连铸坯缺陷 ppt课件
连铸坯缺陷
连铸坯缺陷已轧成的钢材质量多数情况由最初的铸坯质量决定。
本文研究了连铸坯一系列缺陷的形式、影响缺陷形成和发展的因素，以及它们在热轧过程中的转化。
铸坯断面的畸变或它周边个别区段几何形状的变化（图1）可能是铸坯受裂纹损伤的间接标志。
除此之外，铸坯断面的畸变，即使它们不伴有裂纹，也会在后续加工中造成一系列困难。
图1 连铸坯形状的畸变缺陷缺陷名称缺陷形式定量估计导致缺陷形成和发展的因素菱 变100)(5.0100)(2121⨯+⨯⨯+AaD D D D结晶器工作空间不适当的形状；不适当的二次冷却； 金属流向结晶器的偏心浇注； 在结晶器中不均匀润滑。
椭圆度)(5.0100)(2121D D D D +⨯-铸坯边的凸度（凹度）100⨯Lb结晶器工作空间不适当形状；不适当的二次冷却； 支承系统损坏。
弯曲 （新月形）100⨯LC拉校机不适当校正；铸坯不适当的第三次冷却；扭 曲Lα铸坯不适当的第三次冷却菱变是坯壳渐增扭曲的结果，它起源于结晶器内且在离弯月面100~150mm 已显现。
与结晶器壁未接触的钝角区中的坯壳比在已接触的锐角区中的以更低的速度凝固。
这种情况在坯壳处于结晶器内的所有时间过程中都保持着。
所以在其他条件相同情况下，结晶器越长，铸坯菱变越大。
菱变在铸坯处于二冷区的头几分钟内显著增大。
此后，当坯壳厚度沿横断面均匀之后，菱变扩大趋势被终止了。
在弱二冷下，坯壳从结晶器出来之后，菱变扩大被减缓了。
这样一来，在连铸坯中菱变的形成乃是在熔融金属液面附近形成的坯壳不均匀厚度自动催化扩大的过程。
横截面形状的畸变是在浇注过程中由于在某一棱角区中形成坯壳的接触中断而使结晶器内散热中断情况下发生的。
其起因可能是：不均匀的润滑，或由于结晶器工作空间不适当的形状导致坯壳和结晶器接触中断或由于坯壳扭曲（不均匀二次冷却、装备工艺轴线的偏移）引发的变形。
在近代连铸装置中，防止菱变发展的有效方法——在结晶器下安装支承辊（足辊），这些支承辊牢固地支撑结晶器机架。
连铸坯内部缺陷
连铸坯内部缺陷连铸坯的内部质量，主要取决与其中心致密度。
而影响连铸坯中心致密度的缺陷是各种内部裂纹、中心偏析和中心疏松，以及铸坯内部的宏观非金属夹杂物。
连铸坯的内裂、中心偏析和疏松这些内部缺陷的产生，在很大程度上和铸坯的二次冷却以及自二冷区至拉矫机的设备状态有关。
1）内部裂纹形成的原因各种应力（包括热应力、机械应力等）作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹成为内部裂纹。
通常认为内裂纹是在凝固的前沿发生的，大都伴有偏析的存在，因而也把内裂纹称为偏析裂纹。
还有一种说法是内裂纹是在凝固前沿发生的，其先端和凝固界面相连接，所以内裂纹也可以称为凝固界面裂纹。
除了较大的裂纹，一般内裂纹可在轧制中焊合。
连铸坯的内部裂纹是指从铸坯表面一下直至铸坯中心的各种裂纹，其中包有中间裂纹、对角线裂纹、矫直弯曲裂纹、中心裂纹、角部裂纹。
无论内裂文的类型如何，其形成过程大都经过三个阶段：1拉伸力作用到凝固界面；2造成柱状晶的晶界见开裂；3偏析元素富集的钢液填充到开裂的空隙中。
内裂发生的一般原因，是在冷却、弯曲和矫直过程中，铸坯的内部变形率超过该刚中允许的变形率。
通常在压缩比足够大的情况下，且钢的纯净度较高时，内裂纹可以在轧制中焊合，对一般用途的钢不会带来危害；但是在压缩比小，钢水纯净度较低，或者对铸坯心部质量有严格要求的铸坯，内裂就会使轧制材性能变坏并降低成材率。
2）中心裂纹铸坯中心裂纹在轧制中不能焊合，在钢板的断面上会出现严重的分层缺陷，在钢卷或薄板的表面呈中间波浪形缺陷，在轧制中还会发生断带事故，给成品材的轧制和使用带来影响A裂纹的成因分析铸坯裂纹的形成时传热、传质和应力相互作用的结果。
带液芯的高温铸坯在铸机内运行过程中，各种力的作用是产生裂纹的外因，而钢对裂纹的敏感性是产生裂纹的内因。
铸坯是否产生裂纹决定于钢高温力学性能、凝固冶金行为和铸机运行状态，板坯中心裂纹是由于凝固末端铸坯鼓肚或中心偏析、中心凝固收缩产生的。
1控制铸机的运行状态刚的高温力学性能与铸坯裂纹有直接关系，铸坯凝固过程固、液及诶按承受的应力（如热应力、鼓肚力、矫直力等）和由此产生的塑性变形超过允许的高温强度和临界应变值，则形成树枝晶间裂纹，柱状晶越发达，越有利于裂纹的扩展。
