连铸坯质量控制-蔡开科
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》(之前上传的只讲了1/2，完整版再次传给朋友们共享。
在此祝朋友们好！对中天给予我的方便表示衷心感谢！)，第1～第6共6章，占全书的1/3左右。
讲转炉冶炼+炉外精炼的一些基本知识，可以不用看，第7章起真正接触连铸坯质量控制知识。
虽然有《连铸铸钢生产》(河北工业职业技术学院冯捷的职工培训教材)、《连铸铸钢》(武汉科技大学陈雷的教材)、《连续铸钢原理与工艺》(北科大蔡开科、程士富的教材)、《新编连续铸钢工艺及设备》(首钢工学院王雅贞的中专教材)、《品种钢、优特钢连铸900问》(工程院院士干勇主编的冶金科学技术普及读物)，但以这本《连铸坯质量控制》(蔡开科的独著)讲的最好。
好就好在深奥的道理用浅显易懂的文字进行了表述，而且极大部分知识正在工厂中应用着并改进着。
所以，我原来的单位——沙钢也将这本教材作为培训用书(我89年7月～07年7月在沙钢工作)，许茂清同志制作了100多页的PPT培训讲义。
《连铸坯质量控制》的内容，我的理解为(个人观点，本人学的是机械制造，做了4年多时间钳工，94年以后才自豪奋勇去干炉长，从此和炼钢结下了不解之缘，走上了不归路。
我不是科班出生，我的观点、书中的文本框意见仅供朋友们参考，请中天的朋友们指正！)：①一只中间包，从120mm的涂层厚度到换下时＜30mm的涂层厚度，这10多个小时侵蚀掉的100kg左右的90mm厚镁质涂料，怎么去除？②控制中心偏析(特别是C、Mn偏析)。
一是工艺参数，包括过热度、拉速(恒速、保持结晶器液面稳定，减少偏析)、比水量等；二是设备参数，a、电磁搅拌，小方坯而言，是M-EMS、还是M-IEMS、还是(M+F)-EMS；b、出足辊后为防止鼓肚，要不要密排辊，密排辊的距离需多少，会不会影响漏钢后冷钢的清理，鼓肚的实质也是解决中心偏析；c、支撑辊对中技术，钢柔性对弧样板自身的弧度准不准、对弧时的操作技巧等，支撑辊对中的目的也是通过减少鼓肚达到减轻中心偏析的目的；d、为什么品种钢如SWRCH6～35K(碳素钢冷镦盘圆用钢)、SCM435(合金钢冷镦盘圆用钢)、L09D70等钢帘线用钢、82A PC钢绞线用钢(见我整理的沙钢高品质线材的研发现状)等必须降低拉速，原因是通过降低拉速，达到二冷缓冷的目的，而缓冷又可增加等轴晶的比率，等轴晶增加了，又可以达到减轻中心偏析(低倍检测)、缩孔、疏松的目的，所以，控速的根本目的是提高质量，改善偏析；e、高温钢的危害，除易漏钢外，还导致柱状晶的比例增加，偏析(宏观、微观)加重，总之，在高效连铸机、优特钢普及的当下，随着钢水过热度的下降，连铸坯凝固过程中柱状晶生长缓慢，等轴晶比例增大，所以低过热度钢水对改善中心偏析有好处；f、F-EMS的安装位置，这一点比较主要，否则就起不到效果，F-EMS要安装在固-液两相区之间，液态比率大约30%，用射钉法检测液态厚度大约1/3处的位置，(F+M)-EMS，可进一步改善偏析；g、新技术的应用，即中间包热交换水口技术(这个技术我没有接触过)，但采用这个技术后，可以适当提高钢水过热度，在确保生产顺行的情况下，而达到进一步稳定结晶器钢水的过热度＜10℃，这样可以更进一步改善偏析。
连铸二冷区凝固传热及冷却控制
一参考文献中的ｈ＊ｗ值。 逼近计算法以满足冶金准则进行回归。
·液相穴对流运动 对流传热化成等效导热处理。 液相穴：Ａ Ｌ＝ｒｎａｓ 两项区：＾Ｓ／Ｌ＝Ａｑ＋Ａ，／２ ·目标表面温度确定
一冶金原则 一高温脆性曲线（图１１）
ＴＬ。１５，‘一●ｔ㈨ ｓ…＜ＯＪ｛ 一’”‘。‘ｔＯ”＊ｃ
·水滴浸渍（２５％） 在设备和工艺一定的条件下，辐射和夹辊导热 变化不大，喷淋水传热占主导地位。 要提高二冷区传热效率，就必须提高喷雾水滴 与高温铸坯之间热交换，可以表示为：
币＝ｈ（Ｔｓ—Ｔｗ） Ａ． 式中：面一热流
ｈ一传热系数 Ｔｓ一铸坯表面温度 Ｔｗ一冷却水温度 Ａ一喷雾冷却面积 实际上，二冷区是一个复杂的传热过程，传热受 多种因素（Ｔｓ、Ｔｗ、表面ＦｅＯ、水滴状态．．．）的影响， 总的传热效果可归结到传热系数ｈ上。ｈ值大，传 热效果就好；二冷区ｈ值分布合理。说明铸坯表面 温度分布均匀，而表面温度决定二冷喷水冷却温度。
