【正文】 (3)元素在固相中擴散速度。元素在高溫固體中擴散速度快，可減輕偏析。如碳的 K值為 ，也是強偏析元素，但在高溫退火時，碳原子擴散能力強，有利于均勻化。 (4)凝固前沿液相中的流動越強，則宏觀偏析越嚴重 坯質(zhì)量的含義是什么 ? 最終產(chǎn)品質(zhì)量決定于所供給的鑄坯質(zhì)量。從廣義來說，所謂連鑄坯質(zhì)量是指得到合格產(chǎn)品所允許的鑄坯缺陷嚴重程度。它的含義是： —鑄坯純凈度 (夾雜物數(shù)量、形態(tài)、分布、氣體等 )。 —鑄坯表面缺陷 (裂紋、夾渣、氣孔等 )。 —鑄坯內(nèi)部缺陷 (裂紋、偏析、夾雜等 )。 鑄坯純凈度主要決定于鋼水進入結(jié)晶器之前處理過程。也就是說要把鋼水搞 “干凈 ”些，必須在鋼水進入結(jié)晶器之前各工序下功夫，如選擇合適的爐外精煉、中間包冶金、保護澆注等。 鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。它是與 結(jié)晶器坯殼形成、結(jié)晶器液面波動、浸入式水口設計、保護渣性能等因素有關的。必須控制影響表面質(zhì)量各參數(shù)在目標值以內(nèi)，以生產(chǎn)無缺陷鑄坯，這是熱送和直接軋制的前提。 鑄坯的內(nèi)部缺陷主要決定于在二次冷卻區(qū)鑄坯冷卻過程和鑄坯支撐系統(tǒng)。合理的二次冷卻水分布、支承輥的對中、防止鑄坯鼓肚等是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前提。 因此，為了獲得良好的鑄坯質(zhì)量，可以根據(jù)鋼種和產(chǎn)品的不同要求，在連鑄的不同階段如鋼包、中間包、結(jié)晶器和二次冷卻區(qū)采用不同的，工藝技術，對鑄坯質(zhì)量進行有效控制。 ? 純凈度是指鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。要根據(jù)鋼種和產(chǎn)品質(zhì)量，把鋼中夾雜物降到所要求的水平，應從以下 5方面著手： —盡可能降低鋼中 [O]含量。 —防止鋼水與空氣作用。 —減少鋼水與耐火材料的相互作用。 —減少渣子卷入鋼水內(nèi)。 —改善流動促進鋼水中夾雜物上浮。 從工藝操作上，應采取以下措施： (1)無渣出鋼：轉(zhuǎn)爐采用擋渣球，電爐采用偏心爐底出鋼，防止出鋼渣大量下到鋼包。 (2)鋼包精煉：根據(jù)鋼種選擇合適的精煉方法，以均勻溫度、微調(diào)成分、降低氧含量、去除氣體夾雜物等。 (3)無氧化澆注：鋼水經(jīng)鋼包處理后，鋼中總氧含量可由 130ppm下降到 20ppm以下。如鋼包→中間包注流不保護或保護不良，則中間包鋼水中總氧量又上升到60～ 100ppm范圍，恢復到爐外精煉前的水平，使爐外精煉的效果前功盡棄。 (4)中間包冶金：中間包采用大容量，加擋墻和壩等是促進夾雜物上浮的有效措施。如 6t中間包，板坯夾雜廢品率 12％，夾雜物為 /m2； 12t中間包 +擋墻，板坯夾雜廢品為 0，夾雜物為 /m2。 (5)浸入式水口 +保護渣：保護渣應能充分吸收夾雜物。浸入式水口材料、水口形 狀和插入深度應有利于夾雜物上浮分離。 ? 鑄坯表面缺陷主要是指夾渣、裂紋等。如表面缺陷嚴重。在熱加工之前必須進行精整，否則會影響金屬收得率和成本。生產(chǎn)表面無缺陷鑄坯是熱送熱裝的前提條件。 鑄坯表面缺陷形狀各異，形成原因是復雜的。從總體上說，鑄坯表面缺陷主要受結(jié)晶器鋼水凝固過程的控制。為保證表面質(zhì)量，在操作上必須注意以下幾點： (1)結(jié)晶器液面的穩(wěn)定性：鋼液面波動會引起坯殼生長的不均勻，渣子也會被卷入坯殼。