连铸坯凝固与铸坯质量
连铸坯凝固与铸坯质量
50.钢中微量元素对连铸坯质量有何影响?
所谓钢中微量元素分为两类：一类为有意加入的元素，如为改善机械切削性能加入S、Pb、Se、Te，为抗腐蚀加Cu等。另一类不是有意加入而是由炼钢炉料和浇注过程带入的元素，如来自炉料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，来自结晶器的Cu，来自保护渣的S 等。
对于炉料带入的这些微量元素，对用高废钢的电炉冶炼是一个实际问题，在冶炼过程去除这些元素是很困难的，残留在钢中对质量的影响是：
(1)结晶器裂纹：结晶器弯月面铜板由于热疲劳的原因常常出现网状裂纹。如果保护渣中的硫和钢中的锌渗入铜板会形成深的裂纹而报废。
(2)铸坯表面裂纹：由于铸坯表面铁的氧化而使Cu、Sn、Sb等元素富集，形成细小表面晶间裂纹。一般对钢筋钢无多大影响，而对特殊钢就会带来危害。铸坯表面Ni的富集，可以抵销Cu的有害作用，因为Cu—Ni形成晶间化合物熔点较高。
(3)铸坯内部裂纹和偏析加重。微量元素S、P偏析是输送酸性气体的高强度管线钢产生裂纹的根源。因此要求把钢中硫降低到5ppm，磷降到25ppm，以满足所要求性能。
只有采用精选炉料或炉料搭配使用(如采用海绵铁)，以减少炉料带入的微量元素。提高钢质量。
51.脱氧方式对连铸坯质量有何影响?
脱氧方式会影响钢中夹杂物类型、钢水流动性和钢的清洁度，因此选择脱氧方式是非常重要的。一般的钢常用Si、Mn脱氧较好，这些脱氧剂一般形成可变形的球形硅酸盐夹杂物，这种夹杂物能上浮排除且不影响钢水可浇性。用铝脱氧会形成高熔点(2050℃)成串簇状不变形的Al203夹杂，这种夹杂物会影响钢水的可浇性，还会沉积在中间包水口壁上造成水口堵塞，影响浇注正常进行。采用Si-Ca脱氧，脱氧效果、夹杂物形态和钢水的可浇性都较好，但价格较贵，加入时产生烟雾，污染工作环境。
52.特殊钢凝固有哪些特点?
特殊钢中加入了合金元素，其凝固特性与普碳钢有所不同，这是连铸时要注意之点。
(1)钢中含有较强的活泼元素：如不锈钢中含有Al、Ti等元素容易和0、N结合，生成Al2O3、TiO2、TiN、Ti(CN) (Cr—Al)2O3、(Mn—Ti)2O4等复杂的夹杂物，给浇注操作(如堵水口)和铸坯质量带来危害。
(2)凝固温度区间变化大：合金元素含量较高，意味着液相线和固相线温度区间较大。如奥氏体不锈钢(18～20％Cr，8～10％Ni)的TL(液相线温度)=1449℃，Ts(固相线温度)=1393℃，△T=TL一TS=56℃；铁素体不锈钢(10～11％Cr)的TL=1507℃，Ts=1482℃，△T=25℃。钢中C由0.2％增加到0.5％，△T由30℃增加到60℃。凝固温度区间的变化，在选择钢水过热度、二次冷却水量和水量分配时必须予以考虑。
(3)凝固结构：铸坯凝固结构对产品质量有十分重要影响。根据钢中合金元素含量不同，钢液凝固有3种类型：1)钢水凝固成δ相或γ相，如铁素体的Cr钢和奥氏体的Cr-Ni钢；
2)钢水首先凝固成δ相，然后转变成γ相。如含有δ相的Ni-Cr奥氏体钢；3)钢水首先凝固成δ相，然后发生δ→γ→α相的转变。如C 初晶为δ相或γ相对显微偏析有很大的差别。δ相中溶质元素扩散比γ相中快100倍。因此γ相中显微偏析严重、提高裂纹敏感性。 二次枝晶间距是显微偏析的量度。在冷却条件一定时，合金元素含量增加，二次枝晶间距减小，显微偏析减轻。 (4)热物理性能：合金钢热物理性能(如导热系数入、热膨胀系数α)变化较大。如表6-1所示，不锈钢导热系数比碳钢要小，而凝固收缩量比碳钢要大。 表6-1钢热物理性能 收缩量/% 0～500℃膨胀系数10-6/℃ 导热系数 800℃ 1000℃ 不锈钢(Cr-Ni) 7.5 18.36 22.8 25.4 碳钢 3-4 11.7 39.2 30.0 纯铁 - - 43.3 32.8 二次冷却区传热速率主要受凝固壳厚度的限制。而坯壳传热决定于钢的导热系数。不锈 钢导热系数小于碳钢，则凝固速度就有明显的差别。如152mm厚碳钢坯完全凝固需6min，而同样厚的不锈钢坯则需18min，可见凝固速度是与钢的导热系数成比例的。因此对合金钢坯二次冷却区的设计必须充分考虑这点。 钢的导热系数不同，凝固组织也不同。如铁素体不锈钢导热系数比奥氏体不锈钢大20～50％，因而铁索体不锈钢典型凝固组织是柱状晶+等轴晶，而奥氏体不锈钢是贯穿的柱状晶，热加工时容易产生裂纹。 (5)钢高温性能：钢的裂纹敏感性取决于钢的高温力学性能(延伸率和强度)。如奥氏体不锈钢，高温强度较高(1300℃的抗拉强度1.23kg/cm2)，可用较高拉速。铁素体(16～18％Cr)和马氏体不锈钢(Crl2～14％)，高温强度较低(1300℃抗拉强度0.25kg/cm2)，极易产生裂纹，连铸时必须相应降低拉速。 合金元素对钢的热延性曲线中的转变为脆性口袋区的温度有重要影响。必须实测测定，以决定合理的二次冷却配水制度，保证进矫直机的铸坯表面温度达到规定值。 (6)裂纹敏感性：从本质上说，裂纹敏感性决定于钢种，但它又与钢水质量、冷却制度、凝固结构、铸坯应力等有关。如Cr-Ni不锈钢，最终组织为奥氏体，显微偏析严重，故裂纹敏感性强。Cr不锈钢凝固组织为铁素体，偏析轻，裂纹敏感性差。 上述特性，对不同钢种表现的程度是不一样的。要使连铸特殊钢获得成功，主要是依靠对上述凝固的基本特性不断加深理解，就可使连铸产品质量超过相应的钢锭产品质量。 53.为什么连铸不能浇注沸腾钢? 连铸浇沸腾钢时，由于钢水在结晶器内的沸腾，易使蜂窝气泡外露和钢水溢出，影响铸坯表面质量和生产安全性。沸腾钢表面质量好，价格便宜。广泛应用于生产薄板和其他产品。而沸腾钢不能用Si脱氧，只能用少量Al脱氧。因为Si高，SiO2一MnO系夹杂在热轧卷中以条状存在，影响伸展性，由于Si在表面富集,在退火时易使薄板表面产生回火缺陷。 为了适应连铸韵要求，开发了与沸腾钢具有同等质量的钢种： (1)吕班德(RIBAND)钢,其成分为C<0.10％，Mn0.2～0.6％，Si 0.03～0.08％，A1 0.004～0.015％： (2)准沸腾钢，其成分为C<0.10％，Si 0.01％，Mn 0.25％，A1 0.006％； (3)铝镇静钢，其成分为C 0.03～0.06％，Si<0.02％，Mn<0.3％，A1 0.02～0.05％。 54.硬线钢连铸有哪些特点? 生产钢丝的高碳钢有两种，一是轮胎钢丝(C=0.80～0.85％)要求有高的深拉性冷拔到0.15～0.25mm。二是弹簧钢丝(C=0.6～0.7％)要求高的疲劳寿命和良好的耐磨强度。 这类钢属Si—Mn镇静钢。要求铸坯中Al2O3夹杂和不变形夹杂要少，以免冷拔时产生断裂，为此要控制好脱氧产物成分： Al2O3/(Si02+MnO+A1203)=0.15～0.30 [Mn]/[Si]≥1.7 此时夹杂物熔点低，热轧时容易伸长，拉伸性能大为改善。 铸坯中心偏析要小，以免冷拔加工出现杯状断裂。 连铸这类钢时应注意： (1)合适的炉外精炼或合成渣处理，以减少不变形夹杂物； (2)钢凝固是奥氏体结构，结晶器坯壳与铜壁接触良好，结晶器可强冷，增加坯壳厚度； (3)采用全程保护浇注，防止二次氧化； (4)中间包钢水过热度控制在15～20℃； (5)二次冷却要均匀，防止回温，采用弱冷，比水量小于l/kg钢为宜； (6)矫直点铸坯表面温度大于900℃； (7)采用电磁搅拌，以减轻中心偏析。 55.深冲薄板钢连铸有何特点? 深冲冷轧薄板广泛应用于冲制搪瓷用品、汽车、食品包装等行业。要求有良好的强度、表面质量、深冲性能、抗时效性能等。 冷轧薄板产品过去都是由沸腾钢锭轧制，由于连铸不能浇沸腾钢，开发出三种沸腾钢连铸的代用钢。 (1)吕班德钢：其化学成分是(%)：C 0.03～0.06，Si 0.03～0.08，Mn 0.35～0.45，A1 0.004～0.015。实质为低碳低硅镇静钢。 该钢冶炼的关键在于控制钢水的氧化性。为此出钢前在炉内加MnFe予以脱氧，根据直接定氧，准确调整加Al量。连铸时拉速尽可能高一些，以防止产生针孔和气泡。 (2)准沸腾钢：其化学成分是(％)C 0.04，Si 0.0l，Mn 0.25，P 0.015，S 0.014，A1 0.006，N 0.0022。这种钢不用Si脱氧仅用少量Al脱氧。生产中最大的问题是如何控制脱氧程度，使在结晶器内钢水不沸腾、不产生皮下气孔。 (3)铝镇静钢：是一种低碳低硅加铝完全脱氧钢。连铸钢的要求是：1)保持铜中酸溶铝稳定在0.02～0.05％；2)防止钢水中A1203堵水口；3)尽可能减少铸坯中的夹杂物，提高钢清洁度，使钢中总氧含量达到20ppm。 用于食品包装(如罐头，易拉罐)的镀锡板，对连铸坯质量要求更为严格。其特点：1)最终产品厚度可达0.1～0.18mm，要求钢具有均匀机械性能和深冲性；2)钢要有高清洁度，钢中>50μm大颗粒夹杂要达到每10公斤钢1毫克或更低的水平；3)非常好的表面质量，有利镀层的粘结；4)钢中硫、磷含量尽可能低，以增加抗腐蚀能力。 应根据深冲薄板的不同用途(如搪瓷、镀锌板、镀锡板)，确定对连铸坯清洁度的要求。总的来说，连铸这类钢应注意以下几点： 1)控制好钢水氧含量，要把钢中[A1]控制在所规定的范围内； 2)中间包钢水过热度以30℃为宜； 3)全程保护浇注，防止二次氧化； 4)结晶器保护渣应有充分吸收Al2O3的能力； 5)发挥中间包冶金作用。 56.中厚板钢连铸有何特点? 一般称厚度在4mm以上的叫中厚板。主要用于机械结构、桥梁、船舶等。对中厚板最重要性能的要求是：抗张强度、冲击韧性、焊接性、抗大气和海水腐蚀性能等。对于海洋和石油管线用钢(海洋平台、管线、容器等)要求抗层状撕裂、抗氢脆裂纹和低温冲击韧性等。这些性能要求连铸坯成分偏析小、无内裂纹、无中心疏松和缩孔、脆性夹杂和硫化物夹杂含量低。 根据生产中厚板的不同用途，适用钢种主要是两大类，一是硅一铝镇静钢如Q235、20g、3C等。二是细晶粒低合金钢或含Nb、V等微合金元素的高强度钢，一般钢中Mn含量较高，可达1.6％以上。连铸这类钢，应注意以下几点： 1)中间包钢水过热度较低为宜(一般为15℃)； 2)采用全程保护浇注； 3)采用浸入式水口+保护渣。应研制专用保护渣； 4)拉速应低一些，二次冷却要均匀； 5)采用电磁搅拌和轻压下技术，减轻中心偏析。 57.不锈钢连铸有何特点? 目前几乎所有的不锈钢均可用连铸生产。对于奥氏体(Ni—Cr型)不锈钢高温强度和延性较好，可以采用较高拉速；热膨胀系数和导热系数较大，连铸二次冷却强度可大一些(比水量可达1.3L/kg钢)。 对于铁素体不锈钢(16～18％Cr)高温强度较低，铸坯易产生裂纹，拉速应低一些；导热系数较小，二次冷却强度可低一些(比水量 对于含Ti不锈钢，由于TiN和TiO2的生成使结晶器保护渣结壳，对铸坯表面质量有严重影响。几乎全部铸坯表面要进行修磨。为了得到良好的铸坯表面质量，在连铸时应注意： 1)中间包钢水过热度可高一些(如35～45℃)有利夹杂物上浮； 2)采用全程保护浇注，防止从空气中吸氧和吸氮； 3)采用低碱度、高粘度保护渣。如CaO％/SiO2％=0.5～0.6，熔点1000～1100℃，1300℃粘度为1.4～3.1泊； 4)浸入式水口出口孔倾角向上(如15°)防止钢液面结壳，有利于渣子吸收夹杂； 5)为防止铸坯表面凹坑，结晶器采用弱冷却和高频率小振辐振动机构。 58.什么叫IF钢，连铸IF钢有何特点? 汽车工业的发展,对薄板的深冲性、高强度提出了越来越高的要求。最早汽车薄板均用低C低Si沸腾钢生产，薄板的延展性、冷变形和焊接性好，但缺点是薄板冷变形过程易发生不连续的屈服，在板面上留下痕迹。连铸低碳铝镇静钢生产的深冲板性能优于沸腾钢。 所谓IF钢(也叫无间隙原子钢)：就是在含碳极低(0.001～0.005％C)的钢中，加入适量的强化元素Ti、Nb，与钢中残存的间隙原子碳和氮结合形成碳化物和氮化物(Nb(CN)、TiN等)的质点，这样，钢的基体中已没有间隙原子C、N存在了, 而是钛、铌的碳化物和氮化物质点存在于钢中。 IF钢优点是：1)深冲性能好，可代替铝镇静钢，取消了中间退火，节约能源；2)可以冲制极薄的制品、零件；3)无时效性，消除了屈服点延伸现象，表面光洁；4)降低冲压废品率，如某汽车厂使用铝镇静钢时废品率为40～50％，使用IF钢，消除了废品。 IF钢成分(％)：C 0.001～0.005，Si 0.01，Mn 0.1～0.2，S 0.002～0.001，P 0.003～0.0015，A1 0.02～0.05，N 0.001～0.006，Ti 0.004～0.074(或Nb 0.007～0.042)。 IF钢连铸应注意之处： 1)中间包钢水过热度可高一些，以利夹杂物上浮； 2)全程保护浇注。要把钢包→中间包吸N控制在小于1.5ppm，中间包→结晶器吸N小于lppm； 3)中间包采用碱性材质(包衬和覆盖渣)； 4)使用无碳保护渣； 5)防止在浇注过程中钢水增碳。 59.硅钢连铸有何特点? 硅钢片具有优异的电磁性能，主要用于制造电机和变压器。钢中Si含量达1％～4％。随着硅含量增加，电磁涡流(铁损)减小。 硅钢片分两种，一种为电机硅钢，化学成分为：C<0.1％，Si l.0～2.0％，S<0.010％。另一种为变压器硅钢，也叫高磁感取向硅钢，化学成分为：C<0.06％，Si 2.8～3.0％，Al<0.02～0.03％。 高硅钢连铸应注意以下几点： (1)中间包钢水温度可适当高一些(1545℃)。 (2)含硅高，导热性差，拉速低一些(0.6～0.8m/min)，二次冷却采用弱冷。 (3)全程保护浇注，防止二次氧化。 (4)采用电磁搅拌，抑制柱状晶发展，消除硅钢片表面瓦楞状缺陷。 (5)选用合适的保护渣。保护渣成分(％)：Ca0 32～33，Si02 31～33，A1203 5.5～6.5，F 4.0～5.0，Na20 8.0～9.0，C 5.0～5.5。熔点1100℃。 60.重轨钢的连铸应注意哪些问题? 钢轨化学成分范围(％)：C 0.65～0.75，Mn 0.8～1.0，Si 0.20～0.25。用连铸大方坯来生产钢轨、型钢。对重轨钢的质量要求是： (1)钢的清洁度。轨面表皮下串簇状Al2O3夹杂集中之处容易产生应力集中，是产生疲劳裂纹损坏的根源。当Al2O3条状长度>8mm，易于造成疲劳损坏。 (2)铸坯中心偏析严重，轧制成型在轨身纵断面留下偏析线，影响使用寿命。 (3)钢中氢含量<1.5ppm，以避免产生白点缺陷。 为保证钢轨质量，大方坯连铸时应考虑以下问题： (1)大方坯断面。为消除铸坯中心偏析，应使大方坯的宽/厚比≥1.30为好。因为坯子越厚，两相区扩大，温度梯度减小，有利于等轴晶生长。试验指出，宽/厚比<1.3，中心偏析显著增加。统计18个连铸大方坯生产钢轨的厂家，有11个的宽/厚比≥1.3。 (2)铸机弧形半径以大一些为宜，减少内弧夹杂物集聚和消除内裂纹。 (3)采用低过热度(15℃)浇注、轻压下技术、多点矫直、电磁搅拌等，改善铸坯内部质量。 (4)二次冷却采用弱冷却，比水量0.4～0.6ι/kg钢。 连铸坯生产的钢轨，其表面和内部质量与钢锭生产的一样好，硬度、抗拉强度、冲击韧性等都符合标准规定，铁道部门广泛采用。 61.易切削钢连铸有何特点? 大多数机械结构件都要切削加工。为改善切削性能，在碳钢中加入0.05～0.3％硫(或Pb、Te等)。在切削性能方面，用钢锭生产的与连铸生产的相比较，两者没有什么区别。 硫化物形态、组成和分布是影响硫切削钢的主要因素。为了得到对切削性能有益的纺锤形硫化物，钢中氧含量必须控制在200～300ppm。然而氧含量高，易产生气泡，使铸坯表面质量恶化。连铸含硫易切削钢应注意： (1)S高时，易在晶界析出低熔点的FeS发生晶界脆性而产生裂纹，应控制Mn/S比在9以上。 (2)二次冷却采用缓冷。为正常碳钢冷却强度的60～70％。 (3)采用电磁搅拌，减轻铸坯中心偏析。 (4)抑制气泡的生成。硫易切削钢不能加Si、Al脱氧，但脱氧不充分，在铸坯上产生皮下气泡。根据S、Mn含量不同而定，当把Mn控制在0.9％，S>0.1％时，钢中氧小于200ppm，就可抑制气泡的产生。 62.轴承钢连铸有何特点? 