炼钢

第五章：炼钢系统一钢厂、三钢厂主要设备及其重要参数和连铸坯的主要质量问题及其产生原因、预防措施。

一、一钢厂主要设备及其重要参数：1.混铁炉2.转炉二、三钢厂主要设备及其重要参数1.转炉2.精炼炉五、连铸坯主要质量指标连铸坯的质量指标主要包括：1.化学成分，化学成分对钢材的组织和性能有很大的影响，主要包括碳、硅、锰、磷、硫、钒、铌、铝、铜等元素的含量。

碳是一种非金属元素，其化学性质稳定，它对碳素钢的组织及性能有很大影响，碳素钢的屈服强度、抗拉强度、硬度随含碳量的增加而增大，脆性也增大，并易熔化。

钢中碳含量决定了钢的冶炼、轧制和热处理的温度制度。

硅是一种非金属元素，它能提高钢的硬度和强度，但含硅量高时，会急剧地降低钢的延伸率和断面收缩率。

锰是一种金属元素，它在钢中属有益元素，锰的冶金作用主要是消除硫的热脆倾向，它同硫结合成硫化锰，可在相当大程度上消除硫在钢中的有害影响。

锰对钢材的力学性能有良好影响。

它能提高钢热轧后的硬度。

故在冶炼时应把锰控制在钢号成份的规格上限。

磷是一种非金属元素，在钢中是一种有害元素，使钢的韧性降低，可略微增加钢的强度。

主要危害是引起冷脆现象，即，在低温使用下使钢韧性与塑性显著降低。

个别情况下磷也能起到有益作用，即改进切削加工性。

硫是一种非金属元素，它在钢中是一种有害元素，通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性质发生影响。

