连铸坯质量控制培训课件

第九章连铸坯质量控制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评价连铸坯质量应从以下几方面考虑A.连铸坯的纯净度：指钢中夹杂物的含量、形态和分布。铸坯的纯净度主要决定于钢水进入结晶器之前的处理过程，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，如选择合适的炉外精炼，钢包→中间包→结晶器的保护浇注等。B.连铸坯的表面质量：指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。它是与结晶器内坯壳的形成、结晶器振动、保护渣性能、浸入式水口设计及钢液面稳定性等因素有关的，必须严格控制影响表面质量的各参数在合理的目标值以内，以生产无缺陷的铸坯，这是热送和直接轧制的前提。C.连铸坯的内部质量：指连铸坯是否具有正确的凝固结构，等轴晶与柱状晶的比例，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷的程度。铸坯内部质量主要决定于铸坯在二冷区的凝固冷却过程和铸坯的支撑系统的精度。合理的二冷水量分布、支撑辊的严格对中、防止铸坯鼓肚变形等，是提高内部质量的关键。D.连铸坯的外观形状：指连铸坯的形状是否规矩，尺寸误差是否符合规定要求。铸坯的外观形状与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀性有关。连铸坯质量控制示意图：§9—1铸坯纯净度一.铸坯纯净度与产品质量连铸坯的纯净度是指钢中夹杂物的数量、形态和分布。1.连铸坯中夹杂物特点：①来源广泛，组成复杂；②结晶器液相穴内夹杂物上浮困难。2.钢中夹杂物分类：①超显微夹杂，均匀分布在钢中；②显微夹杂，其尺寸小于50µm，它与钢中溶解〔O〕含量有关；③宏观夹杂（大型夹杂），尺寸大于50µm。这种夹杂颗粒大、数量少、在钢中呈偶然性分布，对产品质量危害最大。3.夹杂物与产品质量①夹杂物的形态和组成沿轧制方向伸长的夹杂物能使钢的横向力学性能恶化。②夹杂物大小超显微夹杂物及大型夹杂物的危害大。大型夹杂物是钢材分层的原因，使钢材质量显著下降。③夹杂物的聚集状态即使存在着小的夹杂物聚集，也有可能使钢材产生分层。④夹杂物的存在部位钢材表面附近的夹杂物不仅影响钢材表面质量，而且影响加工时应力的大小。一般来说，在钢材中间有夹杂物时影响较小。⑤夹杂物的数量夹杂物的含量越高，对钢材质量的影响越大。大块夹杂物使钢材造成分层缺陷，严重开裂缺陷，结疤缺陷和表面缺陷等。例如，夹杂物是深冲薄板钢冲裂废品的主要原因；连铸坯轧制长条和中厚板产品，夹杂物是产生内部缺陷（如裂纹）的潜在危险。氧化铝簇状夹杂物可导致汽车和电器产品用薄钢板表面缺陷，也能引起DI罐用薄钢板裂纹，还可造成轮胎子午线等线材断线，以及使轴承钢等棒钢的疲劳性能恶化。二．连铸坯坯夹杂物1.连铸坯夹杂杂物的形成成特征一是连铸坯坯由于钢液液凝固速度度快，其夹夹杂物聚集集长大机会会少，因而而尺寸较小小，不易从从钢液中上上浮；其二是多了了一个中间间包，钢液液和大气、、熔渣、耐耐火材料接接触时间长长易被污染染；同时在在钢液进入入结晶器后后，在钢液液流股影响响下，夹杂杂物难以从从钢液分离离；其三是连铸铸坯仅靠切切头切尾难难以解决夹夹杂物问题题。2.连铸坯中夹夹杂物的类类型和来源源类型：取决决于浇注钢钢种和脱氧氧方法。在在连铸坯中中较常见的的夹杂物有有Al2O3和以SiO2为主并含有有MnO和CaO的硅酸盐，，以及以Al2O3为主并含有有SiO2、CaO和CaS等的铝酸盐盐。此外还还有硫化物物如FeS、MnS等。来源：出钢钢过程钢液液氧化产物物占10%,脱氧产物占占15%，熔渣卷入入占5%，注流的二二次氧化占占40%，耐火材料料的冲刷约约占20%，中间包渣渣约占10%。可见，铸坯中基本本上是外来来夹杂物，，主要来自自于钢液浇浇注过程中中的二次氧氧化。3.影响夹杂物物的因素A.机型对铸坯坯中夹杂物物的影响在工艺条件件一定的情情况下，夹夹杂物在铸铸坯内的数数量和分布布主要决定定于铸机类类型。就铸铸坯夹杂物物分布而言言，结晶器器注流冲击击影响到弧弧形连铸机机铸坯内弧弧侧的弯曲曲区，固液液界面容易易捕捉上浮浮的夹杂物物，在内弧弧表面10mm左右形成Al2O3的聚集，大颗粒夹杂在在内弧侧1∕4～1∕5厚度形成集聚聚，这是弧形形连铸机的弱弱点。对于带垂直段段的立弯式连连铸机，结晶晶器注流冲击击深度的影响响区在直线部部分，夹杂物物在夜相穴内内容易上浮，，铸坯中夹杂杂物分布均匀匀。液相穴内夹杂杂物上浮示意意图：ａ—带垂直段立弯弯式连铸机；；ｂ—弧形连铸机B.连铸操作对铸铸坯中夹杂物物的影响连铸操作有正正常浇注和非非正常浇注两两种情况。在正常浇注下下，浇注过程程比较稳定，，铸坯中夹杂杂物多少主要由钢液的的纯净度决定定。