試驗指出：液面波動與鑄坯皮下夾渣深度的關系如下： 液 面波動范圍， mm 皮下夾渣深度， mm 177。 20 2 177。 40 4 40 7 當皮下夾渣深度 2mm，鑄坯在加熱時可消除，夾渣深度在 2～ 5㎜時鑄坯必須進行表面清理。鋼液面波動在177。 10mm，可消除皮下夾渣。因此，選擇靈敏可靠的液面控制系統(tǒng)，保證液面波動在允許范圍內(nèi)，是非常重要的。 (2)結(jié)晶器振動：鑄坯表面薄弱點是彎月面坯殼形成的 “振動痕跡 ”。振痕對表面質(zhì)量的危害是： 1)振痕波谷處是橫裂紋的發(fā)源地， 2)波 谷處是氣泡、渣粒聚集區(qū)。為此，采用高頻率小振幅的結(jié)晶器振動機構(gòu)，可以減少振痕深度。 (3)初生坯殼的均勻性：結(jié)晶器彎月面初生坯殼不均勻會導致鑄坯產(chǎn)生縱裂和凹陷，以致造成拉漏。坯殼生長的均勻性決定于鋼成分、結(jié)晶器冷卻、鋼液面穩(wěn)定性和保護渣潤滑性能。 (4)結(jié)晶器鋼液流動：結(jié)晶器由注流引起的強制流動，不應把液面上的渣子卷入內(nèi)部。浸入式水口插入深度小于 50mm，液面上渣粉會卷入凝固殼，形成皮下夾渣；浸入式水口插入深度 170mm，皮下夾渣也會增多。因此，浸入水口插入深度和出口傾角是非常重要的參數(shù)。 (5)保護渣性能：應有良好的吸收夾雜物能力和渣膜潤滑能力。 ? 鑄坯內(nèi)部質(zhì)量是指低倍結(jié)構(gòu)、成分偏析、中心疏松、中心偏析和裂紋等。鑄坯經(jīng)過熱加工后，有的缺陷可以消失、有的變形、有的則原封不動的保留下來，對產(chǎn)品性能帶來不同程度的危害。 鑄坯內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，涉及到鑄坯凝固傳熱、傳質(zhì)和應力的作用，生成機理是極其復雜的。但總的來說，鑄坯內(nèi)部缺陷是受二次冷卻區(qū)鑄坯凝固過程控制的。改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施有： (1)控制鑄坯結(jié)構(gòu)：首要的是要擴大鑄坯中心等軸晶區(qū)，抑制柱狀晶生 長。這樣可減輕中心偏析和中心疏松。為此采用鋼水低過熱度澆注、電磁攪拌等技術都是有效的擴大等軸晶區(qū)的辦法。 (2)合理的二次冷卻制度：在二次冷卻區(qū)鑄坯表面溫度分布均勻，在矯直點表面溫度大于 900℃，盡可能不帶液芯矯直。為此采用計算機控制二次冷卻水量分布、氣一水噴霧冷卻等。 (3)控制二次冷卻區(qū)鑄坯受力與變形：在二次冷卻區(qū)凝固殼的受力與變形是產(chǎn)生裂紋的根源。為此采用多點彎曲矯直、對弧準確、輥縫對中、壓縮澆鑄技術等。 (4)控制液相穴鋼水流動，以促進夾雜物上浮和改善其分布。如結(jié)晶器采用電磁攪拌技術、改 進浸入式水口設計等。 ? 連鑄坯表面缺陷是影響連鑄機產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量的重要缺陷。據(jù)統(tǒng)計，各類缺陷中裂紋占 50％。鑄坯出現(xiàn)裂紋，重者會導致拉漏或廢品，輕者要進行精整。這樣既影響鑄機生產(chǎn)率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而增加了成本。鑄坯內(nèi)部缺陷影響產(chǎn)品的機械性能、使用性能和使用壽命。如圖 61所示，鑄坯缺陷可分為以下 3類： 圖 61 連鑄坯表面缺陷示意圖 1一角部橫裂紋； 2一角部縱裂紋； 3一表面橫裂紋； 4一寬面縱裂紋； 5一星狀裂紋； 6—振動痕跡 。 