连铸坯缺陷分析

10 11.A ， B，C 类 超 尺寸
若一个试场同类夹杂物有粗有细，应按它们的总长度评级，细系夹杂物的长度之 和大于粗系，则按细系评级. 若一个 A 类，B 类或 C 类夹杂物在长度或宽度上超尺寸，那么位于试场内的夹杂 物部分应按最接近的细系或粗系测量并计入评级结果，并且应分别单独记录。 若一个试 场内出现 一个超大 的 D 类夹 杂， 则它应 作为 D 类 粗系参加 评级， 且应 单独记录。
12. D 类 超 尺寸
若一个试场内出 现一个超大的 D 类夹杂，则参照 ISO4967 评 级 图 Ds 系列评级。
若一个试场内 出现一个超大 的 D 类夹杂， 则按标准评级 图 Ds 系列评 级。
若一个试场 内出现一个 超大的 D 类 夹杂，则参照 ISO4967 评级 图 Ds 系列评 级。
按图谱序列表 的第 8 系列评 级
8
若一个试场中的夹杂物含量处于评级图的 相邻两结级别之间，应评为较低的那一级.
一个试场中夹 杂物的长度符 合哪个尺寸系 数就评哪个。
9
若一个夹杂物宽度沿长度方向 由细变粗， 且长度的一半以上属 于粗系，则应按粗系评级。
一个串状夹杂物的宽度不同， 则应将最大夹杂物的宽度视为 该串状夹杂物的宽度
一个夹杂物有 细有粗， 粗的长 则按粗的评级
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连铸优特钢缺陷
石钢京诚装备技术有限公司质量部
封面说明：X-轴方向1%宏观应变载荷产生的等价塑性应变的理论分布。
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Page 1 of 缺陷 Ⅰ 1
1.1 导言 1 1.2 连铸坯质量 1 1.2.1 钢坯纯洁度 5 1.2.1.1 常规检测方法 5 1.2.1.2 测定钢纯洁度的间接方法 9 1.2.1.3 连铸生产钢坯夹杂物 10 1.3 夹杂物分析 12 1.3.1 连铸坯夹杂物 13 1.3.2 整个浇次连铸板坯夹杂物含量的变化规律 13 1.3.3 轴承钢夹杂物属性与来源分析 13 1.3.4 采用“6 西格玛原理” 质量控制钢中非金属夹杂物 18 1.4 钢中气泡 19 1.4.1 轴承钢中气泡 19 1.5 钢中气体 20 1.5.1 钢中氧 20 1.5.1.1 炼钢过程氧的控制 21 1.5.1.2 RH 处理低碳钢过程钢水中总氧预测模型…………………………..22 1.5.2 钢中的氢 23 1.5.2.1 精炼-连铸过程氢的控制 23 1.5.2.2 高氢量，高 Mn 与 Ni 及大规格的钢材中的“白点” 23 1.5.2.3 减小白点敏感性的措施 25 1.5.3 钢中的氮 25 1.5.4 钢中的硫 27 参考文献 28
1.2.1.1 常规检测方法
钢的纯洁度通常是指钢中夹杂物的含量的水平。各种类型钢对于纯洁度的要求见表 2。 [1] 表 2 ：常规钢种纯洁度的要求
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钢类别 大尺寸
压力容器合金钢 合金钢棒材 汽车深冲板 滚珠轴承钢 拉制铁罐 电工用薄板 可焊接电阻钢管 厚板钢 m；
＞40mm， 外表 面和轴心之间 的一半； 25mm ＜ φ ≤ 40mmm， 过轴 心之纵截面的 一半； ≤25mm 为过轴心纵截 面，扁平产品 沿 宽度 的 1/4 处截取试样。
＞ 40mm ，外 表面和轴心 之间的一半； 25mm ＜ φ ≤ 40mmm ， 过 轴心之纵截 面的一半；≤ 25mm 为过轴 心纵截面，扁 平产品沿宽 度的 1/4 处截 取试样。
功能缺陷：可导致产品不能实现产品的功用与用途的缺陷。凡回答“这是干什么用
的？”等问题的答案就是功能。
规定的功能缺陷：规定的功能是指国家有关法规‘质量标准’技术文件及合同规定
