连铸板坯缺陷对下工序的质量影响

连铸板坯缺陷对下工序的质量影响
摘要：为满足用户对产品质量越来越严格的要求，生产价格便宜高质量产品
是人们追求的目标。

而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。

关键字：连铸坯；质量控制
引言：在现代的工业发展中，质量的高低已逐渐决定着企业的命运。

市场竞
争以价格竞争为主转向以质量竞争为主，为了达到提高连铸板坯质量更好的为下
工序服务的目标，使我们的产品在下游客户的手中能更好的体现使用价值。

一、连铸板坯缺陷的分类与分析
1、连铸板坯缺陷的分类
炼钢-精炼-连铸工艺流程生产的连铸板坯作为半成品共给轧钢，轧制成不公
规格的板材以满足不同单位的需求。

只有提供高质量的连铸板坯，才能轧制出高
质量的产品。

连铸板坯缺陷包括以下几个方面：
连铸板坯的纯净度：主要是钢中夹杂物类型、形貌、尺寸和分布。

（1）连铸板坯的表面缺陷：主要是指连铸板坯的表面纵裂纹、横裂纹、网
状裂纹、夹渣、气泡等。

缺陷严重的会造成废品，甚至会已传至轧制产品内。

（2）连铸板坯的内部缺陷：主要是指连铸板坯内部裂纹、中心疏松、缩孔、偏析等。

缺陷严重者会影响轧制产品的力学性能和使用性能。

2、连铸板坯缺陷的分析
2.1连铸板坯夹杂物的主要来源
钢中夹杂物数量要少，钢中总氧要低，在钢中的夹杂物呈弥散分布而避免成
链状串簇状分布
（1）内生夹杂物：主要是脱氧产物。

其特点是溶解氧增加，脱氧产物增多。

（2）外来夹杂物：钢水与环境（空气、包衬、炉渣、水口等）作用下的二
次氧化产物，其特点为夹杂物粒径大、组成复杂的氧化物、来源广泛、在连铸板
坯中成偶然性分布、对产品危害大。

2.2连铸板坯表面裂纹缺陷
连铸板坯裂纹包括表面裂纹（纵裂纹、横裂纹、网状裂纹）和内部裂纹（三
角区裂纹、中心线裂纹）。

连铸板坯裂纹的形成是一个复杂冶金、物理过程。

是
传热、传质、凝固和应力的相互结果。

带液芯的高温铸坯在连铸机运行过程中，
各种力作用于高温坯壳产生变形，超过了钢的允许强度和应是产生裂纹的外因，
钢对裂纹敏感性是产生裂纹的内因，而连铸机热工做状态和工艺操作是产生裂纹
的条件。

带液芯的高温连铸板坯是连铸机运行过程中是否产生裂纹主要决定于：
（1）凝固壳所承受的外力作用
（2）钢高温力学性能
（3）连铸板坯凝固冶金行为
（4）铸机热工作状态
2.3连铸板坯的中心缺陷
带液芯的连铸板坯边传热边凝固边运动形成了很长的液相穴，沿液相穴补缩
的不畅，往往在铸坯纵向轴线形成了中心缺陷，中心缺陷有：中心疏松、中心缩孔、中心宏观偏析、V形偏析（半宏观偏析）。

中心偏析易形成低温转变产物（马氏体和硫化物），造成管线钢氢致裂纹；
高碳钢铸坯中心C、Mn偏析会发生碳化物和马氏体沉淀，引起抗拔脆断；
中心疏松缩孔偏析会使合金钢铸坯低倍检验不合格。

关于改变铸坯中心缺陷的技术措施，归结起来采用的技术对策主要集中在：
(1)降低有害夹杂元素的含量（S、P、O等），提高钢水的纯净度水平；
(2)控制铸坯低倍结构，抑制柱状晶扩大中心等轴轴晶；
(3)浇注工艺优化，根据钢种钢水过热度、拉速和二冷强度这三个工艺参数
优化使其铸坯中心缺陷最少；
(4)连铸机设备。

保持支撑导向辊对中，缩小辊间距，多节距，收缩2等，
防止铸坯在运行凝固过程中坯壳鼓肚；
(5)外加控制技术。

在现有连铸工艺和设备还不能达到完全控制铸坯中心缺
陷的条件下，采用电磁搅拌、轻压下、凝固末端电磁搅拌等技术。

二、连铸板坯缺陷对轧制产生的影响
连铸板坯的缺陷会对热轧板卷造成怎样的缺陷，这取决于板坯上存在什么样
的缺陷。

往往连铸板坯上的缺陷会遗传至热轧板卷上，使轧制时产生缺陷，造成
产品等级下降甚至废品。

1、结疤
(1)缺陷特征
附着在钢带表面，形状不规则翘起的金属薄片称结疤。

呈现叶状、羽状、条状、鱼鳞状、舌端状等。

结疤分为两种，一种是与钢的本体相连结，并折合到板
面上不易脱落；另一种是与钢的本体没有连结，但粘合到板面上，易于脱落，脱
落后形成较光滑的凹坑。

(2)产生原因及危害
产生原因：
(1)板坯表面原有的结疤、重皮等缺陷未清理干净，轧后残留在钢带表面上；
(2)板坯表面留有火焰清理后的残渣，经轧制压入钢带表面。