铸坯表面：结晶器≠＝Ａ一口正 二冷区≠＝ｈ（Ｌ—Ｌ） 空冷区≠＝ｎ（赡一瑶）
５．４ 计算参数选择与处理 ·钢种热物性参数，如ＴＬ、Ｔｓ、ｐ、Ａ、Ｃ，参考文
献。 ·凝固潜热： 一查文献钢种潜热 一如查不到利用热焓一温度曲线（图１０） ·结晶器热流
≠＝Ａ一目正
≠＝ｃ。×Ｗ ｘ ＡＯ／Ｆ ·二冷区综合传热系数ｈ
”，她，二冷强度越大，连铸机生产率就越高。 １．２ 确保连铸坯的质量
二冷强度是受铸坯质量（尤其是裂纹）制约的。
铸坯裂纹形成决定于： ·钢高温力学行为。 ·铸坯表面状态。 ·高温铸坯第二相质量行为。 ·高温坯壳的变形。 上述因素的综合作用，刨造了裂纹形成和扩展
的条件，是与二冷制度密切相关的。 具体来说，与二冷相关的铸坯缺陷有（图１） ·表面纵裂纹 ·横裂纹 ·中间裂纹 ·中心裂纹 ·轿直裂纹 ·中心疏松 在设备与工艺一定的条件下，选择合适的二冷
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
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• 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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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
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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
6
轮胎钢芯线 滚珠 管线 钢轨
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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）
连铸坯表面裂纹形成及防止(蔡开科)
图2-17 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）
2 铸坯表面纵裂纹
（7） 结晶器振动
振痕浅，无角部纵裂纹； 振痕深，角部纵裂纹增加； 负滑脱时间值增大，板坯表面纵裂升高；＝0.2～0.3s，纵裂降低。 （8） 结晶器钢液流动 水口对中，防止产生偏流；水口材质浸蚀，出口流股不对称，造 成偏流。 水口插入深度合适
图2-8 结晶器液面波动对纵裂纹的影响
图2-9 液面控制方式对纵裂纹的影响
2 铸坯表面纵裂纹
（5） 结晶器热流和冷却
如图2-10所示，90×1000mm 板坯结晶器弯月面以下45mm热流 与纵裂纹指数关系。 ◆低碳钢（0.05%C），结晶器热 流>60Cal/cm2· s（2.1MW/ M2）, 纵裂纹增加； ◆中碳钢（0.11%C），结晶器热 流>41Cal/cm2· s(1.7MW/M2),纵裂 纹增加。
3 铸坯（1） 钢成分 C＝0.10～0.15%，坯壳厚度不均 匀性强，振痕深，表面易产生凹陷 或横裂纹；生产实践表明，C＝ 0.15～0.18%或0.15～0.20%时， 振痕浅了，铸坯边部横裂减少； 降低钢中[N]，防止氮化物沉淀； （2） 结晶器振动特点 振痕深度增加，横裂纹增加（图 3-4）； 振动频率f增加,振痕变浅，横裂纹 减少（图3-5）； 负滑脱时间增加，振痕深度增加 （图3-6），方坯tN=0.12～0.15s， 板坯tN=0.20s。
2 铸坯表面纵裂纹
（2） 结晶器钢水流动的合理性
液面波动±3～±5mm
浸入式水口对中，防止偏流 合理的浸入式水口设计（合适的出口直径，倾角） 合适的水口插入深度
（3） 结晶器振动
连铸钢水质量纯净度控制ppm战略(蔡开科)
C
鱼雷罐+喷CaC2
D 铁水罐喷石灰+Mg粉
E
铁水罐CaC2+Mg粉
F 铁水罐喷石灰+Mg粉
G
KR法
H
铁水罐喷镁粉
I
铁水罐喂包芯镁线