7一氣孔； 8一大型夾雜物 (1)表面缺陷：包括表面縱裂紋、橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋、皮下夾渣、皮下氣孔、表面凹陷等。 (2)內(nèi)部缺陷：包括中間裂紋、皮下裂紋、壓下裂紋、夾雜、中心裂紋和偏析等。 (3)形狀缺陷：方坯菱變 (脫方 )和板坯鼓肚。 ? 連鑄坯表面縱裂紋，會影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量。如長300mm、深 1125mm分層缺陷?？v裂紋嚴重時會造成拉漏和廢品。 研究指出：縱裂紋發(fā)源于結(jié)晶器彎月面初生坯殼厚度的不均勻性。作用于坯殼拉應力超過鋼的允許強 度，在坯殼薄弱處產(chǎn)生應力集中導致斷裂，出結(jié)晶器后在二次冷卻區(qū)擴展。 縱裂產(chǎn)生的原因可歸納為： 1)水口與結(jié)晶器不對中而產(chǎn)生偏流沖刷凝固殼。 2)保護渣熔化性能不良、液渣層過厚或過薄導致渣膜厚薄不均，使局部凝固殼過薄。液渣層 10mm，縱裂紋明顯增加。 3)結(jié)晶器液面波動。液面波動 10㎜，縱裂發(fā)生幾率 30％。 4)鋼中 S+P含量。鋼中 S％， P％，鋼的高溫強度和塑性明顯降低，發(fā)生縱裂趨向增大。 5)鋼中 C在 ～％，發(fā)生縱裂傾向增加。 防止縱裂發(fā)生的措施是： 1)水口與結(jié)晶器要對 中。2)結(jié)晶器液面波動穩(wěn)定在177。 10mm。 3)合適的浸入式水口插入深度。 4)合適的結(jié)晶器錐度。 5)結(jié)晶器與二次冷卻區(qū)上部對弧要準。 6)合適的保護渣性能。 7)采用熱頂結(jié)晶器，即在彎月面區(qū) 75mm銅板內(nèi)鑲?cè)氩讳P鋼等導熱性差的材料，減少了彎月面區(qū)熱流 50～ 70％，延緩了坯殼收縮，減輕了凹陷，因而也減小了縱裂發(fā)生幾率。 ? 橫裂紋是位于鑄坯內(nèi)弧表面振痕的波谷處，通常是隱藏看不見的。經(jīng)酸洗檢查指出，裂紋深度可達 7mm，寬度 。裂紋位于鐵素體網(wǎng)狀區(qū)，而網(wǎng)狀區(qū) 正好是初生奧氏體晶界。且晶界上有細小質(zhì)點 (如 AlN)的沉淀。尤其是 C—Mn—Nb(V)鋼，對裂紋敏感性更強。 橫裂產(chǎn)生的原因： 1)振痕太深是橫裂紋的發(fā)源地。2)鋼中 A Nb含量增加，促使質(zhì)點 (A1N)在晶界沉淀，誘發(fā)橫裂紋。 3)鑄坯在脆性溫度 900～ 700℃矯直。 4)二次冷卻太強。 防止橫裂發(fā)生的措施： 1)結(jié)晶器采用高頻率 (200～400次 /分 )小振輻 (2～ 4mm)是減少振痕深度的有效辦法。 2)二次冷卻區(qū)采用平穩(wěn)的弱冷卻，使矯直時鑄坯表面溫度大于 900℃。 3)結(jié)晶器液面穩(wěn)定，采用良好潤滑性能、粘度 較低的保護渣。 4)用火焰清理表面裂紋。 哪些 ? 這種裂紋在鑄坯表面酸洗之后才能發(fā)現(xiàn)，深度可達5mm。產(chǎn)生的原因： (1)高溫鑄坯表面吸收了結(jié)晶器的銅，而銅變成液體再沿奧氏體晶界滲透所致。 (2)鑄坯表面鐵的選擇性氧化，使鋼中殘余元素 (如Cu、 Sn等 )殘留在表面沿晶界滲透形成裂紋。 研究表明，裂紋區(qū)有 Cu、 Sn、 Sb等元素的富集，鋼中 Cu含量大于 ％，裂紋加重；鋼中 Al含量增加，網(wǎng)狀裂紋加重。 防止辦法： 1)結(jié)晶器表面鍍 Cr或 Ni以增 加硬度。 2)合適的二次冷卻水量。 3)控制鋼中殘余元素如Cu％。 4)控制 Mn/S40。 ? 角部縱裂紋可能位于寬面與窄面交界棱邊附近，有的離棱邊 10～ 15㎜，有的剛好位于棱邊上，嚴重時會造成漏鋼。 