矩形坯工艺及质量

o 保护渣的工艺性能：铺展性、透气性、保温性、烧结及 渣团渣条
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碱度
o 碱度为CaO/SiO2。它对于保护渣的结晶特性影响很大，因 而影响保护渣的导热性和润滑性能。
o 保护渣的碱度一般为0.6～1.4，当保护渣的碱度小于1.0时 为酸性渣，凝固后呈玻璃体，润滑性很好，导热性能很好。
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2、保证铸坯表面均匀冷却。铸坯角部冷却不宜过大，要求拉坯 方向表面温差小于200℃/m，横向表面温差小100℃/m 。 3、 控制铸坯表面回温在容许范围内。防止凝固前沿的拉应力过 大而导致内裂纹，应控制二次冷却空冷段铸坯表面的回温速度小 于100℃/m 。 4、耗水量要能灵活调节，因为冷却强度随钢种而变。某些热敏 感性强的钢种冷却强度还要低一些。 5、避免在脆性区（700-900℃）矫直。 6、冷却效率要高，以加速热量的传递。
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钢水成分
碳是钢中最基本的，也是对组织性能影响最大的元素。当 [c]在0.08-0.12%时，钢的热裂纹敏感性增加，随着[c]增加， 钢的裂纹敏感性逐步增加。当[c]达到0.17-0.22%时，钢的 总延伸率和塑性延伸率最低，直至为零（碳素钢）。因此， [c]在0.17-0.22%时，钢的热裂纹敏感性最大（碳素钢， ss400)。所以[c]应尽量控制在下限区域，即低于0.20%，可 有效降低热裂纹敏感性。如[c]大于0.17%，应控制好过热度 及拉速，减小δ-γ的相变体积收缩，防止角裂漏钢的产生。 （综合考虑，观点较多）
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大包工序
中间包注流的特点（多流 铸机）：中间包包形多为T 形或三角形，中间包中间 注流所受到的温度、大包 注流的冲击强度以及夹杂、 气体上浮的有效时间等工 作环境因素要比两侧注流 差。
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大包、中间包的钢水温度分布及浇注温度曲线 （“两低一高”）
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两高一低
结晶器的冷却： 纵向、横向； 角部、面部； 改善结晶器冷却的两种思路 （高结晶率、低粘度保护渣）
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纵向
横向
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o 为什麽角部容易漏钢？（微观与宏观凹陷，简单扩展至 二冷）
o 角部漏钢的因素：正常生产中随时可能遇到的因素 （… … 结晶偏析倾向大，晶界脆化）
o 关于拉钢操作过程中其他问题在保护渣操作部分交流讨 论。
高温脆性曲线
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工艺控制核心思路
o 获得良好的柱状晶环带（“控制住状晶”） o 良好柱状晶环带的特征：
1.足以包裹液芯钢水，不至于产生工艺事故。 2.柱状晶细（生成条件、固液界面的生长）； 晶间间 隙小，组织致密；晶界析出弥散（相对），相变应力小 （事故、质量两方面影响） 。
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不合理与合理性
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温度继续降低， γ相长 大是由碳原子通过相界 面扩散，使δ相和液体消 耗殆尽，全部变成γ相 （奥氏体）。（奥氏体 的晶界析出）
L→δ→γ→ α
相变→应变→形变→裂纹
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柱状晶图片
矩形坯工艺及质量
柱状晶图片
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硫危害的机理
钢水中，Fe与FeS的共晶体 Fe-FeS，其熔点只有985℃。 在凝固过程中，由于选分结 晶的作用，Fe-FeS被隔离柱 状晶间，在轧制过程中，加 热炉温度超过1100℃，就会 熔化，轧材出现断、裂现象。
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二冷部分
1 3
2 4
1：注册表 2：跟踪 3、调节阀 4、检测 闭环与开路
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o 铸坯在冷却收缩过程中，若坯壳所受温差过大会导致坯 壳产生裂纹并造成铸坯内部柱状晶发达，甚至形成搭桥 现象。二冷水强度和分布非常重要。
o 二次冷却都应遵循以下几个原则：
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1、上强下弱。铸坯出结晶器后，在二冷上段坯壳薄、热 阻小、坯壳收缩产生的应力亦小，有利于强冷，减少漏钢 事故。随着铸坯不断地向二冷下段运动，坯壳逐渐加厚， 热阻增大，为避免铸坯表面因应力过大而产生裂纹，要逐 渐减小冷却强度（亦称比水量：即每千克钢耗水量L/kg）。 适宜的冷却强度可以减轻或避免铸坯的裂纹、中心疏松等 缺陷。
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提问： 1、为什麽冷却强度大、浇注温度高柱状晶粗大？（晶间疏
松→ 析出集聚） 2、为什麽冷却强度小、浇注温度低柱状晶细小？（晶间致
密→ 相对弥散）
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图解：高温、高硫、高拉速（三高）的生产危害机理 高温钢水凝固特点； 硫危害的机理； 高拉速坯壳组织特点。
