1、连铸坯质量第三节 内部缺陷第三节 内部缺陷一、内部裂纹二、中心疏松三、中心偏析4.内裂类型 皮下裂纹 相变应力 热应力 矫直裂纹 矫直应力 压下裂纹 拉辊压下力 中心裂纹 偏析(S高，降拉速)，二冷温升大，热应力 中心星状裂纹 相变应力 热应力 角部裂纹 结晶器冷却过强 低倍5.内裂预防 立弯式铸机多点弯曲 压缩浇注、多点矫直、连续矫直 辊间距、对弧 对弧偏差0.5mm 辊间距偏差1mm 拉矫机铸机开口度偏差0.5mm 多节辊 冷却均匀合理 气水雾化喷嘴 计算机动态调节水量 拉辊压下力 减少PS，0.02%二、中心疏松 1.疏松危害 导致偏析 导致裂纹 轧钢硬线子弹头状空腔 2.产生地点 中心
2、 3.疏松原因 柱状晶搭桥 4.疏松预防4.疏松预防 低温快注 30 15 无中心偏析 弱冷却 电磁搅拌 中间包塞棒芯喂线三、中心偏析 1.中心偏析危害 成份不均 性能不均各向异性 2.产生地点 铸坯中心 3.产生原因 4.预防措施板坯中心线状偏析照片半宏观偏析形貌照片半宏观偏析形貌照片3.产生原因 固液相溶解度不同 柱状晶搭桥 鼓肚4.预防预防 降P、S 0.01%低温快注 电磁搅拌 防鼓肚 对弧 多节密排辊 凝固末端 轻压下 轻压下率0.751mm/m,偏析减少1/21/3 强制冷却第四节 形状缺陷一、铸坯鼓肚二、脱方三、铸坯凹陷四、圆坯椭园一、铸坯鼓肚 1.危害 中心偏析 内部裂纹2.产
3、生原因 坯壳薄 辊间距大 鼓肚量与辊间距4次方成正比 3.预防措施3.预防措施 铸机高度 密排多节辊 对中 冷却强度二、脱方(菱形)1.危害 轧钢困难 角裂 2.定义 3.产生原因 4.预防措施正常对角线长度对角线长度差脱方量1003.产生原因 冷却不均 支撑不力 HRB3354.预防措施 对弧 结晶器 倒锥度 软水冷却 尺寸偏差40，可有效消除星状裂纹。4）控制钢中Al、N含量；选择合适的二冷制度。偏析对铸坯质量的影响？如何减少连铸坯的偏析？参考答案：影响：偏析对铸坯质量有较大的影响，轻者造成钢材各部分性能不一，重者可能降低钢的成材率甚至使钢报废。措施：1）增加钢液的冷凝速度。通过抑制选份结
4、晶中溶液向母液深处的扩散来减少偏析。2）合适的铸坯断面。小断面可是凝固时间缩短，从而减轻偏析。3）采用各种方法控制钢液的流动。如适宜的侵入式水口、加入Ti、B等变性剂等。4）电磁搅拌。搅拌可打碎树枝晶、细化晶粒、减小偏析。5）工艺因素。适当降低注温和注速有利于减轻偏析；防止连铸坯鼓肚变形，可消除富集杂质母液流入中心空隙，以减小中心偏析等。6）降低钢液中S、P含量。S、P是钢中偏析倾向最大的元素，对钢的危害也最大，因此通过减少钢液中S、P含量亦可减轻偏析对钢材质量的影响。铸坯质量的含义？如何提高连铸坯的质量？参考答案：铸坯质量是指：铸坯的纯净度（夹杂物含量、形态、分布）；铸坯表面缺陷（裂纹、夹渣
5、、皮下气孔等）；3）铸坯内部缺陷（裂纹、偏析等）。措施：1）提高铸坯的纯净度，在钢水进入结晶器之前，尽量减少夹杂物含量、改变夹杂物的形态和分布。如采用合适的炉外精炼，钢包中间包结晶器的保护浇注等。2）减少铸坯表面缺陷，主要取决于钢水在结晶器的凝固过程，与结晶器内坯壳的形成、结晶器振动、保护渣性能、侵入式水口设计及钢液面稳定性等因素有关；3）减少铸坯内部缺陷主要取决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来提高内部质量。板坯连铸机生产过程中发现铸坯中部凸起,试问这是哪种问题?如何分析解决?铸坯发生了鼓肚问题。事故原因分析和处理措