的对产品适用安全和其他特性的要求。 例如规定晶粒度≥6， 小于 6 级便为规定的功能缺陷。 缺陷的性质决定着钢的质量。连铸坯与最终产品（钢厂而言，轧材）的质量可分两大 部分：第一部分为连铸坯质量，第二部分为轧材质量。二者相对独立而言，连铸坯的质量 最重要，也最不易控制。
标准评级图谱
6. 评 级 方法
比较法（A 法） ，将试样上的最严重视场与标准评级图比较，分 别对每类夹杂物评级，并分出粗细
7
评定夹杂物时，允许评半级，如 0.5 级，1.5 级，试场中的夹杂 物小于 0.5 级时，则评“0”级。 若一个试场中的 夹杂物含量处于 评级图的相邻两 结级别之间，按其 最接近的评级图 的级别数予以确 定
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第一章 连铸坯缺陷
1.1 导言
连铸坯质量决定着最终产品的质量。尤其是连铸坯的热送热装和直接轧制要求进入轧 制工序的连铸坯必须是无缺陷的，因此必须做到： a）连续生产线能生产无缺陷的连铸坯， b）有缺陷的连铸坯能从进入后步工序之前检测并分离出来。 勿容质疑，连铸坯的缺陷是由最终产品的质量要求所决定的。应该说， “缺陷”一词的 含义和定义随主体而定。有“缺陷“的产品在某些用户是无缺陷的产品，而对另外一些用 户却是不可接受的废品。因此，本书对“缺陷”一词做了如下的诠释：
钢厂常规检测是对轧材的夹杂物进行宏观与微观评级，其检测微观夹杂物的方法主要为 金相法。所采用的标准如表3所示。 表 3 非金属夹杂物的标准对比 GB/T10561-89 ASTM E45-1997 ISO4967-1998 JIS0555-2003 DIN50602-1985
1. 取 样 部位
＞40mm， 外表面和 轴心之间 的一半； ＞ 40mm ，外表面 30mm ＜ 和轴心之间的一 φ ≤ 半； 30mm ＜ φ ≤ 40mmm ， 40mmm ， 过 轴 心 过轴心之 之纵截面的一半； 纵截面的 ≤30mm 为过轴心 一半；≤ 纵截面 扁平产品 30mm 为 沿宽度的 1/4 处截 过轴心纵 取试样。 截面 扁平 产品沿宽 度的 1/4 处 截取试样。 200mm2 （20mm*10mm） 2支 160mm2
100μ m 15μ m 20μ m
单颗粒夹杂物≤13μ 成蔟夹杂物，200μ m
氢致裂纹钢（抗耐酸管） 电工用无择优取向硅钢 船用钢
ω [P]≤0.0050%,ω [S]≤0.0010%[10,18] ω [N]≤0.0030%[21]
轮胎母线钢
ω [P]<0.0080% ω [H]≤0.0002%,ω [N]≤0.0040%,T.O.≤0.0015%[11] 10μ m,
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参考文献 3 连铸坯的内部缺陷 2 连铸坯表面缺陷 3 轧材
59 61
1 前言 石钢京诚质量部总结了优质钢连铸坯及其后道产 品在生产中产生的各类缺陷，并试图从理论上加以阐 述。希望对从事优质钢连铸专业的生产、科研人员有 所帮助。
JIS0555-2003
DIN50602-1985 直径为 0.80mm 的圆， 放大倍数 100× 图谱序列表 M 法： 最大夹杂 物 K 法：从规 定尺寸开始的 所有非金属夹 杂物 不允许评半级
面积为 0.50 mm2 的正方形（边长为 0.71mm） ，放大倍数 100× I-r 标准评 级图 标准评级图 谱
6支
6支
6支
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GB/T10561-89 4. 检 验 视场 5. 评 级 图 直径为 0.80mm 的 圆，放大倍数 100 × JK 标准评级图， ASTM 标 准 评 级 图
ASTM E45-1997
ISO4967-1998
“缺陷”一词广义上可定义为“产品出现的可能导致丧失规定的功能的产品构造” 。 该定义中涉及到可修复缺陷，功能缺陷，规定的功能缺陷和不合格缺陷。 可修复缺陷： 当产品由于该缺陷丧失规定功能时， 按规定的程序和方法进行处理后，
