连铸坯质量控制-蔡开科
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（<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。
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
·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。
陷。
2020/8/16
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
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：
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
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
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钢轨
T[O]<20ppm 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
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
• 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
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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
10
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
• 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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Fra Baidu bibliotek
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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
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
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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。
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
·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。
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
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：
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
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
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钢轨
T[O]<20ppm 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
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
• 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
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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
• 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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Fra Baidu bibliotek
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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
2020/8/16
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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
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