【正文】 IF鋼成分 (％ )： C ～ ， Si ， Mn ～， S ～ ， P ～ ， A1 ～， N ～ ， Ti ～ (或 Nb ～ )。為了得到良好的鑄坯表面質(zhì)量，在連鑄時(shí)應(yīng)注意： 1)中間包鋼水過熱度可高一些 (如 35～ 45℃ )有利夾雜物上?。? 2)采用全程保護(hù)澆注，防止從空氣中吸氧和吸氮； 3)采用低堿度、高粘度保護(hù)渣。二是細(xì)晶粒低合金鋼或含 Nb、 V等微合金元素的高強(qiáng)度鋼，一般鋼中 Mn含量較高，可達(dá) ％以上。 應(yīng)根據(jù)深沖薄板的不同用途 (如搪瓷、鍍鋅板、鍍錫板 )，確定對(duì)連鑄坯清潔度的要求。連鑄時(shí)拉速盡可能高一些，以防止產(chǎn)生針孔和氣泡。 連鑄這類鋼時(shí)應(yīng)注意： (1)合適的爐外精煉或合成渣處理，以減少不變形夾雜物； (2)鋼凝固是奧氏體結(jié)構(gòu)，結(jié)晶器坯殼與銅壁接觸良好，結(jié)晶器可強(qiáng)冷，增加坯殼厚度； (3)采用全程保護(hù)澆注，防止二次氧化； (4)中間包鋼 水過熱度控制在 15～ 20℃； (5)二次冷卻要均勻，防止回溫，采用弱冷，比水量小于 l/kg鋼為宜； (6)矯直點(diǎn)鑄坯表面溫度大于 900℃； (7)采用電磁攪拌，以減輕中心偏析。而沸騰鋼不能用 Si脫氧，只能用少量 Al脫氧。 (6)裂紋敏感性：從本質(zhì)上說，裂紋敏感性決定于鋼種，但它又與鋼水質(zhì)量、冷卻制度、凝固結(jié)構(gòu)、鑄坯應(yīng)力等有關(guān)。因此對(duì)合金鋼坯二次冷卻區(qū)的設(shè)計(jì)必須充分考慮這點(diǎn)。 二次枝晶間距是顯微偏析的量度。凝固溫度區(qū)間的變化，在選擇鋼水過熱度、二次冷卻水量和水量分配時(shí)必須予以考慮。 ? 脫氧方式會(huì)影響鋼中夾雜物類型、 鋼水流動(dòng)性和鋼的清潔度，因此選擇脫氧方式是非常重要的。 (2)鑄坯表面裂紋：由于鑄坯表面鐵的氧化而使 Cu、Sn、 Sb等元素富集，形成細(xì)小表面晶間裂紋。如中心偏析與鼓肚有關(guān)，內(nèi)裂紋與溫度不均有關(guān)等。因此 應(yīng)實(shí)測(cè)所澆注鋼號(hào)的高溫延性曲線，二次冷卻區(qū)水量分布應(yīng)使鑄坯表面溫度分布與所澆鋼號(hào)高溫延性相一致，保證鑄坯進(jìn)矯直區(qū)的表面溫度避開 “脆性口袋區(qū) ”，防止裂紋的產(chǎn)生。在此區(qū)，鋼處于奧氏體單相區(qū)，鋼的延性最高。鑄坯在連鑄機(jī)內(nèi)運(yùn)行過程中，坯殼受多種外力 (摩擦力、鼓脹力、熱應(yīng)力、機(jī)械力等 )的作用是產(chǎn)生裂紋的外因。 (2)線收縮量大，使坯殼與銅壁過早脫離形成氣隙，導(dǎo)出熱流最小，坯殼最薄。在室 溫鐵有體心立方點(diǎn)陣，稱為崽 (酕 e)。 圖 63 鐵一碳平衡圖 碳在 銯 e中的最大溶解度為 ％或 ％ (圖中 H點(diǎn)， )在 1495℃時(shí)發(fā)生 包晶反應(yīng)，有 銯 e (C=％ )、鉌 e(C=％或 ％，圖中 J點(diǎn) )和液相 (C=％或 ％，圖中 B點(diǎn) )三相共存。 。 防止措施； (1)為增加矯直時(shí)坯殼強(qiáng)度，可適當(dāng)降低拉速； (2)檢查或更換變形的結(jié)晶器； (3)校對(duì)二次冷卻使其噴水均勻； (4)鑄機(jī)下部嚴(yán)格對(duì)弧。另一對(duì)角大于 90176。在硫印圖離內(nèi)弧表面區(qū)域有成群的或單個(gè)的小黑點(diǎn)，說明有 Al2O3的集聚。 ? 現(xiàn)代化的板坯連鑄機(jī)后部都裝有在線取樣、加工和做硫印的裝備，規(guī)定每一爐鋼都要取樣做硫印檢驗(yàn)，根據(jù)硫印可提供以下信息。 ? 