而非正常浇注注情况下，如如浇注初期，，浇注末期和和多炉连浇的的换包期间，，铸坯中夹杂杂物往往有所所增加。这是是因为在浇注注初期钢液被被耐火材料污污染较严重；；在浇注末期期随着中间包包液面的降低低，因涡流作作用会把中间间包渣吸入到到结晶器中。。在换包期间间由于上述原原因也常使钢钢中夹杂物增增多。因而采采取相应措施施（如提高耐耐火材料质量量、避免下渣渣等）对于提提高铸坯纯净净度是必要的的。C.在操作中，注注温和拉速对对铸坯中夹杂杂物也有一定定影响当钢液温度降降低时，夹杂杂物指数升高高；随着拉速速的提高，铸铸坯中夹杂物物有增多的趋趋势。D.耐火材料质量量对铸坯夹杂杂物的影响注连铸过程中中由于钢液和和耐火材料接接触，钢液中中的元素（锰锰和铝等）会会与耐火材料料中的氧化物物发生作用生生成夹杂物，，当其不能上上浮时就遗留留在铸坯中。。连铸坯内夹杂杂物分布：弧形连铸机：：1—低温浇注；2—高温浇注立弯式连铸机机：1—低温浇注；2—高温浇注连铸机机型对对大型夹杂物物的影响：1—弧形连铸机；；2—直结晶器弧形连铸机；；3—立式连铸机三.提高铸坯纯净净度的措施1.无渣出钢。转炉采用倒渣渣球，电炉采采用偏心炉底底出钢，防止止出钢时渣大大量下到钢包包。2.钢包精炼。根据钢种的需需要选择合适适的精炼处理理方法，以均均匀温度、微微调成分、降降低氧含量、、去除气体夹夹杂物、改善善夹杂物形态态等。3.无氧化浇注技技术。从钢包→中间包用长长水口，中间间包→结晶器器用浸入式水水口（板坯、、大方坯）或或气体保护（（小方坯），，中间包采用用覆盖剂，结结晶器用保护护渣。4.充分发挥中间间包冶金净化化器的作用。。中间包采用大大容量、加挡挡墙和坝等促促进夹杂物上上浮的有效措措施。还有中中间包吹吹氩、使用过过滤器、复合合渣，以及使使用碱性包衬衬等，都有利利于中间包进进一步净化钢钢液。5.连铸系统选用用耐火度高，，融损小，高高质量的耐火火材料，以减减少钢中外来来夹杂物。6.充分发挥结晶晶器的钢液净净化器和铸坯坯表面质量控控制器的作用用；7.采用电磁搅拌拌技术，控制制注流的运动动。§9—2铸坯表面质量量板坯表面缺陷陷示意图：1—表面纵裂纹；；2—表面横裂纹；；3—网状裂纹；4—角部横裂纹；；5—边部横裂纹；；6—表面夹渣；7—皮下针孔；8—深振痕连铸坯表面缺缺陷：1—角部横裂纹；；2—角部纵裂纹；；3—表面横裂纹；；4—宽面纵裂纹；；5—星状裂纹；6—振动痕迹；7—气孔；8—大型夹杂物一.表面裂纹1.表面纵裂纹⑴产生原因表面纵裂是在结晶器弯月月面区初生坯坯壳厚度不均均匀，作用于坯壳上上的拉应力超超过钢的高温温允许强度和和应变，在坯坯壳的薄弱处处产生应力集集中导致产生生纵裂，出结结晶器后在二二冷区继续扩扩展。作用于坯壳上上的应力：A.由凝固壳温度度不均匀而形形成的热应力力；B.板坯宽度方向向凝固壳收缩缩在钢水静压压力作用下产产生的鼓胀力力；C.坯壳与铜板不不均匀接触而而产生的摩擦擦力；D.由于产生气隙隙，宽面凝固固收缩受窄面面的约束而使使坯壳承受的的弯曲应力。。其中A与B为最大。⑵影响纵裂的因因素A.钢中碳含量大约在钢中[C]=0.10%～0.12％左右时板坯纵纵裂最严重。。这是因为钢凝凝固处于包晶晶区（L+δ→γ），在固相线温度度以下20～50℃钢的线收缩最大，，此时结晶器弯弯月面刚凝固固的坯壳随温温度下降发生生δFe→γFe转变，伴随着着较大的收缩缩，坯壳与铜铜板脱离形成气隙，导出热流最小小坯壳最薄，在表面会形成成凹陷。凹陷陷部位冷却和和凝固速度比比其它部位慢慢，组织粗化化，对裂纹敏敏感性强，在在热应力和钢钢水静压力作作用下，在凹凹陷薄弱处造造成应力集中中而产生裂纹纹。B.钢中S+P+As含量高，板坯坯纵裂发生几几率增大。C.保护渣的影响响渣子熔化速度度过快或过慢慢，使液渣层层过厚或过薄薄；或者渣子子粘度不合适适，流入坯壳壳与铜板之间间渣膜厚度不不均匀，致使使结晶器导热热不均而导致致局部区域坯坯壳厚度不均均，使热应力力和弯曲应力力局部增大而而促使纵裂纹纹发生。D.铸坯的宽度板坯越宽，由由于钢水静压压力阻碍坯壳壳收缩的应力力就越大，产产生裂纹的可可能性也就越越大。E.结晶器液面波波动的影响浇注板坯越宽宽，液面波动动增大，发生生纵裂纹趋势势越严重。而而结晶器液面面的稳定性是是受钢水流量量、水口堵塞塞、水口结构构、插入深度度以及由钢水水再循环引起起的弯月面产产生的波浪有有关的，这是是一个复杂的的体系。例如，水口插插入深度太浅浅，液面波动动大，容易发发生纵裂纹，，尤其是浇注注宽板铸坯时时，纵裂纹更更为严重。插插入太深，热热中心下移，，纵裂纹也增增多。⑶防止纵裂产生生的措施A.稳定的结晶器器液面。液面波动由±5mm增加到±20mm，纵裂指数由由0增加到2.0。B.合适的浸入式式水口插入深深度和出口倾倾角。出口倾角太小小，流股碰点点在窄面上端端，引起液面面紊流，液渣渣不能均匀流流入坯壳，会会导致宽面纵纵裂。出口倾倾角太大，流流股靠近窄面面下端，角部部冲刷严重，，容易引起角角部纵裂。