连铸坯的质量控制概述
连铸坯质量控制-蔡开科
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北京科技大学冶金学院 蔡开科
2019/2/16
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
目
录
2019/2/16
• 连铸坯质量概念 • 连铸坯洁净度 • 连铸坯裂纹控制 • 连铸坯内部缺陷控制 • 连铸坯形状缺陷控制 • 结论
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2－3（b）金相观察铸坯厚度方向上夹杂物的分布
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.2.4铸坯表层下Ar气泡＋Al2O3夹杂（图2－4）。 • 连铸坯中夹杂物分布，导致轧制产品形成不同缺 陷。
• 转炉吹炼终点： [O] 夹 → 0 ， [O] 溶 =600 ～ 900ppm，此时T[O]= [O]溶 • 钢包脱氧合金化： [O] 溶 很低， T[O]=[O]
夹
• 用LECO仪分析的氧为T[O]量，T[O]越高， 说明钢中氧化物夹杂就越多。如AL－K钢， 钢中酸溶铝[Al]s=0.02～0.05%，由AL－ O 平衡图可知， [O] 溶 =3 ～ 7ppm. 如连铸坯 中测定T[O]＝20ppm,除去[O]溶外，氧化物 夹杂中的氧[O]夹为13～17ppm，说明钢中 5
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轮胎钢芯线 滚珠 管线 钢轨
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
表 2 产品缺陷与夹杂物关系 钢种 DI 罐用镀锡 板 ERW 管材 镀锡板 深冲深拉用 冷轧钢板 UO 管材 UOE 管 （厚钢板）
连铸坯质量及控制
用酸浸或硫印法所显示的组织结构属于宏 观结构——连铸坯和金属材料检验中最为 常用的检验技术。
连铸坯自表面至中心都是由边缘等轴晶区 （激冷区）、柱状晶区和中心等轴晶区三 部分组成。
温度梯度较大时，固液两相区小，有利于 柱状晶的生长，而凝固速度较快，则易于 生成枝晶间距小的铸造组织，所以连铸坯 具有较发达的柱状晶组织，并具有较小的 枝晶间距。
连铸坯宏观组织的好坏可以用等轴晶所占 的比例多少来衡量。
连铸坯凝固过程的一般特征：从连铸坯的 侧面优先凝固，其温度梯度高，凝固速度 快，连铸坯内部结晶体成长是不规则的， 局部优先生长使内部晶体产生“搭桥”等 现象，造成因钢水补充不足而出现中心缩 孔等缺陷。
铸坯凝固特征：
1）冷却过程为强制冷却过程； 2）在凝固过程中形成了很长的液相穴； 3）铸坯的凝固是分阶段的凝固过程； 4）除头尾外，铸坯在长度方向上的结构较 为一致。
增加能生成等轴晶具体措施： 1）低温浇铸或实现所谓“零”过热度浇注； 2）加孕育剂； 3）电磁搅拌； 4）调整二冷水量。
浇注条件（铸温、钢种、拉速、冷却强度 等）、铸机的形式、铸坯断面等。
1．浇铸条件： 低温浇注有利于等轴晶率的提高。
铸温（过热度）↗，拉速↗，二冷强度↗， →柱状晶区的发展，其中铸温影响最大。
碳偏析 含量较低，而后凝固部分溶质含量较高，这种成分不均匀的现象称偏析。
凹坑 由于坯壳和结晶器壁间周期性接触和收缩而产生的皱纹，严重的如山谷状的凹 重皮 陷，称为凹坑。钢水在凹陷部位渗漏出来，再在结晶器壁重新凝固，称重皮。
切割断 面缺陷
连铸坯端部的切斜不得大于20mm，因剪切造成的宽展不得大于边长的10%。
钢坯质量的控制
连铸坯质量的控制武汉科技大学---冶金技术系张延虎目录摘要....................................................... (1)一、连铸坯纯净度与产品质量..................................... ..21、纯净度与质量的关系............................................... ..22、提高纯净度的措施............................................... (3)二、连铸坯的表面质量.......................................... (5)1、表面裂纹.............................................. .. (5)1.1纵向裂纹 (5)1.2角部裂纹 (6)1.3槽向裂纹 (7)1.4星状裂纹 (8)2、表面夹渣.............................................. .. (9)3、皮下气泡与气孔....................................................... ..10三、连铸坯内部质量............................................ .. (11)1、中心偏析............................................. (11)2、中心疏松.................................................................... .123、内部裂纹............................................. (13)3.1皮下裂纹 (13)3.2矫直裂纹 (13)3.3压下裂纹 (13)3.4中心裂纹 (14)3.5中心星状裂纹 (14)四、连铸坯的外观形状............................................. .. (15)1、鼓肚变形............................................. .. (15)2、菱形变形 (16)3、圆铸坯变形........................................................... .. (17)结论........................................................ .. (18)参考文献.................................................... . (19)一、连铸坯纯净度与产品质量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。
连铸坯的质量控制
唐山科技职业技术学院毕业论文论文题目：连铸坯的质量控制系别专业班级学生姓名学号指导教师日期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。
本文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 连铸坯纯净度度与产品质量1.1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-Al2O3和Al2O3的大型夹杂物。
第六章_连铸坯质量及控制解读
基本分布在方坯厚度的1/4处并垂直于铸坯表面，可能延伸到断 面中央附近，产生的主要原因：由于坯壳再二冷下段，铸坯表面 温度回升引起。
带液相弯曲的弧形/立弯连铸机矫直时仅在铸坯内部受张应力作 用一侧发生的裂纹。 拉辊压力过大造成的与拉辊压下方向平行的一种中心裂纹。
内 部 缺 陷
断面 中心 星状
断面裂纹 中心星 状裂纹
B类：氧化铝类
夹杂物分类
C类：硅酸盐类 D类：钙铝酸盐类 DS（E）类：氮化物类
形 状 缺 陷
菱形 变形 鼓肚 变形
结晶器锥度不当、坯壳冷却不均匀、厚度差别大，使坯壳在结晶器和二冷区布均匀收缩 造成。 坯壳受钢水静压力的作用而鼓胀成为凸面的现象。
6.4.3表面缺陷
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加 工前是否需要精整，影响金属收得率和成 本，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。 连铸坯表面质量和钢液在结晶器中的凝固 密切相关，从根本上说，控制铸坯表面质 量就是控制结晶器中的坯壳的形成问题。
表 表面夹渣 面 皮下夹杂 钢水纯净度、保护渣的化学组成、物理性能、液面的波动情况。 缺 气孔 在钢水的凝固过程中，钢中存在C、H、O等元素在凝固界面富集， 陷 气泡 CO、H2分压大于钢水静压和大气压力之和而产生气泡。 表面增 其也是一种偏析。在最终凝固结构中溶质浓度分布不均匀，最先凝固部分溶质 碳偏析 含量较低，而后凝固部分溶质含量较高，这种成分不均匀的现象称偏析。 凹坑 重皮 由于坯壳和结晶器壁间周期性接触和收缩而产生的皱纹，严重的如山谷状的凹 陷，称为凹坑。钢水在凹陷部位渗漏出来，再在结晶器壁重新凝固，称重皮。
2．钢含碳量：低碳钢和高碳钢有较大的柱 状晶区；含碳量为0.18~0.45%的钢种有较 大的等轴晶区。 3．铸机机型（弧形）：内弧侧柱状晶长度 大于外弧侧柱状晶的长度。 4．铸坯断面：铸坯断面增大到一定程度后， 等轴晶率显著提高。
连铸坯的质量控制概述
提高铸坯洁净度的措施： （1）无渣出钢 （2）选择合适的精炼处理方式 （3）采用无氧化浇铸技术 （4）充分发挥中间包冶金净化的作用 （5）选用优质耐火材料 （6）充分发挥结晶器的作用 （7）采用电磁搅拌技术，控制铸流运动
三、铸坯表面质量及控制
控制表面质量的必要性 表面缺陷的形成 表面裂纹的主要种类 液面结壳 凹坑和重皮
4.3.2 内部纵向裂纹
包括中心线裂纹、三角区裂纹和角部裂纹 形成原因：液相穴末端板坯鼓肚；
