14.镇静钢锭的缺陷
钢锭的缺陷
缩孔：钢液在钢模里收缩时形成的缩腔叫缩孔．
横裂：是指钢锭表面发生的横向裂纹，一般在钢锭上，一般深度较浅，经精磨可祛除。
纵裂：是指钢锭表面产生的纵向裂纹，一般在钢锭上部和角部，而上部的裂纹很深，很难研磨消除。
结疤：钢锭表面，壳皮状或瘤子状的金属所溅粘的称为结疤，结疤多出现在钢锭下部。
重皮：在低倍试片的边缘，呈现出一种不规则的暗色疏松时，其周围聚集大量的氧化物夹杂，（主要是氧化亚铁）这叫翻复。
表面夹杂：是指镶嵌在钢锭表面肉眼可见的非减数夹杂物。
表面气孔：指暴露于钢锭表面肉眼可见的细小孔洞，多见于钢锭中下部，一般不深，可精整去除。
炸裂：钢锭表面极冷时产生的开裂，因开裂时常拌有响声，所以叫做炸裂。
上涨：钢锭头部呈不规则的凸起，这缺陷叫上涨，也叫冒涨。
网纹：钢锭表面出现的网状凸起叫网纹。
麻坑：钢锭表面存在的凹坑叫做麻坑。
双浇：钢锭表面四周明显可见的重接痕迹
飞边：存在于钢锭头部或尾部垂直于钢锭表面的金属薄片叫飞边。
飞翅：在钢锭表面形成的垂直于钢锭表面的薄片叫飞翅。
气泡：气泡是由于钢水除气脱氧不良或注钢系统原料潮湿等原因而造成钢锭或刚才的缺陷，一般分皮下气泡和内部气泡。
（防止方法：钢水氧化沸腾还原脱氧要良好，炉聊和一切与钢水接触的耐火材料要干燥，出钢槽、包子、手板、模子等要干燥，模子锈斑要清理干净，涂油要薄均。
）
白点：白点其实是一种细微的裂纹，在刚才横向低倍试样上呈放射性不规则的锯齿裂纹，在纵向低倍试样上是圆形或椭圆星的银亮点，因而叫白点。
（主要成因是氢气的原因）。
精品课程之钢锭的缺教材
由于浇注温度过低，浇注速度过慢，形成的翻皮。
3.5 皮下气泡 钢液中含有气体，当钢液凝固时未排除的气体形 成气泡，靠近钢锭外层的气泡称为皮下气泡。 防止措施： 1）做好浇注使用物料的干燥工作。 2）做好锭模辅具的烘烤工作。 3）锭模内壁平滑，做好锭模内壁的清理打磨工 作。 4）冶炼时充分脱气，并采用保护浇注工艺。
中心疏松
中心疏松由于 是最后凝固部 分，富含杂质 ，酸侵蚀时易 侵蚀成海绵状 小黑点。
2020/ห้องสมุดไป่ตู้/18
3.8.2 一般疏松 一般疏松是由于选分结晶，先结晶的树枝状晶， 晶轴比较干净，晶间则是富集偏析组元、气体和 非金属夹杂物的少量未凝钢液，它不能得到钢液 补充，凝固时不能充满晶间孔隙，形成一些细小 空洞。 防止措施： 1）适当降低注温或注速，快速结晶，使树枝晶 得不到发展，偏析减少。 2）提高钢液洁净度，充分去除气体、去除夹杂 物、搞好脱氧。 3）选择适当锭型，保证足够锻比。
白点缺陷图例
横向剖面的白点
纵向断口白点
3.8 疏松 疏松是指钢组织的不致密性。按存在的部位不同 分为中心疏松和一般疏松。 3.8.1 中心疏松 它通常出现在钢锭的头部和中部，是钢锭心部最 后凝固的粗大等轴晶，晶轴间没有钢液补充而形 成的孔隙。 防止措施： 1）合理注温注速，充分冒口补缩。 2）采用良好的冒口保温帽及发热剂。 3）采用真空处理等工艺降低钢中气体含量。 4）合理的高径比及锥度。
夹杂缺陷图例
3.7 白点 白点其实是一种细微的裂纹，在刚才横向低倍试 样上呈放射性不规则的锯齿裂纹，在纵向低倍试 样上是圆形或椭圆星的银亮点，因而叫白点 （主
要成因是氢气的原因）。白点是钢中的氢在应力 作用下向多向拉应力区富集，使钢产生氢脆，失 去塑性。 防止措施： 1）注意炉料烘烤干燥，冶炼时充分沸腾，采用 真空脱气，降低钢中氢含量。 2）对钢锭进行缓冷，锻件锻后及时装炉退火。 3）根据钢种、氢含量及锻件大小确定合理扩氢 退火规范。
金属塑性变形与压力加工
⑶中心等轴晶区: 由于结晶潜热的不断放出，散热 速度不断减慢，导致柱状晶生长停止，当心部液体 全部冷至实际结晶温度T1以下时，在杂质作用下以 非均匀形核方式形成许多尺寸较大的等轴晶粒。
2、铸造缺陷 铸造缺陷的类型较多，常见的有
缩孔、气孔、疏松、偏析、夹渣、 白点等，它们对性能是有害的. 缩孔：缩孔是由于液态金属结晶 时体积收缩且补缩不足造成的。 可通过改变结晶时的冷却条件和 加冒口等来进行控制。钢锭出现 缩孔在锻轧前应切除.