脱硫后 [S]/ppm
15 11 15 10.5 10 30 10 20 30
铁水罐 [S]/ppm
22 21 25 10.5 10 30 10 30 30
回硫 ppm
≤900；
70年代
≤800；
80年代
≤600；
90年代
≤100；
2000年后 ≤50。
纯净度是个相对概念，钢中的有害杂质元素降到什么样的 水平决定于钢种和产品的用途。
本文简要评述钢中五大有害元素在炼钢-精炼-连铸过程中 的去除及达到水平。
1. 钢中硫
1.1 钢中硫含量的要求
硫的主要危害：钢中[S]>0.015%时，连铸
碱度一定，渣中（FeO）太高， LP反而下降 ，渣稀会冲刷炉衬。
因此，在BOF渣R=3.0，（FeO）=20%， LP可 达150。
（2）较低的熔池温度
钢中[P]和渣中（MgO）含量的关系
（3）熔池搅拌动力学
在BOF中，LP仅为70~90，在顶底复吹转 炉，增加了熔池搅拌动能，加速了钢水与乳 化渣滴之间脱P反应，故LP比顶吹提高了 35~40%。
对于生产超低硫钢(<30ppm)，二次精炼脱硫方法有
出钢渣洗脱硫 钢包渣/金搅拌脱硫 喷石灰粉脱硫 真空室脱硫等 喂钙线脱硫
其[S]含量演变如表所示。
S<30ppm钢水脱硫
工艺 [S]开，ppm [S]终，ppm 脱硫率，% [N]终，ppm
BOF-LF-CC生产特殊钢连铸坯的质量控制-蔡开科
0.01%左右。 • 转炉冶炼前期脱磷。 • 终点温度和成分控制较难。
• 日本、韩国的钢厂早就采
用高拉碳法。目前国内不
少厂家也开始由低拉碳走 向高拉碳。如某厂冶炼45 钢生产统计表明终点拉碳 大于0.2%比低拉碳生产成 本降低20.45元/吨钢。冶 炼82B，拉碳[C]=0.4%左 右，吨钢成本节约13元。 终点钢水中a[o]降低（图
渣子来控制夹杂物可塑性。把夹杂物成分控制在相图锰铝 榴石范围内（图8）。当渣碱度为0.9~1.1，钢中酸溶铝 Als＜3ppm夹杂物组成为：
•
Al 2 O3
• SiO2 MnO Al2O3 =0.15~0.23
[Mn]
•
[Si] ≥1.7
• 此时可冷拔到0.15~0.23mm，断面收缩率达99.9%，解决
图16 Mn与Si平衡关系
(3)控制Al2O3夹杂形 成
如图17所示，增加[Si]会形成 液态MnO·SiO2夹杂。但对于 高碳Si-K钢，如Si=0.2%则钢 中[Al]s>0.003%，可能有固 态Al2O3析出堵水口。为保持 [Al]s＝0.003%水平，则可提 高Si含量以得到液态夹杂。 然而增加[Si]加入SiFe也多， 带入的残余Al也多，成本增 加，也降低了Mn/Si比，促进 了固态SiO2夹杂形成。
6. 连铸工艺优化是控制铸坯中心缺陷的基础
6.1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，沿铸坯纵剖面中心 轴线可发现：
中心疏松
中心缩孔
中心偏析（宏观偏析，它与疏松缩孔伴生）
点状或V形偏析（半宏观偏析）
连铸板坯缺陷对下工序的质量影响
连铸板坯缺陷对下工序的质量影响摘要：为满足用户对产品质量越来越严格的要求，生产价格便宜高质量产品是人们追求的目标。
而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。
关键字：连铸坯；质量控制引言：在现代的工业发展中，质量的高低已逐渐决定着企业的命运。
市场竞争以价格竞争为主转向以质量竞争为主，为了达到提高连铸板坯质量更好的为下工序服务的目标，使我们的产品在下游客户的手中能更好的体现使用价值。
一、连铸板坯缺陷的分类与分析1、连铸板坯缺陷的分类炼钢-精炼-连铸工艺流程生产的连铸板坯作为半成品共给轧钢，轧制成不公规格的板材以满足不同单位的需求。
只有提供高质量的连铸板坯，才能轧制出高质量的产品。
连铸板坯缺陷包括以下几个方面：连铸板坯的纯净度：主要是钢中夹杂物类型、形貌、尺寸和分布。
（1）连铸板坯的表面缺陷：主要是指连铸板坯的表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、夹渣、气泡等。
缺陷严重的会造成废品，甚至会已传至轧制产品内。