板坯宽面、窄面鼓肚 主要影响因素：
1、浇铸速度过快； 2、浇铸温度过高； 3、钢水含硫量过大； 4、结晶器锥度太小； 5、铸流不对正。
减少内部裂纹的措施
采用多点矫直技术以弥补单点矫直的 不足
二冷区采用合适的夹辊辊距，支撑辊 准确对弧
对弧，并确保二冷区的均匀冷却
5.2 圆柱坯变形
定义：圆坯变形成椭圆形或不规则多边 形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越 严重。
椭圆变形原因： （1）圆形结晶器内腔变形 （2）二冷区冷却不均匀 （3）连铸机下部对弧不准 （4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下
应对圆柱坯变形的措施： （1）及时更换变形的结晶器 （2）连铸机要严格对弧 （3）二冷区均匀冷却 （4）可适当降低拉速
3.5 深振痕
结晶器上下振动时，在铸坯表面形成 周期性的和拉坯方向垂直的振动痕迹。 较深（大于0.5mm）时，振痕谷部会 形成缺陷，危害成品质量。
振痕深度与振动参数、含碳量、保护 渣性能及结晶器液面波动状态等因素 有关。
3.6 表面气泡（和皮下气泡）
形成原因：凝固过程中，钢中氧、氢、氮 和碳等元素在凝固界面富集，当其生成的 CO、H2、N2等气体的总压力大于钢水静 压力和大气压力之和时，即有气泡产生。
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制连铸坯质量控制概述连铸坯是铸造工序中的一项重要环节，其质量直接影响到后续热加工和成形过程中的产品质量。
因此，对于连铸坯的质量控制十分关键。
本文将介绍连铸坯质量控制的主要内容和方法，并阐述其重要性及影响因素，匡助读者更好地理解和应用质量控制方法。
重要性连铸坯的质量控制对于保证最终产品的质量和性能具有重要意义。
一方面，优质的连铸坯可以减少缺陷的产生，提高产品的表面光洁度和机械性能；另一方面，良好的质量控制可以减少生产中的浪费和成本，提高生产效率，增加企业的竞争力。
影响因素连铸坯的质量受到多种因素的影响，包括：1. 原料成份和纯度2. 浇注温度和浇注速度3. 结晶器结构和冷却水温度4. 结晶器护盖的材质和形状5. 连铸速度和拉速6. 过度超熔度和段距这些因素的合理控制和调整，可以有效地提高连铸坯的质量。
质量控制方法质量控制步骤连铸坯质量控制主要包括以下几个步骤：1. 原料质量检验：对原料的成份、纯度及其它关键指标进行检验，确保原料的质量符合要求。
2. 浇注质量控制：合理控制浇注温度和速度，以避免过热或者过冷引起的坯体缺陷。
3. 结晶器质量控制：结晶器的结构和冷却水温度对坯体的结晶质量有直接影响，因此需加强结晶器的质量控制。
4. 连铸速度和拉速控制：坯体的连铸速度和拉速会影响坯体的晶粒细化程度和坯体的机械性能，需要进行合理的控制。
5. 坯体表面质量控制：通过加强护盖材料和形状的选取，合理调整过度超熔度和段距，以提高坯体表面的光洁度。
质量控制指标连铸坯的质量控制需要依据具体产品的要求和标准来制定相应的指标。
普通来说，常见的质量控制指标包括：1. 外观质量：包括表面光洁度、无裂纹、无疤痕等；2. 坯体几何尺寸：包括宽度、厚度、长度等；3. 结晶质量：包括坯体的晶粒细化程度、晶界清晰度等；4. 坯体力学性能：包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等；以上指标应根据产品要求，通过实验和测试方法进行监控和评估。
连铸坯质量讲解
100-300微米不规则的CaO-Al2O3和Al2O3的大型夹杂物。
● 厚度为0.3mm的薄钢板,在1m2面积内，粒径小于50微
米的夹杂物应少于5个，才能达到废品率在0.05%以下，
即深冲2000个DI罐,平均不到1个废品。
● 对于极细的钢丝（如直径为0.10-0.25mm的轮胎钢丝
预防表面横裂纹的措施
◆ 结晶器采用高频率，小振幅振动 ◆ 二冷区采用平稳热冷却，控制矫直铸坯温度 ◆ 降低钢中S、O、N的含量，加入Ti、Zr、Ca ◆ 选用性能良好的保护渣 ◆ 保持结晶器液面稳定 ◆ 通过二次冷却使铸坯表面层奥氏体晶粒细化
星状裂纹一般发生在晶间的细小裂纹，呈星状
或呈网状。通常是隐藏在氧化铁皮之下难于发现，经酸洗 或喷丸后才出现在铸坯表面。主要是由于铜向铸坯表面层 晶界的渗透，或者有AlN,BN或硫化物在晶界沉淀，这都降 低了晶界的强度,引起晶界的脆化,从而导致裂纹的形成。
提高钢纯净度的措施
◆ 无渣出钢 ◆ 选择合适的精炼处理方式 ◆ 采用无氧化浇注技术 ◆ 充分发挥中间罐冶金净化器的作用 ◆ 选用优质耐火材料 ◆ 充分发挥结晶器的作用 ◆ 采用电磁搅拌技术，控制注流运动
连铸热加工 之前是否需要精整，也是影响金属收得率和成本 的重要因素，还是铸坯热送和直接轧制的前提条 件。
MnO-SiO2- Al2O3