1、铸锭(件)的组织 铸锭(件)的宏观组织通常由三个区
组成:
⑴ 表层细晶区：浇注时， 由于冷模壁产生很大的过 冷度及非均匀形核作用， 使表面形成一层很细的等 轴晶粒区。
⑵ 柱状晶区：由于模壁温度升高，结晶放出潜热， 使细晶区前沿液体的过冷度减小，形核困难。加上 模壁的定向散热，使已有的晶体沿着与散热相反的 方向生长而形成柱状晶区。
(c) 变形80%
5%冷变形纯铝中的位错网
由于晶粒的转动，当塑性变
形达到一定程度时，会使绝
大部分晶粒的某一位向与变
形方向趋于一致，这种现象 称织构或择优取向。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
形变织构使金属呈
丝织构
板织构
现各向异性，在深
冲零件时，易产生
形变织构示意图
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构
黄 铜
加热温度 ℃
㈠ 回复 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷
及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位 与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合 并而使缺陷数量减少等。 由于位错运动使其由冷 塑性变形时的无序状态 变为垂直分布，形成亚 晶界，这一过程称多边 形化。
镇静钢钢锭的质量与缺陷
镇静钢钢锭的质量与缺陷时间:2010-12-25 11:29 作者:滨海管件点击: 224次合格的镇静钢钢锭除化学成分必须保证符合技术标准要求外，还应满足：达到规定浇高，头部一次缩孔呈碟形，不深入到钢锭本体；成分偏析小，非金属夹杂少；钢中气体含量少，钢锭无皮下气泡和内部气泡；钢锭表面质量好，无表面缺陷或虽有缺陷可通过修磨或火焰清理消除。
镇静钢钢锭缺陷分内部缺陷和表面缺陷两类。
内部缺陷有缩孔、疏松、偏析、裂纹、非金属夹杂等，这类缺陷往往只能在开坯和轧制成材之后通过低倍检验才能判定；表面缺陷有裂纹、结疤、翻皮、重接、夹渣等，在钢锭精整时即可发现，轻者可通过清理消除。
钢锭的缺陷可通过确定合理的工艺制度和严格的技术操作加以防止或减轻。
注温高宜慢注。
镇静钢下注速度一般为０．2～０．4m／ mｉn。
小钢锭和含易氧化元素(Re、Ｔｉ、Al等)的钢种趋高限。
浇注过程中要在满足平均注速要求的前提下，按照开流、跟流、增流、充填4个阶段控制注速的变化。
开浇后向模内加保护渣，浇至帽口线位置时要收流慢注，并向钢水面加发热型防缩孔剂。
帽部充填时间应为钢锭本体浇注时间的０．5～1．０倍。
对于纯净度要求严格的钢种，还应采取注流保护措施。
小型镇静钢钢锭，通常采用上小下大敞口模浇注。
浇注至预定高度时，收流减速，并立即用冷水封顶，细流充填。
充填时间应不少于锭身的浇注时间。
将深脱氧钢浇注成钢锭的方法及技术。
包括锭型及浇注方法的选择，注温、注速的控制等。
锭型及浇注方法选择镇静钢传统上采用上大下小带保温帽钢锭模浇注。
20世纪70年代后，一般钢种的镇静钢普遍改为上小下大敞口模上口挂绝热板浇注，使钢锭成坯率提高约8％～10％。
在中国为提高钢锭的表面质量，镇静钢普遍采取下注法。
一般要求高出钢种液相线温度(即过热度)60～100K。
小钢锭、下注趋高限；合适的注温应靠严格控制出钢温度来保证，并经炉外精炼或盛钢桶吹氩搅拌精确调整。
注速是调节注温的辅助手段。
钢锭_坯_在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径
甘肃冶金 2001年3月第1期钢锭(坯)在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径贾 静(兰州钢铁公司 甘肃省 兰州市 730020)摘 要 分析了钢锭(坯)轧制过程中出现翘皮、裂纹、断裂等常见缺陷的原因,并且提出了解决问题的途径。
关键词 分析解决 缺陷 途径1 前言钢锭(坯)在轧制过程中会出现翘皮、裂缝、断裂等多种缺陷而致废。
由于种种原因,90年代初以来,特别是近几年里,钢锭(坯)轧裂和翘皮的数量骤然上升并有居高不下之势。
为此,我们将近几年来发生的钢锭(坯)轧废情况统计分析结果列于表1(数据以每年退换钢锭的数量为依据)。
表1 钢锭(坯)轧裂退换统计表年 份钢 种废品数量致 废 原 因小 时(t)1995 1996 1997 1998 1999Q195—Q235沸钢258钢锭重接19.08t,翘皮、断裂Q235镇静钢— Q195—Q235沸钢118翘皮、断裂150220M nSi连铸坯70夹杂、断裂20M nSi钢47断裂Q195—Q235沸钢44翘皮、断裂150220M nSi连铸坯80夹杂、断裂1502Q235连铸坯40脱方Q235镇静钢100纵裂纹、发纹Q195—Q235沸钢220翘皮、断裂Q235镇静钢110裂纹、断裂Q195—Q235沸钢20断裂、裂口Q235镇静钢240纵裂纹、裂口、断裂2582352643302609收稿日期:2000-12-28表1的统计结果表明: 早期镇静钢锭质量比沸腾钢锭的好,但近两年来质量有下滑趋势。
钢锭(坯)在轧制过程中退废的主要缺陷是翘皮、裂纹和断裂。
平均每年退换钢锭293t ,由此造成的经济损失30余万元。
根据金属学和钢的热塑性变形原理,结合现场生产的实际情况,作者对这些缺陷的成因从炼钢工艺和轧钢工艺两方面进行分析。
2 炼钢工艺对钢锭质量的影响2.1 化学成分的影响对于碳素结构钢来讲,就元素影响而言造成轧制过程中出现裂纹、断裂极为有关的元素有S 、M n 、P 、Cu 。
铸锭缺陷分析
铸锭缺陷分析铸锭结晶组织一．1.金属与合金在凝固后均为晶体，把液态金属的凝固过程称为结晶。
纯金属的结晶过程是在一个恒定温度即结晶点下进行的，冷却强度较大时，实际结晶过渡带亦小，由于并列向前伸长有的晶核在相邻方向上互相抑制，因此，晶体容易沿着垂直于结晶面的方向连续地向液穴中心伸长成为柱状。