6、施：出连铸机后的鼓肚 铸坯拉出铸机后发生大面积的鼓肚,是因为铸坯液相穴长度超过了铸机的冶金长度,常因拉速过快或二次冷却过弱所致。措施：降低拉速2550，增强二冷强度。如果铸坯鼓肚严重，不能进行正常切割时，该流停浇处理。铸机内的鼓肚 如果在铸机内发生鼓肚，主要原因为：液压压力过低、液压系统故障、辊子断裂。措施：停止该流浇注，将拉速降低50，增大二次冷却水量。注意此时不能想铸坯施加任何压力，否则会将鼓肚处钢水向上挤出结晶器。支撑辊之间的鼓肚 铸坯表面留下与辊间距对应的鼓肚迹象。其形成原因是拉速过高、冷却不良，在浇注过程中发生辊间的小鼓肚是绝对存在的。但过高的鼓肚往往是因为铸坯温度过高，刚性太低所致
7、，比如硅钢及其它铁素体钢。另外，当浇注突然中断，也会在辊间发生严重鼓肚，甚至使拉矫机不能再次启动。铸坯窄面鼓肚 原因主要是窄面锥度过小、拉速过高、窄面冷却不够、窄面支撑不够等。措施：如果鼓肚严重，则中断浇注，鼓肚程度中等，降低拉速并增大窄面配水量。连铸坯中心偏析是常见质量缺陷，请问什么叫中心偏析？如何发生？有何危害以及如何预防？钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的不均匀性，中心部位C、S、P含量明显高于其它部位，这就是中心偏析。中心偏析往往与中心疏松和缩孔相伴存在，恶化钢的力学性能，降低了钢的韧性和耐蚀性，严重影响了产品质量。中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固
8、的富集偏析元素的钢液流动造成的。铸坯的拄状晶比较发达，凝固过程常有“搭桥”发生。方坯的凝固末端液相穴窄尖，“搭桥”后钢液补缩受阻，形成“小钢锭”结构。因而周期性、间断性出现了缩孔和偏析。为防止连铸坯中心偏析，可采取如下措施：降低钢中易偏析元素P、S的含量。采用低过热度浇注工艺，减少柱状晶带的宽度，从而达到控制铸坯的凝固结构。采用电磁搅拌技术，消除柱状晶“搭桥”，增大中心等轴晶区宽度，达到减轻或消除中心偏析，改善铸坯质量。防止铸坯发生鼓肚变形，为此二冷区夹辊要严格对弧；宽板坯的夹辊最好采用多节辊，避免夹辊变形。在铸坯的凝固末端采用轻压下技术，来补偿铸坯最后凝固的收缩，从而抑制残余钢水的流动，减轻
9、或消除中心偏析。在铸坯的凝固末端设置强制冷却区。可防止鼓肚，增加中心等轴晶区，减轻中心偏析。某厂生产180200mm断面连铸坯在入库检验时发现铸坯宽面上存在沿铸坯轴向扩展的裂纹，试分析该种问题生产的可能因素，应采用哪些预防措施？1.铸坯质量缺陷判断分析 此类缺陷应属于铸坯表面纵裂。表面纵裂起源于结晶器，由于凝固过程的初生坯壳厚度的不均匀性，应力集中在某一薄弱部位，超出了铸坯抗应力的强度，并在出结晶器后的二冷区进一步扩展，其发生部位有角部或板坯宽面。2.常见发生纵裂的原因结晶器磨损、变形严重，导致凝固坯壳的厚度不均匀，薄弱部位应力集中。结晶器保护渣的粘度和拉速不匹配，液渣沿弯月面流入过多，使渣圈
10、局部增厚，降低了热传导，阻碍了凝壳的发展。结晶器液面波动过快过大，直接影响凝壳形成的均匀性，易形成纵裂纹。浸入式水口与结晶器对中安装偏差大，造成坯壳局部受到冲刷，坯壳厚度减薄。浇注温度过高，对凝壳的均匀性有较大影响。二冷不均匀，喷嘴堵塞、漏水等使铸坯局部过冷产生凹陷，导致纵裂。预防措施 严格中间包水口与结晶器的对中精度。控制结晶器液面的波动量在10mm以内，最好采用结晶器液面自动控制。合适的浸入水口插入深度。选择合适的结晶器倒锥度，定期检查更换磨损、变形严重的结晶器。结晶器与二冷区上部的对弧精度要准确。改进结晶器保护渣的性能。采用热顶结晶器或对结晶器进行弱冷控制。浇注操作对铸坯表面和内部质量有