形成的原因：對于方形，可能是沿結(jié)晶器高度水縫厚度不均勻，造成結(jié)晶器角部冷卻不良；結(jié)晶器錐度太小，結(jié)晶器圓角半徑太小。對于板坯，可能是由于(1)窄面支撐不當造成窄面鼓肚。窄面有 6～ 12mm的鼓肚伴隨有角部縱裂導致漏鋼。 (2)錐度不合適。 (3)窄面冷卻 水不足。 改進方法：對于方坯 1)控制好結(jié)晶器幾何形狀防止變形。 2)合適的圓角半徑。 3)裝配結(jié)晶器時，保持冷卻水縫厚度一致，使冷卻均勻。對于板坯 1)調(diào)整窄面足輥間隙使其向內(nèi) l～ 2㎜限制鼓肚。 2)合適錐度(％ /m)。 3)合適冷卻水量。 4)水口與結(jié)晶器對中不要偏流。 ? 這是一種位于鑄坯角部的細小橫裂紋。其產(chǎn)生的原因可能是： 1)結(jié)晶器錐度太大。 2)結(jié)晶器表面劃傷。3)結(jié)晶器出口與零段對弧不準。 改進方法：調(diào)整結(jié)晶器錐度，嚴格對弧，調(diào)整二次冷卻使矯 直時鑄坯角部溫度不能小于 800℃。 ? 在位于鑄坯表皮以下，有直徑和長度各在 1毫米和10毫米以上的向柱狀晶方向生長的大氣泡。這些氣泡如裸露在外面的叫表面氣泡，沒有裸露的叫皮下氣泡，比氣泡小呈密集的小孔叫皮下針孔。 在加熱爐內(nèi)，鑄坯的表面氣泡或皮下氣泡內(nèi)表面被氧化而形成脫碳層，軋制后不能焊合而形成表面缺陷。埋藏淺的氣泡可用砂輪、風鏟和火焰清理等辦法清除。埋藏深的氣泡很難發(fā)現(xiàn)，會使產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋。 鋼水脫氧不足是產(chǎn)生氣泡的主要原因，如采用強化脫氧，以降低鋼中的氧含 量，會使鋼水中的鋁含量達到 ～ ％，從而使氣泡消除。另外，鋼水中的氣體含量 (尤其是氫 )也是生成氣泡的一個重要原因。因此，加入鋼水中的一切材料 (如鐵合金、渣粉等 )應干燥，鋼包、中間包應烘烤，潤滑油用量要適當，注流采用保護澆注，對減少氣泡的效果是明顯的。 ? 在鑄坯表面有橫向的折疊痕跡，嚴重時伴隨有橫向裂紋。形成原因： (1)結(jié)晶器內(nèi)懸掛使凝固殼撕裂，由于結(jié)晶器的強冷，在撕裂處漏出的鋼水立刻凝固在表面形成折疊痕跡； (2)結(jié)晶器振動參數(shù)調(diào)整不當； (3)結(jié)晶器出口與二次冷卻段對弧不良； (4)結(jié)晶器潤滑不良，坯殼與銅壁粘結(jié)。 “冷痣 ”產(chǎn)生的原因是什么 ? 在鑄坯表皮下嵌入的金屬硬塊或渣塊叫 “冷痣 ”。產(chǎn)生原因是： (1)敞開澆注時鋼流的噴濺粘到結(jié)晶器表面的冷鋼嵌入凝固殼； (2)結(jié)晶器液面波動太大，把渣中的不溶物卷入凝固殼。 ? 在鑄坯表面呈現(xiàn)橫向不連續(xù)性，有明顯的不完全焊合的痕跡叫重皮。產(chǎn)生原因： (1)結(jié)晶器的注流突然停澆，或瞬間停止拉坯。如果停澆時間過長，就會在鑄坯表面形 成明顯的重接； (2)鋼水太粘、溫度過低、水口堵塞、注流偏離等都可能引起重皮。 ? 此缺陷常見于方坯或板坯窄面。形成原因： (1)結(jié)晶器錐度過大； (2)二次冷卻區(qū)不均勻冷卻。 使用合適的結(jié)晶器錐度和均勻二次冷卻可以防止。 ? 此缺陷常見于矩形坯和板坯窄面。其原因是由于出結(jié)晶器的足輥或支承輥對弧不良和冷卻過弱，使其凝固殼鼓脹所致。 狀 ? 此缺陷是小方坯斷面連續(xù)繞 軸線的變形。其原因是： (1)結(jié)晶四個面已不對稱，凝固殼厚薄不均，使鑄坯產(chǎn)生似麻花狀的扭轉(zhuǎn)變形； (2)結(jié)