柱状晶的特点是伸长和排列都有一定的方向性。
合金与纯金属的结晶过程基本相同，也是从晶核开始，先形成树枝状然后发育成等轴晶或柱状晶，合金在一定的温度范围内结晶，当温度一降到这个温度范围时，溶体的任一点都可能产生晶核，在冷却强度不太大时，结晶温度范围大的合金其晶体都易发展成晶轴大小及长短基本相等或相近的等轴晶。
2.铸锭的结晶组织：由于铸锭结晶时沿整个截面上存在温度梯度，结晶条件不同，其结晶组织也不同，铸锭一般包括三个晶区：①细晶区：当液态浇入锭模后，由于模壁或结晶器温度较低，使表面层的液态金属受到强烈激冷，立即产生大量晶核，因不能充分长大又很快彼此相遇，加之模壁又能促进形核，所以在铸锭表层形成细晶区。
②柱状晶区：在细晶区形成过程中，模壁温度不断升高，加之锭的收缩，使金属和模壁之间产生一导热性较低的空隙，使剩余液态金属的冷却逐渐减慢，使细晶区前沿的液态金属的过冷度减小，形核困难，而原有晶粒则可继续长大，这时最外层的细小晶粒，一方面成为内部金属冷凝时向外散热的传导体，另一方面又成为柱状晶生长的起点，随着越向锭内，结晶速度愈低，那些晶轴垂直于模壁的晶粒就会毫无阻碍地继续向液态金属中长大，形成柱状晶区。
对纯度较高的金属如纯铜，结晶后柱状晶往往贯穿整个铸锭，形成“穿晶”③等轴晶区：随着柱状晶区的发展，模壁温度逐渐升高，使模壁方向方向的散热速度逐渐变慢，由于铸锭中心附近冷却强度小，产生的晶核数量亦少，并有充分机会向各个方向长大，因此铸锭中习部分形成了等式轴晶区，又因中心附近的液态金属冷却速度较慢，过冷度较小，因此铸锭中心附近的结晶组织多呈粗大等式轴晶。
钢锭_坯_在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径
甘肃冶金 2001年3月第1期钢锭(坯)在轧制过程中出现翘皮及断裂等常见缺陷的原因分析和防止途径贾 静(兰州钢铁公司 甘肃省 兰州市 730020)摘 要 分析了钢锭(坯)轧制过程中出现翘皮、裂纹、断裂等常见缺陷的原因,并且提出了解决问题的途径。
关键词 分析解决 缺陷 途径1 前言钢锭(坯)在轧制过程中会出现翘皮、裂缝、断裂等多种缺陷而致废。
由于种种原因,90年代初以来,特别是近几年里,钢锭(坯)轧裂和翘皮的数量骤然上升并有居高不下之势。
为此,我们将近几年来发生的钢锭(坯)轧废情况统计分析结果列于表1(数据以每年退换钢锭的数量为依据)。
表1 钢锭(坯)轧裂退换统计表年 份钢 种废品数量致 废 原 因小 时(t)1995 1996 1997 1998 1999Q195—Q235沸钢258钢锭重接19.08t,翘皮、断裂Q235镇静钢— Q195—Q235沸钢118翘皮、断裂150220M nSi连铸坯70夹杂、断裂20M nSi钢47断裂Q195—Q235沸钢44翘皮、断裂150220M nSi连铸坯80夹杂、断裂1502Q235连铸坯40脱方Q235镇静钢100纵裂纹、发纹Q195—Q235沸钢220翘皮、断裂Q235镇静钢110裂纹、断裂Q195—Q235沸钢20断裂、裂口Q235镇静钢240纵裂纹、裂口、断裂2582352643302609收稿日期:2000-12-28表1的统计结果表明: 早期镇静钢锭质量比沸腾钢锭的好,但近两年来质量有下滑趋势。
钢锭(坯)在轧制过程中退废的主要缺陷是翘皮、裂纹和断裂。
平均每年退换钢锭293t ,由此造成的经济损失30余万元。
根据金属学和钢的热塑性变形原理,结合现场生产的实际情况,作者对这些缺陷的成因从炼钢工艺和轧钢工艺两方面进行分析。
2 炼钢工艺对钢锭质量的影响2.1 化学成分的影响对于碳素结构钢来讲,就元素影响而言造成轧制过程中出现裂纹、断裂极为有关的元素有S 、M n 、P 、Cu 。
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的区别
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢机械设计工作者，最经常遇到碳钢钢材的选择，以下内容可以帮助你了解一些最基本的知识。
根据炼钢时脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三类。
沸腾钢为脱氧不完全的钢。
浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来。
这类钢的特点是钢中含硅量很低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。
优点是钢的收率高，生产成本低，表面质量和深冲性能好。
缺点是钢的杂质多，成分偏析较大，所以性能不均匀。
镇静钢为完全脱氧的钢。
通常铸成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。
由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。
优质钢和合金一般都是镇静钢。
半镇静钢为脱氧较完全的钢。
脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。
这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，在冶炼操作上较难掌握。
镇静钢killed steel 根据冶炼时脱氧程序的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。
镇静钢为完全脱氧的钢。
通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。
由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。