UOE管 冷轧薄板 轮胎钢丝 弹簧钢丝
超声波探伤缺陷 冲压缺陷 冷拔断裂 冷拔断裂
200
Al2O3群；CaO·Al2O3
250
CaO-SiO2-Al2O3
30
Al2O3；Al2O3·SiO2
30 Al2O3-MnO-CaO；Al2O3
连铸坯质量的控制
连铸坯质量的控制
一、引言
连铸是钢铁生产过程中的重要环节，其连铸坯的质量影响着钢质的稳定性、物
理性能和化学成分等方面。
因此，连铸坯质量控制一直是钢铁生产中的关键技术之一。
二、连铸坯质量的影响因素
1.原料质量：包括钢水、氧化渣等的质量；
2.坯型结构和尺寸：坯型结构和尺寸的设计直接影响坯料的冷却效果和
内部应力状态；
3.坯料表面状态：表面缺陷会在浇铸过程中暴露出来，影响坯料的质量；
4.坯料内部缺陷：坯料内部缺陷会影响钢材的使用寿命和物理性能；
5.连铸工艺参数：包括浇注速度、结晶器温度和冷却水流量等。
三、连铸坯质量控制的措施
为了控制连铸坯质量，需要在生产过程中采取以下措施：
1.加强原料质量控制：保证钢水、氧化渣等原料的质量，避免对坯料质
量的不利影响；
2.优化坯型设计：通过设计合理的坯型结构和尺寸，使坯料均匀冷却、
内部应力均匀分布；
3.改进坯料清理技术：减少表面缺陷的产生；
4.加强坯料表面处理：处理坯料表面缺陷，消除缺陷部位；
5.控制连铸工艺参数：调整浇注速度和结晶器温度等工艺参数控制坯料
成分，改善坯料品质。
四、
通过加强原料质量控制、优化坯型设计、改进坯料清理技术、加强坯料表面处
理和控制连铸工艺参数等措施，可以有效地控制连铸坯质量。
同时，连铸坯质量控制也是钢铁生产中不可或缺的环节，对于提高钢材质量和降低成本都具有非常重要的意义。
连铸坯的工艺和质量控制
连铸坯的工艺和质量控制碳含量小于或等于0.12%时，碳当量应采用CE（Pcm）公式计算：CE（Pcm）=C+Si/30+Mn/20+Cn/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B当碳含量大于0.12%时，碳当量应采用CE（IIW）公式计算：C E(I I W)=C+M n/6+(C r+M o+V)/5+(N i+C u)/15各国碳当量计算公式文字1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入 1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。
连铸工艺、设备--09连铸坯质量控制
液相穴内夹杂物上浮示意图： ａ—带垂直段立弯式连铸机； ｂ—弧形连铸机
B.连铸操作对铸坯中夹杂物的影响
连铸操作有正常浇注和非正常浇注两种情况。
在正常浇注下，浇注过程比较稳定，铸坯中 夹杂物多少主要由钢液的纯净度决定。
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。
2.钢包精炼。
根据钢种的需要选择合适的精炼处理方法，以均 匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂 物、改善夹杂物形态等。
3.无氧化浇注技术。
从钢包→中间包用长水口，中间包→结晶器用浸 入式水口（板坯、大方坯）或气体保护（小方 坯），中间包采用覆盖剂，结晶器用保护渣。
4.充分发挥中间包冶金净化器的作用。
C.在操作中，注温和拉速对铸坯中夹杂物也有 一定影响
当钢液温度降低时，夹杂物指数升高；随着 拉速的提高，铸坯中夹杂物有增多的趋势。
D.耐火材料质量对铸坯夹杂物的影响
注连铸过程中由于钢液和耐火材料接触， 钢液中的元素（锰和铝等）会与耐火材料中 的氧化物发生作用生成夹杂物，当其不能上 浮时就遗留在铸坯中。
2.连铸坯中夹杂物的类型和来源
类型：取决于浇注钢种和脱氧方法。在连铸 坯中较常见的夹杂物有Al2O3和以SiO2为主并 含有MnO和CaO的硅酸盐，以及以Al2O3为主 并含有SiO2、CaO 和CaS等的铝酸盐。此外还 有硫化物如FeS、MnS等。
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制连铸坯质量控制引言连铸坯质量是决定钢铁产品质量的重要因素之一。
在连铸过程中，通过控制连铸坯的凝固结晶形貌、尺寸尺寸以及内部缺陷等，可以保证最终钢铁产品的质量稳定性。
本文将介绍连铸坯质量控制的基本原则和常用技术手段。
1. 连铸坯凝固结晶形貌控制1.1 凝固路径设计连铸坯的凝固路径设计是影响凝固结晶形貌的关键因素。
凝固路径包括主要凝固温度区间、凝固速度以及凝固过程中应有的温度梯度等要点。
通过科学合理地设计凝固路径，可以控制连铸坯的凝固结晶形貌，提高产品的均匀性和致密性。
1.2 凝固浸没深度控制凝固浸没深度是指连铸坯在铸机中浸没的深度。
凝固浸没深度的调整可以通过调整浇注速度、浇注高度和结晶器深度等因素来实现。
