问题连铸坯

连铸坯质量决定着最终产品的质量,
连铸坯表面缺陷是影响连铸机产量和铸坯质量的重要缺陷。

据统计，各类缺陷中裂纹占50％。

铸坯出现裂纹，重者会导致拉漏或废品，轻者要进行精整。

这样既影响铸机生产率，又影响产品质量，因而增加了成本。

铸坯内部缺陷影响产品的机械性能、使用性能和使用寿命。

如图6-1所示，铸坯缺陷可分为以下3类：
图6-1 连铸坯表面缺陷示意图
1一角部横裂纹；2一角部纵裂纹；
3一表面横裂纹；4一宽面纵裂纹；
5一星状裂纹；6—振动痕迹;
7一气孔；8一大型夹杂物
(1)表面缺陷：包括表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、皮下夹渣、皮下气孔、表面凹陷等。

(2)内部缺陷：包括中间裂纹、皮下裂纹、压下裂纹、夹杂、中心裂纹和偏析等。

(3)形状缺陷：方坯菱变(脱方)和板坯鼓肚。

连铸坯凝固过程有哪些特点?
与模铸比较，连铸凝固过程的特点是：
(1)连铸坯凝固是热量传递过程。

钢水浇入结晶器边传热、边凝固、边运行，形成了液相穴相当长的连铸坯(板坯长20多米)，为加速凝固，在连铸机内布置了3个冷却区：
—一次冷却区：钢水在结晶器内形成足够厚且均匀的坯壳，保证出结晶器不拉漏。

—二次冷却区：喷水冷却以加速内部热量的传递使铸坯完全凝固。

—三次冷却区：使铸坯温度均匀化。

(2)连铸坯凝固是沿液相在凝固温度区间把液体转变为固体的过程。

连铸坯可看成是液相很长的钢锭，以一个固定速度在连铸机内沿弧形轨道运动。

铸坯在运动中凝固。

实质上是沿液相固液界面的潜热释放和传递过程。

而在凝固界面的晶体强度非常小(仅1～3N/mm2)，由变形到断裂的应变为0.2～0.4％。

因此，当铸坯所受的外力(如鼓肚力、矫直力、热应力等)超过上述临界值，就在固液界面产生裂纹，并沿柱状晶扩展，直到凝固壳能抵抗外力为止。

这是铸坯产生内裂纹的原因。

(3)连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。

凝固生长经历了三个阶段：
—钢水在结晶器形成初生坯壳。

—带液芯的铸坯在二次冷却区稳定生长。

—临近凝固末期的液相加速生长。

在凝固过程中，结晶器注流在液相引起的流动和混合对铸坯凝固有重要影响。

研究指出：液相上部为强制对流区，对流区高度决定于注流方式、浸入式水口类型和铸坯断面。

在液相下部液体流动主要是坯壳收缩、晶体下沉所引起的自然对流，或者是由铸坯鼓肚所引起的流动。

流动对铸坯结构、夹杂物上浮及溶质元素偏析有重要影响。

(4)已凝固坯壳在连铸机内冷却可看成是经历形变热处理。

凝固壳一方面受到力的作用，另一方面受到喷水冷却，随温度的降低发生相变，组织也发生变化，可能发生硫化物、氮化物质点在晶界沉淀，增加高温脆性，是铸坯产生表面裂纹的根源。

因此，应深入认识上述四个方面相互联系和相互制约的规律，才能在设备和工艺上制订正
确的对策，使连铸机达到生产效率高和铸坯质量好的目的。

.提高连铸坯表面质量有哪些措施?
铸坯表面缺陷主要是指夹渣、裂纹等。

如表面缺陷严重。

在热加工之前必须进行精整，否则会影响金属收得率和成本。

生产表面无缺陷铸坯是热送热装的前提条件。

铸坯表面缺陷形状各异，形成原因是复杂的。

从总体上说，铸坯表面缺陷主要受结晶器钢水凝固过程的控制。

为保证表面质量，在操作上必须注意以下几点：
(1)结晶器液面的稳定性：钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀，渣子也会被卷入坯壳。

试验指出：液面波动与铸坯皮下夹渣深度的关系如下：
液面波动范围，mm皮下夹渣深度，mm
±20<2
±40<4
>40<7
当皮下夹渣深度<2mm，铸坯在加热时可消除，夹渣深度在2～5㎜时铸坯必须进行表面清理。