优质钢和合金钢一般都是镇静钢目录1基本简介整体分类改变形态2分类1基本简介模式根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式：①硅镇静钢（用Si+Mn脱氧）；②硅铝镇静钢（Si+Mn+少量Al脱氧）；③铝镇静钢（用过剩Al>0.01%）。
[1]整体分类用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物有：①纯SiO2(固体)；②MnO·SiO2（液体）；③MnO·FeO（固溶体）。
对于硅镇静钢，控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2，钢水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡，影响铸坯质量。
低碳铝镇静钢冷轧基板表面起皮缺陷成因分析及控制
2019年第4期 LYS Science-Technology& Management·16·低碳铝镇静钢冷轧基板表面起皮缺陷成因分析及控制杨秀枝（涟钢技术中心）摘 要 本文通过金相检验、扫描电镜观察、能谱分析、板坯剥皮检测等手段，结合工艺数据分析，对涟钢低碳铝镇静钢冷轧基板表面起皮缺陷形成的原因进行了深入研究。
研究表明：引起冷轧基板表面起皮缺陷的主要原因为连铸非稳态下的二冷控制不当形成的铸坯表面横裂纹。
通过制定优化二冷强度和消除扇形段漏水等方案，有效解决了冷轧基板表面起皮的问题，显著降低了该钢种的热轧不合格率。
关键词 表面起皮；横裂纹；二冷制度冷轧产品的表面质量是影响其使用性能的重要因素之一，而冷轧基板的表面质量又直接决定了最终冷轧产品的表面质量，因此，严格控制冷轧基板的表面质量是保证冷轧产品质量的必要条件。
一直以来，表面裂纹是热轧卷最常见同时也是最难控制的一种表面缺陷，而表面起皮正是其中的典型代表[1]。
本文针对正常生产情况下涟钢某低碳铝镇静钢冷轧基板上发现批量的表面起皮缺陷，采用金相检验、扫描电镜观察、能谱分析以及板坯剥皮检查等手段，结合工艺分析，找出表面起皮缺陷发生的主要原因，通过采取相应的控制措施，抑制该缺陷的发生，保证了钢种的热轧合格率。
1 实验材料及过程实验材料取自涟钢生产低碳铝镇静钢出现表面起皮缺陷的冷轧基板。
其典型生产工艺流程：顶底复吹氧气转炉→LF 精炼→常规板坯连铸→2250热轧。
实验过程如下：在该低碳铝镇静钢热轧卷上具有典型表面起皮缺陷的部位切取小块钢板，制成1.5mm*1.5mm 大小的金相试样2块，分别进行表面和截面的金相分析、扫描电镜观察和能谱分析。
同时，对同浇次未轧板坯进行表面剥皮处理后检查。
2 实验结果与分析根据表检仪统计结果显示缺陷主要随机分布于热轧卷的上表面，典型的热轧卷表面起皮缺陷的表检仪形貌见图1所示。
由图1可见，缺陷一般呈现多个宽2-3mm ，长3-10mm 的线性缺陷密集出现，同时在表检仪上清晰可见部分缺陷的一端有起皮和折叠的现象。
锻造工艺学及模具设计复习思考题
锻造工艺学及模具设计复习思考题1)试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。
2)钢锭常见缺陷有哪些它们产生的原因和危害性是什么3)常见的型材缺陷有哪些它们产生的原因和危害性是什么4)锻造用型材常采用哪些方法下料各自有何特点5)铸锭作为锻造坯料时如何下料6)试说明锻前加热的目的和方法。
7)氧化和脱碳有哪些共性和异性8)氧化和脱碳可产生哪些危害如何防止9)过烧和过热有哪些危害如何防止10)导致裂纹产生的内应力有几种清阐述它们相应的应力状态。
11)通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处原因何在如何防止12)锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么13)怎样确定碳钢的始锻和终锻温度它们受到哪些因素的影响14)为什么要制定合理的加热规范加热规范包括哪些内容其核心问题是什么15)两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响16)选择加热速度的原则是什么提高加热速度的措施有哪些17)均热保温的目的是什么18)冷锭和热锭的加热规范各有什么特点为什么、19)少无氧化加热主要有哪几种方法其中火焰加热法的基本工作原理是什么20)金属断后冷却常见缺陷有哪些各自产生原因是什么21)为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹22)金属锻后冷却规范一般包括哪些内容23)锻件热处理的目的是什么24)中小锻件通常采用哪些热处理各自作用是什么25)通常大锻件采用哪些热处理各自作用是什么26)导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么27)镦粗和拔长各有哪些用途28)镦粗工序主要存在哪些质量问题试分析它们产生的原因及其预防措施。
29)拔长工序主要存在哪些质量问题试分析它们产生的原因及其预防措施。
30)为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差应怎样解决31)空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么应采取哪些措施加以解决32)试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
33)冲孔时易出现哪些质量问题应采取什么措施解决34)试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
第4章 铸锭缺陷的控制
第四章 铸锭及质量控制
河北科技大学
铸锭是把在炼钢炉中冶炼好的钢水倒入盛钢桶内。进行 最后的脱氧、调整成分和调整温度处理后，注入钢锭模中 凝固成为钢锭；或是在连续铸钢设备中铸成钢坯；钢液注 入一定形状的模型中直接得到冶金产品的过程称为铸钢。
河北科技大学
第一节 钢锭的凝固与结晶组织
（一）晶核形成的条件是什么?