浸浸入式水口插插入深度和倾倾角应由模型型试验决定，，一般是倾角角向下15°～35°,插入深度在125±25mm。C.合适的结晶器器锥度。合适的倒最度度，可使坯壳壳表面与铜壁壁接触良好，，冷却均匀，，可避免产生生裂纹和发生生漏钢。最好好采用多锥度度、钻石型或或抛物线形结结晶器。D.浸入式水口与与结晶器对中中，以防止钢钢流热中心位位移而冲刷坯坯壳。E.合适的钢水过过热度。钢水过热度提提高10℃，在结晶器内内高温钢水流流动会吃掉凝凝固壳约2mm。F.结晶器、足辊辊、二冷零段段要准确对弧弧。G.合适的保护渣渣性能。在保护渣各项项特性中，粘度对产生表表面纵裂影响响最大。渣高粘度使纵纵裂增加，渣渣低粘度产生生纵裂少，因因此要控制渣渣子的粘度与与渣子溶融时时间合适的比比例。H.钢的化学成分分应控制在合合适的范围。。对于于钢钢中中裂裂纹纹敏敏感感的的元元素素要要严严加加控控制制，，避避免免铸铸坯坯出出现现纵纵裂裂纹纹。。I.采用用热热顶顶结结晶晶器器。。即在在弯弯月月面面区区域域75mm的铜铜板板内内镶镶入入不不锈锈钢钢、、镀镀Cr、Ni或碳碳铬铬化化合合物物的的隔隔热热材材料料，，使结结晶晶器器的的热热流流密密度度可可以以减减少少50～70％，，延延缓缓了了坯坯壳壳的的收收缩缩，，减减轻轻了了凹凹陷陷深深度度从从而而减减少少了了裂裂纹纹的的发发生生率率。。带不不锈锈钢钢插插件件的的热热顶顶结结晶晶器器1——镀镍镍层层；；2——不锈锈钢钢插插件件；；3——铜基基板板带陶陶瓷瓷插插件件的的热热顶顶结结晶晶器器：：1——浸入入式式水水口口；；2——保护护渣渣；；3——陶瓷瓷结结晶晶器器；；4——铜结结晶晶器器；；5——坯壳壳2.角部部纵纵裂裂纹纹铸坯坯的的角角部部是是二二维维传传热热，，因因而而角角部部钢钢水水凝凝固固速速度度较较其其它它部部位位要要快快，，初初生生坯坯壳壳收收缩缩较较早早，，从从凝凝固固一一开开始始就就形形成成了了不不均均匀匀气气隙隙，，热热阻阻增增加加，，影影响响坯坯壳壳均均匀匀生生长长，，其其薄薄弱弱处处承承受受不不住住应应力力作作用用而而形形成成角角部部纵纵裂裂纹纹。。角部部纵纵裂裂纹纹产产生生的的关关键键在在结结晶晶器器的的窄窄面面，，要要有有合合适适的的锥锥度度和和形形状状。。3.表面面横横裂裂纹纹表面面横横裂裂纹纹通通常常是是隐隐藏藏看看不不见见的的。。它它是是位于于铸铸坯坯内内弧弧表表面面振振痕痕的的波波谷谷处处。。金相相检检查查指指出出，，深深度度可可达达7mm、宽宽度度0.2mm。裂裂纹纹位位于于铁铁素素体体网网状状区区，，而而网网状状在在好好是是出出生生奥奥氏氏体体晶晶界界。。当当奥奥氏氏体体晶晶界界质质点点粗粗大大，，呈呈稀稀疏疏分分布布，，板板坯坯横横裂裂纹纹产产生生的的废废品品减减少少；；当当奥奥氏氏体体晶晶界界质质点点细细小小，，呈呈密密实实分分布布，，板板坯坯横横裂裂纹纹产产生生的的废废品品增增加加。。因因此此控制制沉沉淀淀在在奥奥氏氏体体晶晶界界质质点点的的粗粗大大或或控控制制质质点点（（如如AlN、TiN、MnS）不不在在晶晶界界析析出出，，可可以以降降低低对对裂裂纹纹的的敏敏感感性性。。⑴影响响横横裂裂纹纹的的因因素素A.钢种种一般般的的C——Mn钢（（Mn＞1％））、、C——Mn——Nb（V）钢钢连连铸铸坯坯容容易易产产生生横横裂裂纹纹。。因因为为在在较较高高温温度度下下（（1050～1100℃℃），，Nb（CN）已已开开始始在在晶晶界界沉沉淀淀，，降降低低了了晶晶界界的的结结合合力力，，导导致致沿沿沉沉淀淀物物周周围围的的空空洞洞生生长长，，促促使使晶晶界界裂裂纹纹的的扩扩展展，，同同时时使使钢钢的的脆脆化化温温度度区区间间加加宽宽，，对对裂裂纹纹敏敏感感性性增增加加。。钢中中含含Al量增增加加，，板板坯坯横横向向裂裂纹纹废废品品增增加加。。因因为为Al促使使晶晶界界质质点点呈呈细细密密分分布布，，另另外外AlN在奥奥氏氏体体晶晶界界析析出出，，降降低低了了晶晶界界内内聚聚力力，，增增加加了了γ→→αα转变变的的脆脆性性，，使使900～700℃℃钢延延性性大大大大降降低低，，对对裂裂纹纹敏敏感感性性增增加加。。因此此随随钢钢中中Al、Nb、V增加加，，在在A3转变变温温度度以以上上就就有有氮氮化化物物和和C——N化物沉沉淀，，扩大大了降降低钢钢延性性温度度的范范围。。B.连铸二二冷强强度对对质点点的析析出有有重要要影响响。二冷采采用弱弱冷却却（0.6L∕∕kg钢），，沿奥奥氏体体晶界界AlN析出减减少了了，铸铸坯保保持较较高温温度（（950℃）矫直直，可可避免免横裂裂的产产生。。C.铸坯在在矫直直时内内弧受受到张张力外外弧受受到压压力，，在矫矫直过过程中中，由由于振振痕的的缺口口效应应而产产生应应力集集中，，再加加上矫矫直温温度在在脆化化温度度700～900℃之间，，加速速了振振痕波波谷处处横裂裂纹的的产生生并沿沿奥氏氏体晶晶界扩扩展。。D.