连铸轴承钢，是人们所追求的目标。目前可以用连铸坯生产轴承圈和滚柱。完全符合质量要求。而用连铸坯生产的滚珠还不能符合要求。 轴承要求有良好的抗疲劳性能。因此要求连铸坯有极高的清洁度和良好的成分均匀性。连铸轴承钢应注意以下几点： (1)为提高钢的清洁度，为保持经过真空处理已达到的很低的含氧量，必须严格防止钢流 二次氧化，采用保护浇注。 (2)尽可能采用碱性包衬(钢包、中间包)，防止钢水再污染。 (3)采用弱的二次冷却制度(比水量为0.3L/kg钢)，防止铸坯角部过冷，控制矫直时铸坯温度，避免铸坯角部横裂纹的产生。 (4)为控制铸坯中心的致密度，避免中心疏松和偏析，尽可能采用低的过热度、电磁搅拌等措施。 63.连铸圆坯质量有何特点? 连铸法生产圆坯主要是用于生产不同口径无缝钢管。圆坯穿孔是依靠两个倾斜的辊使圆坯旋转，并向安装在芯棒端部的顶头方向推进穿孔，被穿孔的内表面成为钢管内壁，这是一种很苛刻的加工方法。对圆坯质量的要求是： (1)圆坯良好的中心致密度和低倍结构。如圆坯中心有疏松、裂纹，会在管壁内表面留下裂纹痕迹；疏松区密度与表面处密度有差别(如0.003～0.005g/cm3)，穿管时会产生内裂折叠废品。 (2)圆坯要有良好的表面质量。如有表皮针孔或夹渣，在穿管时容易产生撕裂，贯穿到表面引起裂缝。 (3)圆坯纯净度。圆坯皮下13mm以内夹杂物和内部大颗粒夹杂是穿管出现裂纹缺陷主要原因。铸坯中夹杂<0.035％，废品明显下降。 (4)圆坯内部裂纹严重时，穿管不能焊合。 (5)圆坯的椭圆度。冷却不均匀引起的坯壳不均匀收缩，易产生椭圆变形。 与方坯结晶器不同，圆坯结晶器无角部的先期凝固，保持结晶器和二次冷却区的均匀冷却，使坯壳均匀收缩，防止产生椭圆和表面裂纹。对于一个给定的铸坯尺寸，圆结晶器受热面积比方坯要小一些，因而拉速要低一些。为保证圆坯质量，板坯连铸上的有效技术(如全程保护浇注、大容量中间包、二次冷却控制冷却、液面自动控制、电磁搅拌等)在圆坯连铸上均要使用。 连铸钢坯质量考核制度 为了加强连铸坯质量管理，确保下道工序正常生产，结合实际生产需要，现制定连铸坯质量考核制度： 1、钢坯五大元素的控制，应严格按照公司内控标准执行， 五大元素超出内控标准的，考核炼钢厂1000元/项。2、连铸坯长度允许偏差为+80mm，超出该范围考核炼钢厂 100元/根。 3、连铸坯边长允许偏差为±5mm,超出该范围考核炼钢厂 100元/根。 4、连铸坯两对角线之差应≤10mm，超出该范围则判定为脱 方，脱方钢坯考核炼钢厂500元/根。 5、连铸坯切斜应≤12mm，超出该范围考核炼钢厂200元/ 根。 6、连铸坯鼓肚应≤5mm，超出该范围考核炼钢厂200元/ 根。 7、连铸坯弯曲度不得大于20mm/m，总弯曲度不得大于总 长度的2%，超出该范围考核炼钢厂200元/根。 8、连铸坯表面不得有目视可见的重接、翻皮、结疤、夹杂， 一经发现，考核炼钢厂500元/根。 9、连铸坯不得有深度或高度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、 气孔、皱纹、冷溅、凸块、凹坑（包括由于手工切割造 成连铸坯端部不平整、凸块、凹坑、裂痕），一经发现， 考核炼钢厂200元/根。 10、连铸坯端面不允许有中心偏析产生的黑点、缩孔、裂纹及皮下气泡（允许有5个以下气泡），一经发现，考核炼钢厂500元/根。 11、连铸坯应按炉组批发运并喷写炉批号，随炉号跟踪卡一同发送到下道工序，此三项若不能按要求执行，考核炼钢厂200元/项。 以上连铸坯质量问题一经发现需及时整改，如流转到下道工序则按照上述制度考核，同时按废坯退回炼钢;如发现弄虚作假，对责任单位考核2000元/次。 技术中心 2014年7月29日 2011年9月 连 铸 增刊 288 连铸坯质量控制零缺陷战略 蔡开科1， 孙彦辉1， 韩传基2 (1. 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083； 2. 中冶连铸北京冶金技术研究院，北京 100081) 摘 要：为满足用户对产品质量越来越严格要求，生产价格便宜高质量产品是人们追求目标。而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。本文系统地分析了在连铸过程中铸坯的表面缺陷、内部缺陷以及铸坯夹杂物产生的原因，提出了防止铸坯缺陷产生应采取的措施，进一步提高铸坯质量。 关键词：连铸坯；质量控制 The “Zero Defect” Philosophy of Controlling Strand Quality for Steel Continuous Casting CAI Kai-ke 1, SUN Yan-hui 1, HAN Chuan-ji 2 (1. School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing ，Beijing100083， China ；2. Zhongye Research Institute Beijing ，Beijing100081，China) Abstract:With growing demands of steel quality, steel users expects as defect-free a product as possible to permit safe and reliable service, and more economic advantage. It is implicitly expected that all quality of rolling steel product such as bar, wire (rod), hot and cold strip can with a high probability be associated with the defects of strand during continuous casting. This paper briefly summarizes the formation of surface and interior defects and non-metallic inclusions of strand during continuous casting process of steel. The main technological measures to reach the aim of “Zero defect ” for casting strand are examined as well. Key words: continuous casting strand; quality controlling 为满足用户对产品质量越来越严格要求，生产 价格便宜高质量产品是人们追求目标。而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。连铸坯缺陷的存在是决定于生产流程原料、工艺、设备、控制、管理、检验等。所谓产品缺陷原则上可分为： 1) 可见的缺陷，在轧制板、管、带材上有可见或可探测到缺陷，如裂纹、夹杂、起皮等直接会影响成材率和成本； 2) 检验标准所容许的残存缺陷，在制造过程中不可能完全消除，把残存在钢中的缺陷危害性减到最小； 3) 隐藏的不可避免且不易检测的缺陷，如钢中夹杂物是不可能完全消除的，是影响产品质量的潜在危险。 对于第1）种缺陷应尽量避免，对第2）、3）种缺陷应力求保持在允许的检验标准以内。 钢铁生产流程中实行生产零缺陷产品，这是一 个系统工程，它决定于钢的制造、初炼、精炼、钢 的凝固铸造（连铸）和钢的热加工（轧制）。从炼钢生产流程来看，生产零缺陷连铸坯，不仅为轧钢提供轧制高品质的成品（板、棒、管……），而且实现炼钢生产流程连续化和热装、热送和直接轧制的前提条件。 本文简要评述连铸坯缺陷形成及其防止措施。 1 连铸坯质量概论 炼钢-精炼-连铸工艺流程生产的连铸坯（方坯、板坯、圆坯、异形坯等）作为半成品供给轧钢，轧制成不同规格板材和长材产品以满足国民经济各部门的需求。 