可恢复规定功能的缺陷。一个产品是否修复，是一个相对的概念，受多方因素的制约。一 看技术上是否可行；二看经济上是否值得。
＞50mm，外表 面和轴心之间 的一半；25mm ＜ φ ≤ 50mmm ，过轴 心之纵截面的 一半；≤25mm 为过轴心纵截 面， 扁平产品沿 宽度第一个 1/3 处截取试样。
2. 检 验 面积 3. 试 样 支数
200mm2
200mm2
M 法 200mm2， K 法 至 少 100 mm2 6支
1.2 连铸坯质量
连铸坯的质量由四个方面构成： (1)连铸坯的纯洁度：指钢中夹杂物的含量，形态和分布； （2）连铸坯的表面质量：主要指连铸坯的凹陷，横、纵向裂纹、夹渣、重皮及皮下气泡等； （3）连铸坯的内部质量：指低倍组织缺陷如偏析、疏松，缩孔，内裂等； （4）连铸坯的外观形态：指连铸坯的几何尺寸不符合规定要求。对方坯而言，鼓肚，脱方 等。 主要缺陷的类别、类型及影响因素见表 1。 表1 连铸坯的主要缺陷与影响因素[60,61] 缺陷类别 表面与次表面缺陷 缺陷类型 夹渣（杂） 气孔 影响因素 钢包处理 浇铸保护 中间包的规格 中间包的挡板（weir）与隔 墙（dam） 连铸钢水过热度温度 结晶器的使用 水口设计
13.D 类 夹 杂 压 缩比
3：1
5：1
允许百分数
ω [P]≤0.0070%
[1] [2]
夹杂物允许最
ω [H]≤0.0002%,ω [N]≤0.0010%-0.0020%,T.O.<0.0010% ω [C]≤0.0030%,ω [N]≤0.0030%[12],T.O.<0.0020%[13] T.O.≤0.0010%,ω [Ti]<0.0015% ω [C]≤0.0030%],ω [N]≤0.0030%,T.O.≤0.0020%] ω [N]<0.0020% ω [H]≤0.0002%,ω [N]≤0.0030%-0.0040%,T.O.≤0.0020%[11]
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纵向角部裂纹； 纵向面部裂纹（板坯宽面）； 横向角部裂纹； 横向面部裂纹； 星状裂纹
a). 钢的成分 (C, Nb, V, Ni, N)； b).结晶器的几何条件； c).结晶器保护渣的类型； d). 结晶器的液面控制； e).结晶器/顶区几何条件与 对中； f) 二冷水均匀性与强度； g) 结晶器内壁 （星状裂纹） 。 a). 钢包精炼； b). 保护浇注； c).中间包规格 ； d). 中间包的挡渣堰 （weir） 与挡渣墙（dam）； e)钢液温度； f)结晶器液面控制； g)浇铸条件(水口设计)。
1.2.1 钢坯纯洁度
钢的纯净度是指钢中夹杂物含量。 通常可用钢的总氧量表示。 连铸坯中夹杂物特点是： 1） ； 来源广泛，组成复杂；2）结晶器液相穴内夹杂物上浮困难。 钢中夹杂物可分为：1）超显微夹杂，均匀分布在钢中；2）显微夹杂，其颗粒尺寸小于 50μ m，他与钢中溶解[O]含量有关；3）宏观夹杂（大颗粒夹杂物） 。尺寸大于 50μ m。这种 夹杂颗粒大、数量少、在钢中呈偶然性分布。
内部缺陷
夹杂物
1 柱状晶间裂纹/偏析； 2 中心线裂纹，偏析； 3 质点偏析。
a). 钢的成分与浇注温度； b). 矫直辊道设置精度； c). 辊的偏心度； d). 机械锥度； e). 矫直能力； f)电磁搅拌（EMS）。
形状
1. 菱形（大方坯）； 2. 角部形状。
a)结晶器形状； b). 结晶器锥度； c).一、二冷水均匀性。
2 连铸坯的表面缺陷
2.1 连铸坯的凹陷 2.1.1 连铸坯产生凹陷的影响因素 2.2 连铸坯的横裂纹 2.2.1 连铸坯的横裂纹形成原因 2.2.2 连铸坯的横裂纹与原始奥氏体晶粒度的关系 2.2.3连铸坯的横裂纹形成机理 2.2.4 影响横裂纹产生的冶金因素 2.3 连铸坯的纵裂纹 2.3.1防止表面纵裂纹措施 2.4 铸坯表面星形裂纹 2.4.1铸坯表面星形(网状)裂纹特征 2.4.2铸坯表面星形裂纹产生的原因