连铸坯质量控制零缺陷战略_蔡开科

2011年9月 连 铸 增刊

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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

形貌、尺寸和分布。

2) 铸坯表面缺陷：主要是指铸坯表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、夹渣、气泡等。缺陷严重者会造成废品，甚至会遗传到轧制产品。

3) 铸坯内部缺陷：主要是指铸坯内部裂纹，中心疏松、缩孔、偏析等。缺陷严重者会影响轧制产品的力学性能和使用性能。

图1 连铸坯缺陷控制策略

如图1所示，从生产工艺流程来看，铸坯洁净度水平主要决定于钢水进入结晶器以前各工序。铸坯表面缺陷主要决定于钢水在结晶器凝固过程。铸坯内部缺陷主要决定于带液芯铸坯在二冷区扇形段的凝固过程。2 连铸坯非金属夹杂物

2.1 连铸坯夹杂物与产品缺陷

高品质钢对连铸坯洁净度基本要求：

钢中夹杂物数量要少，钢中总氧要低，有的甚至要求<10ppm;

钢中夹杂物尺寸要细小，尤其是大于50μm 夹杂物要少；

夹杂物类型要求塑性夹杂；

在钢中夹杂物呈弥散分布而避免成链状串簇状分布。

连铸坯夹杂物对产品缺陷影响如表1。

2.2 连铸坯夹杂物来源

铸坯中夹杂物主要来源有：

1) 内生夹杂物：主要是脱氧产物其特点是：

溶解[O]增加，脱氧产物增多；

夹杂物尺寸细小，一般是小于5μm

钢包精炼搅拌大部分夹杂物上浮到渣相（>80%）

钢水温度降低有新的夹杂物析出（<5μm）

连铸坯常见的内生夹杂物：

铝镇静钢（Al-K）：Al2O3，CaO·Al2O3·SiO2

硅镇静钢（Si-K）：MnO·SiO2，MnO·SiO2·Al2O3钙处理Al-K钢：铝酸钙（xCaO·yAl2O3）

表1 夹杂物对产品缺陷影响

钢种产品缺陷引起缺陷夹杂物尺寸缺陷部位夹杂物

镀锡板凸缘 60μm、150μm CaO-Al2O3

ERW管材 UT、US缺陷 150μm、220μm Ca O·Al2O3，Al2O3

镀锡板分层 400μm、500μm Ca O·Al2O3·SiO2

深冲钢板冲压裂纹 250μm、 400μm Al2O3，CaO·Al2O3，CaO·SiO2，Al2O3·Na2O UBE管材裂纹 200μm、 220μm Al2O3，CaO·Al2O3

易拉罐飞边裂纹>50μm CaO·Al2O3，Al2O3

滚珠钢疲劳裂纹>15μm Al2O3，CaO·Al2O3

钢轨断裂单个15μm，链状200μm Al2O3，CaO·Al2O3·SiO2

钢帘线拔断 15～20μm Al2O3，CaO·Al2O3·SiO2

钛处理Al-K钢：Al2O3，TiO2，TiN

镁处理Al-K钢：铝酸镁（MgO·Al2O3）

除氧化物夹杂外，还有CaS和MnS夹杂及以CaO·Al2O3为核心外围包有MnS（CaS）的双相复合夹杂物等。

2) 外来夹杂物：钢水与环境（空气、包衬、炉渣、水口等）作用下的二次氧化产物，其特点：夹杂物粒径大（>50μm）甚至几百μm

组成复杂的氧化物系

来源广泛

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