主要危害是引起钢在热加工时开裂，即热脆。

个别情况下硫也能起到有益作用，即提高钢材的切削加工性。

2.表面质量：铸坯表面质量主要是指铸坯表面缺陷程度。

它会影响到轧制产品的质量，铸坯表面不得有肉眼可见的裂纹、重叠、结疤、夹杂等缺陷，横截面不得有缩孔、皮下气泡等。

钢坯表面缺陷的加工清理应符合标准规定。

3.内部质量：铸坯内部质量是指铸坯内部低倍结构、缺陷程度、杂质形态及分布等。

铸坯内部质量与钢的冶炼、浇注工艺过程有关，内部缺陷主要是受二次冷却区铸坯凝固过程控制。

铸坯内部缺陷将影响最终产品的机械性能、使用性能和使用寿命。

4.尺寸和外形：铸坯的尺寸和外形直接影响到铸坯的加工性能，故标准一般都规定了铸坯的断面尺寸、长度允许偏差、弯曲度、扭转程度、切斜量、鼓肚程度等内容。

5.标志，包括标明钢号、炉号及涂色等,是保证按炉送钢、实现钢材可追溯性的重要方面。

六、连铸坯的主要质量问题及其产生原因、预防措施。

⑴连铸坯缺陷的分类一般将连铸坯的缺陷分为三类，即表面缺陷、内部缺陷、形状缺陷。

有时候，几种缺陷是同时出现的。

邯钢较常见的连铸坯缺陷如下表：另外，还有因钢水化学成份超出标准规定造成的整炉号外废品。

铸坯缺陷的产生原因随连铸机机型、铸坯坯形、断面尺寸、钢种等不同而不同。

单从连铸坯的坯形来看，方坯和矩坯的缺陷形成原因要比板坯简单，纠正和预防措施也相对简单。

几年来，邯钢的几种坯形常见的缺陷有：方坯：皮下气泡、弯曲、缩孔、重接、短尺、夹杂、结疤、划伤、凹坑、脱方等。

矩坯：皮下汽泡、脱方、对角线裂纹、中间裂纹、纵向表面凹坑、角部横裂纹、表面夹渣、重接、缩孔等。

板坯：表面纵向裂纹、角部纵向裂纹、三角区裂纹、中间裂纹、角部裂纹、中心线裂纹、中心偏析、中心疏松、皮下汽泡、表面星状裂纹、表面夹渣、划伤、凹坑等。

⑵连铸坯的质量缺陷特征、产生原因及其预防措施⒈皮下气泡外观特征：在铸坯表面或经酸蚀处理显示出来的针状孔洞。

一般把沿着柱状晶成长方向伸长的，位于铸坯表面附近的大气泡称为气泡，把小而密集的气泡称为针孔。

把露出表面的气泡称为表面气泡。

把藏在铸坯皮下的称为皮下气孔。

皮下气泡由于被氧化铁皮覆盖而一般不容易被发现，需要通过打磨清理或酸洗等处理才能检查出来。

产生原因：①浇注系统潮湿，包括新开转炉、新钢包烘烤不好、转炉烟罩漏水、浇注第一炉中间包潮湿等。

②保护渣潮湿③钢液脱氧不良，钢水含氧量高。

④钢水二次氧化。

由于以上原因造成钢中氧及氢含量高，在钢水凝固过程中，由碳氧反应生成的CO、H等气体的分压力大于钢水静压力与大气压力之和时就形成皮下气泡。

一般整炉皮下气泡2属转炉原因造成。

预防措施：①加强中间包和钢包烘烤，保证干燥②保护渣保持干燥③强化脱氧，采取保护浇注措施，减少二次氧化。

⒉弯曲特征：连铸坯的弯曲度超过标准规定。

形成原因：主要是推钢机推弯和天车吊运过程中吊弯、挂弯。

⒊缩孔特征：在连铸坯横截面中央有集中的大的孔洞。

形成原因：①浇次最后一炉尾坯切不净；②钢水在凝固过程中由于钢水温度高、冷却强度大以及冷却不均匀造成晶间“搭桥”。

预防措施，①要合理切足铸坯尾尺。

②确保适宜的钢水温度、二次冷却及稳定的浇注速度。

⒋重接特征：中包钢流中断，在钢水中断部位产生一个环绕铸坯的接痕，为重接。

形成原因：由于浇注过程中突然断流，在结晶器液面上形成结壳，重新开浇后形成。

断流的主要原因，一是浇注中待钢，二是水口质量差，一个浇次中途更换水口，造成停浇，再浇致使出现重接。

预防措施：减少浇次中途停浇，保持浇注的连续性。

⒌短尺特征：铸坯长度低于计划定尺。

主要是切割不准造成。

⒍划伤特征：划伤为铸坯表面由于机械磨擦而产生的损伤，一般为纵向。

形成原因：支撑辊因表面缺损等原因而使其表面粘渣、沾冷钢造成铸坯划伤。

预防措施：对铸机进行细致的检查，发现辊子有缺损时要进行打磨清理。

7.凹坑特征：连铸坯表面呈现出的大小不等的小坑。

形成原因：①足辊和拉矫辊因缺损等原因使表面粘渣(钢)会造成表面凹坑。

②在结晶器内，由于保护渣的局部聚集，冷却不均造成。

③连铸坯内弧表面二次冷却水过多而发生聚集。

预防措施：①对铸机进行细致的检查，发现辊子有缺损时要进行打磨清理。

②采用合适的结晶器保护渣。

③选择合适的二冷制度。

8.非金属夹杂特征：在铸坯表面和内部嵌入不规则的非金属夹杂物。

形成原因：非金属夹杂可有表面夹杂和内部夹杂。

表面夹杂主要来源有：①保护渣卷入；②浸入式水口沉积物的脱落以及耐火材料颗粒③钢水中的氧化渣和二次氧化渣。

铸坯内部的氧化物夹杂主要是浇铸过程中的二次氧化以及脱氧产物。

一般通过对夹杂物的颜色或对钢试样检测来判断夹杂物的来源。

预防措施：①控制脱氧产物的种类和数量，减少脱氧产物生成，促进脱氧产物从钢水中上浮分离，采用吹氩搅拌和钙处理手段可使夹杂物上浮和使夹杂物变性，从而减少对钢材性能的影响。