河北科技大学
• 实际金属结晶主要以树枝状长大. • 这是由于存在负温度梯度，且晶核棱
角处的散热条件好，生长快，先形成 一次轴，一次轴又会产生二次轴…， 树枝间最后被填充。
负温度梯度
河北科技大学
二、钢锭凝固组织的三个典型区域及形成原因？
当钢液进入锭模时，表层钢液因模壁的激冷作用获得较大 的过冷度(ΔT)，从而达到临界晶粒尺寸(rk)的数目较多，加 上模壁也有促进成核的作用，故依附粗糙的模壁立即生成极 细小的密集的晶核。
从结构条件分析：只有在一定的过冷度下，结构起伏的最大尺 寸rmax超过某一临界值才能形成晶胚。
河北科技大学
（二）晶核形成的方式有哪些？
在金属液中形成等于或超过一定临界大小的新相晶核的过程。
但并不是所有的晶胚都能转化成晶核。要转化成晶核还需要 满足一定条件。
晶坯长大时，一方面由于在这 个区域中原子由液态的聚集状态转 变为固态的排列状态，使体系的自 由能降低（固、液相之间的体积自 由能差）；另一方面，由于晶坯构 成新的表面，又会引起表面自由能 的增加（单位面积表面能σ）。
这种密集的晶体在极大的 温度梯度下，急速成排地向 内生长，其难以在侧面发展 二次或三次轴，因此就形成 主要由垂直于模壁的细小密 排单轴晶组成的激冷层。
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随着激冷层的形成，模壁因温 度迅速升高而膨胀，钢锭表面则因 凝固冷却而产生线收缩，于是钢锭 与模壁之间出现了一个小间隙，因 而钢液冷却速度很快减慢，
钢结构基本原理 思考题简答题 答案
钢结构基本原理 简答题思考题 答案2、钢结构的特点是什么？①强度高、重量轻；②材质均匀、可靠性高；③塑性、韧性好；④工业化程度高；⑤安装方便、施工期短；⑥密闭性好、耐火性差；⑦耐腐蚀性差。
第二章钢结构的材料6、什么是钢材的主要力学性能（机械性能）？钢材的主要力学性能（机械性能）通常是指钢厂生产供应的钢材在标准条件（2065℃）下均匀拉伸、冷弯和冲击等单独作用下显示的各种机械性能（静力、动力强度和塑性、韧性等）。
7、为什么钢材的单向均匀拉伸试验是钢材机械性能的常用试验方法？钢材的单向均匀拉伸比压缩、剪切等试验简单易行，试件受力明确，对钢材缺陷的反应比较敏感，试验所得各项机械性能指标对于其它受力状态的性能也具有代表性。
因此，它是钢材机械性能的常用试验方法。
8、净力拉伸试验的条件有哪些？①规定形状和尺寸的标准试件；②常温（2065℃）；③加载速度缓慢（以规定的应力或应变速度逐渐施加荷载）。
9、在钢材静力拉伸试验测定其机械性能时，常用应力-应变曲线来表示。
其中纵坐标为名义应力，试解释何谓名义应力？所谓名义应力即为试件横截面上的名义应力σ=F/A 0（F 、A 0为试件的受拉荷载和原横截面面积）。
10、钢材的弹性？对钢材进行拉伸试验，当应力σ不超过某一定值时，试件应力的增或减相应引起应变的增或减；卸除荷载后（σ=0）试件变形也完全恢复（ε=0），没有残余变形。
钢材的这种性质叫弹性。
11、解释名词：比例极限。
比例极限：它是对钢材静力拉伸试验时，应力-应变曲线中直线段的最大值，当应力不超过比例极限时，应力应变成正比关系。
12、解释名词：屈服点屈服点：当钢材的应力不增加而应变继续发展时所对应的应力值为钢材的屈服点。
13、解释名词：弹性变形弹性变形：卸除荷载后，可以完全恢复的变形为弹性变形。
14、解释名词：塑性变形塑性变形：卸除荷载后，不能恢复的变形。
15、解释名词：抗拉强度抗拉强度：钢构件受拉断裂时所对应的强度值。
钢在轧制中常见的缺陷总结
(5)矫直机调整不当。
弯曲（弯头）
型钢沿垂直或水平方向呈现不平直的现象称为弯曲，一般为镰刀形或波浪形，仅只头部的弯曲叫弯头。
(1)轧机调整不当，轧辊倾斜或跳动，上、下辊径差大，造成速度差大。
(2)出口卫板安装不正确，卫板梁过低或过高。
(1)头太、头小产生的主要原因是轧制温度和轴瓦的磨损及轧机部件的松动等造成。
2)腰厚、腰薄产生的主要原因是：如按孔型设计头部压下量为77—70.3=6.7mm；腰部压下量为16一14.5＝1.5mm，如果六孔压下量加大l.5mm，则头部尺寸为75.5mm压下量由6.7mm减少到5.2mm，腰部压下量由1.5mm减少到0，自然头部对腰部有拉伸加之腰部无压下而宽展，所以腰变薄，反之腰部变厚。
(1)主要是由于加热温度过高或在高温区停留时间太长。
(2)加热操作不当或炉内氧化性气氛过强。
耳子
在钢轨的外表面上沿长度方向出现一条金属凸起称耳子，多出现在轨头中央开口处及轨底边端等部位。
(1)轧机操作调整不当或成品前孔磨损严重，造成成品孔压下量过大。
(2)钢坯温度低，造成轧制过程中的宽展大。
(3)入口导板安装偏斜、松动，轧件进孔不正。
(1)孔型设计不良，轧辊车削不正确及轧机调整不当，使轧件进入成品孔时由于金属量不足，造成孔型充填不满。
(2)轧槽错牙或入口导板安装不当，造成轧件某一面缺少金属，再轧时孔型充填不满。
(3)前、后孔磨损程度不一样。
(4)园轧件弯、扭造成进孔不正。
(5)对于工、槽钢，困钢坯不清理，往往出现结疤掉到闭口腿内，在轧制过程中便会出现周期性的腿尖缺肉。
(1)导卫板安装不当，对轧件压力过大，将轧件表面划伤。
低碳铝镇静钢夹杂缺陷控制
第43卷第1期2021 年 2 月甘肃冶金GANSU METALLURGYVol.43 No.1Feb.,20211引言目前钢铁行业竞争激烈,提产量、降成本是企业发展的目标。
山西建龙为了降低炼钢系统生产成本,采用了 2炉对3机的生产组织模式，用于生产SPHC 、Q195等低碳铝镇静钢。
冶炼节奏更紧凑，连铸压钢时间短，过程温明显降低，新生产模式下吨钢降本增效近24元，效果明显。
因生产节奏紧，氩站吹氩时间低于标准,达不到吹氩效果,从而导致钢水洁净度差，卷板表面夹杂缺陷比例显著升高5.3%,质量损失较大。
对标国内先进钢厂，其他钢厂都采用提高吹氩质量及改进中 间包冶金、结晶器冶金的方式减少夹杂,结果都 产生不错的效果。
