连铸结晶器振动与铸坯表面质量
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渣圈挤压力消失钢水静压力又把弯 月面初生坯壳边缘推向渣圈（5状 态）。这种相互运动一直持续到振 动周期的结束，从而形成铸坯表面 的振痕。
图3 铸坯振痕形成示意图
由此可知:
在负滑脱期间，弯月面初生坯壳受结晶器压力和渣圈 的挤压向钢液侧弯曲；
在正滑脱期间，初生坯壳受钢水静压力作用又贴向铜 壁，钢水溢流到凝固壳前端凝而形成振痕。
增加正滑脱时间，减少负滑脱时间，可使弯月面初生 坯壳被均匀贴向铜壁，振痕变浅。
3.铸坯表面振痕形貌特征
3.1板坯表面横裂纹宏观形貌
(a)
横裂纹位于铸坯宽面和窄面 的任一位置，横裂纹特征：
位于板坯表面，被氧化 （b） 铁膜覆盖，酸洗后才能 显露。
横裂纹与振痕共生，且 常位于振痕波谷处。
裂纹深浅不一，有长有 短可，能裂遗纹传深到度中大厚于板2成m为m，（c） 表面缺陷的来源。
振幅或振动行程h=vc/f （±3～±5mm）
wenku.baidu.com
振动波形（正弦、非正弦）
负滑脱时间tN。
t
N
=
60
f
cos
1
(
1000VC
fh
)
正脱模时间TP
TP
=
60 f
60(1 f
)
cos1
1000((1 fh
)VC
α波形偏斜率 ≤40%,vc拉速m/min
2. 铸坯表面振痕的形成
铸坯表面振痕形成机理：
(a)板坯窄面
(b)板坯宽面
图6 板坯表面横裂纹形貌（刨掉3㎜）
对皮下3mm裂纹开口处探针分析表明：
①裂纹里有球状夹杂物（FeO、SiO2、Al2O3、 FeS），尺寸为10µm～20µm；
②裂纹里含有较高的Al、V、Ti元素，可能是晶界析出 物。 对CSP生产Q235薄板坯边部横裂纹分析也得到 与厚板坯相同的结果。
起润滑作用，改善铸坯表面质量；
(3)结晶器振动模式
结晶器振动模式是指振动速度随时间变化规律，可分 为三种：
① 矩形速度规律 如图1
中1所示其特点：
结晶器下降时与拉速同步运 动，以三倍速度上升，有利 脱模。
结晶器上升和下降转折点速 度有很大突变，振动机构产 生强烈冲击。
图1 矩形及梯形速度规律曲线
图4.板坯表面横裂纹形貌
3.2 板坯横裂纹的微观形貌
(1) 原始板坯横裂纹处取试样，经表面处理后直接在 扫描电镜下观察。
(a)原始形貌
(b)横裂纹放大
（c）裂纹局部放大
（d）晶界白色线各点的探伤分析
图5表面横裂纹微观形貌
通过观察和探针分析知：
①横裂纹实质上是沿晶界分布的，裂纹处晶粒粗大； ②晶界周围有白色线条包围，裂纹是沿晶界产生和扩
负滑脱时间短，有利于减轻 铸坯表面振痕深度。
正脱模时间较长，可增加保 护渣消耗，有利于结晶器润 滑，减小结晶器施加在坯壳 上的摩擦力，防止拉裂。
负滑脱作用强，脱模和坯壳 拉裂愈合好，有利于提高拉 速。
图2 正弦及非正弦速度曲线
TP
（4）描述结晶器振动的基本参数
振动频率f 0—400/min
连铸结晶器振动与铸坯表面质量
目录
1.结晶器振动概述 2.铸坯表面振痕形成 3.铸坯表面振痕形貌特征 4.铸坯表面振痕对产品质量的影响 5.铸坯表面横裂纹形成机理 6.影响铸坯表面振痕形成原因 7.减轻铸坯表面振痕措施
1.结晶器振动概述
(1)结晶器的作用
保证沿结晶器周边坯壳均匀生长，形成规定的铸坯形 状；
结晶器与坯壳间有负滑脱运动，有利 于坯壳愈合和脱模。
加速度曲线变化缓和，结晶器振动平 稳。
加速度较小，可以采用高频振动，有 利于消除粘结和脱模。
正弦振动是用偏心机构实现，比用凸 轮机构优越，加工制造容易，润滑方 便，运动精度高。
图2 正弦及非正弦速度曲线
④ 非正弦速度规律
如图2所示其特点：
初生坯壳断裂愈合。 二次弯月面接触焊合。 初生坯壳弯曲折叠。 弯月面初生坯壳破裂溢流冷凝。
振痕形成过程：
结晶器向上运动速度大于拉速处于 正滑脱期间，坯壳与结晶器间速度 差最大，把气隙中的液渣挤出到弯 月面渣层中，渣圈突出渣层（由1状 态→2状态）。
