连铸坯表面裂纹形成及防止(理化中心)
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拉速对纵裂纹的影响
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拉速对渣膜厚度的影响
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(3) 保护渣 液渣层厚度<10mm,纵裂纹增加。 高凝固温度和高结晶器温度的保护渣,减少结晶器弯月面传热可 使纵裂发生率减少50%。
液渣层厚度对纵裂纹的影响
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2.2 表面横裂纹产生的来源
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,振痕深,柱状晶异常,形成元素的偏析层 铸坯横裂纹常 常被FeO覆盖,只有经过酸洗后,才能发现。
这些力的的综合作用在坯壳上,当张应力超过钢的高温允许的强度, 则就在坯壳薄弱处萌生裂纹,出结晶器后在二冷区继续扩展。
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表面纵裂纹产生的原因
(1)包晶相变(L+δ→γ)收缩特征,气 隙过早形成,导致坯壳生长不均匀。
15CrMoG漏钢
P22纵裂纹
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漏钢处
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(2) 拉速 1. 拉速增加,纵裂纹指数增加; 2. 拉速增加,渣膜厚度减少;
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2.1 表面纵裂纹产生的来源
1. 铸坯横断面低倍检验指出,纵裂纹起源于激冷层薄弱处(约23mm)。 2. 结晶器的模拟试验指出,纵裂纹起源于结晶的弯月面区(几十毫米 到150mm)周边坯壳厚度薄弱处。这说明纵裂纹起源于结晶器的弯 月面区初生凝固壳厚度的不均匀性。由于受力的作用:
(1)铸坯凝固壳四周温度不均匀而产生的收缩力。 (2)铸坯收缩由钢水静压力产生的鼓胀力。 3. 在裂纹边缘出现有一定的脱碳层,说明裂纹是在高温下形成扩展的。
异常为2.69%),使横裂多且深,所以应把辊水平度控制在2mm以内。
图 轿直辊水平度对铸坯横裂的影响
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3 铸坯表面星形裂纹
3.1铸坯表面星形(网状)裂纹特征 裂纹位于铸坯表面被FeO覆盖,经酸洗后才能发现。表面裂纹 分布无方向性,形貌呈网状(如图所示),裂纹深度可达14mm,有的甚至达20mm。 金相观察表明,裂纹沿初生奥氏体晶界扩展。裂纹中充满FeO, 必须进行人工修复。
断裂前
断裂后
图:钢在600~900℃区域内发生脆断示意图
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(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。
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影响产生横裂纹因素
1. 钢成分 (1)C=0.10~0.15%,坯壳厚度
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2.铸坯工艺流程
缺陷的控制策略图
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r 5.43102 M M
式中 M 钢水表面张力
M 钢水密度
钢水与铜壁弯月面的形成
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1. 原渣层; 2. 烧结层; 3. 半溶融层; 4. 液渣层; 5. 钢液; 6. 凝固坯壳; 7. 渣圈; 8. 玻璃质渣膜;9. 结晶质渣膜;10. 结晶器
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结晶器内钢水凝固 俯视图
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1. 柱状晶生长;
2. 某些柱状晶生长加 快;
3. 凝固桥形成;
4. 小钢锭凝固,缩孔 形成;
5. 实际的低倍结构
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第二部分:
铸坯常见质量缺陷
铸坯裂纹是影响连铸机产量和铸坯质量的主要缺陷。据 统计铸坯各类缺陷中的50%为裂纹。铸坯出现裂纹,重 者会导致漏钢、废品、质量异议,轻者需进行精整。
图 铸坯表面的网状裂纹
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铸坯表面星形裂纹产生原因
铸坯表面星形裂纹沿一次晶界分布,裂纹边界有脱C现象,说明是 在结晶器内高温下(1400℃)坯壳奥氏体转变之前形成的。
带液芯的铸坯在连铸机内运行和凝固过程中为什么会产 生裂纹,这是一个复杂的问题。当外力作用于带液芯的 坯壳上,究竟是否产生裂纹决定于钢的高温力学行为、 凝固的冶金行为和铸机设备运行状态。就裂纹而言,可 分为铸坯表面裂纹和铸坯内部裂纹两类
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铸坯常见表面质量缺陷
1. 横向角部裂纹; 2. 纵向角部裂纹; 3. 横向裂纹; 4. 纵向裂纹; 5. 星形裂纹; 6. 深振痕; 7. 针孔; 8. 宏观夹杂;
图 振动频率与振痕深度的关系
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图 负滑脱与振痕深度的关系
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3. 合适二冷强度
调整二冷水分布,在矫 直前铸坯温度>850℃,避 开脆性区(如图所示);
合适二冷水量并降低铸 坯横向中心与边部温度差, 避免回热温度过高。
图 矫直温度与横裂纹关系
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防止横裂纹措施
(1) 采用高频率,小振幅结晶器振动负滑脱时间tN与拉速v成正比, 与频率和振幅f成反比。为防止横裂纹,就要减浅振痕,则必须降 低,要降低,则必须采用高频率(100~400min-1),小振幅 (±5mm)的结晶器振动机构。
(2) 合适的二次冷却水量 根据钢种不同,二冷配水量分布应使铸坯表面温度分布均匀应尽 量减少铸坯表面和边部温度差。采用动态二冷配水模型。
(3) 合适保护渣性 保护渣用量和粘度,既要满足减浅振痕,又要防止坯壳粘结。
(4) 合适铸坯轿直温度,以避开脆性区。
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(5) 矫直辊水平度管理(如图所示) 矫直辊水平度异常时,铸坯矫直应变比正常大(正常=1.19%,
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避开这个区间时,振痕浅了, 铸坯边部横裂减少; (2Biblioteka Baidu降低钢中[N],防止氮化物沉 淀; 2. 结晶器振动特点 (1)振痕深度增加,横裂纹增加 (如图所示);
图: 振痕深度与横裂纹产生几率的关系
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(2)振动频率f增加,振痕变浅,横裂纹减少(如图所示); (3)负滑脱时间增加,振痕深度增加(如图所示),方圆坯 tN=0.12~0.15s,板坯tN=0.20s。
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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:一是奥氏体晶界析出沉淀物 (AlN,Nb(CN)),产生晶间断裂(如下图); 二是沿振痕波谷 S、P元素呈正偏析,降低了钢高温强度。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。
连铸坯质量(理化中心)
蔡守桂 2011-05-27
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主要内容
1 前言 2 铸坯工艺流程简介 3 铸坯质量常见缺陷及主要原因 4 合金元素对铸坯质量的影响
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1.前言
连铸坯质量概念: ◆ 铸坯洁净度(夹杂物数量、类型、尺寸、分布) ◆ 铸坯表面质量(表面裂纹、夹渣、气孔) ◆ 铸坯内部质量(内部裂纹、夹杂物,中心疏松、缩孔、 偏析) ◆ 铸坯形状缺陷(鼓肚、脱方)