连铸坯质量解析(共20张PPT)
(2)二，冷区如采果用平夹稳杂的热物冷细却，小矫，直呈时铸球坯形的表，面弥温度散要分高于布质，点沉对淀钢温度质或量高的于γ影--α。响比集中存在要小些；当夹杂物大，
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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，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。
(从4)表选1。用3—性大5能所于良列好5数的0据保μ可m 护以渣看的；出大，富型集夹溶杂质元物素往的母往液伴流动有是裂加剧纹中出心偏现析．的造重要成原连因。铸坯低倍结构不合格，板材分层，并
2 连铸坯表面质量 (4)选用性能良好的保护渣；
中2 间连包损铸使坏坯用表冷双面层轧质渣量钢覆盖板剂的，隔表绝面空气等，，避免对钢钢液的危二害次很氧化大。。夹杂物的大小形态和分布对钢质量的影响也不同
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
铸坯质量分析PPT课件
探索与展望
未来，随着大数据技术的不断发展和 应用深化，铸造企业可以进一步探索 利用大数据技术对铸坯质量进行预测 和预警，实现更加精准的质量控制和 管理。同时，可以结合人工智能等先 进技术，构建智能化的铸造生产系统 ，提高生产效率和产品质量的同时降 低生产成本。
谢谢聆听
铸坯质量分析ppt课 件
目录
• 铸坯质量概述 • 铸坯质量检测方法 • 铸坯质量常见问题及原因分析 • 铸坯质量改进措施 • 铸坯质量评估与预测 • 铸坯质量案例分析
01
铸坯质量概述
铸坯质量的定义与重要性
定义
铸坯质量是指连铸坯满足后续加工要求所具备的各种性能的总和，包括化学成 分、物理性能、表面质量、内部质量等方面。
04 铸坯质量改进措施
优化铸造工艺
改进铸造工艺参数
通过调整铸造温度、浇注速度、冷却速率等工艺 参数，优化铸造过程，减少铸坯缺陷。
采用先进铸造技术
应用低压铸造、真空铸造、消失模铸造等先进铸 造技术，提高铸坯的致密性和表面质量。
加强工艺控制
建立完善的工艺控制体系，对铸造过程进行全面 监控，确保工艺参数的稳定性和准确性。
重要性
铸坯质量直接影响后续加工产品的质量和性能，是钢铁企业赢得市场竞争的关 键因素之一。提高铸坯质量有助于降低生产成本、提高产品附加值和市场竞争 力。
铸坯质量的标准与分类
标准
铸坯质量标准通常包括国家标准、行 业标准和企业标准等，涉及化学成分 、力学性能、表面质量、内部缺陷等 多个方面。
分类
根据连铸坯的用途和加工要求，可将 其分为普通碳素钢铸坯、合金钢铸坯 、不锈钢铸坯等。不同种类的铸坯在 质量标准上存在差异。
原因分析
经过调查，发现该厂在原料选用、熔炼工艺、浇注温度等方面存 在不足，导致铸坯质量不稳定。
(技师考试材料连铸课件)53铸坯缺陷
• 3）降低钢中硫含量，并控制钢中[%Mn]/[%S]>40，可有 效消除星状裂纹。
• 4）控制钢中Al、N含量；选择合适的二冷制度。
• 偏析对铸坯质量的影响？如何减少连铸坯的偏析？ • 参考答案： • 连铸坯中心偏析的产生原因及解决措施是什么？ • 答案要点：（判断正确10分，以下措施每点8分，共50分。） • 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液流动
造成的。铸坯的柱状晶比较发达，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、间断地出现了缩孔和偏析。板坯形成鼓肚变形 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。
• 1.疏松危害 导致偏析 导致裂纹 轧钢硬线子弹头状空腔
• 2.产生地点 中心
• 3.疏松原因 柱状晶搭桥
• 4.疏松预防
4.疏松预防
• 低温快注 – <30℃ – <15℃ • 无中心偏析
• 弱冷却 • 电磁搅拌 • 中间包塞棒芯喂线
三、中心偏析
• 1.中心偏析危害
成份不均 性能不均－各向异性