恰当地控制凝固浸没深度可以优化凝固结构，减少坯壳厚度和缩孔等缺陷的发生。
2. 连铸坯尺寸控制2.1 坯型设计连铸坯的尺寸控制需要科学合理地设计坯型。
坯型设计要考虑连铸机的性能和工艺条件，以及产品需要达到的尺寸要求。
有效的坯型设计可以保证连铸坯尺寸的精确控制，减少修磨损失并提高铸坯产量。
2.2 坯型换边控制连铸坯在连铸过程中，由于挤压力和引拉力的作用，容易发生坯型换边的情况。
坯型换边会导致铸轧过程中尺寸控制困难，甚至导致产品尺寸不合格。
通过控制连铸机的工艺参数和优化设备结构，可以有效地控制坯型换边，提高铸坯质量。
3. 连铸坯内部缺陷控制3.1 结晶器设计结晶器是连铸过程中控制坯内部缺陷的关键设备。
结晶器的设计应考虑到坯内部的流动状态，并通过合理的传热和传质方式，控制连铸坯内的气体和夹杂物等缺陷。
合理的结晶器设计可以有效减少坯内部夹杂物和气体等缺陷的产生。
3.2 液相线保护措施液相线是连铸过程中凝固结构变化的关键位置。
液相线的形成过早或过晚都会导致内部缺陷的产生。
通过合理的冷却水设定和轧制工艺，可以保证液相线的稳定形成，有效控制坯内部缺陷。
结论连铸坯质量控制是保证钢铁产品质量稳定的关键环节。
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制连铸坯质量控制1. 引言2. 连铸坯质量特点连铸坯的质量特点主要包括以下几个方面：2.1 凝固结构连铸坯是通过冷却凝固过程形成的，其凝固过程直接影响到坯体的凝固结构。
凝固结构的好坏会对后续的加工以及材料性能产生重要影响。
2.2 化学成分均匀性连铸坯的化学成分均匀性是其质量的重要指标之一。
成分不均匀容易导致后续钢材性能不稳定，从而影响到产品的质量。
2.3 表面缺陷由于连铸坯制造过程中的一些不可避免的因素，气体夹杂、氧化皮等，会在坯体表面形成一些缺陷。
这些表面缺陷会对后续产品的外观质量产生负面影响。
2.4 尺寸偏差连铸坯的尺寸偏差是指坯体的实际尺寸与标准尺寸之间的差异。
尺寸偏差会影响到钢材的加工工艺和成形质量。
3. 连铸坯质量控制因素及措施连铸坯质量的影响因素众多，包括原料质量、连铸工艺参数、设备状况等。
针对这些影响因素，可以采取以下控制措施来提高连铸坯的质量：3.1 原料质量控制通过严格控制原料的化学成分和物理性能，确保连铸坯的化学成分均匀性和机械性能达到要求。
3.2 连铸工艺参数控制连铸工艺参数的合理设置对坯体的凝固结构和表面质量具有决定性影响。
需要通过优化连铸工艺参数，如冷却水流量、浇注速度等，来控制连铸坯的质量。
3.3 设备维护与改进连铸设备的状态对连铸坯质量也有重要影响。
定期进行设备维护和检修，及时处理设备故障，可以保证设备处于良好状态，进而提高连铸坯的质量。
3.4 检测手段与技术利用先进的检测手段和技术，如超声波检测、磁力检测等，可以对连铸坯进行质量检测，及时发现问题并采取相应措施。
4.连铸坯质量控制是钢铁生产中至关重要的环节。
通过对连铸坯质量特点的分析和影响因素的控制，可以采取相应的措施来提高连铸坯的质量。
这不仅对于保证下游产品质量，还对于提高工业生产效益和降低资源消耗具有重要意义。
开展连铸坯质量控制工作是必不可少的。
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制迟景灏（重庆大学连铸技术研究所）对连铸坯质量控制的目的是使铸机产量高、质量好、缺陷少、收得率高，最终达到高效益。
为此，必须具备以下四项技术：*高水平的冶炼技术；*先进的连铸机的设备；*先进的连铸工艺和操作技术；*科学的管理。
1、连铸坯质量及结构特点1.1 连铸坯质量特点(与模锭相比较)*连铸坯组织致密，晶粒细；*连铸坯化学成份比模锭均匀；*宏观偏析程度比模锭小；*夹杂物总量比模锭低。
1.2 连铸坯结构特点连铸坯内部结构与普通小钢锭结构基本相似，它是由三个结晶区组成的，见图1。
图1.铸坯低倍组织结构*激冷层——由细小等轴晶组成的，其厚度2～4mm，而且成份均匀（是所浇钢液的平均成份）*柱状晶区或树枝晶区；*中心粗大等轴晶区；上述三个结晶区受许多因素的影响，如过热度、钢水的成份，特别是碳的含量，铸坯断面尺寸（传热方式）、浇注速度及冷却条件等。
1.3 铸坯结构几个名词1.3.1 内部结构——指的是用硫印或酸浸的方法，在铸坯横断面或纵断面上显示出的内部组织结构，通过它可以观察铸坯内部激冷层，柱状晶、中心等晶、内部偏析、疏松、缩孔、裂纹及硫化物分布情况。
1.3.2 宏观结构1.3.3微观结构2、连铸坯质量通常衡量铸坯质量标准如下：*连铸坯几何形状质量；*连铸坯表面质量；*连铸坯内部质量；*连铸坯洁净程度。
连铸坯缺陷分类：连铸坯上可见到多种多样的缺陷，其缺陷因机型、断面尺寸、断面形状、钢种及操作条件不同而异。
2.1 连铸坯的几何形状质量连铸坯几何形状缺陷不仅是铸坯外观形状问题，还与铸坯表面裂纹、内部裂纹等密切相关。
