13.5 连铸坯质量

疏松等缺陷的程度。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。采用铸坯压下技术和电磁搅拌技术．还会进一步改善连铸坯内部质量。 (4)连铸坯的外观性质。指连铸坯的形状是否规矩，尺寸误差是否符合规定要求 。与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀性有关。
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13.5.3
连铸坯内部质量
铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的疑固结构、伯祈程度、内部裂纹、夹杂 物含量及分布状况等。凝固结构是铸坯的低倍组织．即钢液凝固过程中形成的等轴 晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统是密切相关的。连 铸坯的内部缺陷如图13-41所示。
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13.5.2
连铸坯表面质量
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13.5.2
13.5.2.3
连铸坯表面质量
皮下气泡与气孔
在铸坯表皮以下，直径约1mm，长度在10mm左右，沿柱状晶生长方向分
布的气泡，这些气泡若裸露于铸坯表面称其为表面气泡；小而密集的小孔叫皮下 气孔．也叫皮下针孔；在加热炉内铸坯皮下气泡表面氧化，轧制过程不能焊合，
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13.5.2
连铸坯表面质量
13.5.2.1 表面裂纹 表面裂纹就其出现的方向和部位，可以分为面部纵裂纹．角部纵裂纹与横 裂纹，星状裂纹等。 纵向裂纹在板坯多出现宽面的中间部位．方坯多出现在棱角处。表面纵裂 纹直接影响钢材质量。若铸坯表面存在深度为2.5mm，长度为300mm的裂 纹，轧成板材后就会形成1125mm的分层缺陷。严重的裂纹深度达10mm 以上，将造成漏钢事故或废品。 其实早在结晶器内坯完表面就存在细小裂纹，铸坯进入二冷区后，微小裂 纹继续扩展形成明显裂纹。由于结晶器弯月面区初生坯壳厚度不均匀，其承受 的应力超过了坯壳高温强度，在薄弱处产小应力集中致使纵向裂纹。 坯壳厚度不均匀还会使小方坯发生菱变，圆坯表面产生凹陷，这些均是形 成纵裂纹的决定因素。影响坯壳生长不均匀的原因很多．但关键仍然是弯月面 初生坯完生长的均匀性，为此应采用以下措施： (1)结晶器采用合理的倒锥度。坯壳表面与器壁接触良好，冷却均匀，可以 避免产生裂纹和发生拉漏。 (2)选用性能良好的保护渣。在保护渣的特性中黏度对铸坯表面裂纹影响最 大。高粘度保护渣会使纵裂纹增加。 (3)浸入式水口的出口倾角和插入深度要合适，安装要对中，以减轻铸流对 铸固坯壳的冲刷，使其生长均匀，可防止纵裂纹的产生。
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13.5.2
连铸坯表面质量
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，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。
连铸坯表面缺陷形成 的原因较为复杂．但 总体来讲，主要是受 结晶器内钢液凝固所 控制。连铸坯表面缺 陷如图13—40所示 。
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13.5.3
13.5.3.1 中心偏析
连铸坯内部质量
钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成分的 不均匀性，中心部位碳、磷、硫的含量明显高于其他部位，这就是中心偏折。中心 偏折往往与中心疏松和缩孔相伴而存在的，从而恶化了钢的力学性能，降低了钢的 韧性和耐蚀性，严重的影响产品质量。 中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的钢流流动所造成的。 铸坯的拄状晶比较发达、凝固过程常有“搭桥”发生。方坯的凝固末端液相穴窄尖 ，“搭桥”后钢液补缩受阻，形成“小钢锭”结构。因而周期性、间断地出现了缩 孔与偏析。相比之下，板坯的凝固末端液相穴宽平，尽管有拄状晶“搭桥”，钢液 仍能进行补充。但当板坯发生鼓肚变形时，也会引起液相穴内富集溶质元素的钢液 流动，从而形成中心偏析。从表13—5所列数据可以看出，富集溶质元素的母液流 动是加剧中心偏析的重要原因。
13.5.2
连铸坯表面质量
(5)保持结晶器液面的稳定。 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AIN，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，从面导致裂纹的形成。 减少铸坯表面星状裂纹的措施： (1)结晶器铜板表面应镀铬或镀镍，减少钢的渗透； (2)精选原料，降低Cu、Sn等元素的原始含量，以控制钢中残余成分 w(Cu)＜0.20％; (3)降低钢中含硫量，并控制 (4)控制钢中Al、N的含量； (5)选择合适的二次冷却制度。 ,有可能消除星状裂纹
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13.5.2
连铸坯表面质量