（2）连铸板坯的内部缺陷：主要是指连铸板坯内部裂纹、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。
2、连铸板坯缺陷的分析2.1连铸板坯夹杂物的主要来源钢中夹杂物数量要少，钢中总氧要低，在钢中的夹杂物呈弥散分布而避免成链状串簇状分布（1）内生夹杂物：主要是脱氧产物。
其特点是溶解氧增加，脱氧产物增多。
（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，其特点为夹杂物粒径大、组成复杂的氧化物、来源广泛、在连铸板坯中成偶然性分布、对产品危害大。
2.2连铸板坯表面裂纹缺陷连铸板坯裂纹包括表面裂纹（纵裂纹、横裂纹、网状裂纹）和内部裂纹（三角区裂纹、中心线裂纹）。
连铸板坯裂纹的形成是一个复杂冶金、物理过程。
是传热、传质、凝固和应力的相互结果。
带液芯的高温铸坯在连铸机运行过程中，各种力作用于高温坯壳产生变形，超过了钢的允许强度和应是产生裂纹的外因，钢对裂纹敏感性是产生裂纹的内因，而连铸机热工做状态和工艺操作是产生裂纹的条件。
连铸坯质量的控制
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............................................................ 错误!未定义书签。
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 (14)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 (19)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 (20)2.3.3 中间裂纹 (20)2.3.4 矫直裂纹 (21)2。
3。
5 压下裂纹 (22)2.3。
6 断面裂纹-——-中心线裂纹 (22)2。
3。
7三角区裂纹 (24)2。
3.8角部附近的裂纹 (25)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 (28)致谢 (29)摘要连铸坯质量决定着最终产品的质量。
连铸坯的质量控制
连铸坯的质量控制
2009-04-21
1、液相穴末端采用收缩 、 辊缝； 、 辊缝；2、改善铸坯导向 支撑系统； 、 支撑系统；3、更换弯曲 辊子； 、 辊子；4、调整浇铸温度 和速度； 、 和速度；5、维持正确的 结晶器锥度； 、 结晶器锥度；6、检查喷 水冷却系统； 、 水冷却系统；7、降低钢 水硫含量
夹杂物的控制
控制炼钢炉下渣量 钢包精炼渣的成分控制 保护浇铸 中间包控流装置 中间包覆盖剂 碱性包衬 钢种微细夹杂物去除 防止浇铸过程下渣和卷渣 防止Ar气泡吸附夹杂物 防止 气泡吸附夹杂物 结晶器钢水流动控制
缺
陷
原
因
主要影响因素
预防措施
内部横向裂纹
坯壳变形； 坯壳变形；坯壳受挤压
1、铸坯受弯曲力和矫 、 直力过大； 、 直力过大；2、支承辊 对正不良； 、 对正不良；3、坯壳鼓 肚；4、辊子偏心；5、 、辊子偏心； 、 钢水含硫量过大（＞ 钢水含硫量过大（＞ 0.02%） ）
1、改善铸坯导向支撑系 、 统；2、更换弯曲辊子； 、更换弯曲辊子； 3、调整浇铸温度与速度； 、调整浇铸温度与速度； 4、降低钢水硫含量；5、 、降低钢水硫含量； 、 降低辊子接触压力
内 容
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
铸坯表面质量
控制表面质量的必要性 表面缺陷形成原因：较为复杂， 表面缺陷形成原因：较为复杂，但总体 来讲， 来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控 制。
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制摘要:连铸坯得表面质量,主要就是指连铸坯表面就是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。
