方坯内部质量的研究

1、方坯内部质量方坯内部质量讲课人：余德河讲课人：余德河w电话：电话E-mail :Yw余德河简介：余德河简介： 1、国家高级质量工程师、国家高级质量工程师 2、东北大学材料工程学士，北京科技大学、东北大学材料工程学士，北京科技大学冶金工程硕士。冶金工程硕士。 3、主要从事材料的物理分析、研发、工艺、主要从事材料的物理分析、研发、工艺开发及质量管理等工作。开发及质量管理等工作。w小故事：某小镇有一加油站，有一天小故事：某小镇有一加油站，有一天先后来了两个外地人，都问到加油工先后来了两个外地人，都问到加油工同一个问题：同一个问题：“这个镇的人容易相处这个镇的人容易相处吗？吗

2、？” 加油工并不是直接回答问题，加油工并不是直接回答问题，而是先问：而是先问：“你们那的人好相处吗？你们那的人好相处吗？” 第一个人回答说：第一个人回答说：“我们那的人不好我们那的人不好相处。相处。” 加油工则告诉他：加油工则告诉他：“我们这我们这的人也不好相处。的人也不好相处。” 当第二个人回答当第二个人回答时，他说：时，他说：“我们那的人很好相处。我们那的人很好相处。” 加油工的回答是：加油工的回答是：“我们这的人也很我们这的人也很好相处。好相处。” 方坯凝固组织方坯凝固组织方坯的主要内部缺陷方坯的主要内部缺陷 中心疏松和缩孔中心疏松和缩孔中心偏析形成机理中心偏析形成机理 “小钢锭小钢锭”

3、理论理论 内部缺陷对内部质量造成的危害内部缺陷对内部质量造成的危害 内部质量的控制内部质量的控制 1 1、钢液成分的控制钢液成分的控制 l碳含量的控制碳含量的控制 l铝含量的控制铝含量的控制 l减少易偏析元素的含量减少易偏析元素的含量 l增加细化晶粒的元素增加细化晶粒的元素 l降低液态钢碳当量，消除马氏体形成降低液态钢碳当量，消除马氏体形成0.511.522.53153045607590105从 左到 右距 离 m mCSiMnPS浇注温度对铸坯的结构及内部质量的影响浇注温度对铸坯的结构及内部质量的影响3、拉速的控制、拉速的控制 0.511.522.53CSiMnPS最大偏析比高中低0.70.

4、750.80.850.90.951CSiMnPS最小偏析比高中低4.14.24.34.44.54.64.74.8高拉速中拉速低拉速中心疏松级别 电磁搅拌对等轴晶带的影响电磁搅拌对等轴晶带的影响5 5、二次冷却制度、二次冷却制度 二冷水的分配二冷水的分配 二次水膜强冷装置二次水膜强冷装置 6 6、采用轻压下技术、采用轻压下技术 轻压下率与偏析度的关系轻压下率与偏析度的关系 7、中间包恒温技术、中间包恒温技术中间包恒温技术是冶炼高品质钢的关键技术，中间包恒温技术是冶炼高品质钢的关键技术，主要采用两种方式主要采用两种方式:1.等离子加热恒温技术等离子加热恒温技术2、电磁加热恒温技术、电磁加热恒温技术

5、目前我们国家使用较好的企业有宝钢、兴澄目前我们国家使用较好的企业有宝钢、兴澄钢厂。钢厂。主要内容w内部裂纹的形成机理内部裂纹的形成机理w钢的高温力学性能对内部裂纹的影响钢的高温力学性能对内部裂纹的影响w连铸坯的凝固及传热对内部裂纹的影响连铸坯的凝固及传热对内部裂纹的影响w连铸坯变形对内部裂纹的影响连铸坯变形对内部裂纹的影响内部裂纹分类铸坯厚度的四分之一处铸坯横断面中心区距侧面2550mm左右铸坯厚度的四分之一处铸坯横断面中心区内部裂纹形成机理外因外因内因内因钢钢的高温力学行为的高温力学行为 w内部裂纹内部裂纹都发生在第都发生在第脆性温度区，即固脆性温度区，即固/液两相区范围内，其生成的液两相区

6、范围内，其生成的过程都是经过拉伸应力作用到凝固界面上，造成沿一次树枝晶或等轴过程都是经过拉伸应力作用到凝固界面上，造成沿一次树枝晶或等轴晶的晶界开裂，然后浓化钢水填充到这些开裂的缝隙中这三个阶段晶的晶界开裂，然后浓化钢水填充到这些开裂的缝隙中这三个阶段。钢的高温力钢的高温力学性能是内学性能是内部裂纹的内部裂纹的内因，决定着因，决定着高温下坯壳高温下坯壳所能承受的所能承受的临界应变临界应变/应力的大小。应力的大小。外外 临界临界 临界应变的确定00 . 511 . 5200 . 20 . 40 . 60 . 811 . 2碳 当 量 ， w t %临界应变，%M n / S 1 0M n / S

7、 2 5M n / S 2 5 二冷系统与铸坯质量 超过钢的超过钢的临界应变临界应变 2003-3-7比水量增加，裂纹的发生频率减小比水量增加，裂纹的发生频率减小。铸坯的鼓肚tSeEPl3324610100solmsoleTTTE鼓肚应变沿拉坯方向的分布w沿铸坯长度方向，鼓肚量增大到一定程度后便不再增大，随着铸坯沿铸坯长度方向，鼓肚量增大到一定程度后便不再增大，随着铸坯表面温度的不断降低以及坯壳厚度的不断增大，坯壳抵抗钢水静压表面温度的不断降低以及坯壳厚度的不断增大，坯壳抵抗钢水静压力的能力不断增强，鼓肚应变呈不断减小的趋势。力的能力不断增强，鼓肚应变呈不断减小的趋势。w在同一扇形段内，鼓肚量及鼓肚应变都是减小的。在同一扇形段内，鼓肚量及鼓肚应变都是减小的。 7 - 4 - 1 水 表0 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 50 . 2 00 . 2 50 . 3 00 . 05 . 01 0 . 01 5 . 02 0 . 02 5 . 03 0 . 0距 弯 液 面 的 距 离 ， m应变，%0 . 02 0 . 04 0 . 06 0 . 08 0 . 01 0 0 . 01 2 0 . 0连铸坯