只有提供高质量的连铸坯，才能轧制出高品质的产品。所谓高质量的连铸坯包含以下几个方面： 1) 铸坯的洁净度：主要是钢中夹杂物类型、 DOI:10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.2011.s1.034 连铸坯的质量缺陷及控制 摘要 连铸坯质量决定着最终产品的质量。从广义来说所谓连铸坯质量是得到合格产品所允许的连铸坯缺陷的严重程度，连铸坯存在的缺陷在允许范围以内，叫合格产品。连铸坯质量是从以下几个方面进行评价的： (1)连铸坯的纯净度：指钢中夹杂物的含量，形态和分布。 (2)连铸坯的表面质量：主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计，结晶式的内腔形状、水缝均匀情况，结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。 (3)连铸坯的内部质量：是指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。 (4)连铸坯的外观形状：是指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求。与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀程度有关。 下面从以上四个方面对实际生产中连铸坯的质量控制采取的措施进行说明。 关键词：连铸坯；质量；控制 1 纯净度与质量的关系 纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，如果夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。 此外，夹杂物的尺寸和数量对钢质量的影响还与铸坯的比表面积有关。一般板坯和方坯单位长度的表面积（S）与体积（V）之比在0.2～0.8。随着薄板与薄带技术的发展，S/V 可达10～50，若在钢中的夹杂物含量相同情况下，对薄板薄带钢而言，就意味着夹杂物更接近铸坯表面，对生产薄板材质量的危害也越大。所以降低钢中夹杂物就更为重要了。 提高钢的纯净度就应在钢液进入结晶器之前，从各工序着手尽量减少对钢液的污染，并最大限度促使夹杂物从钢液中排除。为此应采取以下措施： 如何识别和判断钢材材质的好坏 方法一： 1.若买钢材，则买唐钢、鞍钢、太钢、宝钢等大公司的产品。质量一定会好。 2.购买前要取样检验。到建筑材料质量监督检验站检验。 3.所要材质单。 4.看规格尺寸和外观色泽。规格工整，尺寸规范的，一般质量稳定。色泽正多为大厂产品。 5.对钢板，还有一个简单的方法，就是随身带一个小凿子，用凿子凿一下，硬度大的则质量好。 方法二： 铝合金是在铝金属内加入少量的合金元素，如：铜、镁、锰....目的：使材质变硬，因为铝太软，铝和铝合金都容易氧化，就是我们经常说的生锈，生锈后会变成不同的颜色，由白--到--黑。钢一般指碳素钢，就是普通钢材，是铁与碳的合金，所以表面一般都是黑的或者灰色，含碳量高的就硬度大，含碳量低的就韧性强；抗腐蚀能力差，容易生锈，不锈钢实际就是合金钢，在碳素钢中加入铬和镍，不容易生锈，所以表面一般都是白的或者灰白色，有很强的抗腐蚀能力，不容易生锈。不知道有没有说清楚。 方法三： 用磁铁，吸力强的是钢；击打，听声音，有回音的是钢 钢材购买时保材质是啥意思： 那是怕拿到手的钢材没有达到使用者所要求的性能。一般是指某牌号的钢材应具有相应执行标准所要求的化学成分和机械性能。所以，一般都要求供应商提供钢厂出的质量证明书和钢材上的标记，以保证该钢材是经过该钢厂认可的化学成分和机械性能的作用。另一方面，也是为了保证材料的来路正规与否，防止造假。而大的钢厂和正规的钢厂都具有较完善的检测手段和信誉。 钢材基本知识： 1、钢材的概念：钢材是钢锭、钢坯或钢材通过压力加工制成我们所需要的各种形状、尺寸和性能的材料。 钢材是国家建设必不可少的重要物资，应用广泛、品种繁多，根据断面形状的不同、钢材一般分为型材、板材、管材和金属制品四大类、为了便于组织钢材的生产、订货供应和搞好经营管理工作，又分为重轨、轻轨、大型型钢、中型型钢、小型型钢、钢材冷弯型钢，优质型钢、线材、中厚钢板、薄钢板、电工用硅钢片、带钢、无缝钢管钢材、焊接钢管、金属制品等品种。 2、钢材的生产方法 23.什么是连铸坯的质量问题? 最终钢材产品的质量取决于连铸坯的质量。所谓连铸坯的质量是指得到合格钢材产品所允许的铸坯缺陷的严重程度。 我们关心的是，哪些连铸坯的质量问题可以通过电磁搅拌来解决，这就一定会涉及质量问题产生的原因。 24.铸坯质量问题主要有哪些? (1)铸坯的纯净度(夹杂物数量、形态、分布等)； (2)铸坯的表面缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)； (3)铸坯内部缺陷(裂纹、偏析、夹杂、疏松和缩孔等)。 铸坯的纯净度主要取决于钢水进入结晶器之前的处理过程，即在浇注前把钢水搞“干净”些；同时浇铸时要控制工艺，不让夹杂物随钢水下行。 铸坯纯净度的控制是从熔炼开始(电炉、转炉)到炉外精炼、中间包冶金、保护浇注以及电磁搅拌工艺的全过程控制。 铸坯的表面缺陷主要取决于钢水在结晶器内的凝固过程，它与结晶器内坯壳的形成过程、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能等因素有关。必须控制影响表面质量的各参数在目标值以内，从而生产无缺陷的铸坯，这是热送和直接轧制的前提。 铸坯的内部缺陷包括内部裂纹、疏松与缩孔，主要取决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提。 铸坯内部元素偏析，是与全过程有关的。 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、结晶器和二冷区采用不同的工艺技术(包括电磁搅拌)，对铸坯质量进行有效的控制。 25.连铸坯中非金属夹杂物有哪些类型? 连铸坯中非金属夹杂物，按其生成方式可分为内生夹杂和外来夹杂。 内生夹杂，主要是指出钢时，加铁合金的脱氧产物和浇注过程中钢水和空气的二次氧化产物，如铝的氧化物。 外来夹杂，主要是冶炼和浇铸过程中带入的夹杂物，如钢包、中间包耐火材料的浸蚀物，卷入的包渣和保护渣、水口被冲刷的残留物等。 连铸坯中最后凝固的夹杂物的数量、分布和粒度，是受中间包内钢水的纯净度、结晶器内注流的冲击深度以及注流的运动状态等制约的。对弧形连铸机来说，在离内弧面1/4厚度处夹杂物有聚集现象，这是一个严重缺点。电磁搅拌可以控制结晶器内钢水的运动，并排除夹杂物，因此我们要认真研究杂质的产生和运动规律。 26.如何区分夹杂物的大小? 夹杂物粒度的大小，是根据铸坯被加工为成品时，是否影响加工性能而分为微细夹杂和大型夹杂两种。一般认为，夹杂物粒度小于50μm的叫微细夹杂，粒度大于50μm的叫大型夹杂。27.连铸坯中夹杂物来自哪里? 在连铸坯中发现的夹杂物组成复杂，形态各异。从夹杂物的成分来判断，大致可以知道夹杂物的来源。 (1)夹杂物中含有弱脱氧元素较多，且SiO2+MnO含量大于60％以上，尺寸大于50μm，可以判定夹杂物是空气与钢水二次氧化所致； (2)夹杂物组成与耐火材料组成相近，且形状特殊、尺寸较大，可以判定为耐火材料的侵蚀物； (3)夹杂物中含有钾、钠等元素，说明是由于结晶器保护渣卷入钢水中所致。 28.弧形连铸机铸坯内夹杂物聚集有何特点? 