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硫
o 硫对钢的热裂纹敏感性有较大影响。 o 硫在钢中的存在形式主要为[FeS]和[MnS]。 o [s]增加时，钢的延伸率大大降低。 o Mn/S ，小方坯一般不小于15，大方坯不小于20，板坯不
小于25。 o 连铸作业过程中，应严禁出现高温、高硫、高拉速的存在，
这极易导致生产事故（工艺控制详细讨论危害作用过程机 理）。硫高时应注意过热度与拉速的控制，适当降低拉速， 保证生产与质量的安全性和稳定性。
铸坯切断面的50-60%。（飘移） o 形状尺寸良好，无凹陷等形状缺陷（重点判断漏钢）
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工艺控制小结
闭环控制
大包工序
拉钢工序
二冷部分 火切工序
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保护渣操作
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o 连铸保护渣是以CaO-SiO2-AI2O3为基料，NaO、CaF2等为 熔剂，碳质组分为骨架材料的一种硅酸盐材料。
o 高温条件下，会降低钢的高温塑性，使铸坯产生横裂。 o 铸坯内凝固前沿所产生的热应力，会导致内裂的产生。
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连铸钢水的凝固
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铁的“同素异构”
铁在不同的温度范围内有不同 的晶体结构。室温铁是体心立方 晶格（点阵），称为α铁 （αFe）。温度升高到912℃时， α铁转变为面心立方晶格，称为 γ铁（γFe）。温度升高到1394℃ 时，γ铁转变为体心立方晶格， 称为δ铁（δFe），δFe一直保持 到1538 ℃变为液体 。
o 良好的钢水温度会有效提高铸机生产率，保证铸机生产 的稳定性；同时，由于较低的过热度能有效抑制柱状晶 的生长（连铸钢水凝固），扩大与提高等轴晶的比例， 从而获得良好的铸坯质量。并且在实际操作中，过热度 的降低，可以保证较高的中包工作液面，促进了钢水中 夹杂与气体的充分上浮，提高了钢水纯净性。
o 因此，合适的钢水温度是连铸顺行的前提，又是获得良 好铸坯质量的基础。
o 污染钢水的分布：大包、中间包
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中间包工作液面
正常状态： 恒定、匀速下降、匀速上升； 波动平缓，不能急升骤降或忽 快忽慢。 原因：（二冷关系）
定径二冷简示
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高温的控制
开浇后，工作液面相对低点（800mm不等-t钢/min， 收窄一高范围，抑制T），更换滑块（中间、成本）， 不能牺牲液面（柱状晶，晶间间隙↑与气体、夹杂充填， 角部凹陷↑的后患，质量或事故）。阶梯状包衬吸热 （由来）
o 糊状晶与浇注温度、二次冷却、钢种元素含量等有关。 （S355K2，1.0m/min → 1.2m/min；345B的T ）
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钢的三个高温脆性区
o 高温区（1300 ℃到固相线以下50 ℃ ） 在此区，钢的高 温塑性和强度明显降低，特别是s.p等偏析元素的存在，在 枝晶间析出液相薄膜（未凝），使钢的脆性增加，这是固 液界面容易产生裂纹的根本原因。
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锰、硅含量
o 采用锰硅脱氧时，如Mn/si小于2.5，其脱氧产物多为固 态的SiO2，所以钢水较粘，流动性差。当Mn/Si大于 2.5时，脱氧产物为液态的硅酸锰，流动性好，夹杂易 上浮。
矩形坯工艺及质量
铌
o 铌能细化晶粒，提高强度。在普通低合金钢中加铌，可提 高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善 焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
（L→δ→γ→ α） →相变→应变→形变→裂纹 矩形坯工艺及质量
相图
矩形坯工艺及质量
包晶反应
钢水温度降到液相线温度时， 从液体中结晶出的固体为δFe， 并以柱状晶（？）形式长大， 温度继续降低时，发生包晶反 应δFe+L→γFe，即：围绕δFe形 成γFe包层，形成了δFe+γFe+L 三个相界面。
o 中温区（1300-900 ℃ ）在此区，钢处于奥氏体相区。它 的强度决定于晶界析出的硫化物、氧化物的数量和形状。
o 低温区（900-700 ℃ ）这个脆性区存在γ→α的相变，并 在晶界上有AIN和Nb、Ti（c，n）等质点沉淀，使延性降 低，加剧了裂纹的形成与扩展。
矩形坯工艺及坯工艺及质量
柱状晶生长简示图
矩形坯工艺及质量
矩形坯工艺及质量控制
矩形坯工艺及质量
分工序进行交流。主要从实际操作角度出发，着重介绍矩 形坯工艺控制核心思路的实施细节。由于连铸是个系统 控制问题，所以中间会有部分内容相互穿插。如大包浇 注涉及到拉钢和二冷控制，二冷控制受大包浇注和拉钢 过程的影响等。
1、中包液面的“两高一低”： 延缓、抑制中包浇注温度的上 升，平缓浇注温度曲线。 2、中包拉速的“两高一低”： 中间注流的安全性，减弱大包 注流的冲击、扰动强度，延长 了夹杂、气体的上浮时间 。 800mm
矩形坯工艺及质量
o 高液面操作：实验表明，夹杂物在中间包上浮所需最短时 间大约是5min。延长滞留时间，可使夹杂物充分上浮，气 体聚集排出，降低结晶器钢水温度，钢水均质。
糊状晶
o 糊状晶是钢水在凝固过程中，当强度和塑性为“0”时的两 温度区内钢的物理状态。如：铸坯在凝固过程中，当温度 降至1504℃时，高温强度为“0”。温度降至1452℃时， 高温塑性为“0”时，在此两温度区间即是糊状晶区域，也 叫粘稠区。（固相率）