(4)根据所浇钢种确定合理的浇铸温度及拉坯速度。 (5)保持结晶器液面稳定。结晶器液面波动区间应控制在正负 5mm以内。 (6)钢的化学成分应控制在合适的范围。钢中含碳量对板坯纵裂纹影响：含 碳量在0.10％左右时．由于凝固处于包晶区，此时温度在固相线以下20一 50℃时，钢的线收缩最大，出现纵裂纹最为严重。当钢中w(c)＞0.20％时， 产生纵裂纹的几率很小。铸坯厚度不同，拉速不同、出现裂纹的严重程度也不 相同。钢中w(P)＞0.015％,w(s)＞0.015％时，钢的强度与塑性降低 较多，容易产生纵裂纹。 (7)采用热顶结晶器。即在弯月面区75mm铜板内，镶入导热性差的材料 ，如不锈钢等，使结晶器此处的热流密度减少50％一70％，延缓坯壳的收缩， 减轻铸坯表面的凹陷，从而减少予裂纹发生几率。 角部纵裂纹常常发生在铸坯角部10一15mm处，有的发生在棱角上，板 坯的宽面与窄面交界棱角附近部位。由于角部是二维传热，因而结晶器角部钢 水凝固速度较其他部位要快，初生坯壳收缩较早，形成了角部不均匀气隙，热 阻增加，影响坯壳生长，其薄弱处承受不住应力作用而形成角部纵裂纹。角部 纵裂纹产生关键在结晶器。通过试验指出，倘若将结晶器窄面铜板内壁纵向 加工成凹面，呈弧线状，这样在结晶器1／2高度上，角部坯壳被强制与结晶器 壁接触，由此热流增加了70％，坯完生长均匀，因而避免了铸坯凹陷和角部纵 裂纹。
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13.5.2.2 表面夹渣 表面夹渣是指在铸坯表皮下2-l0mm镶嵌有大块的渣子，因而也称为皮下夹渣。 就其夹渣的组成来看，锰-硅盐系夹杂物的外观颗粒大而浅，Al2O3系夹杂物细小而深
。若不清除，会造成成品表面缺陷，增加制品的废品率。夹渣的导热性低于钢，致使 夹渣处坯壳生长缓慢，凝固壳薄弱，往往是拉漏的起因，一般渣子的熔点高易形成表 面夹渣。 敞开浇铸时，由于二次氧化．结晶器表面有浮渣。浮渣的熔点和流动性以及钢液的 浸润性均与浮渣的组成有直接关系。对硅铝镇静钢，浮渣的组成与钢中的w(Mn)／ w(si)有关。当w(Mn)／w(Si)低时，形成浮渣的熔点高，容易在弯月面处冷凝结 壳，产生夹渣的几率较高。因此，钢中的w(Mn)／w(Si)最好大于3为宣。对用铝 脱氧的钢．铝线喂入数量也影响夹渣的性质．当钢液加铝量大于200g／t时，浮渣中 Al2O3增多，熔点升高，致使铸坯表面夹渣猛增。所以w(C)＝0.15％-0.30％的低 锰钢，加铝量控制在70-120g／t；w(C)＜0.20％时，最佳加铝量为50一100g ／t。 此外，可以加入能够软化和吸收浮渣的材料，改善浮渣的流动性，以减少铸坯的表 面夹渣。
13.5
连铸坯质量
13.5.1
连铸坯的纯净度
13.5.2
连铸坯表面质量
13.5.3
连铸坯内部质量
13.5.4
连铸坯形状缺陷
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连铸坯的质量决定着最终产品的质量。评价连铸坯质量是从以下几方面入手： (1)连铸坯的纯净度。指钢中夹杂物的含量、形态和分布。这主要取决于进入结 晶器之前钢液的纯净度以及钢掖在传递过程中被污染的程度。为此应选择合适的精 炼方式，采用全过程的保护浇铸，尽可能降低钢中夹杂物含量。 (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生长过程中产生的，与浇铸 温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计、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。指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、
13.5.1
连铸坯的纯净度
与模铸相比，连铸的工序环节多，浇铸时间长，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。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
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13.5.2
连铸坯表面质量
另外，还发现当板坯宽面出现鼓肚变形时，若铸坯窄面能随之呈微凹时，则无角 部纵裂纹发生。这可能是由于窄而的凹下缓解了宽面突起时对角部的拉应力。 小方坯的菱变会引起角部纵裂纹。为此结晶器水缝内冷却水流分布要均匀，保持 结晶器内腔的正规形状，正确尺寸，合理倒锥度和圆角半径及规范的操作工艺，可以 避免角部裂纹的发生。 横向裂纹多出现在铸坯的内弧侧振痕波谷处，通常是隐蔽看不见的。经金相检查 指出，裂纹深7mm，宽0.2mm，处于铁素体网状区，也正好是初生奥氏体晶界。 晶界处还有AIN或Nb(C，N)的质点沉淀，因面降低了晶界的结合力，诱发了横裂纹 的产生。铸坯矫直时，内弧侧受拉应力作用，由于振痕缺陷效应而产生应力集中，如 果正值700一900℃脆化温度区，促成了振痕波谷处横裂纹的生成。当铸坯表面有星 状龟裂纹时，由于受矫直应力的作用，以这些细小的裂纹为缺口扩展成横裂纹。浇铸 高碳钢和高磷硫钢时，若结晶器润滑不好，摩擦力稍有增加也会导致坯壳产生横裂纹 。减少横裂纹可以从以下几方面着手： (1)结晶器采用高频率、小振幅振动，振动频率在200一400次／min，振幅 2~4mm，是少振痕深度的有效方法； (2)二冷区采用平稳的热冷却，矫直时铸坯的表面温度要高于质点沉淀温度或高于 γ--α。转变温度，避开低延性区； (3)降低钢中s、o、N的含量,或加入Ti、Zr、Ca等元素，抑制C-N化合物和硫化 物在晶界的析出； (4)选用性能良好的保护渣； Your company slogan