连铸坯的质量控制系统 专业： 班级： 姓名：XXX 目录 1连铸坯纯净度与产品质量 (1) 1.1纯净度与质量的关系 (1) 1.2提高纯净度的措施 (2) 2连铸坯质量 (3) 2.1 连铸坯的几何形状质量 (3) 2.1.1 铸坯形状缺陷类型 (4) 2.1.2 铸坯形状缺陷产生原因及防止措施 (4) 2.1.3 铸坯鼓肚 (4) 2.1.4 铸坯菱变 (4) 2.1.5 铸坯变成梯形坯 (5) 2.2 连铸坯表面质量 (5) 2.2.1 连铸坯表面振痕 (5) 2.2.2 振痕形成机理 (5) 2.2.3 振痕对铸坯质量的影响 (6) 2.2.4 影响振痕深度的因素 (6) 2.2.5 减少振痕深度的措施 (7) 2.2.6 铸坯表面裂纹 (7) 2.2.7 表面纵裂纹 (8) 2.2.8 铸坯角部纵裂纹 (11) 2.2.9 表面横裂纹 (12) 2.2.10 角部横裂纹 (13) 2.2.11 铸坯表面星状和网状裂纹 (15) 2.2.12 铸坯表面夹渣（杂） (16) 2.2.13 铸坯气孔和气泡 (17) 2.2.14 铸坯表面凹陷 (17) 2.2.15 铸坯表面增碳和偏析 (18) 2.2.16 重皮和重结及结疤 (18) 2.3 连铸坯内部质量 (19) 2.3.1 铸坯内部裂纹 (19) 2.3.2 皮下裂纹 (19) 2.3.3 中间裂纹 (20) 2.3.4 矫直裂纹 (21) 2.3.5 压下裂纹 (21) 2.3.6 断面裂纹----中心线裂纹 (22) 2.3.7三角区裂纹 (23) 2.3.8角部附近的裂纹 (24) 2.3.9白点及发纹 (25) 2.3.10铸坯中心偏析、疏松和缩孔 (25) 2.3.11铸坯内部夹渣（杂） (26) 3连铸坯星状缺陷 (27) 3.1 鼓肚变形 (27) 3.2 菱形变形 (28) 3.3 圆铸坯变形 (29) 致谢 (30) 连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。 连铸钢水的准备 一、连铸钢水的温度要求： 钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。 二、钢水在钢包中的温度控制： 根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。 实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温 2）加废钢调温 3）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温 中间包钢水温度的控制 一、浇铸温度的确定 浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。 浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）： T=TL+△T 。 二、液相线温度： 即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[% Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]} 三、钢水过热度的确定 钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。 (单选题) 1: 决定连铸坯的凝固方式的主要因素下面哪一种表述是错误的？ A: 钢的成分； B: 凝固过程断面的液相厚度； C: 凝固过程断面的温度梯度； (单选题) 2: 在连铸工艺过程中调整铸坯凝固方式的方法是改变钢的成分，论述是否正 确？ A: 论述正确； B: 论述不正确； (单选题) 3: 金属凝固动态曲线是把凝固体的断面上不同位置的点在不同时间达到相同温度的点的连线，此种叙述是否准确？ A: 不准确； B: 准确； (单选题) 4: 适当提高铸坯中心等轴晶区的比例，下面哪一种工艺措施的叙述是不正确的？ A: 适当降低浇注温度； B: 采用电磁搅拌技术； C: 结晶器内的变质处理； D: 在大包处理钢水； (单选题) 5: 连铸坯在结晶器凝固传热过程中下面的传热顺序哪一种分析是正确的? A: 钢水→坯壳→气隙→渣层→结晶器铜壁→冷却水； B: 钢水→坯壳→渣层→气隙→结晶器铜壁→冷却水； (单选题) 6: 多相合金的凝固反应不包括下面哪一种反应？ A: 偏晶反应； B: 共晶反应； C: 匀晶反应； D: 包晶反应； (单选题) 7: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热有什么不同，下面分析哪一种是正确的？ A: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，扳坯结晶器宽面更容易不均匀； B: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，方坯结晶器换热强度更大； C: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，板坯结晶器的液面释放热量更大； (单选题) 8: 两个钢种比较，甲钢种凝固潜热高，乙钢种低，在连铸时哪一个工艺方案 适合甲钢种？ A: 低过热度，慢拉速; B: 低过热度，快拉速； C: 高过热度，慢拉速； (单选题) 9: 铸坯中心产生集中缩孔缺陷的主要原因是下面哪一种分析？ A: 逐层凝固，且形成发达的柱状晶； B: 发达的枝晶所形成； C: 粗大的等轴晶所形成； (单选题) 10: 连铸坯凝固传热模型中的换热系数的取值一般来说都可以依据推荐值确定，不会影响它的准确性和实用性？判断对错？ A: 对； B: 错； 连铸坯内部缺陷 连铸坯的内部质量，主要取决与其中心致密度。而影响连铸坯中心致密度的缺陷是各种内部裂纹、中心偏析和中心疏松，以及铸坯内部的宏观非金属夹杂物。连铸坯的内裂、中心偏析和疏松这些内部缺陷的产生，在很大程度上和铸坯的二次冷却以及自二冷区至拉矫机的设备状态有关。 1）内部裂纹形成的原因各种应力（包括热应力、机械应力等）作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹成为内部裂纹。通常认为内裂纹是在凝固的前沿发生的，大都伴有偏析的存在，因而也把内裂纹称为偏析裂纹。还有一种说法是内裂纹是在凝固前沿发生的，其先端和凝固界面相连接，所以内裂纹也可以称为凝固界面裂纹。除了较大的裂纹，一般内裂纹可在轧制中焊合。 连铸坯的内部裂纹是指从铸坯表面一下直至铸坯中心的各种裂纹，其中包有中间裂纹、对角线裂纹、矫直弯曲裂纹、中心裂纹、角部裂纹。无论内裂文的类型如何，其形成过程大都经过三个阶段： 1 拉伸力作用到凝固界面；2 造成柱状晶的晶界见开裂； 3 偏析元素富集的钢液填充到开裂的空隙中。内裂发生的一般原因，是在冷却、弯曲和矫直过程中，铸坯的内部变形率超过该刚中允许的变形率。通常在压缩比足够大的情况下， 且钢的纯净度较高时，内裂纹可以在轧制中焊合，对一般用途的钢不会带来危害；但是在压缩比小，钢水纯净度较低，或者对铸坯心部质量有严格要求的铸坯，内裂就会使轧制材性能变坏并降低成材率。 2）中心裂纹 铸坯中心裂纹在轧制中不能焊合，在钢板的断面上会出现严重的分层缺陷，在钢卷或薄板的表面呈中间波浪形缺陷，在轧制中还会发生断带事故，给成品材的轧制和使用带来影响 A 裂纹的成因分析 铸坯裂纹的形成时传热、传质和应力相互作用的结果。带液芯的高温铸坯在铸机内运行过程中，各种力的作用是产生裂纹的外因，而钢对裂纹的敏感性是产生裂纹的内因。铸坯是否产生裂纹决定于钢高温力学性能、凝固冶金行为和铸机运行状态，板坯中心裂纹是由于凝固末端铸坯鼓肚或中心偏析、中心凝固收缩产生的。 1 控制铸机的运行状态刚的高温力学性能与铸坯裂纹有直接关系，铸坯凝固过程固、液及诶按承受的应力（如热应力、鼓肚力、矫直力等）和由此产生的塑性变形超过允许的高温强度和临界应变值，则形成树枝晶间裂纹，柱状晶越发达，越有利于裂纹的扩展。因此要减少铸坯发生裂纹的概率，就必须使用于铸坯上应力的总和最小。