为此,山西建龙对新生产下夹 杂缺陷产生进行攻关,并采取针对性方案抑制质文章编号:1672-4461( 2021) 01-0065-03低碳铝镇静钢夹杂缺陷控制任志鑫，刘超超，刘松，王超(山西建龙实业有限公司，山西 运城043800)摘要:为降低生产成本，提高生产节奏，山西建龙在生产低碳铝镇静钢时，采用两炉对三机生产组织模式。
在新的生产节奏下，热轧卷板夹杂缺陷比例显著升高，主要表现为保护渣卷渣和Al 2O 3夹杂缺陷。
试验表明，转炉终点 氧含量、软吹时间、拉速不稳造成液面波动是导致夹杂缺陷的主要原因。
通过工艺改进，快节奏下的夹杂缺陷得到了有效控制，夹杂缺陷比例明显降低。
关键词:夹杂;卷渣;皿2。
3；液面波动中图分类号:TG335 文献标识码:AControl of Inclusion Defects in Low Carbon Al-Killed SteelREN Zhi-xin , LIU Chao-chao , LIU Song , WANG Chao(Shanxi Jianlong Industrial Co. Ltd., Yuncheng 043800, China )Abstract : In order to reduce production costs and increase production rhythm , Shanxi Jianlong adopts a two-furnace-to-three-machine production organization model when producing low-carbon aluminum stabilized steel. Under the new produc tion rhythm , the proportion of inclusion defects in hot-rolled coils has increased significantly , mainly manifested in the in clusion slag and ALO 3 inclusion defects. Tests have shown that the end-of-converter oxygen content , soft blowing time , andunstable drawing speed are the main causes of inclusion defects. Through the process improvement , the inclusion defectsunder the fast pace have been effectively controlled , and the proportion of inclusion defects has been significantly reduced. Key Words : inclusions ; slag coiling ; Al 2O 3;liquid level fluctuation2夹杂缺陷形貌通过夹杂物检测对比可分为两类。
沸腾钢镇静钢和半镇静钢和特殊镇静钢
沸腾钢镇静钢和半镇静钢和特殊镇静钢脱氧不完全的。
一般用和少量脱氧后，中还留有高于碳氧平衡的氧量，与碳反应放出气体。
因此，在浇注时钢水在钢锭模内呈现象，故称为沸腾钢。
一般皆为。
它是脱氧不完全的，浇注时钢水在锭模中放出大量一氧化碳气体，造成沸腾现象。
与比较，这种钢的大，成本低，表面质量好；但其内部质量不均匀。
以“沸”或“F”为代号，如普通碳素钢甲3沸或A3F。
沸腾钢的结构如图所示，可分为5个带：(1)坚壳带。
钢液接触模壁后受到强烈冷却，形成由细小等轴晶组成的无气泡的致密、坚实的外壳带。
一般厚度为12～25mm。
(2)蜂窝气泡带。
钢锭下部的柱状晶在向锭心生长时，平行于柱状晶生长方向而逐渐长大成为椭圆形气泡组成。
(3)中心坚固带。
为防止出现过分严重的偏析在钢液上面加盖封顶后，抑制了碳氧反应，气体停止析出，蜂窝气泡终止生长，而结晶继续进行，形成无气泡的由柱状晶组成的中心坚固带。
(4)二次气泡带。
随柱状晶的生长，由于偏析作用碳氧富集到一定程度时，碳氧反应重新发生，产生的气泡分布在钢锭整个高度，成为二次气泡带。
(5)锭心带。
当模壁温度与钢锭中心温度之差很小时，钢锭心部形成等轴晶，成为锭心带。
此时沸腾已大致停止，但仍有少量气孔形成，部分气泡还能逐渐上移聚合长大为头部大气泡。
构成头部疏松区。
沸腾钢钢锭凝固时强烈析出气体，在各类钢锭中，偏析最为严重。
钢锭越大，沸腾越烈，延续时间越长，偏析发展愈严重。
沸腾钢钢锭的典型结构1坚壳带；2蜂窝气泡带；3 中间坚固带 4一二次气泡带；5一锭心带；6一沸腾钢由于有良好的沸腾作用，钢锭可形成一个纯净、坚实的外壳，故轧成的产品表面质量较好，特别适于制造。
并因含、量较低，有良好的焊接、冷弯和冲压性能，一些冷冲压件如拖拉机箱、汽车壳体等均使用沸腾钢。
还用它轧制一般、中板、、和。
沸腾钢钢锭头部没有集中缩孔，轧制成坯后切头率低，且消耗和少，故成本较低。
大多数国家沸腾钢的产量占模铸钢总产量的40％～50％。
钢锭的组织和缺陷
原始晶粒
滑移线
变形度增加
晶粒被拉长 或者压扁 细条状 纤维组织
等轴 晶粒
（1）随着应变量的增加，晶粒被拉长或者压 扁，呈细条状或者纤维状；
（2）晶粒破碎，晶格扭曲，位错密度急剧增 加。
塑性变形过种中的性能变形 塑性变形过程中材料内部的 晶格畸变，晶粒破碎，晶体缺陷 特别是位错密度增加，会使晶体 的性能发生明显的变化。
物理性能 力学性能
电阻增加
• 强度、硬度增加 • 塑性、韧性降低 抗腐蚀性能降低 冷塑性变形导致金属材料的强度、硬度 升高，塑性、韧性降低的现象称为加工硬化 或形变强化。
• 70％冷轧变形后，纯铁及低碳钢的σb 可提高400～500MPa； • 80％冷变形后，细片状P的wC1.0%高碳 钢σb可提高1100～1200MPa； • 90％冷拔变形后，细片状P的wC1.0%高 碳钢丝σb可达3000MPa。
第七节
碳钢的分类和牌号
一、碳钢的分类
1 按含碳量分类 低碳钢 （wc<0.25%)
中碳钢
高碳钢
(0.30<wc<0.60%)
(wc >0.60%)
2
按质量分类
普通碳素钢
ws<0.035~0.05%
wp<0.035~0.045%