结晶器向下运动速度大于铸坯拉速 处于负滑脱期间，液渣被泵入到坯 壳与结晶器壁缝隙中起润滑作用， 渣圈压力迫使弯月面坯壳向内弯曲 形成振痕（由3状态→4状态）。
1-矩形速度规律2-梯形速度规律
② 梯形速度规律
如图1中2所示其特点：
有负滑脱运动，坯壳中 产生压应力，有利于断 裂处焊合和脱模。
结晶器上升和下降转折 点速度变化较缓和，提 高振动机构较平稳。
图1 矩形及梯形速度规律曲线
1-矩形速度规律2-梯形速度规律
③正弦速度规律
如图2所示，正弦速度规律特点：
呈走向不规则呈弥散分 布的线状缺陷图8（b）。
热轧板卷烂边缺陷 图8 （c）。
热轧板卷边部簇状裂纹 缺陷图8（d）
在尽可能高的拉速下，形成足够的坯壳厚度，保证出 结晶器不漏钢；
促进结晶器内钢水→渣相→坯壳→铜板之间的相互均 衡发展，保证有良好的铸坯表面质量；
前两点是决定了连铸机生产率，而后者决定了铸坯表 面质量。
(2)结晶器振动作用
防止凝固壳与铜板粘结而拉裂漏钢； 有利于钢液面液渣渗漏到坯壳与铜板间形成液渣膜
展的； ③晶界含有V、Cu、As、Ni、Cr、Si、Ca、Mn等
元素，还发现有Na、K元素； ④晶界含有Cu、As偏聚元素和VN、AlN等第二相质
点析出物导致晶界脆化而产生裂纹； ⑤裂纹里含Na、K保护渣元素，说明结晶器弯月面有
保护渣挤入振痕所致； ⑥裂纹位于振痕的波谷区。
（2）次表面裂纹分析
实测板坯表面振痕间距平均为5.5mm，振痕深度0.5～0.8mm，在 窄面靠近内弧的振痕谷底部有可见裂纹。把内弧宽面刨掉3mm，发现窄面 深振痕处横裂延伸到宽面，长度为10～27mm，在窄面振痕横裂纹处刨掉 3mm后在宽面也发现了横裂纹长度为2～8mm。也就是说宽面与窄面横 裂纹相对应，但宽面上横裂纹延伸比窄面更长些（图6）。
4. 铸坯表面振痕对产品质量影响
铸坯表面不规则的振痕，经刨掉3mm后表面呈现网状裂纹表面深 振痕在皮下隐藏网状裂纹。
(a)
(b)
图7 钢中[Al][N]积与裂纹指数关系
铸坯表面与振痕共生的 可见横裂纹或隐藏在皮 下3～13mm的网状裂 纹，在轧制过程中，会 遗传到中厚板表面形成 以下缺陷。
表面起层或结疤缺陷 图 8（a）。
图3 铸坯振痕形成示意图
由此可知:
在负滑脱期间，弯月面初生坯壳受结晶器压力和渣圈 的挤压向钢液侧弯曲；
在正滑脱期间，初生坯壳受钢水静压力作用又贴向铜 壁，钢水溢流到凝固壳前端凝而形成振痕。
增加正滑脱时间，减少负滑脱时间，可使弯月面初生 坯壳被均匀贴向铜壁，振痕变浅。
3.铸坯表面振痕形貌特征
3.1板坯表面横裂纹宏观形貌
(a)
横裂纹位于铸坯宽面和窄面 的任一位置，横裂纹特征：
位于板坯表面，被氧化 （b） 铁膜覆盖，酸洗后才能 显露。
横裂纹与振痕共生，且 常位于振痕波谷处。
裂纹深浅不一，有长有 短可，能裂遗纹传深到度中大厚于板2成m为m，（c） 表面缺陷的来源。
振幅或振动行程h=vc/f （±3～±5mm）
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振动波形（正弦、非正弦）
负滑脱时间tN。
t
N
=
60
f
cos
1
(
1000VC
fh
)
正脱模时间TP
TP
=
60 f
60(1 f
)
cos1
1000((1 fh
)VC
α波形偏斜率 ≤40%,vc拉速m/min
2. 铸坯表面振痕的形成
铸坯表面振痕形成机理：
(a)板坯窄面
(b)板坯宽面
图6 板坯表面横裂纹形貌（刨掉3㎜）
对皮下3mm裂纹开口处探针分析表明：
①裂纹里有球状夹杂物（FeO、SiO2、Al2O3、 FeS），尺寸为10µm～20µm；
②裂纹里含有较高的Al、V、Ti元素，可能是晶界析出 物。 对CSP生产Q235薄板坯边部横裂纹分析也得到 与厚板坯相同的结果。
起润滑作用，改善铸坯表面质量；
(3)结晶器振动模式
结晶器振动模式是指振动速度随时间变化规律，可分 为三种：
① 矩形速度规律 如图1
中1所示其特点：
结晶器下降时与拉速同步运 动，以三倍速度上升，有利 脱模。
结晶器上升和下降转折点速 度有很大突变，振动机构产 生强烈冲击。