连铸坯这些表面缺陷主要就是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生得,与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口得设计,结晶式得内腔形状、水缝均匀情况,结晶器振动以及结晶器液面得稳定因素有关。
连铸坯得内部质量,就是指连铸坯就是否具有正确得凝固结构,以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。
二冷区冷却水得合理分配、支撑系统得严格对中就是保证铸坯质量得关键。
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、纯净度与质量得关系纯净度就是指钢中非金属夹杂物得数量、形态与分布。
与模铸相比,连铸得工序环节多,浇注时间长,因而夹杂物得来源范围广,组成也较为复杂;夹杂物从结晶器液相穴内上浮比较困难,尤其就是高拉速得小方坯夹杂物更难于排除。
夹杂物得存在破坏了钢基体得连续性与致密性。
大于50μm得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,并损坏冷轧钢板得表面等,对钢危害很大。
夹杂物得大小、形态与分布对钢质量得影响也不同,如果夹杂物细小,呈球形,弥散分布,对钢质量得影响比集中存在要小些;当夹杂物大,呈偶然性分布,数量虽少对钢质量得危害也较大。
例如:从深冲钢板冲裂废品得检验中发现,裂纹处存在着100~300μm不规则得CaO-Al2O3与Al2O3得大型夹杂物。
再如,由于连铸坯皮下有Al2O3夹杂物得存在,轧成得汽车薄板表面出现黑线缺陷,导致薄板表面涂层不良。
还有用于包装得镀锡板,除要求高得冷成型性能外,对夹杂物得尺寸与数量也有相应要求。
国外生产厂家指出,对于厚度为0、3mm得薄钢板,在1m2面积内,粒径小于50μm得夹杂物应少于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得重要性。
对于极细得钢丝(如直径为0、01~0、25mm得轮胎钢丝)与极薄钢板(如厚度为0、025mm得镀锡板)中,其所含夹杂物尺寸得要求就可想而知了。
北京科技大学蔡开科讲座资料 连铸坯(圆坯)质量控制
连铸凝固过程示意图
以20钢为例，钢水凝固冷却到室温放出热量是：
过热 25.2 kJ/kg 潜热 328 kJ/kg 显热 958 kJ/kg 总热量中大约1/3从液体→固体放出，其余
2/3是完全凝固后放出的
精品PPT
钢水在连铸机内凝固是一个热量释放和传递 的过程，铸坯边运行，边放热边凝固，形成 了很长的液相穴（10~20几米），在液相 穴长度上布置了三个冷却区：
疏松、缩孔、偏析） ◆ 铸坯形状缺陷（鼓肚、脱方、椭圆）
精品PPT
从生产流程来看，控制铸坯质量战略原则：
缺陷的精控品PP制T 策略图
从冶金传输观点，控制铸坯质量 ：
化学方法
连
传输行为
铸
坯
凝
固
外加场
成
型
过
程
应力应变
流体流动 溶质分配 凝固 热量传递
热应力应变
铸坯的洁净度 夹杂物的上浮
•铸坯表面缺陷 表面纵裂纹 表面横裂纹 表面夹渣 皮下气泡 角部裂纹
精品PPT
（4）在连铸机内运行的已凝固坯壳的冷 却可看成是经历“形变热处理”过程
带液芯坯壳在连铸机运行 过程中，坯壳承受： 外力作用（如拉应力、 机械力、鼓肚力…） 使坯壳发生变形 坯壳温度变化，发生 了δ→γ→α的反复相 变，相当于“热处 理”，影响铸坯质量 奥氏体晶界第二相质 点AlN、Nb（CN） 析出
精品PPT
上述几个方面现象是相互联系和相互制约的， 只有深入认识其规律性，才能在设备和工艺 上制定正确的对策，使连铸机达到生产效率 高和铸坯质量好的目的。
精品PPT
与方、板坯相比较，圆坯凝固特点是：
（1）圆坯无角部优先凝固。凝固坯壳收缩较均匀，鼓肚少 有发生。
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。
3-连铸坯中心缺陷的控制-冶金网.