ws<0.030~0.035% wp<0.030~0.035% ws<0.02% wp<0.03%
基本上保持加工硬化效果；
工程应用
• • • • 降低内应力，稳定零件尺寸； 提高导电性； 防止SCC。 此阶段称为“去应力退火”
再结晶
• • • •
加热温度较高； 组织恢复为细小的等轴晶粒； 内应力完全消失； 加工硬化效果消除，材料的塑性变形能力 恢复； • 性能：强度、硬度降低，塑性、韧性恢复。
各种缺陷的分析及产生原因
锻造成形过程中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷：（1）缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷，但它们出现的部位可以控制。
钢锭中顶端的保温冒口，造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件，一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩，另一方面使缩孔和疏松集中于此处，以便锻造时切除。
（2）偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。
偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种，前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除，后者只能通过锻造来减轻其影响，使杂质分散，使显微孔隙和疏松焊和。
（3）夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。
常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。
夹杂使钢锭锻造性能变化，例如当晶界处低熔点夹杂过多时，钢锭锻造时会因热脆而锻裂。
夹杂无法消除，但可以通过适当的锻造工艺加以破碎，或使密集的夹杂分散，可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。
（4）气体钢液中溶解有大量气体，但在凝固过程中不可能完全析出，以不同形式残存在钢锭内部。
例如氧与氮以氧化物、氮化物存在，成为钢锭中夹杂。
氢是钢中危害最大的气体，它会引起“氢脆”，使钢的塑性显著下降；或在大型锻件中造成“白点”，使锻件报废。
（5）穿晶当钢液浇注温度较高，钢锭冷却速度较大时，钢锭中柱状晶会得到充分的发展，在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒，这种组织称为穿晶。
在柱状晶交界处（如方钢锭横截面对角线上），常聚集有易熔夹杂，形成“弱面”，锻造时易于沿这些面破裂。
在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。
（6）裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当，钢锭表面会产生裂纹。
锻造前应将裂纹消除，否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。
（7）溅疤当钢锭用上注法浇注时，钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上，这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体，便成溅疤。
溅疤锻造前必须铲除，否则会形成表面夹层。
二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷：（1）裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除，经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。
镇静钢
产品介绍
镇静钢是指完全脱氧的钢，即氧的质量分数不超过0.01%（一般常在0.002%~0.003%）。根据冶炼时脱氧程 度的不同，钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。镇静钢通常铸成上大下小带保温帽的锭型，浇铸 时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故 钢的收缩率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金钢一般都是镇静钢 。
低碳铝
低碳铝镇静钢（LCAK钢）常用于冰箱等家电面板的原材料，随着社会的进步，用户对低碳铝镇静钢冷轧板的 质量要求也越来越高，这就要求铸坯需要有高的洁净度。作为典型的非稳态浇铸，连铸开浇阶段由于浇铸状态的 极不稳定，很容易引起结晶器保护渣的卷入和钢水的严重二次氧化。
对于低碳铝镇静钢而言，恶化头坯洁净度的主要因素是中间包二次氧化，并且除了由空气造成的中间包二次 氧化外，更大程度上的二次氧化是由中间包耐火材料及覆盖渣等因素造成的。
（1）合适的Mn/Si
①Mn/Si低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞的可能性；
②Mn/Si高时生成典型的MnO·SiO2（MnO54.1%，SiO245.9%），夹杂物容易上浮。
为此，采用钙处理（喂Si-Ca线或Ca线）来改变Al2O3形态。
（1）加铝较少
[Al]s较低，采用轻钙处理
轻钙处理后生成钙长石CaO·Al2O3·SiO2(CaO20%～25%，Al2O337%，SiO244%)或钙黄长石 2CaO·Al2O3·SiO2（CaO40%，Al2O337%，SiO222%）。希望把夹杂物成分控制在CaO-SiO2-Al2O3相图中的阴 影区。夹杂物钙长石熔点低（1200～1400℃），在钢液中易上浮，可浇性好，不堵水口；热轧时夹杂物式
钢锭的结构及缺陷对锻件质量的影响