因此 连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因 随着市场竞争的日趋激烈，产品的质量已经成为占有市场的主要砝码，连铸坯作为炼钢厂的终端产品，其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量，据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约７０％为连铸坯裂纹，连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一，下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析： 一、铸坯凝固过程的形成 铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭，而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小，当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时，在固液界面就产生裂纹，这就形成了铸坯内部裂纹。而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却，由于铸坯线收缩，温度的不均匀性，坯壳鼓肚、导向段对弧形不准，固相变引起质点如（ＡｌＮ）在晶界的沉淀等，容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变，从而产生裂纹就是表面裂纹。 二、连铸坯裂纹形态和影响因素 连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹，表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等，内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。 连铸坯裂纹的影响因素： 连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程，它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的，铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统（导向段）的对弧准确性。铸坯凝固过程坯壳形成裂纹，从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为： １、连铸机设备状态方面有： １）结晶器冷却不均匀 ２）结晶器角部形状不当。 ３）结晶器锥度不合适。 ４）结晶器振动不良。 ５）二冷水分布不均匀（如喷淋管变形、喷咀堵塞等）。 ６）支承辊对弧不准和变形。 (单选题)1: 钢的高温塑性曲线是如何获得的，下面哪一种结论是对的？ A: 是模型计算获得； B: 实验测试获得； C: 经验积累获得； 正确答案: B (单选题)2: 用合金凝固动态曲线可以直接分析合金凝固过程的质量，此种说法对吗？ A: 对； B: 不对； 正确答案: A (单选题)3: 高碳钢和低碳钢相比，在结晶器凝固过程中，哪一种钢形成的气隙大一点？A: 低碳钢大一点； B: 高碳钢大一点； 正确答案: A (单选题)4: 一般情况下亚包晶钢连铸时结晶器冷却强度大好？还是小好？ A: 冷却强度大好； B: 冷却强度小好； 正确答案: B (单选题)5: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热有什么不同，下面分析哪一种是正确的？A: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，扳坯结晶器宽面更容易不均匀； B: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，方坯结晶器换热强度更大； C: 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，板坯结晶器的液面释放热量更大； 正确答案: A (单选题)6: 二冷区的水流密度越高传热过程中的换热系数越大此种论述是否正确？ A: 正确； B: 不正确； 正确答案: A (单选题)7: 金属凝固动态曲线是把凝固体的断面上不同位置的点在不同时间达到相同温度的点的连线，此种叙述是否准确？ A: 不准确； B: 准确； 正确答案: B (单选题)8: 连铸坯结晶器凝固传热过程下面哪一种分析是正确的？ A: 结晶器凝固传热过程中90%以上热量是通过结晶器的冷却水带走的； B: 结晶器凝固传热过程中30%以上热量是通过结晶器液面释放的； 正确答案: A (单选题)9: 方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是下面哪一种叙述？① ② ③ 怎样提高连铸坯质量 钢材其他合金在完成冶炼过程后，往往首先要浇铸成锭，然后进行其它深加工，注定的凝固组织形态、组织致密度及成分偏析等对后续加工工艺及最终的制件质量具有决定性的影响。连铸坯表面缺陷是影响连铸机产量和铸坯质量的重要缺陷。据统计，各类缺陷中裂纹占50％。铸坯出现裂纹，重者会导致拉漏或废品，轻者要进行精整。这样既影响铸机生产率，又影响产品质量，因而增加了成本。铸坯内部缺陷影响产品的机械性能、使用性能和使用寿命。 连铸坯主要存在着以下几个方面的缺陷：(1)连铸坯纯净度达不到要求。主要指钢中夹杂物的含量超标，形态和分布不合理。夹杂物主要有非金属夹杂物，金属夹杂物，夹渣。其中非金属夹杂和夹渣属脆性物质，轧制时，如果这两种缺陷超标准，极易损坏轧槽导卫，导致轧制故障。同时，极大的影响成品材的质量。(2)铸坯的表面质量。指铸坯表面是否存在裂纹．夹渣及皮下气泡等缺陷。较小的表面缺陷，在轧制时，可以焊接并消除，但在总延伸～定的情况下．表面缺陷超标准，不仅破坏生产的正常进行，而且材的质量也达不到要求。(3)铸坯内部质量。指铸坯是否具有正确的凝固结构，以及内部裂纹，偏析、疏松等缺陷程度，同样这些缺陷的大小、数量也应控制在合理的范围内，否则将直接导致棒材质量不合格。(4)连铸坯的外观形状。指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求，如菱形变形(也称脱方)，铸坯的鼓肚(凸起)，以及与菱形变形相关的凹陷，形状缺陷通常是影响生产的正常进行。如脱方严重，菱变大于12mm，鼓肚大于5mm，将直接导致粗轧件冲击出口导卫，以及轧件拉丝划伤，严重的将在成品材上形成折叠。 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5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。—改善流动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，电炉采用偏心炉底出钢，防止出钢渣大量下到钢包。 (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。如6t中间包，板坯夹杂废品率12％，夹杂物为0.82个/m2；12t中间包+挡墙，板坯夹杂废品为0，夹杂物为0.04个/m2。 (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。 连铸坯质量控制 摘要：连铸坯的表面质量，主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计，结晶式的内腔形状、水缝均匀情况，结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。连铸坯的内部质量，是指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。 关键词：连铸坯、质量、控制 正文： (一）连铸坯纯净度度与产品质量 1.纯净度与质量的关系 纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。