形状缺陷的种类随铸坯形状和大小而异，常见的几何形状缺陷有鼓肚、菱变、凹陷及梯形缺陷。
2.1.1 铸坯形状缺陷类型*铸坯鼓肚缺陷，见图2图2.板坯鼓肚缺陷1—中心裂纹，2—中间裂纹，3—近角内裂纹，4—三角区裂纹*铸坯菱变或脱方缺陷，见图3。
图3.方坯菱变或脱方*梯形坯，见图4图4.梯形坯*表面凹陷2.1.2 铸坯形状缺陷产生原因及防止措施2.1.2.1 铸坯鼓肚，是由于浇注温度高，拉速快，足辊和夹持辊开口度选择不当、夹持辊弯曲及零段水和一段水冷却强度弱等原因引起的，还与钢种有关。
第五讲-连铸坯内部质量控制
第六讲连铸坯内部质量的控制北京科技大学课程主要内容1.绪论2.连铸技术的发展3.凝固理论（形核、长大、凝固组织控制）4.钢液的凝固原理（结晶器、二次冷却）5.连铸坯表面质量控制6.连铸坯内部质量控制7.连铸新技术主要内容1 连铸坯中心缺陷概念2 影响连铸坯中心缺陷形成因素3 防止铸坯中心缺陷的对策4 铸坯中心缺陷形成机理5 结语前言从结晶器拉出来带有液芯的坯壳，在连铸机内边传热、边凝固、边运行而形成很长液相穴的铸坯（少则几米多则十几或二十几米），由于受凝固、传热、传质和工艺的限制，沿液相穴路径常常发生钢水补缩不好，在铸坯完全凝固后，沿铸坯轴向（拉坯方向）某些局部区域常常发现疏松、缩孔和偏析，常称为中心缺陷。
根据钢种和产品用途不同，对连铸坯中心缺陷有严格要求，板坯中心缺陷严重会引起中厚板横向性能尤其是冲击韧性不合格，管线钢抵抗，氢脆（HIC）裂纹能力恶化。
对于中高碳大方坯轧制棒材或线材产品常常会因中心缺陷严重使大方坯低倍检验不合格而导致产品合格率降低。
因此减轻铸坯中心缺陷至不使产品产生废品，这是提高连铸坯内部质量的一个重要任务。
1 连铸坯中心缺陷概念1.1 铸坯中心缺陷形貌沿铸坯横向或纵向轴线剖开经硫印或酸浸后，可显示出低倍结构，（图1-1）沿铸坯纵剖面中心轴线可发现：y中心疏松y中心缩孔y中心偏析（宏观偏析，它与疏松缩孔伴生）y点状或V形偏析（半宏观偏析）沿铸坯横剖面，则中心区有点状疏松或缩孔。
图1-1 铸坯低倍形貌1.2 铸坯中心缺陷评价（1）宏观评级零级相当于中心结构致密，5级为中心疏松尺寸大且连续。
在高过热度浇铸时，约80%铸坯相当于1、2、3级，而20%铸坯相当于4、5级。
（3）化学元素分布从铸坯横断面从内弧到外弧隔一定距离钻样，分析C、Si、Mn、S、P元素以表征铸坯表面至中心的成分差异（图1-3）。
图1-3 铸坯横断面成分分布从铸坯纵向轴线剖开沿中心线隔一定距离钻样，分析C、Si、Mn、S、P成分，以表征铸坯中心线区域成分差异（图1-4）图1-4 铸坯中心成分分布表1-1 铸坯偏析比也可用SEM(Scanning Electron Microscope) 来描述铸坯或轧材试样上Mn偏析图谱，以表征微观偏析状况。
连铸坯质量及控制方法
连铸坯质量及控制方法1、连铸坯质量的含义是什么？最终产品质量决定于所供给的铸坯质量。
从广义来说，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。
它的含义是：——铸坯纯净度（夹杂物数量、形态、分布、气体等）。
——铸坯表面缺陷（裂纹、夹渣、气孔等）。
——铸坯内部缺陷（裂纹、偏析、夹杂等）。
铸坯纯净度主要决定于钢水进入结晶器之前处理过程。
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，如冶炼及合金化过程控制、选择合适的炉外精炼、中间包冶金、保护浇注等。
铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。
它是与结晶器坯壳形成、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能有关的。
必须控制影响表面质量各参数在目标值以内，以生产无缺陷铸坯，这是热送和直接扎制的前提。
铸坯的内部缺陷主要决定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担。
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、结晶器和二次冷却区采用不同的工艺技术，对铸坯质量进行有效控制。
2、提高连铸钢种的纯净度有哪些措施？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，应从以下五方面着手：——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；——改善钢水流动性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（或挡渣锥），防止钢渣大量下到钢包。
（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：钢水经钢包精炼处理后，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，恢复到接近炉外精炼前的水平，使炉外精炼的效果前功尽弃。