11、什么影响？或者说哪些浇注操作（因素）会对铸坯表面和内部质量产生影响？（一）影响连铸坯表面质量的浇注因素（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，渣子也会卷入坯壳。试验指出：液面波动与铸坯皮下夹渣深度、夹渣量有较大关系。（2）结晶器振动连铸坯表面薄弱点使弯月面坯壳形成的“振痕”，其对表面质量的危害是：振痕波谷处是横裂纹的发源地，同样也是气泡、渣粒的聚集区。高频率小振幅的结晶器振动机构，可减少振痕深度。（3）出生坯壳的均匀性结晶器初生坯壳不均匀会导致铸坯产生纵裂和凹陷，甚至造成拉漏。初生坯壳的均匀性取决于结晶器冷却、钢液面的稳定和保护渣润滑性能。（4）结晶器内钢液流动结晶器内由注流
12、引起的钢液剧烈流动，不应影响坯壳均匀凝固和把钢液面上的渣子卷入内部。水口的对中、浸入式水口的插入深度和出口倾角则是非常重要的参数。（5）保护渣性能保护渣应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。（二）影响铸坯内部质量的浇注因素（1）控制铸坯组织结构首要的问题是扩大铸坯的中心等轴晶区，抑制柱状晶生长，这样可减轻中心偏析和中心疏松。采用钢液低过热度浇注、电磁搅拌技术可有效扩大等轴晶区。（2）合理的二次冷却制度在二次冷却区铸坯的表面温度分布均匀，可减少凝固应力，从而减少铸坯变形和裂纹的可能性。（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。除冷却均匀外，对弧准确、辊缝
13、对中就相当重要，也可采取多点弯曲矫直、压缩浇注等技术。（4）控制液相穴钢液流动控制钢液流动可促进夹杂物上浮和改善分布。水口对中、浸入式水口的插入深度、出口倾角也是重要参数。某厂使用120120mm80钢连铸坯轧制成的10mm盘条，在拉拔过程中出现拉拔脆断，断口呈现“子弹头”状空腔，请问：问题可能出在哪个生产环节？应如何解决？答案要点：此类问题可能出在连铸，由于铸坯中心缩孔较大或伴有明显的偏析的中心疏松引起的。解决措施如下：1)低温浇注，扩大等轴晶区；2)结晶器内加入微型冷却剂，降低钢水过热度；3)结晶器内增加形核剂，扩大等轴晶区；4)二冷区采用弱冷工艺；5)采用电磁搅拌技术（M-EMS+F-E
14、MS）；6)采用压缩浇注或轻压下技术；7)加强二冷室的检查与维护，确保喷淋冷却效果良好；8)优化二冷配水工艺。欲生产良好的滚珠轴承钢，试问应采用哪些技术措施？答案要点：（判断正确2分，以下措施每点3分，共50分。）首先，该钢种属于洁净钢。因此，应从以下几方面重点控制：1)严格的保护浇注措施钢包中间包注流长水口+吹氩保护；中间包结晶器浸入式水口保护浇注，浸入式水口与中间包连接处采用氩密封，钢水吸氮小于2.5PPm。在第一炉开浇时中间包内充满空气，为防止钢水中生成大量的Al2O3和吸氮，中间包盖与本体应用纤维密封，中间包内充满氩气。2)中间包冶金采用大容量碱性包衬中间包，加大容池深度；中间包采用挡
15、墙+坝、多孔挡墙、过滤器、吹氩搅拌、阻流器；采用碱性中间包覆盖剂，保温、避免与空气接触，吸附夹杂物。钢包滑动水口自开率应大于95%；开浇、换包、浇完时防止卷渣；中间包热态循环使用技术；中间包真空浇注技术。3)结晶器操作。选择性能合适的保护渣（熔化温度、熔化速度、粘度）及合适的加入量；浸入式水口的插入深度，对中，控制钢水流出方向；结晶器液面稳定；拉速稳定；板坯电磁制动；4)铸坯内部质量控制。结晶器电磁搅拌（增加等轴晶、减少中心偏析和缩孔，同时可改善表面质量，促进夹杂物上浮）；凝固末端电磁搅拌和轻压下（减少高碳钢中心偏析、V形偏析、缩孔）。某厂铸坯质量废品中有两类主要缺陷：一类是，铸坯表皮下210