钢液面波动在±10mm，可消除皮下夹渣。

因此，选择灵敏可靠的液面控制系统，保证液面波动在允许范围内，是非常重要的。

(2)结晶器振动：铸坯表面薄弱点是弯月面坯壳形成的“振动痕迹”。

振痕对表面质量的危害是：1)振痕波谷处是横裂纹的发源地，2)波谷处是气泡、渣粒聚集区。

为此，采用高频率小振幅的结晶器振动机构，可以减少振痕深度。

(3)初生坯壳的均匀性：结晶器弯月面初生坯壳不均匀会导致铸坯产生纵裂和凹陷，以致造成拉漏。

坯壳生长的均匀性决定于钢成分、结晶器冷却、钢液面稳定性和保护渣润滑性能。

(4)结晶器钢液流动：结晶器由注流引起的强制流动，不应把液面上的渣子卷入内部。

浸入式水口插入深度小于50mm，液面上渣粉会卷入凝固壳，形成皮下夹渣；浸入式水口插入深度>170mm，皮下夹渣也会增多。

因此，浸入水口插入深度和出口倾角是非常重要的参数。

(5)保护渣性能：应有良好的吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。

9.提高连铸坯内部质量应采取哪些措施?
铸坯内部质量是指低倍结构、成分偏析、中心疏松、中心偏析和裂纹等。

铸坯经过热加工后，有的缺陷可以消失、有的变形、有的则原封不动的保留下来，对产品性能带来不同程度的危害。

铸坯内部缺陷的产生，涉及到铸坯凝固传热、传质和应力的作用，生成机理是极其复杂的。

但总的来说，铸坯内部缺陷是受二次冷却区铸坯凝固过程控制的。

改善铸坯内部质量的措施有：
(1)控制铸坯结构：首要的是要扩大铸坯中心等轴晶区，抑制柱状晶生长。

这样可减轻中心偏析和中心疏松。

为此采用钢水低过热度浇注、电磁搅拌等技术都是有效的扩大等轴晶区的办法。

(2)合理的二次冷却制度：在二次冷却区铸坯表面温度分布均匀，在矫直点表面温度大于900℃，尽可能不带液芯矫直。

为此采用计算机控制二次冷却水量分布、气一水喷雾冷却等。

(3)控制二次冷却区铸坯受力与变形：在二次冷却区凝固壳的受力与变形是产生裂纹的根源。

为此采用多点弯曲矫直、对弧准确、辊缝对中、压缩浇铸技术等。

(4)控制液相穴钢水流动，以促进夹杂物上浮和改善其分布。

如结晶器采用电磁搅拌技术、改进浸入式水口设计等。

连铸坯表面纵裂产生的原因及其防止方法有哪些?
连铸坯表面纵裂纹，会影响轧制产品质量。

如长300mm、深2.5mm的纵裂纹在轧制板材上留下1125mm分层缺陷。

纵裂纹严重时会造成拉漏和废品。

研究指出：纵裂纹发源于结晶器弯月面初生坯壳厚度的不均匀性。

作用于坯壳拉应力超过钢的允许强度，在坯壳薄弱处产生应力集中导致断裂，出结晶器后在二次冷却区扩展。

纵裂产生的原因可归纳为：1)水口与结晶器不对中而产生偏流冲刷凝固壳。

2)保护渣熔化性能不良、液渣层过厚或过薄导致渣膜厚薄不均，使局部凝固壳过薄。

液渣层<10mm，纵裂纹明显增加。

3)结晶器液面波动。

液面波动>10㎜，纵裂发生几率30％。

4)钢中S+P含量。

钢中S>0.02％，P>0.017％，钢的高温强度和塑性明显降低，发生纵裂趋向增大。

5)钢中C 在0.12～0.17％，发生纵裂倾向增加。

防止纵裂发生的措施是：1)水口与结晶器要对中。

2)结晶器液面波动稳定在±10mm。

3)合适的浸入式水口插入深度。

4)合适的结晶器锥度。

5)结晶器与二次冷却区上部对弧要准。

6)合适的保护渣性能。

7)采用热顶结晶器，即在弯月面区75mm铜板内镶入不锈钢等导热性差的材料，减少了弯月面区热流50～70％，延缓了坯壳收缩，减轻了凹陷，因而也减小了纵裂发生几率。