• 某厂铸坯质量废品中有两类主要缺陷：一类是，铸坯表皮下2～10mm处镶嵌有大块的 渣子；另一类是，铸坯皮下有针孔和气泡，请问应采取哪些技术措施进行防范？
• 答案要点：（每小点5分，共50分。） • 1)第一类缺陷属于铸坯表面夹渣。应采取以下措施： • 尽量减少结晶器液面的波动，最好控制在小于5mm，保持液面稳定； • 调整浸入式水口的插入深度控制在最佳位置（125±5mm）； • 浸入式水口的出口倾角要选择合理，以出口流股不致搅动弯月面渣层为原则； • 中间包塞棒如果采用吹氩工艺，氩气量控制合适，防止气泡上浮时对钢渣界面强烈搅
板坯外观缺陷图谱
第一篇连铸钢坯外观缺陷目次1.1 方坯 (2)1.1.1脱方 (2)1.1.2鼓肚 (3)1.1.3弯曲 (4)1.1.4端面剪切变形 (5)1.1.5表面横裂 (6)1.1.6角部横裂 (7)1.1.7结疤或夹渣 (8)1.1.8划痕 (9)1.1.9气孔 (9)1.1.10凹陷 (10)1.1.11扭曲 (10)1.1.12缩孔 (10)1.1.13接痕 (11)1.2 板坯 (12)1.2.1鼓肚 (12)1.2.2弯曲 (13)1.2.3表面纵裂 (14)1.2.4表面横裂 (16)1.2.5角部纵裂 (17)1.2.6角部横裂 (18)1.2.7振痕 (20)1.2.8气孔 (21)1.2.9凹陷 (21)1.2.10接痕 (23)1.2.11中间裂纹 (25)1.2.12中心线裂纹 (26)1.2.13三角区裂纹 (27)1.2.14端面切斜 (28)1.2.15豁口、立沟、错牙 (29)1.2.16弧形 (30)1.2.17掰断 (30)1.2.18毛刺和熔渣 (31)1.2.19镰刀弯 (33)1.2.20划痕 (33)1.1 方坯1.1.1脱方英：Off square【定义与特征】脱方是方坯横截面上两个对角线不相等。
【原因分析】方坯结晶器内各边冷却不均匀，造成凝固壳厚度不均。
结晶器铜板水缝不均匀，铜板磨损不均匀，下口锥度过大，水口不对中。
【鉴别与判定】用量具测量铸坯横截面两个对角线的长度，如两对角线之差超出标准要求，做判废或改尺处理。
1.1.2鼓肚英：Protuberance【定义与特征】铸坯表面凝固壳受到钢水静压力的作用导致一个或几个表面鼓胀成凸面。
【原因分析】二冷喷嘴阻塞，水压不足或偏离；钢水过热度过高；拉速过快，冷却强度不足。
【鉴别与判定】用量具测量鼓肚量，如超出标准要求，做判废或改尺处理。
1.1.3弯曲英：Bending【定义与特征】弯曲是长度或宽度方向不平直。
【原因分析】在冷床上冷却不均匀；摆放不当。
(技师考试材料连铸课件)51铸坯缺陷
钢水脱氧类型
• 根据钢种成分要求，分为硅脱氧钢和铝脱氧钢 • 对于MnO-SiO2-Al2O3系， • 塑性夹杂物 Al2O3含量= • 15％～25％。 • 除Al2O3含量外， • 夹杂物的(MnO)/(SiO2) • 须在 1左右， • [Mn]/[Si] =55/28 ≈ 2.0。
钢水脱氧类型
连铸坯质量
• 评价连铸坯质量应从哪几方面考虑？
• 连铸坯中心偏析的产生原因及解决措施是 什么？
• 连铸HRB335钢时，最易产生的铸坯质量缺 陷是什么？应如何防止？
• 某厂使用120×120mm80＃钢连铸坯轧制 成的Ф10mm盘条，在拉拔过程中出现拉拔 脆断，断口呈现“子弹头”状空腔，请问： 问题可能出在哪个生产环节？应如何解决？
• 高铝钢浇注时应注意哪些问题？
连铸坯质量评价
1、连铸坯的纯净度 钢中夹杂物的含量、形态和分布
2、连铸坯的表面质量 连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷
3、连铸坯的内部质量 连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、 疏松等缺陷
4、连铸坯的外观形状 连铸坯的形状是否规矩，尺寸误差是否符合规定要求
不定形Al2O3
Al Si Ca Ba Na
K
Fe
wt％ 88.3 1.10 0.14 0
0
0.05 8.87
5.夹杂物的降低措施
• 终点控制——一次拉碳 高拉碳低氧
• 挡渣出钢——减少下渣 • 炉外精炼——上浮夹杂
钢水脱氧类型
• 根据钢种成分要求，分为硅脱氧钢和铝脱氧钢 • 对于CaO-SiO2-Al2O3系 • 塑性夹杂物 Al2O3含量 • = 15％～25％。 • CaO/SiO2须在0.6左右。