為了解澆注過程中鋼包、中間包、結(jié)晶器和鑄坯中夾雜物的數(shù)量、尺寸和分布，常用的方法有： (1)金相法 ：把取好的試樣分別在不同型號(hào)的砂紙上磨光，然后再進(jìn)行拋光處理。如連鑄坯可以取橫斷面或縱斷面均可。 對(duì)弧形連鑄機(jī)鋼水夾雜物示蹤試驗(yàn)指出：澆注過程中，不同類型的二次氧化對(duì)鑄坯中夾雜物的比例是：出鋼氧化 l0％，脫氧產(chǎn)物 15％，爐渣卷入 5％，注流二次氧化 40％，耐火材料侵蝕 20％，中間包渣 10％。 ? 在 連鑄坯中發(fā)現(xiàn)的夾雜物組成復(fù)雜、形態(tài)各異，很難區(qū)分屬于哪種來源。就夾雜物數(shù)量而言：立式鑄機(jī)為 ，立彎式為 ，弧形為 。此時(shí)應(yīng)采用液面自動(dòng)控制裝置，以保持澆注過程液面穩(wěn)定，或使用熔化性能良好的保護(hù)渣，以保持渣子中 Al2O3含量小于 20％以下，這樣便可防止渣子卷入。只有這樣，才能減少連鑄坯中的非金屬夾雜物。這是一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。內(nèi)生夾雜．主要是指出鋼時(shí)，加鐵合金的脫氧產(chǎn)物和澆注過程中鋼水和空氣的二次氧化產(chǎn)物。目前，連鑄機(jī)采用壓縮澆鑄是解決這一問題有效的新技術(shù)。為防止中心偏析，從冶金考慮，就是設(shè)法擴(kuò)大鑄坯中心的等軸晶區(qū)，如采用低溫澆注、電磁攪拌等。 中心疏松的產(chǎn)生可以看成是鑄坯兩面的柱狀晶向中心生長，碰到一起造成了 “搭橋 ”，阻止了橋上面的鋼水向橋下面鋼液凝固收縮的補(bǔ)充，當(dāng)橋下面鋼水全部凝固后，就留下了許多小孔隙。二是在結(jié)晶器內(nèi)添加微型冷卻劑，如鐵粉、小廢鋼、薄鐵片等，以減少鋼水過熱度。因此，連鑄坯在凝固過程中，想辦法抑制柱狀晶生長而擴(kuò)大等軸晶區(qū)，就可以改善鑄坯的低倍組織，這是煉鋼工作者提高鑄坯質(zhì)量的一個(gè)重要任務(wù)。防止 鑄坯菱變可消除這種裂紋。 (4)角部裂紋，是由于結(jié)晶器冷卻不均勻所產(chǎn)生的變形應(yīng)力，作用在鑄坯角部附近而產(chǎn)生的。這種裂紋可通過鑄坯試樣的酸浸和硫印試驗(yàn)顯示，嚴(yán)重的用肉眼就可觀察到。 ? 此缺陷常見于方坯或板坯窄面。因此，加入鋼水中的一切材料 (如鐵合金、渣粉等 )應(yīng)干燥，鋼包、中間包應(yīng)烘烤，潤滑油用量要適當(dāng)，注流采用保護(hù)澆注，對(duì)減少氣泡的效果是明顯的。 改進(jìn)方法：調(diào)整結(jié)晶器錐度，嚴(yán)格對(duì)弧，調(diào)整二次冷卻使矯 直時(shí)鑄坯角部溫度不能小于 800℃。對(duì)于板坯 1)調(diào)整窄面足輥間隙使其向內(nèi) l～ 2㎜限制鼓肚。 形成的原因：對(duì)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。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)鋼中 A Nb含量增加，促使質(zhì)點(diǎn) (A1N)在晶界沉淀，誘發(fā)橫裂紋。 6)合適的保護(hù)渣性能。鋼中 S％， P％，鋼的高溫強(qiáng)度和塑性明顯降低，發(fā)生縱裂趨向增大。 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。鑄坯內(nèi)部缺陷影響產(chǎn)品的機(jī)械性能、使用性能和使用壽命。 (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。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(dòng)的保留下來，對(duì)產(chǎn)品性能帶來不同程度的危害。