16、mm处镶嵌有大块的渣子；另一类是，铸坯皮下有针孔和气泡，请问应采取哪些技术措施进行防范？答案要点：（每小点5分，共50分。）1)第一类缺陷属于铸坯表面夹渣。应采取以下措施：尽量减少结晶器液面的波动，最好控制在小于5mm，保持液面稳定；调整浸入式水口的插入深度控制在最佳位置（1255mm）；浸入式水口的出口倾角要选择合理，以出口流股不致搅动弯月面渣层为原则；中间包塞棒如果采用吹氩工艺，氩气量控制合适，防止气泡上浮时对钢渣界面强烈搅动；选用性能良好的结晶器保护渣，并控制渣中Al2O3原始含量小于10，同时控制一定厚度的液渣层。2)对第二种铸坯质量缺陷应采取以下措施：强化脱氧工艺；凡是入炉的一切材料
17、，与钢液直接接触的耐火材料、覆盖剂、保护渣等都必须干燥；采用全保护浇注，如果使用油润滑时，控制加油量和油内不得含水份；选用合适的钢水精炼方式，降低钢中的气体含量；中间包塞棒吹氩的氩气量不得过大。为什么要控制钢中的Mn/Si比，Mn/Si是如何确定的？答：原因：仅用Si、Mn脱氧的钢，当钢水中Mn/Si低于一定值时，在结晶器钢水面上产生很粘的浮渣，钢水流动性不好，会造成漏钢危险。只要控制Mn/Si，形成脱氧产物颗粒半径较大，且是液态脱氧产物，有利于夹杂物上浮。确定方法：我们可以做出不同温度下与二氧化硅饱和的硅酸盐熔体平衡时的临界硅锰含量曲线图，根据曲线图，可以确定脱氧产物为液态的硅酸锰时%Si/
18、%Mn的比值。为了改善连铸钢水的流动性，应在成分允许的范围内适当增加Mn/Si比，以把脱氧产物控制为液态。某炼钢厂连铸生产断面为130*130mm2的80号钢连铸坯接到轧钢用户质量反馈：盘条在拉拔过程中出现脆断，断口处有白色块状物，试问这种质量问题属于那类缺陷？应如何防止？80钢属于高级优质碳素结构钢，对钢的内部清洁度要求比较高。通过轧材断口白色块状物分析可知应是连铸过程中钢液不够洁净，存在大颗粒非金属夹杂物所致。问题可能有如下几方面：（1）连浇过程中间包低液位浇注，钢水中的非金属夹杂物在中间包内的上浮时间不足不能充分去除，甚至出现在临界液面以下时钢渣直接卷入注流进入结晶器带入铸坯。（2）结晶
19、器液位波动大：手动浇注模式下，频繁调整拉速或调节拉速的幅度过大会引起结晶器液位波动大，出现卷渣。此外，结晶器振动参数不当，振动偏摆量大也会造成结晶器液面不稳。（3）连铸过程的保护浇注不好，存在严重的二次氧化。（4）连铸耐材，如中间包工作衬、塞棒、浸入式水口等材质不良，浇注过程中耐材冲刷侵蚀严重，非金属夹杂物进入钢液。（5）结晶器电磁搅拌效果：对不同的钢种应制定不同的搅拌参数，弱的搅拌和过强的搅拌对结晶器内钢中非金属夹杂物的去除不利。32.预防解决措施（1）严格的保护浇注措施钢包注流采用氩气密封或加密封垫的长水口保护浇注。采用氩气密封的氩气压力调节要适当，不能过大，防止钢液翻溅；中间包浸入式水口
20、接缝处进行密封或内装式浸入式水口浇注。在第一炉开浇时中间包内充满空气，为防止钢水中生成大量的Al2O3和吸氮，中间包盖与本体应用纤维密封，中间包内充满氩气。（2）完善中间包冶金采用大容量碱性包衬中间包，加大容池深度；中间包采用挡墙+坝、多孔挡墙、过滤器、吹氩搅拌、阻流器；采用碱性中间包覆盖剂，保温、避免与空气接触，吸附夹杂物。开浇、换包、浇完时控制中间包液位在一定高度之上，防止卷渣；中间包真空浇注技术。（3）结晶器浇钢操作选择性能合适的保护渣及正确的保护渣添加操作；浸入式水口的插入深度适宜，对中严格；控制结晶器液面稳定，投入液面自动控制；拉速稳定，采用恒速浇注技术。（4）结晶器电磁搅拌使用与管理：对电磁搅拌参数优化，经常检查电磁搅拌线圈情况。（5）优化连铸耐材和附材，选择抗冲刷性和抗蚀性能好的耐材和具有吸附非金属夹杂物能力的结晶器保护渣和中间包覆盖剂。高铝钢浇注时应注意哪些问题？参考答案：1)钢水进行钙处理，使夹杂变性，Ca/Al=0.100.25。2)做好浇注过程的保护，防止浇注过程的二次氧化，稳定控制钢中AlS的含量，减少钢中Al2O3夹杂。具体做法是：保护套管浇注；水口联结处采用氩封；中间包及结晶器及时加保护渣，防止钢液裸露；控制滑板间隙等。