连铸坯质量及其控制基础知识培训课件
合理设计浇注系统，确保钢 水在浇注过程中的流动稳定 性和均匀性。采用先进的浇 注技术和设备，如电磁搅拌、 保护浇注等，减少夹杂物和 气体的卷入，提高连铸坯的 致密性和均匀性。
精确控制连铸坯的冷却速度 和温度梯度，避免过快或过 慢的冷却导致裂纹、变形等 缺陷的产生。采用先进的温 度监测和控制系统，实现连 铸坯的精确温度控制，确保 坯料的质量稳定性。
03
优点
射线检测技术能够直观显示连铸坯内 部的缺陷，检测结果具有较高的可靠 性和精度，被广泛应用于连铸坯的内 部质量检测。
04
连铸坯常见缺陷与防止措施
裂纹缺陷与防止措施
横向裂纹：横向裂纹是指与连铸坯宽度方向垂直的裂纹。为防止横向裂纹，需要 • 严格控制钢水成分，避免硫、磷等有害元素的偏高。
• 确保结晶器冷却均匀，避免局部过热。
• 促进钢水充分除气，减少气体夹杂。
夹杂缺陷与防止措施
非金属夹杂：非金属夹杂物如氧化铝、硫化物等，常由 于钢水纯净度不够或耐火材料侵蚀导致。为减少非金属 夹杂，需要 • 使用优质耐火材料，并严格控制其侵蚀。
• 优化炼钢工艺，确保合金元素的准确加入。
• 加强钢水的预处理，提高钢水纯净度。
金属夹杂：金属夹杂如锰铝榴石等，主要由炼钢过程中 的合金加入不当或炉渣带入引起。为预防金属夹杂，应 • 控制炉渣的生成与带入，保持钢水的纯净。
气孔缺陷与防止措施
皮下气孔：皮下气孔主要位于连铸坯表皮以下，常由于钢 水脱氧不足或保护浇注不当导致。为预防皮下气孔，应
• 加强钢水脱氧，确保钢水中氧含量达标。
• 保证中间包到结晶器的钢流封闭，防止空气吸入。
内部气孔：内部气孔分布在连铸坯整个断面。为减少内部 气孔，可采取以下措施 • 控制钢水氢含量，避免氢致气孔。
第六讲 连铸坯表面质量控制
◆ 横裂纹可位于铸坯面部或角部
◆ 横 裂 纹 与 振 痕 共 生 ， 深 度 2 ～ 4mm ， 可 达 7mm，裂纹深处生成FeO。不易剥落，热轧板 表面出现条状裂纹。振痕深，柱状晶异常，形 成元素的偏析层，轧制板上留下花纹状缺陷。
◆ 铸坯横裂纹常常被FeO覆盖，只有经过酸洗 后，才能发现。
－沿振痕波谷处元素呈正偏析。
这样，振痕波谷处，奥氏体晶界脆性增大，为裂纹产生提 供了条件。
（2） 铸坯运行过程中，受到外力（弯曲，矫直，鼓肚， 辊子不对中等）作用时，刚好处于低温脆性区（图1－ 5）的铸坯表面处于受拉伸应力作用状态，如果坯壳所 受的ε临>1.3%，在振痕波谷处就产生裂纹。
3.3.3影响产生横裂纹因素
结晶器弱冷，有利于减少纵裂纹（图3－ 11）。
图3-11 结晶器弱冷对小纵裂的影响
（6） 结晶器的锥度
图3-12 结晶器锥度和钢成分对皮下内裂的影响 （断面尺寸240x240mm,拉速0.7m/min）
◆ 锥度<0.8%/m，窄面凸出→角部纵裂； ◆ 锥度>0.8%/m，窄面凹入→无角部纵裂。
（7） 结晶器振动
3.3.2横裂纹产生原因
（1） 横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，振痕 越深，则横裂纹越严重，在波谷处，由于： －冷却速度降低，晶粒粗大（图3－13）；
图3-13 铸坯内γ晶粒尺寸对裂纹的影响
－奥氏体晶界析出沉淀物（AlN,Nb(CN)）,产生晶间断裂 （图3－14）；
断裂前
断裂后
图3-14 钢在600~900℃区域内发生脆断示意图
（1） 结晶器初始坯壳均匀生长
◆ 热顶结晶器（弯月面区热流减少50～60％） ◆ 波浪结晶器（弯月面区热流减少17～25％） ◆ 结晶器弱冷 ◆ 合适结晶器锥度
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3.1 控制表面质量的必要性
连铸坯表面质量的好坏决定了铸 坯在热加工之前是否需要精整；
表面质量是影响金属收得率和成 本的重要因素；
表面质量是铸坯热送和直接轧制 的前提条件。
3.2 表面缺陷的形成
表面缺陷主要包括：表面裂纹、 表面夹渣、深振痕、表面气泡 和皮下气泡、气孔等。
原因：主要是受结晶器内钢液 凝固（即一次冷却）所控制。
预防措施： 1、提高结晶器振动频率，保证振动精度 和稳定性； 2、降低矫直温度，避开高温脆性区； 3、保证铸坯导向系统的稳定运行； 4、铸坯角部适当弱冷。
3.3.4 角部纵向裂纹
发生在距角部30-50mm的宽面上，常出 现在方坯中。
发生几率随拉速的增加而增加。 原因：结晶器窄边锥度与宽边方向上的坯
多发生在板坯宽面中央部位。 原因：初生坯壳厚度不均匀，在坯壳
薄的地方应力集中，当应力超过坯壳 的抗拉强度时会产生裂纹。
影响因素： 1、钢水成分，硫、磷的含量过高； 2、浇铸温度高； 3、浇铸速度大； 4、板坯宽度过大； 5、保护渣粘度不合理； 6、结晶器液面波动过大； 7、铸坯横向冷却不均匀。