1北京科技大学冶金与生态工程学院蔡开科孙彦辉2012.05连铸坯中心缺陷的控制2目录前言1. 连铸坯中心缺陷概念2. 连铸坯凝固低倍结构3. 铸坯中心缺陷评价4. 连铸坯低倍结构控制5. 连铸工艺优化6. 连铸电磁搅拌技术7. 连铸轻压下技术结语3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。
41 连铸坯中心缺陷概念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。
内部缺陷包括：z 中心疏松z 中心缩孔z 中心宏观偏析z V 形偏析（半宏观偏析）5这些缺陷会对轧制产品，尤其是对中厚板性能带来危害：制对铸坯中心硫化物夹杂物延伸使横向性能变坏； 板材冲击韧性下降造成钢材断裂；中心偏析易形成低温转变产物(马氏体和硫化物)，造成管线钢氢致裂纹（HIC）；高碳钢铸坯中心C、Mn偏析会发生碳化物和马氏体沉淀，引起抗拔脆断；铸坯中心疏松和偏析会引起钢轨呈“S”型断裂； 中心疏松缩孔偏析会使合金钢铸坯低倍检验不合格。
62. 连铸坯凝固低倍结构2.1铸坯低倍结构形成图2-1 铸坯低倍结构连铸坯低倍结构对产品质量有重要影响。
炼钢_精炼_连铸工艺生产高碳钢的质量控制
(3) 脆性断裂口包括平齐断口 ( Flat Break) 及 斜凹状断口 ( Pressed Hollow Break) 。
Keywords high carbon wire rod high carbon steel production quality control
1 前 言
随着工业化和现代化的发展 ,市场对钢材品 种结构和质量水平提出了新的要求 ,即要求钢材 品质向优质 、多功能 、高技术含量和高附加值方向 发展 。作为我国今后重点发展的高附加值金属制 品 ,如高质量的钢帘线 、电力和电气化铁路高耐蚀 锌 —铝合金镀层钢铰线 、高精度预张拉力钢丝绳 、 高应力气门簧用钢丝等都是以高碳钢坯 (C > 0. 6 %(w) ) 为原料 ,经高速线材轧机轧制 、热处理后 拉拨而成的 。国内多家拥有高线轧机的企业都纷 纷开始生产高碳钢 ,但受工艺 、设备条件所限 ,其 品质还不能满足用户要求 ,产品质量仍处于中低 档水平 。一些特殊品种尚不能生产 。目前国内高 线生产的钢丝及钢丝绳主要存在的质量问题是强 度偏低 、性能不均 、易脆断 、表面质量差 、耐腐蚀性 差 。尤其是钢丝在拉拨过程中脆断的问题 ,一直 是各企业想解决 ,但一直没有解决的质量问题 ,一 直是各企业想解决 ,但一直没有解决的质量问题 , 已成为严重制约着我国金属制品行业发展的障 碍 。本文讨论了炼钢 —精炼 —连铸流程主产高碳
②高纯净度 ( S + P) < 0. 02 % (w) ,N < 40 × 10 - 6 ,T〔O〕< 20 ×10 - 6 ;
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2.1.2钢中夹杂物与产品缺陷
• 钢中夹杂物数量、形状和尺寸决定于钢种和产
品用途（表1和表2）
产品
表 1 典型产品对钢洁净度要求 洁净度
备注
汽车板
T[O]<20ppm D<50μm
防薄板表面线状 缺陷
易拉罐
T[O]<20ppm D<20μm
防飞边裂纹
Shadow mask for CRT 防罩屏
D<5μm
• 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 2夹020/8/杂16 中的氧[O]夹为13～17ppm，说明钢中5
防止图象浸蚀
轮胎钢芯线
冷拔 0.15～0.25mm D<10μm
防冷拔断裂
滚珠 管线
T[O]<10ppm D<15μm 增加疲劳寿命
D<100μm 氧化物形态控制
酸气腐蚀
2单个 D<13μm
链状 D<200μm
断裂
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表 2 产品缺陷与夹杂物关系
钢种
产品缺陷
缺陷部位夹杂成 分
CaO-AL2O3
CaO- AL2O3,群落状 AL2O3
群落状 AL2O3,CaOAL2O3,
CaO-SiO2- AL2O3Na2O
CaO- AL2O3,群落状 AL2O3，MnO-SiO2-
AL2O3
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高附加值产品对洁净度要求：
• 钢中总氧T[O] 要低（<20ppm） • 夹杂物数量少 • 夹杂物尺寸要小（<50μm） • 夹杂物形态要合适
渣氧化性控制方法： ·渣稀释法：钢包加石灰、萤石或铝钒土造低熔点渣 。 ·渣还原处理：出钢时加CaO+Al,可把渣中（FeO+MnO） 降2到020/<8/156 %,铸坯中T[O]<15ppm，冷轧板缺陷大大降低。 19
精炼
（1）合适脱氧产物组成控制 钢包脱氧合金化后，把钢中氧[O]溶转变为夹杂物中氧[O]夹， 要减少钢中夹杂物,就是降低[O]夹，必须使脱氧产物上浮，它 决定于：
陷。
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图2－4 气泡＋Al2O3夹杂聚合 15