振痕对对横裂裂纹的的影响响振痕是是与横横裂纹纹共生生的，，要减减少横横裂纹纹就是是要减减少振振痕深深度。。振痕痕的形形成是是由于于结晶晶器振振动，，引起起弯月月面钢钢水周周期性性流动动使坯坯壳发发生折折叠所所致。。振幅幅越大大，振振痕越越深；；负滑滑脱时时间越越长，，振痕痕越深深；振振动频频率越越低，，振痕痕越深深。振振痕深深处树树枝晶晶粗大大，溶溶质元元素富富集，，当铸铸坯受受到应应力作作用就就成为为裂纹纹的发发源地地。⑵减少横横裂纹纹的措措施A.结晶器器采用用高频频率（（200～400次∕min）小振振幅（（2～4mm）是减减小振振痕深深度的的有效效办法法。B.二冷区区采用用平稳稳性冷冷却，，矫直直时铸铸坯表表面温温度高高于质质点沉沉淀温温度或或高于于γ→αα转变温温度，，以避避开低低延性性区。。C.降低钢钢中S、O、N含量，，或加加入Ti、Zr、Ca以抑制制C—N化物和和硫化化物在在晶界界析出出，或或使C—N化物质质点变变粗，，以改改善奥奥氏体体晶粒粒热延延性。。D.减小结结晶器器液面面波动动，采采用低低表面面张力力、润润滑性性能良良好的的保护护渣。。E.细化奥奥氏体体晶粒粒。横裂纹纹常沿沿着铸铸坯表表皮层层下的的粗大大奥氏氏体晶晶界分分布，，可以以通过过二次次冷却却使奥奥氏体体晶粒粒细化化，以以减少少对裂裂纹的的敏感感性。。F.气—水喷嘴嘴参数数要合合理，，板坯坯冷却却均匀匀可降降低裂裂纹的的发生生。G.采用多多点矫矫直技技术，，连续续矫直直技术术或压压缩浇浇注技技术等等，均均可避避免产产生横横裂纹纹。4.铸坯表表面网网状（（星形形或晶晶界））裂纹纹⑴产生原因A.高温铸坯表表面吸收了了结晶器的的铜，而Cu熔化为液体体沿奥氏体体晶界渗透透所致。但但即使采用用镀Cr、Ni结晶器后，，这种裂纹纹还是存在在。B.铸坯表面Fe的选择性氧氧化，而使使残余元素素（如Cu、Sn等）残留在在表面沿晶晶界渗透形形成热脆裂裂纹。⑵特点A.表面裂纹区区有Cu、Ni、Sn、Sb的富集。富富集相成分分（％）：：Cu85,Sn5，Ni4，Fe5，Sb1。这种富集集相大约在在1050℃℃熔化沿晶界界渗透。B.Cu含量增加裂裂纹加重。。因为Cu在铸坯表面面的氧化铁铁皮下形成成液相，沿沿晶界穿行行而失去塑塑性。C.Al的作用。钢钢中Al含量增加，，铸坯表面面网状裂纹纹加重（AlN在晶界沉淀淀引起的））。D.二冷水量。。弱冷会导导致铸坯表表面温度高高，氧化铁铁皮生成加加速，促使使残余元素素（Cu、Sn）沿晶界富富集形成裂裂纹。⑶减少铸坯表表面网状裂裂纹的措施施A.结晶器镀Cr和Ni；B.合适的二冷冷水量；C.精选原料，，控制钢中中残余元素素(Cu、Sn等)；D.控制钢中Cu＜0.2％；E.控制钢中Mn∕S＞40。5.纵向凹陷在方坯角部部附近，平平行于角部部，有连续续的或断续续的凹陷称称为纵向凹凹陷。纵向向凹陷常伴伴有纵向裂裂纹，严重重的会导致致漏钢。产生原因：：A.结晶器内冷冷却不均匀匀；B.结晶器与二二次冷却装装置对弧不不准；C.二次冷却局局部过冷（（特别是上上部）；D.拉矫辊上有有金属异物物粘附；E.产生菱形变变形。二.铸坯表面夹夹渣1.对于敞开浇浇注由于浇注时时二次氧化化，在结晶晶器钢水面面上生成浮浮渣。结晶晶器液面的的波动，浮浮渣可能卷卷入到初生生坯壳表面面而残留下下来形成夹夹渣。①对于硅硅镇静钢，，铸坯表面面夹渣与钢钢中Mn∕Si比有关。根根据钢中Si、Mn含量，可能能形成的夹夹杂物：Mn∕Si＜4，形成SiO2浮渣容易在在结晶器弯弯月面处冷冷凝结壳；；Mn∕Si＞4，形成液液态MnO··SiO2流动性好好，浮渣渣也呈液液态。因此，随随钢中Mn∕Si比减小，，生成浮浮渣熔点点升高，，流动性性不好，，容易卷卷入坯壳壳。为保保持流动动性良好好的浮渣渣，应保持钢钢水中Mn∕Si＝3～6。②对于于用Al脱氧钢，，应限制制加Al量（200g∕t）使钢中酸溶溶铝[Al]=0.005～0.007%，既可防止止定径水水口堵塞塞，也可可防止因因Al2O3析出使浮浮渣变粘粘，增加加表面夹夹渣。2.对于保护护浇注结晶器采采用浸入入式水口口和保护护渣浇注注时，结结晶器液液面波动动是弯月月面卷渣渣的根源源。①结晶晶器液面面波动的的原因A．外部干干扰。如如水口扩扩大、堵堵塞或塞塞棒失灵灵；B．结晶器器液体流流动的搅搅动。如如水口形形状、插插入深度度、吹氩氩量等引引起液面面不稳定定；C．拉速突突然变化化。②防止结晶晶器卷渣渣的措施施A.保持结晶晶器液面面的稳定定性，控控制液面面波动尽尽可能小小（5mm）；B.浸入式水水口合适适的插入入深度，，插入深深度125±±25mm为宜；C.浸入式水水口出口口倾角应应使出口口流股不不搅动弯弯月面渣渣层为原原则；D.中间包塞塞棒合适适的Ar气流量，，防止气气泡上浮浮增强钢钢渣界面面的搅动动；E.合适的保保护渣粘粘度、渣渣中Al2O3含量（渣渣中Al2O3＞20％，液渣渣就不能能吸收上上浮的Al2O3使粘度增增加）和和液渣层层厚度。。三.