提高铸坯洁净度的措施： （1）无渣出钢 （2）选择合适的精炼处理方式 （3）采用无氧化浇铸技术 （4）充分发挥中间包冶金净化的作用 （5）选用优质耐火材料 （6）充分发挥结晶器的作用 （7）采用电磁搅拌技术，控制铸流运动
三、铸坯表面质量及控制
控制表面质量的必要性 表面缺陷的形成 表面裂纹的主要种类 液面结壳 凹坑和重皮
四、铸坯内部质量及控制
定义 内部缺陷的形成原因 内部裂
铸坯的内部质量是指铸坯是否具 有正确的凝固结构（凝固过程中 形成的等轴晶和柱状晶的比例）、 偏析程度，内部裂纹、夹杂物含 量及分布状况等。
4.2 内部缺陷形成原因
内部缺陷主要包括内部裂纹、中 心偏析、中心疏松、非金属夹杂 物。
连铸操作。正常浇铸时，主要由钢水洁净度决 定夹杂物的多少。非正常浇铸时，夹杂物有所 增加（初期钢水被耐火材料污染较严重;末期涡 流作用会把液面较低的中间包渣吸入结晶器;换 包期间夹杂物易增多）。
耐火材料质量。钢液中的Mn、Al等元素与耐火 材料中的氧化物发生反应形成不能上浮的低熔 点渣层会残留在铸坯中。
预防措施： 1、降低钢水中硫磷含量； 2、适当降低浇铸温度和浇铸速度； 3、控制结晶器的液面波动； 4、检查冷却水； 5、选择合适黏度的保护渣。
3.3.3 表面横向裂纹
原因：多发生在高碳钢中，当钢坯处于 高温脆性区时对其进行矫直所致。
影响因素： 1、结晶器振动不良； 2、辊子偏心； 3、铸坯导向系统不对正； 4、铸坯角部冷却过强。
连铸坯质量控制战略：铸坯洁净度决定于 钢水进入结晶器之前的各工序；铸坯表面 质量决定于钢水在结晶器的凝固过程；铸 坯内部质量决定于钢水在二冷区的凝固过 程。
二、铸坯的洁净度
连铸坯洁净度评价包括： 钢中总氧量； 钢中微观夹杂物量（＜50μm）； 钢中大颗粒夹杂物量（＞50μm）。
连铸夹杂物形成的显著特征
杂和大孔洞等标志判断。
3.5 凹坑和重皮
铸坯初始凝固所形成坯壳厚度的不均匀， 坯壳与器壁的摩擦导致铸坯表面形成皱 纹，严重的呈现为山谷状的凹陷，即凹 坑。铁素体钢发生凹坑的几率较大。
形成凹坑之处的冷却速度较低，导致组 织粗糙化，易造成显微偏析和裂纹。
铸坯拉出的过程中，若横向凹陷处渗漏 出来的钢水能够重新凝固，即形成重皮。 否则导致漏钢事故的发生。
连铸坯的质量控制
内容
概述 铸坯的洁净度 铸坯表面质量及控制 铸坯内部质量及控制 连铸坯形状缺陷及控制
一、概述
连铸坯的质量概念包括：铸坯洁净度（钢 中非金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布， 形态）；铸坯表面质量（纵裂纹，横裂纹， 星形裂纹，夹渣，气孔等）；铸坯内部质 量（中间裂纹，角部裂纹，偏析等）；铸 坯断面形状。
壳收缩量不一致，进入二冷区后会进一步 扩大。 预防措施：增加结晶器窄边锥度，使其与 宽边方向上的坯壳收缩量保持一致。
3.4 液面结壳
液面结壳是指在结晶器内钢水表面之上，保 护渣层下边漂浮着浮冰似的钢壳。 结壳厚度与其在液面上的停留时间有关，有 的可达300mm厚。
产生原因：液面附近温度低，钢水不活动。 可以合理设计浸入式水口侧孔角度改善。 判断标准：常用振痕的不规律性，粗大的夹
3.3 表面裂纹的主要种类
星状裂纹 表面纵、横裂纹 角部纵裂纹
3.3.1 星状裂纹
多发生在板坯上下宽面，深度在1-3mm 原因：结晶器铜壁内腔的磨损导致低熔
点Cu渗入钢液。
预防措施：结晶器内壁镀Cr（不适合做 较厚的镀层）或Ni（适于做较厚的镀 层），能有效的隔绝Cu渗入钢液。
3.3.2 表面纵向裂纹
漏出表面的称为表面气泡；潜伏在表面下 边又靠近表面的称为皮下气泡。
为了防止表面气泡的生成，首要条件是控 制钢中的总气体含量。
3.7 表面（皮下）夹渣
表面夹渣多为Si-Mn系夹渣，会造成 表面条纹缺陷；皮下夹渣多为Al2O3 系细小夹渣，是深冲薄板钢表面质量 降低的主要原因。
主要影响因素：钢水纯净度，保护渣 的化学组成、物理性能及液面波动状 态。
3.5 深振痕
结晶器上下振动时，在铸坯表面形成 周期性的和拉坯方向垂直的振动痕迹。 较深（大于0.5mm）时，振痕谷部会 形成缺陷，危害成品质量。
振痕深度与振动参数、含碳量、保护 渣性能及结晶器液面波动状态等因素 有关。
3.6 表面气泡（和皮下气泡）
形成原因：凝固过程中，钢中氧、氢、氮 和碳等元素在凝固界面富集，当其生成的 CO、H2、N2等气体的总压力大于钢水静 压力和大气压力之和时，即有气泡产生。
连铸凝固速度快，夹杂物长大机会少， 尺寸小，不易上浮；
连铸多了中间包，钢液和大气、熔渣、 耐火材料接触时间长，易被污染；
模铸钢锭夹杂物多集中在头尾部，通过 切头尾可减轻夹杂物危害，而连铸仅靠 切头尾难以解决问题。
影响连铸坯洁净度的因素
机型。夹杂物在弧形结晶器中易聚集到内弧侧。 可以通过提高钢水净化技术来弥补。