2.3 连铸坯中夹杂物来源 2.3.1内生夹杂物：主要是脱氧产物，其特点是： • [O]溶↑，脱氧产物增加； • 夹杂物尺寸细小<20μm； • 在钢包精炼搅拌，大部分夹杂物上浮； • 一般来说，对产品质量不构成大的危害； •钢成分和温度变化时有新的夹杂物沉淀
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2020/8/16 图2－5连铸过程中氧化物夹杂的来源 18
2.4 连铸坯夹杂物控制对策
炼钢
（1） 终点[O]溶 控制 [O]溶=f([C]、(FeO)、T)。 （2） 出钢下渣量 目标钢包渣层厚度50mm,下渣2kg/t。 （3）钢包渣氧化性 出 钢 渣 中 高 （ FeO+MnO ） 是 渣 子 氧 势 量 度 。 渣 中 （ FeO+MnO）高，板坯中T[O]高，冷轧板卷缺陷增加
DI 罐用镀锡 板
ERW 管材
镀锡板 深冲深拉用
冷轧钢板
凸缘缺陷
UT 缺陷 US 缺陷 炉渣分层 冲压缺陷
夹杂
UO 管材 UT 缺陷
UOE 管 US 缺陷 （厚钢板）
引起缺陷夹杂的 最小直径
150μm、60μm
150μm 220μm 400μm 500μm 250μm 400μm
200μm
220μm
• 铸坯形状缺陷：鼓肚和脱方
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2.连铸坯夹杂物
2.1 钢中非金属夹杂物与产品质量 2.1.1钢中夹杂物评价
• 金相法 • 电解法 • 硫印法 • 总氧T[O]法，T[O]= [O]溶+[O]夹
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• 转炉吹炼终点：[O]夹→0，[O]溶=600～ 900ppm，此时T[O]= [O]溶
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图2－6 FeO-MnO-SiO2三元相图 21
2〕用Si+Mn+Al脱氧 如图2－7所示： 形成的脱氧产物可能有：
·蔷薇辉石（2MnO·2Al2O3·5SiO2）； ·硅铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）； ·纯Al2O3(Al2O3>30%)。 要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区，则必
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2.2.3铸坯中偶然性夹杂物。如水口堵塞物，冲 入液相穴而留在铸坯中（图2－3）；
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图2－3（a）在线硫印夹杂物在板坯厚度方向 13 统计结果
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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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
（<5μm）。
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2.3.2外来夹杂：钢水与环境（空气、包衬、 炉渣、水口等）二次氧化产物，其特点是：
• 夹杂物粒径>50μm，甚至几百μm； • 组成复杂； • 来源广泛； • 偶然性分布； • 对产品性能危害最大。 • 生产洁净钢，就是要减少钢中夹杂物，尤其是要
为减少大颗粒夹杂物而奋斗。在连铸过程中夹杂 来源于图2－5。
·形成低熔点的脱氧产物 ·夹杂物传输到钢渣界面 ·渣相吸收夹杂物 就脱氧而言，分三种情况：
1〕用Si+Mn脱氧 如图2－6所示： 形 成 脱 氧 产 物 有 ： 纯 SiO2 （ 固 体 ） ； MnO·SiO2( 液 体 ) ； MnO·FeO(固溶体)。控制合适Mn/Si比，得液相MnO·SiO2。
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2.2 连铸坯夹杂物分布特征 2.2.1铸坯厚度1/4处夹杂物集聚（图2－1)
图2－1a铸坯内夹杂物分布
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• 图2－11b连铸坯夹杂物聚积
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图2－11c 2020/8/16 夹杂物扑捉面积与浸入深度关系 11
2.2.2铸坯表层2～20mm夹杂物集聚（图2－2） 图2－2 铸坯表层下夹杂物分布
连铸坯质量控制
蔡开科
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目录
•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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1.连铸坯质量概念
• 铸坯洁净度：夹杂物数量、形状、尺 寸和分布
• 铸坯表面缺陷：纵裂纹、横裂纹、网 状裂纹、夹渣、气孔
• 连铸坯内部缺陷：裂纹、中心疏松、 缩孔和偏析、非金属夹杂