铸坯皮下下气孔泡泡与气孔孔在铸坯表表皮下存存在有直直径约1mm、长度为为10mm左右，沿沿柱状晶晶生长方方向分布布的气泡泡，称为为皮下气气泡。这这些气泡泡若裸露露于铸坯坯表面称称为表面面气泡；；小而密密集的小小孔叫皮皮下气孔孔，也叫叫皮下针针孔。钢水中氧氧、氢含含量高是是形成气气泡的重重要原因因。产生原因因：1.脱氧不良良是造成成皮下气气孔的重重要原因因之一，，钢中溶溶解Al＞0.008%就可防止止CO的生成。。2.用油做润润滑剂或或保护渣渣、钢包包、中间间包覆盖盖剂，绝绝热板干干燥不良良会导致致H2逸出生成成皮下气气孔。3.对于含Ti不锈钢，，钢中的的TiN与保护渣渣中的Fe2O3会发生以以下反应应：6TiN+4Fe2O3=6TiO2+8Fe＋3N2↑TiN+CaO+2FeO+2MnO=CaO··TiO2+2Fe＋2Mn＋1∕2N2↑上述反应应释放出出来的N2可能在凝凝固坯壳壳处形成成气孔。。另外生成成的TiO2和CaO··TiO2大大增加加了渣子子粘度，，可能会会在结晶晶器钢水水面上形形成渣、、钢和气气体组成成的硬壳壳，对不不锈钢铸铸坯表面面质量带带来极大大的危害害。因此此对含Ti不锈钢，，应尽量量降低钢钢中的[N]和[O]含量，降降低保护护渣的碱碱度以及及采用最最佳几何何形状的的浸入式式水口（（如出口口倾角向向上15°）是有益的。。4.中间包塞棒吹吹Ar流量太大或拉拉速过快，会会引起结晶器器液面“钢水水沸腾”，增增加了弯月面面的搅动，导导致卷渣或弯弯月面的钩形形凝固壳会捕捕捉小于2mm的Ar气泡，造成冷冷轧板的分层层缺陷。§9—3铸坯内部质量量铸坯内部质量量主要是指低倍结构（（柱状晶与等等轴晶比例））、中心偏析析、内部裂纹纹和夹杂物水水平。内部缺陷：1—内部角裂；2—皮下气泡；3—中心疏松；4—三角区裂纹；；5—中间裂纹铸坯内部缺陷陷示意图：1—内部角裂；2—侧面中间裂纹纹；3—中心线裂纹；；4—中心线偏析；；5—疏松；6—中间裂纹；7—非金属夹杂物物；8—皮下鬼线；9—缩孔；10—中心星状裂纹纹、对角线裂裂纹；11—针孔；12—半宏观偏析一.铸坯凝固结构构由激冷层、柱柱状晶和等轴轴晶区组成。。连铸坯低倍结结构特点：1.连铸坯相当于于高宽比相当当大的钢锭凝凝固，边运行行边凝固，液液相穴很长，，钢水补缩不不好，易产生生中心疏松和和缩孔。2.钢水分阶段凝凝固。结晶器器形成初生坯坯壳，二冷区区喷水冷却完完全凝固。二二冷区坯壳温温度梯度大，，柱状晶发达达，但凝固速速度快，晶粒粒较细。连铸坯低倍结结构控制的主主要任务是：：控制柱状晶晶与等轴晶的的比例，获得得没有内部缺缺陷和致密的的凝固组织。。铸坯中心低倍倍结构形成示示意图：1—柱状晶生长；；2—自由等轴晶生生长；3—等轴晶凝固；；4—流动的两相区区；5—在刚性的两相相区内钢水的渗透透；6—“通道”的形成成二.铸坯中心偏析析偏析是凝固过过程中溶质元元素在固相和和液相中再分分配的结果，，表现为铸坯坯中元素分布布的不均匀性性，恶化机械械性能，降低低韧性。中心心偏析还往往往伴有中心裂裂纹、中心疏疏松，进一步步降低了铸坯坯的内部致密密性和轧材的的机械性能。。连铸坯的宏观观偏析主要表表现为中心偏偏析。1.连铸坯中心偏偏析形成原因因①“凝固桥桥”理论铸坯凝固过程程中由于冷却却不均匀，柱柱状晶发达，，凝固过程发发生“搭桥””现象，凝固固桥的形成阻阻止了液体的的补缩，形成成缩孔和疏松松，导致中心心偏析。②鼓鼓肚理理论铸坯凝凝固过过程中中坯壳壳的鼓鼓胀，，造成成树枝枝晶间间富集集溶质质液体体的流流动；；或者者凝固固末期期由于于铸坯坯收缩缩使凝凝固末末端富富集溶溶质液液体流流动导导致中中心偏偏析。。凝固时时树枝枝晶间间富集集溶质质残余余母液液的流流动是是造成成中心心偏析析的主主要原原因。。铸坯中中心偏偏析：：“V””偏析形形成：：2.防止铸铸坯中中心偏偏析的的措施施①减减少易易偏析析元素素含量量。如如采用用铁水水预处处理或或钢包包脱硫硫把钢钢中硫硫降到到小于于0.01%以下。。②防防止铸铸坯鼓鼓肚。。如二二冷区区夹辊辊严格格对弧弧，减减少凝凝固终终点区区域的的辊距距，采采用多多节辊辊防止止夹辊辊变形形，加加强二二冷以以增强强坯壳壳的刚刚度等等。③控控制浇浇注温温度，，减小小钢水水过热热度。。④采采用电电磁搅搅拌，，消除除搭桥桥增加加中心心等轴轴晶区区，中中心偏偏析明明显改改善甚甚至消消失。。⑤采用强强冷技技术。。在凝凝固末末端设设置强强冷区区，强强冷区区长度度和冷冷却水水量是是可调调的。。强冷可可压实实铸坯坯芯部部，防防止坯坯壳鼓鼓胀，，增加加等轴轴晶区区，中中心偏偏析大大大改改善，，消除除了V形偏析析和疏疏松。。⑥采采用轻轻压下下技术术在铸坯坯液相相穴末末端，，即快快要完完全凝凝固之之处，，对铸铸坯进进行轻轻微的的压下下（如如2mm），要要求其其既不不产生生内裂裂，又又可防防止最最后钢钢液凝凝固收收缩或或鼓肚肚造成成的流流动，，以减减轻中中心偏偏析。。