图1 矩形及梯形速度规律曲线
图4.板坯表面横裂纹形貌
3.2 板坯横裂纹的微观形貌
(1) 原始板坯横裂纹处取试样，经表面处理后直接在 扫描电镜下观察。
(a)原始形貌
(b)横裂纹放大
（c）裂纹局部放大
（d）晶界白色线各点的探伤分析
图5表面横裂纹微观形貌
通过观察和探针分析知：
①横裂纹实质上是沿晶界分布的，裂纹处晶粒粗大； ②晶界周围有白色线条包围，裂纹是沿晶界产生和扩
负滑脱时间短，有利于减轻 铸坯表面振痕深度。
正脱模时间较长，可增加保 护渣消耗，有利于结晶器润 滑，减小结晶器施加在坯壳 上的摩擦力，防止拉裂。
负滑脱作用强，脱模和坯壳 拉裂愈合好，有利于提高拉 速。
图2 正弦及非正弦速度曲线
TP
（4）描述结晶器振动的基本参数
振动频率f 0—400/min
连铸结晶器振动与铸坯表面质量
目录
1.结晶器振动概述 2.铸坯表面振痕形成 3.铸坯表面振痕形貌特征 4.铸坯表面振痕对产品质量的影响 5.铸坯表面横裂纹形成机理 6.影响铸坯表面振痕形成原因 7.减轻铸坯表面振痕措施
1.结晶器振动概述
(1)结晶器的作用
保证沿结晶器周边坯壳均匀生长，形成规定的铸坯形 状；
结晶器与坯壳间有负滑脱运动，有利 于坯壳愈合和脱模。
加速度曲线变化缓和，结晶器振动平 稳。
加速度较小，可以采用高频振动，有 利于消除粘结和脱模。
正弦振动是用偏心机构实现，比用凸 轮机构优越，加工制造容易，润滑方 便，运动精度高。
图2 正弦及非正弦速度曲线
④ 非正弦速度规律
如图2所示其特点：
初生坯壳断裂愈合。 二次弯月面接触焊合。 初生坯壳弯曲折叠。 弯月面初生坯壳破裂溢流冷凝。
振痕形成过程：
结晶器向上运动速度大于拉速处于 正滑脱期间，坯壳与结晶器间速度 差最大，把气隙中的液渣挤出到弯 月面渣层中，渣圈突出渣层（由1状 态→2状态）。
结晶器向下运动速度大于铸坯拉速 处于负滑脱期间，液渣被泵入到坯 壳与结晶器壁缝隙中起润滑作用， 渣圈压力迫使弯月面坯壳向内弯曲 形成振痕（由3状态→4状态）。
1-矩形速度规律2-梯形速度规律
② 梯形速度规律
如图1中2所示其特点：
有负滑脱运动，坯壳中 产生压应力，有利于断 裂处焊合和脱模。
结晶器上升和下降转折 点速度变化较缓和，提 高振动机构较平稳。
图1 矩形及梯形速度规律曲线
1-矩形速度规律2-梯形速度规律
③正弦速度规律
如图2所示，正弦速度规律特点：
呈走向不规则呈弥散分 布的线状缺陷图8（b）。
热轧板卷烂边缺陷 图8 （c）。
热轧板卷边部簇状裂纹 缺陷图8（d）
在尽可能高的拉速下，形成足够的坯壳厚度，保证出 结晶器不漏钢；
促进结晶器内钢水→渣相→坯壳→铜板之间的相互均 衡发展，保证有良好的铸坯表面质量；
前两点是决定了连铸机生产率，而后者决定了铸坯表 面质量。
(2)结晶器振动作用
防止凝固壳与铜板粘结而拉裂漏钢； 有利于钢液面液渣渗漏到坯壳与铜板间形成液渣膜
展的； ③晶界含有V、Cu、As、Ni、Cr、Si、Ca、Mn等
元素，还发现有Na、K元素； ④晶界含有Cu、As偏聚元素和VN、AlN等第二相质
点析出物导致晶界脆化而产生裂纹； ⑤裂纹里含Na、K保护渣元素，说明结晶器弯月面有
保护渣挤入振痕所致； ⑥裂纹位于振痕的波谷区。
（2）次表面裂纹分析
实测板坯表面振痕间距平均为5.5mm，振痕深度0.5～0.8mm，在 窄面靠近内弧的振痕谷底部有可见裂纹。把内弧宽面刨掉3mm，发现窄面 深振痕处横裂延伸到宽面，长度为10～27mm，在窄面振痕横裂纹处刨掉 3mm后在宽面也发现了横裂纹长度为2～8mm。也就是说宽面与窄面横 裂纹相对应，但宽面上横裂纹延伸比窄面更长些（图6）。
4. 铸坯表面振痕对产品质量影响
铸坯表面不规则的振痕，经刨掉3mm后表面呈现网状裂纹表面深 振痕在皮下隐藏网状裂纹。
(a)
(b)
图7 钢中[Al][N]积与裂纹指数关系
铸坯表面与振痕共生的 可见横裂纹或隐藏在皮 下3～13mm的网状裂 纹，在轧制过程中，会 遗传到中厚板表面形成 以下缺陷。
表面起层或结疤缺陷 图 8（a）。