与模铸相比，连铸的工序环节多，浇注时间长，因而夹杂物的来源范围广，组成也较为复杂； 夹杂物从结晶器液相穴内上浮比较困难，尤其是高拉速的小方坯夹杂物更难于排除。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。大于50μm的大型夹杂物往往伴有裂纹出现，造成连铸坯低倍结构不合格，板材分层，并损坏冷轧钢板的表面等，对钢危害很大。夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，如果夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。 例如：从深冲钢板冲裂废品的检验中发现，裂纹处存在着100~300μm 不规则的CaO-Al 2O 3 和Al 2 O 3 的大型夹杂物。 再如，由于连铸坯皮下有Al 2O 3 夹杂物的存在，轧成的汽车薄板表面出 现黑线缺陷，导致薄板表面涂层不良。 还有用于包装的镀锡板，除要求高的冷成型性能外，对夹杂物的尺寸和数量也有相应要求。国外生产厂家指出，对于厚度为0.3mm的薄钢板，在1m2面积内，粒径小于50μm的夹杂物应少于5个，才能达到废品率在0.05%以下，即深冲2000个DI罐，平不到1个废品。可见减少连铸坯夹杂物数量对提高深冲薄板钢质量的重要性。 连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因[终稿] 随着市场竞争的日趋激烈，产品的质量已经成为占有市场的主要砝码，连铸坯作为炼钢厂的终端产品，其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量，据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约70%为连铸坯裂纹，连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一，下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析: 一、铸坯凝固过程的形成 铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭，而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小，当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时，在固液界面就产生裂纹，这就形成了铸坯内部裂纹。而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却，由于铸坯线收缩，温度的不均匀性，坯壳鼓肚、导向段对弧形不准，固相变引起质点如(,,,)在晶界的沉淀等，容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变，从而产生裂纹就是表面裂纹。 二、连铸坯裂纹形态和影响因素 连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹，表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等，内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。 连铸坯裂纹的影响因素: 连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程，它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的，铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统(导向段)的对弧准确性。铸坯凝固过程坯壳形成裂纹，从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为: ,、连铸机设备状态方面有: ,)结晶器冷却不均匀 ,)结晶器角部形状不当。 ,)结晶器锥度不合适。 ,)结晶器振动不良。 ,)二冷水分布不均匀(如喷淋管变形、喷嘴堵塞等)。 ,)支承辊对弧不准和变形。 ,、工艺参数控制方面有: ,)化学成份控制不良(如C、Mn\S)。 ,)钢水过热度高。 ,)结晶器液面波动太大。 ,)保护渣性能不良。 ,)水口扩径。 ,)二次冷却水分配不良，铸坯表面温度回升过大。 ,)铸坯带液芯矫直。 ,)铸坯在脆性区(700~900?)矫直。 ,、钢的凝固特性方面有: ,)凝固冷却过程的相变。 ,)铸坯凝固结构(柱状晶与等轴晶的比例)。 ,)凝固壳高温力学行为。 ,)凝固过程的偏析。 三、连铸坯裂纹形成原因分析 表面裂纹起源于结晶器钢水的凝固过程中，在二冷区加速了裂纹的扩展，而内部裂纹起源液相穴固液交界面并伴随有偏析线。 ,、纵裂纹 钢坯检验标准 连铸坯普碳钢化学成分执行《碳素结构钢》GB700-88标准;外观质量检验执行《连续铸钢方坯和矩形坯》YB2011－83标准。外观检验主要参数指标 如下： 1、尺寸及其允许偏差 1.1、连铸方坯、矩形坯的尺寸及其允偏差应符合表1的规定。 表1 单位：mm 1.2、经供需双方协议，连铸坯尺寸的正负偏差可在公差范围内进行适当调 整。 1.3、根据需方要求，连铸坯长度可按尺寸和非定尺交货，定尺长度允许偏差＋80mm。 表二单位：mm 2、外形标准 2.1、连铸坯横截面的对角线长度之差应符合表2的规定。 2.2、连铸坯的弯曲度每米不得大于20mm,总弯曲度不得大于总长度的2％。 2.3、连铸坯允许有鼓肚，但高度不得超过连铸坯边长的允许正偏差。 2.4、连铸坯端部的切斜不得大于20mm. 2.5、连铸坯端部因剪切变形造成的宽展不得大于边长的10％。 2.6、连铸坯不得有明显扭转。 3、表面质量 3.1 、连铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重叠、翻皮、结疤、夹杂、深度或高度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、冷溅、耳子、凸块、凹坑和深度大于2mm的发纹。连铸坯横截面不得有缩孔、皮下气泡。 3.2、连铸坯表面如存在上述缸陷，必须清除。应沿纵向清除，清除处应圆滑无棱角。清除宽度不得小于深度的6倍，长度不得小于深度的8倍。表面清除的深度，单面不得大于连铸坯厚度的10％，两相对面清除深度之和不得大于厚度的15％，清除深度自实际尺寸算起。 4、化学成份 连铸坯化学成分应为熔炼分析成分。如从连铸坯上取样分析化学成份时，允许有相应标准规定的成份偏差。 5、组批 连铸坯按批验收，每批由同一牌号、同一截面尺寸组成。 2004年8月23日 轧一联成计质处 连铸坯凝固与铸坯质量 50.钢中微量元素对连铸坯质量有何影响? 所谓钢中微量元素分为两类：一类为有意加入的元素，如为改善机械切削性能加入S、Pb、Se、Te，为抗腐蚀加Cu等。另一类不是有意加入而是由炼钢炉料和浇注过程带入的元素，如来自炉料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，来自结晶器的Cu，来自保护渣的S 等。 对于炉料带入的这些微量元素，对用高废钢的电炉冶炼是一个实际问题，在冶炼过程去除这些元素是很困难的，残留在钢中对质量的影响是： (1)结晶器裂纹：结晶器弯月面铜板由于热疲劳的原因常常出现网状裂纹。如果保护渣中的硫和钢中的锌渗入铜板会形成深的裂纹而报废。 (2)铸坯表面裂纹：由于铸坯表面铁的氧化而使Cu、Sn、Sb等元素富集，形成细小表面晶间裂纹。一般对钢筋钢无多大影响，而对特殊钢就会带来危害。铸坯表面Ni的富集，可以抵销Cu的有害作用，因为Cu—Ni形成晶间化合物熔点较高。 (3)铸坯内部裂纹和偏析加重。微量元素S、P偏析是输送酸性气体的高强度管线钢产生裂纹的根源。因此要求把钢中硫降低到5ppm，磷降到25ppm，以满足所要求性能。 