②防止二次氧化。

采用保护浇注等技术，避免钢流暴露在空气中。

③避免渣子混入。

合理设计中包结构，设臵挡渣墙、及时捞渣等。

④改善保护渣性能，保持结晶器液面稳定、对中。

⒐脱方(又称菱形变形)特征：铸坯两条邻边之间的交角不为直角。

脱方是方坯和矩形坯的常见缺陷，且常常伴随一系列的表面和内部缺陷，如内裂、角部纵裂等。

产生原因：①结晶器水质不好，形成水垢，造成冷却不均。

②二次冷却不均匀③结晶器内腔尺寸不准确，连续使用过久造成不均匀磨损。

④铸坯的导向装臵不正或过松⑤生产组织上重产量、轻质量，不按规程进行操作。

如：不遵守技术操作规程中对铸坯最高拉速的限制，拉速过快，出结晶器后的铸坯温度偏高、强度低，受拉矫力或不均匀外力时，发生脱方。

不按维护规程对连铸机进行点检，使结晶器壁磨损严重且不均。

一般，如果设备维护正常，且脱方仅出现于个别炉次，则可判断为操作原因(如水口不对中等)，和钢水质量问题(如钢水过热度大等)。

如果脱方是连续发生的，则可能是设备因素，且主要是结晶器磨损变形。

预防措施：1.改善冷却水的水质。

2.定期检查和调换结晶器，校正二次冷却夹辊的间距。

3.合理布臵二次冷却喷嘴，保证喷水畅通。

4.严格按操作规程进行操作，杜绝违章作业。

⒑鼓肚特征：内外弧的坯面向外凸出。

一般发生在板坯中，鼓肚严重时，往往伴随表面纵裂和内裂发生。

形成原因：连铸坯的坯壳受到内部钢水静压力的作用而鼓胀。

原因有：①连铸机本身的钢性不够②弧面辊相邻的间距过大③辊子的支撑力不足。

预防措施：①增加连铸机机架的钢性②加密相邻辊之间的间距，加强辊子支撑③保持一定的冷却强度。

⒒表面裂纹⑴纵向裂纹纵向裂纹是板坯常见缺陷，对于方坯和矩坯很少见。

其影响因素很多，制定纠正措施较难。

纵向裂纹一般在结晶器中形成，它们能在二次冷却区进一步发展，甚至造成漏钢。

纵向裂纹随下列因素增加：较大的板坯宽度、较高的浇注温度、较高的碳含量、较高的硫含量、较低的铝含量。

A．纵向表面裂纹特征：这些裂纹主要在板坯宽面的中间形成，矩坯内外弧有时也出现，裂纹长短不一，可延伸充满铸坯长度。

原因：结晶器的不均匀冷却，或铸坯在结晶器中收缩受阻，当坯壳不够坚固难于经受高拉力时，就引起了产生纵向裂纹的横向应力。

主要影响因素有：①结晶器不良，如形状不良，不合适的倒锥度、磨损变形、划痕等。

②不合适的保护渣，使铸坯与结晶器之间的保护渣不均。

③结晶器水冷却不均④不良的结晶器对中⑤不良的浸入式水口对中⑥过高的浇铸温度⑦化学成份的影响，如碳高、硫高。

预防措施：①结晶器几何形状要精确、无变形②结晶器保护渣须适宜于所浇铸的钢种③结晶器四周要均匀冷却④水口必须精确对中结晶器⑤浇铸温度要合适⑥钢中含碳量合适，含硫量尽量低。

B.表面角部纵裂纹特征：此类裂纹位于铸坯的角部附近，裂纹的长度和深度各不相同，通常伴随着鼓肚和内裂发生。

往往是漏钢的先兆。

产生原因：结晶器冷却不均匀和坯壳强度低。

主要影响因素：①结晶器不良，形状不合适或角部磨损严重等②菱形变形铸坯的钝角处，坯壳收缩不均匀③钢水成份的影响④过高的浇铸温度预防措施：①结晶器几何尺形状要精确、无变形、无划伤等。

②防止铸坯菱形变形。

③钢中含碳量合适，含硫量尽量低④合适的浇铸温度。

⑵横向裂纹横向裂纹是由于铸坯纵向的抗拉应力引起的，纵向拉力可能有多种原因，而铸坯上的振痕凹坑的影响可促进横向裂纹的产生，碳、铬、钒等合金及氮等元素均可促使裂纹的产生。

A.表面横裂纹特征：表面横裂纹一般发生在弧形连铸机生产的铸坯的内弧表面上，且主要产生于表面振动波纹的波谷处。

产生原因：①支撑辊对中不良②二冷上下辊子之间开口度发生变化③二冷辊子辊间距太大，使坯壳交替鼓肚和再压缩而引起弯曲变形④坯壳局部过冷。

预防措施：①二冷支撑辊必须精确对中②二冷上下辊子开口度合适③保持合适的辊距，防止铸坯鼓肚变形④二冷辊子必须容易旋转⑤正确的二冷制度。

B.角部横裂纹特征：角部横裂纹仅在铸坯紧靠角部附近，一般在振痕区内。

产生原因：①导辊和拉辊调整不当。

②铸机弧线不对中，使铸坯受到过分的弯曲变形而造成的。

③铸坯角部冷却过快，矫直时温度过低。

预防措施：①保证铸机的良好状态②合理的二冷制度，使铸坯均匀冷却。

⒓内部裂纹连铸坯在凝固过程中的收缩、以及在弯曲矫直或辊子压下时所造成的应力，作用在铸坯内脆弱的凝固界面上所产生的开裂，为内裂纹。

⑴内部角裂纹特征：发生在铸坯角部附近或靠近对角线处的裂纹。

产生原因：由于二冷段过冷引起的收缩应力所致：①铸坯冷却不均匀，过量的冷却水沿角部流动②由于窄边支撑辊不合理安装造成窄面鼓肚。