强制冷冷却的的连铸铸机：：铸坯轻轻压下下示意意图：：1——大辊辊距距，，坯坯壳壳鼓鼓胀胀严重重，，中中心心偏偏析析严严重重；；2——小辊辊距距，，坯坯壳壳鼓鼓胀胀轻微微，，中中心心偏偏析析中中等等；；3——小辊辊间间距距加加轻轻压压下下中心心偏偏析析消消失失三.铸坯坯中中心心致致密密度度在连连铸铸坯坯剖剖面面上上可可看看到到不不同同程程度度的的分分散散的的小小空空隙隙，，称称为为疏疏松松。。疏疏松松有有3种情情况况：：一般般疏疏松松：：分分散散在在整整个个断断面面上上的的小小空空隙隙枝晶晶疏疏松松：：在在树树枝枝晶晶内内的的小小空空隙隙；；中心心疏疏松松：：沿沿铸铸坯坯轴轴心心产产生生的的小小空空隙隙。。一般般疏疏松松和和枝枝晶晶疏疏松松在在铸铸坯坯轧轧制制时时有有可可能能焊焊合合，，而而中中心心疏疏松松则则明明显显影影响响铸铸坯坯质质量量。。铸坯坯中中心心致致密密度度决决定定了了中中心心疏疏松松和和偏偏析析程程度度，，而而致密密度度主主要要决决定定于于柱柱状状晶晶与与等等轴轴晶晶比比例例。。1.影响铸坯坯中心致致密度的的主要因因素①钢种种低碳钢（（0.10～0.20%）和高碳碳钢（0.50～0.70%）的柱状状晶发达达，中碳碳钢（0.20～0.50%）柱状晶晶较短。。奥氏体体不锈钢钢柱状晶晶发达，，铁素体体不锈钢钢有柱状状晶和中中心等轴轴晶。②冷却却制度二冷区强强冷，促促进柱状状晶的生生长，以致形成成搭桥造造成严重重的中心心疏松和和偏析。。③浇注注温度。。高温浇注注促进柱柱状晶生生长。加速柱状状晶向等等轴晶的的转化是是改善中中心致密密度的有有力措施施。2.防止措施施①尽可可能在低低的过热热度下浇浇注；②加速速液相穴穴过热度度的消除除；③采用用电磁搅搅拌技术术。四.铸坯内部部裂纹1.铸坯内部部裂纹特特征①角部部裂纹角部裂纹纹是在结结晶器弯弯月面以以下250mm以内产生生的，裂裂纹首先先在固液液交界面面形成然然后扩展展。铸坯坯角部为为二维传传热，凝凝固最快快收缩最最早，产产生气隙隙，传热热减慢坯坯壳较薄薄，在鼓鼓肚或菱菱变造成成的拉应应力作用用于坯壳壳薄弱处处而产生生裂纹，，严重的的角部裂裂纹还会会产生漏漏钢。②中间裂纹纹位于铸坯坯表面和和中心之之间的某某一位置置上。产生原因因：由于二冷冷区冷却却不均匀匀，坯壳壳反复回回温（温温度升高高超过100℃℃∕m）；或者者由于支支撑辊对对中不良良（如开开口度偏偏大，辊辊子变形形）使坯坯壳鼓肚肚，在凝凝固前沿沿受到张张应力作作用，在在固液交交界面出出现裂纹纹，并沿沿柱状晶晶薄弱处处继续扩扩展直到到坯壳高高温强度度能抵抗抗应力为为止。在在裂纹里里吸入富富集溶质质S、P的液体，，在硫印印图上表表现为裂裂纹黑线线，裂纹纹里有链链状硫化化物。根据硫印印图所显显示的裂裂纹位置置，可量量出裂纹纹尖端至至铸坯表表面的距距离e，即是产产生裂纹纹那一时时刻坯壳壳凝固厚厚度：e＝K·t1∕2＝K·（H∕V）1∕2H=（e∕K）2·V式中K—铸机凝固固系数；；H—结晶器液液面到铸铸坯产生生裂纹所所在连铸铸机的距距离。把已知e、K、V值代入上上式，就就可求出出H。这样就就可知道道铸坯在在二冷区区产生裂裂纹的位位置，以以进行检检查维修修。③压缩（矫矫直）裂裂纹带液芯的的铸坯矫矫直时，，拉矫辊辊压力过过大，铸铸坯受压压面的垂垂直方向向变形超超过允许许变形而而产生裂裂纹，裂裂纹集中中在内弧弧侧柱状状晶区，，裂纹内内充满残残余母液液。④皮下下裂纹离铸坯表表面不等等（3～10mm）的细小小裂纹，，主要是是由于铸坯表层层温度反反复回升升所发生生的多次次相变，，裂纹沿两两种组织织交界面面扩展而而形成的的。⑤中心线裂裂纹铸坯横断断面中心心区域可可见的缝缝隙叫中中心线裂裂纹，并并伴随有有S、P、C的正偏析析。它是是由柱状状晶搭桥桥或凝固固末期铸铸坯鼓肚肚而产生生的。⑥对角角线裂纹纹它常发生生在两个个不同冷冷却面凝凝固组织织交界面面，小方方坯的菱菱变、结结晶器冷冷却不均均匀及二二冷不对对称冷却却都会导导致此种种裂纹的的产生。。⑦星状裂纹纹方坯横断断面中心心裂纹呈呈放射状状。凝固固末期接接近液相相穴端部部中心残残余液体体凝固要要收缩，，而周围围的固体体阻碍中中心液体体收缩产产生拉应应力，另另外中心心液体凝凝固放出出潜热又又使周围围固体加加热而膨膨胀，在在两者的的综合作作用下使使中心区区受到破破坏而导导致放射射性裂纹纹。2.铸坯凝固固冷却过过程中产产生裂纹纹的条件件①固液液交界面面所能承承受的外外力（如如热应力力、鼓肚肚力、矫矫直力、、弯曲力力等）和和由此产产生的缩缩性变形形超过了了所允许许的高温温强度和和极限应应变值，，则形成成树枝晶晶间裂纹纹。②铸铸坯凝凝固结结构，，即柱柱状晶晶和等等轴晶晶比例例。柱柱状晶晶发达达促使使裂纹纹的扩扩展。。③残残余杂杂质元元素的的含量量。如如S、P＜0.02％产生生裂纹纹的几几率减减少。。产生裂裂纹因因素示示意图图：3.