钢锭的结构及缺陷对锻件质量的影响摘要：钢铁锻件生产过程中环境友好成型技术要求对环境污染小、材料消耗少、生产成本低。
文章结合钢锭在凝固过程中形成的结构特点及组织缺陷，从偏析和夹杂缺陷及防治措施、气体和气泡缺陷及防治措施、缩孔和疏松缺陷及防治措施等方面论述了钢锭的结构及缺陷对锻件质量的影响。
关键词：钢锭；缺陷；锻件质量前言随着现代机械装配制造业的发展，金属材料锻件的环境友好成型加工技术正在受到越来越多的重视。
环境友好成型要求在金属材料锻件生产过程中具有对环境污染小、材料消耗少、生产成本低的技术优势[1]。
钢锭是由冒口、底部、锭身组成。
钢锭表层为细小等轴结晶区，向里分别为柱状结晶区、枝状结晶区，心部为粗大等轴结晶区。
大铸锭下料属于自由锻，用自由锻方法进行开坯，将锭料两端切除，按一定尺寸将坯料分割[2]。
锻造生产的发展总趋势是使锻件形状、表面质量、尺寸最大限度与产品相接近，以到少、无切削加工的目的。
发展精密锻造成形技术，发展高效的锻压设备有利于锻件质量的提高。
为适应大批量生产的需要，应发展专业化的连续生产线，利于进行技术改造及采用先进工艺，提高锻件的内在质量，提高锻造生产的机械化、自动化水平。
钢锭的结构及缺陷对锻件质量影响较大，减少钢锭缺陷有利于较少锭料两端切除量，增大材料利用率，节约钢材，保护环境，促进锻造行业可持续发展。
1 钢锭的结构特点及组织缺陷在锻造生产中，钢锭是大中型自由锻件的原材料。
钢锭是在金属模具中冷却凝固而成，锭模内的结晶条件影响钢锭内部组织结构，钢铁材料结晶的动力学条件和热力学条件影响材料组织结构。
在钢锭形成过程中，浇入金属模中的钢液受到低温金属模壁的冷却，形核率增大，在表层形成细小的晶粒区。
受到金属模中金属液体流动的影响，金属液体在金属模中各处的传热条件和冷却很不均匀，在垂直于金属模壁方向热传导块，导致钢锭的内部化学成分、金属结晶组织、以及结晶后钢锭中非金属夹杂物分布也不均匀。
比重较大的非金属夹杂物沉积在钢锭下部。
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镇静钢锭的缺陷主要有缩孔、缩松、偏析、气泡等，简要介绍如下：
()一缩孔及缩孔残余
钢锭中也出现缩孔图4.28
和纯金属铸锭一样，钢液在凝固时要发生收縮，因此在凝固后的钢锭中就出现缩孔
缩孔处
缩孔处是钢锭最后凝固的地方，是偏析、夹杂物和缩松密集的区域
缩孔的处理
在开坯时，一定要将缩孔切除干净
缩孔残余及其危害
1.如果切头时未被除净，遗留下的残余部分，称为缩孔残余
2.缩孔残余的存在，在热加工时会引起严重的内部裂纹
影响缩孔的因素及措施：
除了浇注工艺和锭模设计因素外,含碳量对缩孔也有重要影响。
随着含碳量的增加，钢液的凝固温度范围增大，因此其凝固收缩量也增大。
高碳钢的缩孔比低碳钢要严重得多
高碳钢在浇注时最好使用体积较大的保温冒口
因此更要注意缩孔残余，浇注时最好使用体积较大的保温冒口
()二•缩松
缩松是钢不致密性的表现
部位：
多出现于钢锭的上部和中部。
分布：
在横向切片上，缩松有的分布在整个截面，有的集中在中心。
前者称为一般缩松，后者称为中心缩松
影响：
不同程度的缩松，对钢的塑性和韧性的影响程度也不同
处理：
一般情况下，经过压力加工可以使之得到改善。
但若中心缩松严重，也可能由此使锻、轧件产生内部断裂
原因：
形成缩松的主要原因与纯金属铸锭的相同
气体和夹杂物：
当钢中含有较多的气体和夹杂物时，会增加缩松的严重程度。
()三•偏析
偏析一般是无法避免的
偏析种类及影响：
其中的枝晶偏析可经高温塑性变形和扩散退火后消除,而区域偏析，主要是方框形偏析和点状偏析，则将影响钢材的质量
方框形偏析的性质：
方框形偏析是一种最常见的正偏析
方框型偏析的形态：
在经过酸浸的低倍组织切片上常可见到如图4.30，其特征是在钢材半径的一半处，大致呈方形，出现内外两个色泽不同的区域。
方框型偏析的形成及正偏析：
1.方框形偏析的形成与钢锭的结晶过程有关，钢锭表层的细晶粒区,因结晶速度
快，基本上不产生偏析，在柱状晶的形成过程中，由于是选择结晶，把碳硫磷等杂质不同程度推向钢液内部,结果在柱状晶与中心等轴晶区之间，集聚了较多杂质，形成区域偏析
2.由于此处含碳量高于先结晶的表面细晶区的含碳量，所以它属于正偏析
钢锭纵剖面上的三个偏析带
●A形偏析带在横截面上即为方框形偏析或点状偏析。
●V形偏析带是由干保温冒口内钢液向下补缩而形成的，因为保温冒口内钢液
杂质富集，所以向下补缩时形成了漏斗形偏析。
在钢锭的横截面上，V形偏析表现为中心偏析。
●钢锭底部的锥形反偏析带，含有粗大的硅酸盐夹杂。
锥形体的高低及夹杂物
的多少与钢的脱氧程度有关，钢液脱氧程度高时，钢锭内部的氧化物夹杂少，底部的锥形体也较低，相反，则氧化物夹杂多，锥形体也较高。
锥形体的高低及夹杂物的多少与钢的脱氧程度有关
钢液脱氧程度高时，钢锭内部的氧化物夹杂少，底部的锥形体也较低，相反，则氧化物夹杂多，锥形体也较高
严重的方框形偏析对钢材质量有显著影响：
轧钢时易产生夹层，又会恶化钢的机械性能，如产生热脆性和冷脆性，使塑性指标降低，尤其是使横向性能下降。
减轻或改善方框形偏析的方法
主要是提离钢液的纯净度，采用合理的浇注工艺，并在压力加工时采用较大的锻压比。
点状偏析的形态图4.32：
点状偏析是在钢锭的横截面上呈分散的、形状和大小不同并略为凹陷的暗色斑点点状偏析的化学成分
化学分析表明，斑点中碳和硫的含量都超过正常含量，夹杂物的含量也较髙，并有大量的氧化铝。
通常认为点状偏析的产生与夹杂物和气体有关
点状偏析的危害
严重的点状偏析容易在斑点处产生应力集中，并导致早期疲劳断裂
()四•气泡：镇静钢中的气泡分皮下气泡和内部气泡两种。
皮下气泡：
皮下气泡指的是暴露于钢锭表面的、肉眼可见的孔眼和靠近表面的针状孔眼。
皮下气泡多出现于钢锭尾部且时常成群出现
皮下气泡压力加工时无法焊合
在加热时，钢锭表皮被烧掉后，气泡内壁即被氧化，无法通过压力加工将其焊合，结果在钢材表面出现成簇的沿轧制方向的小裂纹。
因此在轧制前必须将皮下气泡予以消除
内部气泡部位形态及焊和：
内部气泡均产生在钢锭内部，在低倍试片上呈蜂窝状，内壁较光滑，未氧化，在热加工时可以焊合。