危害：导致后序加工使用过程中出现金属剥离或产生孔洞。

2、表面夹杂
(1)缺陷特征
板坯中的夹杂或夹渣经轧制后在钢带表面暴露的块状或长条状的夹杂缺陷称
表面夹杂。

其颜色一般呈棕红色、黄褐色、灰白色或灰黑色。

(2)产生原因及危害
产生原因：板坯皮下夹杂轧后暴露或板坯原有的表面夹杂轧后残留在带钢表面。

危害：可能导致后序加工过程中产生孔洞、开裂、分层。

3、中心线缺陷
(1)缺陷特征
在钢带横断面的中心部位出现明显的连续或断续的细线状缺陷称中心线缺陷。

线条较轻，断断续续，肉眼可见的中心线缺陷称中心偏析I级；明显的连续
的线条状，但未完全分开的中心线缺陷称中心偏析II级；明显开口状的中心线
缺陷称分层。

(2)产生原因及危害
产生原因：连铸流道质量控制不良或铸坯冷却不良。

危害：可能导致顾客使用过程中出现分层,影响焊接质量。

三、板坯主要缺陷的预防治理
1、连铸板坯夹杂物的控制
连铸坯中夹杂物来源主要是：
(1)脱氧产物(20%)
(2)浇注过程二次氧化产物(30%)
(3)非稳态浇注的下渣卷渣所形成的外来夹杂物(50%)
因此炼钢-精炼-连铸生产流程中夹杂物控制技术主要集中在以下方面：
(1) 降低转炉终点溶解氧含量，这是产生夹杂物的源头。

(2) 控制脱氧产物生成，促进钢水中原生夹杂物的去除(精炼、搅拌等)。

(3) 防止浇注过程钢水二次氧化以免产生新的夹杂物(保护浇注、碱性包衬等)；
(4) 防止非稳态浇注对钢水的再污染，杜绝外来夹杂物形成。

(5) 在钢水传递过程中（钢包→中间包→结晶器）控制钢水流动形态促进夹杂物去除，进一步净化钢水(中间包冶金、电磁搅拌、流动控制技术等)。

2、连铸板坯表面裂纹的控制
连铸坯表面裂纹缺陷形态各异，产生原因是极其复杂的，要具体分析采取针对性的对策才能有效防止。

总体分析做好以下几点能有效的控制表面裂纹的产生：
2.1连铸工艺控制
(1)低过热度浇注；
(2)降低杂质元素含量（S、P、Cu、Zn、Sn…）；
(3)结晶器良好润滑性能；
(4)结晶器液面稳定性；
(5)结晶器坯壳均匀生长；
(6)结晶液面稳定性；
(7)合适二冷强度和铸坯表面温度分布
2.2铸机热工作状态
(1)合适的结晶器锥度；
(2)合适的结晶器振动性能；
(3)动态二冷配水模型；
(4)扇形段支撑辊的准确对中；
(5)多点弯曲或矫直；
(6)连铸弯曲或矫直；
(7)防止支撑辊变形（多节辊）。

3、连铸坯中心缺陷的控制
3.1结晶器钢水零过热度凝固
从理论上说，当钢水过热度等于零或接近液相线温度凝固时铸坯中心等轴晶区可达60%以上，可消除中心疏松和偏析。

钢水过热度是控制铸坯中心等轴晶的关键操作。

随低过热度升高，中心等轴晶区减小，中心偏析加重。

根据钢种中间包钢水过热度一般控制在15～30℃，为了使进入结晶器钢水接近于液相线温度凝固，扩大等轴晶区，可采用以下技术：
（1）结晶器加入微型冷却剂
（2）水口HJN（Hollow Jet Nozzle）技术
（3）热交换水口
3.2电磁搅拌（EMS）
在凝固铸坯液相穴长度上安装EMS 来改善铸坯质量这是人们所共知的。

根据搅拌器安装位置不同可分为结晶器电磁搅拌（M-EMS），二冷区电磁搅拌（S- EMS），凝固末端电磁搅拌器（F-EMS）。

搅拌方式有单一搅拌，也有组合搅拌（如M-EMS+F-EMS）。

根据钢质量的不同要求，选择不同的EMS 搅拌方式。

合理选择EMS 功率，EMS 安置位置，和优化搅拌参数是得到良好冶金效果的保证。

结语：
综上所述，随着连铸板坯工艺的不断成熟，在热轧带钢的广泛应用中，但在实践中也存在一些方面的缺陷。

因此要针对这些缺陷做好有效的控制，通过优化生产工艺，做好生产机械调试等多种方法，才能够实现有效的缺陷控制从而更好的将连铸板坯应用于下工序的生产中。

参考文献
[1] 蔡开科连铸坯质量控制蔡开科著，冶金工业出版社，2010.5
[2] 李万达板坯铸机铸坯表面纵裂纹原因分析及控制李万达，李兆远，张晓彬著，2011 年全国炼钢/连铸学术交流会，2011.8
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