防止铸铸坯内内部裂裂纹的的措施施①采采用多多点矫矫直；；②辊辊间距距合适适，对对弧准准确，，如支支撑辊辊间隙隙误差差小于于1mm，外弧弧对弧弧误差差小于于0.5mm；③尽尽可能能不带带液芯芯矫直直或采采用压压缩浇浇注技技术；；④二二冷区区水量量分配配适当当，铸铸坯表表面温温度分分布均均匀。。⑤矫直温温度要要避开开钢的的“脆脆性口口袋””区，，拉辊辊的压压下量量要合合适。。4.钢的高高温延延性曲曲线钢高温温延性性可分分为三三个区区：①熔熔点脆脆化区区（Ⅰ区）。。当温度度下降降到液液相线线温度度TL时，液液相开开始结结晶。。温度度下降降到固固相线线TS以上20～30℃℃时（相相当于于凝固固分率率90％），，树枝枝晶彼彼此连连接开开始能能传递递微小小的拉拉伸力力的作作用，，表现现有微微弱强强度（（σ约1～3N∕∕mm2）。把晶体体强度度等于于零的的温度度叫零零强度度温度度，即即TFO=TS+(20～30℃℃)。钢的高高温脆脆性曲曲线：：钢延性性与矫矫直点点铸坯坯温度度关系系：ａ—铸坯表表面温温度变变化；；ｂ—钢的脆脆性曲曲线；；ｃ—强度曲曲线当温度度继续续降低低，固固体强强度缓缓慢增增加，，但表表征钢钢的缩缩性的的断面面收缩缩率（（以RA%表示））仍为为零，，凝固固前沿沿处于于极易易脆断断区。。只有有当低低于TS以下30～50℃℃时，固固体延延性开开始上上升。。把延性性等于于零的的温度度叫零零塑性性（韧韧性））温度度，即即TZO=TS－(30～50℃℃)。因此，，固相相线温温度TS上下的的零强强度温温度和和零塑塑性温温度是是表征征凝固固界面面抵抗抗裂纹纹的能能力，，TS和TZO之间温温度区区间的的大小小是衡衡量凝凝固前前沿内内裂纹纹倾向向的尺尺度。。②最大塑塑性区区（Ⅱ区）。。温度在在1300～1000℃℃，钢的高高温强强度和和塑性性增加加到最最大值值，这这相当当于常常用的的热加加工区区。视视钢种种不同同，此此温度度范围围略有有变化化，如如C—Mn钢为1300～900℃。1300～900℃脆裂机机理是是：沿沿奥氏氏体晶晶界有有过饱饱和的的S、O化物沉沉淀如如（Fe、Mn）S,（Fe、Mn）O，增加加了晶晶界断断裂的的敏感感性。。③二二次脆脆化区区（Ⅲ区）此区相相当于于γ→αα相变区区。当当温度小小于1000～900℃塑性下下降，，到700℃左右塑塑性最最低（RA＜20％﹚。此区区塑性性是铸铸坯表表面横横裂纹纹的产产生根根源。。5.脆裂机机理沉淀在在奥氏氏体晶晶界的的Nb（CN）和AlN质点，，是应应力集集中源源，在在外力力作用用下引引起晶晶界滑滑移，，形成成孔洞洞，增增加了了晶界界脆性性，或或者在在γ→αα相变时时，在在γ晶界产产生的的薄膜膜状的的初生生铁素素体，，由于于αFe的强度度比γFe的强度度小几几倍，，使晶晶界集集中不不均匀匀变形形而产产生晶晶界脆脆裂。。晶界脆脆裂示示意图图：ａ—晶界沉沉淀物物AN、BN、Nb(CN)、(Fe,Mn)S,O；ｂ—晶界滑滑移形形成孔孔洞；；ｃ—晶界铁铁素体体形成成；ｄｄ—晶界孔孔洞聚聚合6.铸坯形形成裂裂纹的的冶金金学观观点①晶晶界界脆化化理论论在凝固固前沿沿大约约液相相分率率为10%时，富富集溶溶质的的液体体薄膜膜（如如硫化化物））包围围树枝枝晶，，降低低了固固相线线温度度附近近钢的的延展展性和和强度度，当当受到到外力力作用用时裂裂纹就就沿晶晶界发发生，，致使使凝固固前沿沿产生生裂纹纹。②柱状状晶晶““切切口口效效应应””凝固固前前沿沿的的柱柱状状晶晶生生长长的的根根部部，，相相当当于于一一个个““切切口口””产产生生应应力力集集中中而而导导致致裂裂纹纹。。③硫硫化化物物脆脆性性硫化化物物沿沿晶晶界界分分布布形形成成所所谓谓Ⅱ类硫硫化化物物，，引引起起晶晶间间脆脆性性，，成成为为裂裂纹纹优优先先扩扩展展的的地地方方。。这就就是是已已凝凝固固坯坯壳壳产产生生裂裂纹纹的的原原因因。。④质质点点沉沉淀淀理理论论铸坯坯在在冷冷却却过过程程中中，，AlN，Nb(CN)等质质点点在在奥奥氏氏体体晶晶界界沉沉淀淀，，增增加加了了晶晶界界脆脆性性，，加加强强了了裂裂纹纹的的敏敏感感性性。。这是是铸铸坯坯矫矫直直产产生生裂裂纹纹的的重重要要原原因因。。§9——4铸坯坯形形状状缺缺陷陷一.铸坯坯菱菱形形变变形形（（脱脱方方））在小小方方坯坯横横断断面面上上两两个个对对角角线线的的长长度度不不相相等等，，即即称称为为菱菱变变。。菱菱变变大大小小用用R表示示：：R＝（（a1－a2）∕∕0.5（a1+a2）×100％1.产生生原原因因引起起方方坯坯菱菱变变的的根本本原原因因在在于于结结晶晶器器弯弯月月面面区区域域的的初初生生坯坯壳壳厚厚度度的的不不均均匀匀性性，，进进入入二二冷冷区区进进一一步步发发展展。。2.影响响因因素素①[C]=0.08～0.12%，R＝2～4%，钢钢中中含含[C]量的的增增加加菱菱变变趋趋向向缓缓和和。。Mn∕∕S＞30有利利于于减减少少菱菱变变。。②结结晶晶器器几几何何形形状状；；结晶晶器器内内腔腔尺尺寸寸规规矩矩，，倒倒锥锥度度合合适适。。