铸坯表面缺陷成因及对策共87页PPT
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
高温失延裂纹
在固相线以下的高温阶段，金属处于不断增长的固相收缩应力 作用之下，变形方式主要是依靠位错或空位沿着晶界的扩散、移动 进行。当沿晶界的扩散变形遇到障碍时（如三晶粒相交的顶点）， 就会因应变集中导致裂纹。
空穴开裂理论认为晶界滑动和晶界迁移同时发生，两者共同作 用可形成晶界台阶，进而形成空穴并发展成微裂纹。
这类裂纹常出现在具有强烈淬硬倾向的高（中）碳钢、高强度合 金钢、工具钢的焊件中。
2020/3/31
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
低塑性脆化裂纹：
它是某些低塑性材料冷却到较低温度时，由于体积收缩所引起的 应变超过了材料本身所具有的塑性储备量时所产生的裂纹。
这种裂纹通常也无延迟现象，常发生在铸铁或硬质合金构件的成 形加工中。如灰口铸铁在400℃以下基本无塑性，焊接裂纹倾向很大。
珠光体耐热钢中的V元素，会使SR裂纹敏感性显著增加；
二是与加热速度和加热时间有关，不同的钢种存在不同的易产生再热
裂纹的敏感温度范围。因此，在制定加热工艺时，应尽量减少坯料在
敏感温度范围内的停留时间。前者是内在因素，后者是外在因素。
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1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系
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1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系
期
裂纹的深度
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1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系
裂纹的断口
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1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系
裂纹的脱碳
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连铸坯形成裂纹的必要条件:
外因
内因，钢的裂纹敏感性
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1.1 裂纹分类方法 1.2 各种裂纹的形成机理及其特征 1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系 1.4 连铸坯形成裂纹的必要条件 1.5 裂纹类型与微观结构和脆性温度区间的关系 1.6 钢的裂纹敏感性评价 1.7 钢中残余有害元素对性能影响
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1.1 裂纹分类方法综述
裂纹的种类
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1
第三章 内部裂纹 1 近表裂纹 2 中间裂纹 3 中心裂纹 4 控制措施
第四章 切割裂纹
目录
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2
目录
第二部分 连铸坯其它缺陷 第一章 其它外表缺陷
渣沟 渣坑 粘渣 卷渣 气孔 划痕 压痕 夹痕 第二章 其它内部缺陷 气孔 缩孔
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3
目录
中心疏松 中心偏析 第三章 夹杂缺陷 第四章 形状缺陷 1 .椭圆 2. 弯曲 3 .鼓肚 后附： 断口分析 1. 断口分析常用定义 2. T23钢高温拉伸断口扫描电镜形貌比较 3. 连铸坯表面纵裂断口分析方法应用 4. 铸坯纵裂断口案例