只有采用精选炉料或炉料搭配使用(如采用海绵铁)，以减少炉料带入的微量元素。提高钢质量。 51.脱氧方式对连铸坯质量有何影响? 脱氧方式会影响钢中夹杂物类型、钢水流动性和钢的清洁度，因此选择脱氧方式是非常重要的。一般的钢常用Si、Mn脱氧较好，这些脱氧剂一般形成可变形的球形硅酸盐夹杂物，这种夹杂物能上浮排除且不影响钢水可浇性。用铝脱氧会形成高熔点(2050℃)成串簇状不变形的Al203夹杂，这种夹杂物会影响钢水的可浇性，还会沉积在中间包水口壁上造成水口堵塞，影响浇注正常进行。采用Si-Ca脱氧，脱氧效果、夹杂物形态和钢水的可浇性都较好，但价格较贵，加入时产生烟雾，污染工作环境。 52.特殊钢凝固有哪些特点? 特殊钢中加入了合金元素，其凝固特性与普碳钢有所不同，这是连铸时要注意之点。 (1)钢中含有较强的活泼元素：如不锈钢中含有Al、Ti等元素容易和0、N结合，生成Al2O3、TiO2、TiN、Ti(CN) (Cr—Al)2O3、(Mn—Ti)2O4等复杂的夹杂物，给浇注操作(如堵水口)和铸坯质量带来危害。 (2)凝固温度区间变化大：合金元素含量较高，意味着液相线和固相线温度区间较大。如奥氏体不锈钢(18～20％Cr，8～10％Ni)的TL(液相线温度)=1449℃，Ts(固相线温度)=1393℃，△T=TL一TS=56℃；铁素体不锈钢(10～11％Cr)的TL=1507℃，Ts=1482℃，△T=25℃。钢中C由0.2％增加到0.5％，△T由30℃增加到60℃。凝固温度区间的变化，在选择钢水过热度、二次冷却水量和水量分配时必须予以考虑。 (3)凝固结构：铸坯凝固结构对产品质量有十分重要影响。根据钢中合金元素含量不同，钢液凝固有3种类型：1)钢水凝固成δ相或γ相，如铁素体的Cr钢和奥氏体的Cr-Ni钢； 2)钢水首先凝固成δ相，然后转变成γ相。如含有δ相的Ni-Cr奥氏体钢；3)钢水首先凝固成δ相，然后发生δ→γ→α相的转变。如C 20春学期《连铸坯凝固与质量控制》在线平时作业1 在连铸中尽量采取一切措施使铸坯形成体积凝固，不出现中心缩孔，全面提 高铸坯质量，论述正确吗？ A:论述正确； B:论述不正确； 答案：B 铸坯中心产生集中缩孔缺陷的主要原因是下面哪一种分析？ A:逐层凝固，且形成发达的柱状晶； B:发达的枝晶所形成； C:粗大的等轴晶所形成； 答案：A 方坯二冷区传热最主要的形式是是对流传热与辐射传热，此种论述是否正确？A:正确； B:不正确； 答案：A 连铸坯凝固传热过程中下面哪一种提法是不对的？ A:释放全部的过热量； B:释放全部的凝固潜热； C:释放全部的显热； 答案：C 二冷传热过程中铸坯的表面温度对传热过程中的换热系数的影响是下面哪一 种叙述？ A:铸坯的表面温度越高换热系数越大； B:铸坯的表面温度越低换热系数越小； C:换热系数随铸坯的表面温度的降低而升高； 答案：C 金属凝固动态曲线的绘制方法，下面哪一种是正确的？ A:用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得； B:用凝固传热模型计算获得； C:用测温仪表在金属凝固过程中直接测量获得断面上不同位置的点随时间变 化曲线，然后参照断面上不同位置点随时间变化曲线绘制而获得； 答案：C 决定连铸坯的凝固方式的主要因素下面哪一种表述是错误的？ A:钢的成分； B:凝固过程断面的液相厚度； C:凝固过程断面的温度梯度； 答案：B 高碳钢和低碳钢相比连铸时结晶器内凝固时气隙小、坯壳较厚、拉坯阻力大，要注意使用旧结晶器，稳定拉速，论述是否正确？style=FONT- SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体①style=FONT- SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体② A:论述正确； B:论述不正确； 答案：A 适当提高铸坯中心等轴晶区的比例，下面哪一种工艺措施的叙述是不正确的？A:适当降低浇注温度； B:采用电磁搅拌技术； 1目的和适用范围 1.1 目的： 提高质量意识，规范质量行为，使质量受控。 1.2 适用范围： 本程序适用于三炼钢厂连铸坯质量控制及质量管理。 2、相关文件和术语 2.1 相关文件 2.1.1 武钢A、B标准 2.1.2 冶金产品企业标准汇编 2.1.3 连铸机辊间隙测量和控制管理办法 2.1.4连铸坯低倍检验管理办法 2.1.5 质量事故管理办法 2.1.6 三炼钢厂经济责任制 2.1.7工序质量管理办法 2.1.8质量异议管理办法 3 职责 3.1 主管领导对全厂质量工作全面负责。 3.2 厂生产技术部负责质量的归口管理，组织协调质量控制各相关环节或部门的工作配合，按工艺标准要求进行各工序计划准备，组织协调连铸生产，合理安排铸机检修及临时故障处理，及时协调解决全连铸生产中出现的质量异常，尤其应正确处理不合格钢水及批量出现缺陷坯时生产与质量的关系，确保全连铸优质、稳产，并检查各责任单位质量控制工作的落实情况。有权对违规责任单位（人）进行考核。 3.3 厂设备部负责工序设备，备品备件和能源介质以及专用工（器）具的管理和保障，同时 使工序设备状态按工艺标准要求受控，并仲栽相关单位对设备问题的争议。 3.4 炼钢车间负责为连铸车间提供成份、温度、节奏合格的钢水。 3.6 连铸车间负责连铸工艺操作标准的正确执行和各类规章制度的具体落实，并赋有铸坯在线检查的职责，及时反馈和处置各类异常信息，避免批量不合格品甚至废品的出现。积极应用技术进步成果，不断提高铸坯质量。 3.7 运转、炉检、连检车间负责工序设备点检及维护管理，及时排除设备故障或反馈设备异常信息，保证设备运行自始至终处于受控之中，同时避免因设备偶发故障造成的不合格品或废品的出现。 4、工作程序 4.1 钢水质量控制管理 4.1.1 冶炼轧板用料的铁水必须100%脱硫及扒渣，并原则上保证入炉铁水硫≤0.010%，其它铁水必须按要求脱硫及扒渣，保证脱硫效果，确保扒渣时间；称量入炉；无成份铁水不得入炉。 4.1.2 转炉应不断提高冶炼水平，防止钢水过氧化，并按规定应用底吹后搅确保终点[C]-[O]平衡，无任何可供判断终点状况的依据（指在线检测或过程计算机抽提供）不准出钢。 4.1.3 维护好挡渣机械，挡渣出钢，按标准控制好下渣量。 4.1.4 精炼按钢种目标成份和温度控制，过程不暴吹，加入废钢、铝、合金后需吹气搅拌3分钟以上，对最后一道精炼工序处理结束必须测温、取样且按规定加足覆盖剂。 4.1.5 精炼、热修、维检共同确保大罐底吹氩气系统正常。 4.1.6 热修按要求座罐，并向炼钢和连铸中控报准罐底重量及罐况，确保底吹砖通畅。及时翻罐并尽可能翻尽大罐内残渣，罐沿不超标不积渣。 4.1.7 平台按要求测温；拒浇温度不得开浇；拒浇温度的测量以《全连铸生产组织管理办法》规定执行。 4.1.8 旋转塔大罐加盖，加强罐盖机械维护，确保正常应用。 4.1.9 维护好保护浇铸机械，推广应用下渣检测，尽力做到全程保护浇铸，减少二次氧化。 4.1.10 中包干燥干净，避免开浇沸腾。铸中确保中包液面深度和正常浇铸时中包内钢水重量（50吨以上），促进夹杂上浮。 4.1.11 维护并应用好结晶器液面测量控制装置，稳定浇钢液面，减少卷渣。 4.1.12 工序异常时，钢水应及时转LHF炉或回炉处理，尽可能减少废品；避免后果扩大。连铸坯质量考核制度
连铸坯质量控制零缺陷战略_蔡开科
连铸坯质量缺陷
如何识别和判断钢材材质的好坏
连铸坯产生质量问题的原因
连铸坯质量的控制
连铸的生产工艺流程
东大18春学期《连铸坯凝固与质量控制》在线作业1
连铸坯内部缺陷
连铸坯缺陷及对策
东大20秋学期《连铸坯凝固与质量控制》在线平时作业3
怎样提高连铸坯质量
连铸坯质量控制
连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因[终稿]
钢 坯 检 验 标 准
连铸坯凝固与铸坯质量
20春学期《连铸坯凝固与质量控制》在线平时作业1
连铸坯质量控制管理办法