③结晶晶器器冷冷却却；；结晶晶器器冷冷却却水水质质差差，，杂杂质质在在铜铜壁壁冷冷面面上上沉沉淀淀，，会会导导致致局局部部导导热热不不良良而而引引起起菱菱变变。。结晶晶器器冷冷却却水水流流速速低低，，将将出出现现间间歇歇沸沸腾腾，，导导致致局局部部过过热热导导热热不不良良而而引引起起菱菱变变。。④二冷的均均匀性；出结晶器后，，铸坯的支承承和喷水冷却却对抑制菱变变的发展有重重要作用。⑤结晶器热热变形。3．防止措施①采用合适适的单锥度、、双锥度或抛抛物线型的结结晶器。②增加出结结晶器后铸坯坯4个角部的喷淋淋水量。③二冷区喷喷淋水覆盖铸铸坯面部，而而角部不喷水水。④结晶器以以下600mm距离准确对弧弧。⑤结晶器采用用软水，窄水水缝、高流速速。强化冷却，消消除结晶器间间歇性沸腾。。⑥中间包注流流圆滑，与结结晶器对中，，以减少液面面波动。二.鼓肚带液芯的铸坯坯在连铸机运运行过程中，，由于钢水静静压力作用，，铸坯宽面中中心高温坯壳壳鼓胀成为凸凸面，称为鼓鼓肚。板坯鼓肚会引引起液相穴内内富集溶质钢钢水产生流动动，引起严重重的中心偏析析和内部裂纹纹，对铸坯质量带带来严重的危危害。1.坯壳鼓肚量作用于坯壳上上钢水静压力力P可表示为：P＝ρh式中P—钢水静压力；；ρ—钢水密度；h—液相穴长度。。铸坯鼓肚变形形示意图：在两支撑辊之之间在钢水静静压力作用下下高温坯壳产产生的鼓胀，，可以用弹性性或塑性理论论来描述坯壳壳的变形。根根据平板弹性性变形理论，，导出坯壳的的变形量（鼓鼓肚量）δ：δ＝12β（1－γ2）PL4αotn∕e3式中δ—坯壳鼓肚量，，mm；β—决定于铸坯断断面形状系数数；γ—泊桑比；P—钢水静压力，，kg∕mm2；L—两辊之间的距距离，mm；αo—蠕变常常数，，mm2∕（min·kg）；t—蠕变时时间（（相当当于铸铸坯经经历两两辊间间距）），s；n—指数（（O.25～O.32）；e—凝固坯坯壳厚厚度，，mm。可见，，鼓肚肚量随随辊间间距的的4次方而而增加加，随随凝固固壳厚厚度的的3次方而而减小小。2.防止铸铸坯鼓鼓肚的的措施施①降降低液液相穴穴高度度，即即降低低连铸铸机高高度；；②缩缩小辊辊间距距。铸铸机从从上到到下辊辊子由由密向向疏布布置；；③加加大二二冷强强度。。增加加凝固固壳厚厚度和和高温温强度度；④支支撑辊辊严格格对中中；⑤防防止支支撑辊辊变形形，如如采用用多节节辊；；⑥加加强辊辊子支支撑系系统的的维修修。三.圆铸坯坯变形形圆坯变变形成成椭圆圆形，，或变变成不不规则则多边边形，，圆坯坯直径径越大大，变变成椭椭圆的的倾向向越严严重。。形成椭椭圆变变形的的原因因：1.圆形结晶晶器内腔腔变形，，或冷却却不均匀匀；2.二冷区冷冷却不均均匀，或或支撑辊辊变形与与圆形铸铸坯的弧弧度不相相符；3.连铸机下下部对弧弧不准；；4.拉矫辊的的夹紧力力调整不不当，过过分压下下。连铸习题题1.连铸机包包括哪些些设备，，有哪几几种机型型，各有有何特点点？2.与传统的的模铸相相比，连连铸工艺艺有哪些些优越性性？3.简述弧形形连铸机机的生产产工艺流流程。4.什么是连连铸机的的产量，，其表示示方法有有哪几种种？5.铸坯断面面的选择择原则是是什么？？6.什么是连连铸机的的流数、、作业率率、金属属收得率率、浇注注时间、、准备时时间？7.什么是连连铸机的的弧形半半径、冶冶金长度度、铸坯坯液心长长度，其其表示方方法？8.什么是拉拉坯速度度，影响响拉速的的因素有有哪些？？9.简述钢包包的作用用及功能能，钢包包的容量量如何确确定？10.钢包滑动动水口自自动开浇浇的方法法有哪些些？11.钢包滑动动水口损损坏的原原因是什什么，其其控制装装置如何何检查？？12.钢包长水水口的作作用和材材质是什什么？13.简述钢包包回转台台的用途途和分类类，钢包包回转台台如何检检查？14.简述蝶形形钢包回回转台的的主要结结构特点点。15.简述中间间包的作作用、结结构和类类型。16.简述中间间包塞棒棒的类型型，对中中间包塞塞棒有何何要求？？17.中间包水水口钢流流控制有有哪几种种形式，，各有何何特点？？18.简述浸入入式水口口的作用用及材质质特点。。19.对浸入式式水口结结构有何何要求，，其损坏坏的原因因有哪些些？20.简述中间间包车的的作用、、类型和和结构特特点。21.中间包车车如何检检查？22.简述结晶晶器的作作用、性性能和类类型。23.结晶器如如何检查查？24.结晶器的的内腔为为什么要要有倒锥锥度，倒倒锥度一一般为多多少？25.结晶器材材质如何何选择，，其寿命命如何表表示？26.简述结晶晶器漏钢钢检测装装置的工工作原理理。27.简述结晶晶器液面面的控制制原理和和方法。。28.结晶器为为什么要要振动，，什么是是负滑脱脱？29.正弦振动动与非正正弦振动动各有何何特点？？30.简述结晶晶器振动动装置在在线振动动状况的的检测方方法。31.简述引锭锭装置的的作用、、结构、、装入结结晶器的的方式及及特点。。32.连铸坯的的切割方方式有哪哪几种，，各有什什么特点点