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
氢致裂纹的机理(应力诱导扩散理论)
缺陷
提供裂纹源
应力集中的应力区
促使位错移动或增值
氢向高应力区扩散并聚集
尖端微区的塑性应变量增加
氢浓度达到临界值
裂纹向前扩展
局部开裂
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
淬硬脆化裂纹：
某些淬硬倾向大的钢种，热加工后冷却到Ms 至室温时，因发生 马氏体相变而脆化，在拘束应力作用下即可产生开裂。这种裂纹又称 为淬火裂纹，其产生与氢的关系不大，基本无延迟现象，成形加工后 常立即出现。
这类裂纹是在氢、钢材淬硬组织和拘束应力的共同作用下产生的 ，形成温度一般在 Ms 以下 200℃ 至室温范围，由于氢的作用而具有 明显的延迟特征，故又称为氢致裂纹。
裂纹的产生存在着潜伏期（几小时、几天甚至更长）、缓慢扩展 期和突然开裂三个连续过程。由于能量的释放，常可听到较清晰的开 裂声音（可用声发射仪来监测），常发生在刚性较大的低碳钢、低合 金钢的焊接结构中。
300℃以上高温下产生的裂纹为热裂纹。 热裂纹一般有在稍低于凝固温度下产生的凝固裂纹，也有少
数是在凝固温度区发生的裂纹。 它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。
➢ 特征 表面呈氧化色、外形曲折而不规则、沿晶断裂特征。
➢ 种类 凝固裂纹 液化裂纹 高温失延裂纹
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
结晶裂纹：金属凝固结晶末期，在固相线附近发生的晶间开裂现
σ
A C
裂纹
B
τ
τ
σ
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
冷裂纹 铸坯在室温附近出现的裂纹。
➢ 特征 穿晶断裂或晶间断裂、具有金属光泽或轻微氧化色、外形规 则，常呈光滑曲线或直线状。
➢ 种类 氢致裂纹 淬火裂纹 低塑性脆化裂纹
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
氢致裂纹（延迟裂纹）：
象，称为凝固裂纹或结晶裂纹。其形成与凝固末期晶间存在的液膜 有关，断口具有沿晶间液膜分离的特征。裂纹无金属光泽，有明显 的氧化色彩。
液化裂纹：是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，一般认为是由于
热影响区金属奥氏体晶界上的低熔点共晶，在热源（火焰切割）高 温作用下发生重新熔化，使金属的塑性和强度急剧下降，在拉伸应 力作用下沿奥氏体晶界开裂而形成的。
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
再加热裂纹：
钢坯在一定温度范围内再次加热（消除应力热处理或其它加热过程）
而产生的裂纹为再热裂纹。
在消除应力热处理过程中产生的再热裂纹又称消除应力处理裂纹，
也叫SR裂纹。
再热裂纹的产生原因：
一是与钢中所含碳化物形成元素（Cr、Mo、V、Ti及B等）有关。如
➢ 出现的位置 表面裂纹和内部裂纹
➢ 按裂纹的走向 横向裂纹和纵向裂纹
➢ 按尺寸大小 宏观裂纹和微观裂纹
➢ 按出现的温度范围 热裂纹和冷裂纹
➢ 按形成机理 热裂纹、冷裂纹、再热裂纹、层状撕裂和应力腐蚀裂纹
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1.2 各种裂纹的形成机理及其特征
热裂纹 在高温阶段发生的开裂现象。是指在钢的凝固过程中，在
连铸坯缺陷
2013.7.12
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第一部分 裂纹缺陷 第一章综述
1.1 裂纹分类方法 1.2 各种裂纹的形成机理及其特征 1.3 铸坯裂纹类型与形成位置的关系 1.4 连铸坯形成裂纹的必要条件 1.5 裂纹类型与微观结构和脆性温度区间的关系 1.6 钢的裂纹敏感性评价 1.7 钢中残余有害元素对性能影响 第二章 表面裂纹 2.1 网状裂纹 2.2 星形裂纹 2.3 纵裂纹 2.4 横裂纹