【正文】 2022. 夾雜物的控制方法 從煉鋼 → 精煉 → 連鑄生產(chǎn)潔凈鋼，主要控制對(duì)策是： （ 1）控制煉鋼爐下渣量 擋渣法（偏心爐底出鋼、氣動(dòng)法、擋渣球）； 扒渣法：目標(biāo)是鋼包渣層厚 50mm，下渣 2kg/t。 ?就鑄坯內(nèi)夾雜物分布而言，立式和立彎式鑄機(jī)，鑄坯橫斷面從內(nèi)弧到外弧夾雜物呈對(duì)稱分布。渣中（ FeO）越高，鑄坯夾雜物就越嚴(yán)重。當(dāng)過渡層生成到某尺寸后就形成液滴，大部分液滴可從鋼液中浮出，但有些液滴仍留在鋼中成為外來夾雜物。這是二次氧化的另一種形式。二次氧化產(chǎn)物組成的特點(diǎn)是富集了弱脫氧元素的氧化物。 2)結(jié)晶器液相穴內(nèi)夾雜物上浮困難。 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)。也就是說要把鋼水搞 “ 干凈 ” 些，必須在鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前各工序下功夫，如冶煉及合金化過程控制、選擇合適的爐外精煉、中間包冶金、保護(hù)澆注等。 江 蘇 科技大學(xué) ?前言 ?鐵水預(yù)處理（普通、特殊） ?爐外精煉 ?鋼的連續(xù)鑄造 金屬熔鑄工藝學(xué) 主講 張小立 Email: 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 連續(xù)鑄鋼主要內(nèi)容 一、概 述 二、連鑄設(shè)備 三、基礎(chǔ)理論 四、生產(chǎn)工藝 五、在線檢測 六、工藝實(shí)踐 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 連鑄機(jī)設(shè)備 ?弧形連鑄機(jī)規(guī)格和參數(shù) 設(shè)備 : ?鋼包及鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái) ?中間包及中間包車 ?結(jié)晶器和振動(dòng)裝臵 ?冷卻系統(tǒng) ?拉坯校直裝臵 ?輔助裝臵 ?電磁攪拌裝臵 盛 鋼 桶 中間包 (止塞 桿 ) 結(jié)晶器 火焰切割 長流嘴 浸入式 水口 模振 引拔 鋼坯 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 連鑄澆注系統(tǒng) 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 6 連鑄過程質(zhì)量控制 連鑄坯質(zhì)量是指合格產(chǎn)品所允許的鑄坯缺陷程度。其含義是： ?鑄坯純凈度（鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布）； ?鑄坯表面缺陷：裂紋、夾渣、氣孔、深振痕以及表面凹坑和重皮等； ?鑄坯的內(nèi)部缺陷取決于鑄坯中心致密度，包括各種內(nèi)部裂紋、中心偏析和中心疏松以及內(nèi)部的宏觀非金屬夾雜物等； ?鑄坯的形狀缺陷如鼓肚、脫方以及橢圓變形等。 鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。合理的二次冷卻水分布、支承輥的對(duì)中、防止鑄坯鼓肚等是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前擔(dān)。 ?來源：脫氧和合金化；二次氧化；內(nèi)襯熔蝕和卷渣 ? 四大類夾雜物 （ 1） Al2O3單體 （ 2）以 SiO2為主并含有 Al2O MnO和 CaO的硅酸鹽； （ 3）以 Al2O3為主并含有 SiO CaO和 CaS等的鋁酸鹽； （ 4）硫化物如 MnS、 FeS 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 1 空氣二次氧化產(chǎn)物對(duì)鋼中夾雜物（＞ 50μm）有重要影響。 ?⑶冷卻速度對(duì)夾雜物尺寸的控制：冷卻速度越快，脫氧產(chǎn)物尺寸就越小，而冷卻速度對(duì)二次氧化生成影響不大。 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 1）鋼水與中間包絕熱板的相互作用 澆注鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，硅質(zhì)絕熱板與鋼水發(fā)生以下反應(yīng) ： ? 耐火材料氧化物被 Al還原順序?yàn)椋? FeO、 MnO、 SiO2。 ? 由此可知，鋼水與澆注系統(tǒng)耐火材料接觸時(shí)間長，工作條件非常苛刻，為提高鋼的純凈度，延長耐火材料使用壽命，必須選擇抗侵蝕的耐火材料。 ? 澆注過程中，鋼水包中的高（ FeO）的渣子，還會(huì)與包襯材料發(fā)生作用，產(chǎn)生高（ FeO）的玻璃渣，附著在包襯表面，它是氧的儲(chǔ)存器。 ?對(duì)弧形連鑄機(jī)，在距內(nèi)弧表面鑄坯厚度的 1/4～ 1/5范圍內(nèi)有夾雜物集聚 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 2 解決夾雜物集聚的辦法： 1)加大弧形半徑，可以減輕夾雜物集聚。 (2) 鋼包渣氧化性控制 出鋼渣中高（ FeO+MnO）是渣子氧勢量度。 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. (4)保護(hù)澆注 鋼水保護(hù)是防止鋼水再污染生產(chǎn)潔凈鋼重要操作。鋼水面上復(fù)蓋劑要有效吸收夾雜物。 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 7）堿性包襯 鋼水與中間包長期接觸，鋼水與包襯的熱力學(xué)性能必須是穩(wěn)定的，這是生產(chǎn)潔凈鋼的一個(gè)重要條件。 為解決水口堵塞問題，可采用： －鈣處理改善鋼水可澆性 －鈣質(zhì)水口 －無 C質(zhì)水口 目前還是廣泛采用吹 Ar來防止堵塞。 連鑄坯表面質(zhì)量及控制 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 一 鑄坯的表面缺陷 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 鑄坯的表面缺陷寫真 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 連鑄坯裂紋 ? 鑄坯裂紋是影響連鑄機(jī)產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量的主要缺陷。 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 二 鋼的高溫脆化理論 高溫下的脆化理論： ? 高溫脆性區(qū) Ⅰ ：凝固溫度附近，樹枝晶之間發(fā)生 P、 S元素的偏析； ?中溫脆性區(qū) Ⅱ ： 1200℃ ～ 900℃ ，奧氏體晶界上 FeMn系硫/氧化物析出或 Cu、 Sn元素富集； ? 低溫脆性區(qū) Ⅲ ： 900℃ ～ 600℃ ， γ→α 相變，鐵素體形成或高熔點(diǎn)化合物沉積。 以 250 1200mm（ C=%） 板坯為例： 細(xì)小縱裂紋：寬度 12mm，深度 34mm，長 100mm左右。 （ 4） 在裂紋周圍發(fā)現(xiàn)有 P， S， Mn的偏析 （ 5） 在裂紋邊緣出現(xiàn)有一定的脫碳層，說明裂紋是在高 溫下形成擴(kuò)展的。 由于受力的作用： （ 1）板坯凝固殼四周溫度不均勻而產(chǎn)生的收縮力。 2 表面縱裂紋產(chǎn)生的原因 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 1）包晶相變（ L+δ→γ ）收縮特征，氣隙過早形成，導(dǎo)致坯殼生長不均勻。 在結(jié)晶器彎月面區(qū)坯殼厚度生長不均勻的主要原因是： 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 3 影響表面縱裂紋產(chǎn)生的因素 （ 1） 鋼水成分 ◆ [S]%，縱裂紋增加（圖 22）； ◆ Mn/S升高，縱裂紋降低（圖 23）； ◆ [C]=～ %，縱裂紋產(chǎn)生嚴(yán)重（圖 24） 圖 22 鋼中 [S]與裂紋指數(shù)的關(guān)系 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. 圖 24 含碳量對(duì)板坯寬面 縱裂紋的影響 圖 23 Mn/S對(duì)縱裂的影響 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 2） 拉速 ? 拉速增加，縱裂紋指數(shù)增加（圖 25）； ? 拉速增加，渣膜厚度減少（圖 26）。 5mm，縱裂紋最少（圖 28）； ? 液面控制方式對(duì)縱裂紋影響如圖 29。 ● 錐度 %/m，窄面凸出 →角部縱裂； ● 錐度 %/m，窄面凹入 →無角部縱裂。 圖 217 結(jié)晶器錐度和鋼成分對(duì)皮下內(nèi)裂的影響 （斷面尺寸 240x240mm,拉速 ） 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 7） 結(jié)晶器振動(dòng) ? 振痕淺，無角部縱裂紋； ? 振痕深，角部縱裂紋增加； ? 負(fù)滑脫時(shí)間值增大，板坯表面縱裂升高；＝ ～ ，縱裂降低。 ? 保持結(jié)晶器合適錐度，較大的圓角半徑（ R＝ 68mm），準(zhǔn)確對(duì)弧和支承，防止結(jié)晶器磨損，均勻的冷卻等可消除小方坯角部縱裂。 ? 控制結(jié)晶器窄面熱流與寬面熱流比值為 ～ ，以減少縱裂紋。 5mm ? 浸入式水口對(duì)中，防止偏流 ? 合理的浸入式水口設(shè)計(jì)（合適的出口直徑，傾角） ? 合適的水口插入深度 （ 3） 結(jié)晶器振動(dòng) ? 合適的負(fù)滑脫時(shí)間 tN ? 合適的頻率和振幅 ? 防止振動(dòng)偏差 (縱向，橫向 ) 金屬熔鑄工藝學(xué) June. 2022. （ 4） 合適的保護(hù)渣 對(duì)結(jié)晶器坯殼表面易產(chǎn)生凹陷（縱裂）和粘結(jié)的鋼種，選用保護(hù)渣的原則是： 凹陷鋼（包晶鋼） 粘結(jié)鋼 * 熱流控制 * 摩擦力控制