為此，采用高頻率小振幅的結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以減少振痕深度。試驗(yàn)指出：液面波動(dòng)與鑄坯皮下夾渣深度的關(guān)系如下： 液 面波動(dòng)范圍， mm 皮下夾渣深度， mm 177。浸入式水口材料、水口形 狀和插入深度應(yīng)有利于夾雜物上浮分離。 —改善流動(dòng)促進(jìn)鋼水中夾雜物上浮。 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)。它的含義是： —鑄坯純凈度 (夾雜物數(shù)量、形態(tài)、分布、氣體等 )。可見， S、 P、 O、 C是強(qiáng)偏析元素。而凝固之 后 ,在鋼錠或連鑄坯從表面到中心化學(xué)成分是不一樣的，有的差別甚大。 因此，應(yīng)深入認(rèn)識(shí)上述四個(gè)方面相互聯(lián)系和相互制約的規(guī)律，才能在設(shè)備和工藝上制訂正確的對(duì)策，使連鑄機(jī)達(dá)到生產(chǎn)效率高和鑄坯質(zhì)量好的目的。 —帶液芯的鑄坯在二次冷卻區(qū)穩(wěn)定生長。連鑄坯可看成是液相很長的鋼錠，以一個(gè)固定速度在連鑄機(jī)內(nèi)沿弧形軌道運(yùn)動(dòng)。如帶直立段的立彎式板坯連鑄機(jī) ,在二次冷卻區(qū)布置有 99對(duì)輥?zhàn)?，要使輥?zhàn)娱_口度從上到下呈連續(xù)遞減，這在機(jī)械結(jié)構(gòu)上是有困難的。固態(tài)收縮表現(xiàn)為整個(gè)鋼錠的線收縮，它與鋼冷卻過程的相變有關(guān)。 2)模型表面的凸凹不平，提供了 “依托 ”，有利晶核形成。酸洗后帶鋼表面缺陷的宏觀形貌見圖 1。萊鋼為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足市場(chǎng)日益增長的質(zhì)量需求，基于生產(chǎn)實(shí)踐和產(chǎn)品的理化檢驗(yàn)分析，對(duì)帶鋼表面質(zhì)量進(jìn)行控制，提出針對(duì)性的改進(jìn)措施，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量的提高和改進(jìn)。 1氮 (N):氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性。銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。 鈦 (Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。 磷（ P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入 － %的硅，強(qiáng)度可提高 15－ 20%。 硅（ Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有 － %的硅。在碳素鋼中加入 %以上時(shí)就算 “錳鋼 ”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼 的熱加工性能，如 16Mn 鋼比 A3 屈服點(diǎn)高 40%。所以通常要求硫含量小于 %，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于%。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。鋼中加 %的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。軋窄帶鋼是萊鋼的重點(diǎn)品種之一，主要涉及的鋼種有Q215A、 Q215B、 Q235B、 Q195等，原先大部分作為焊管材料。為了提高 Q195窄帶鋼的綜合質(zhì)量，以降低后續(xù)加工帶來的廢品，對(duì)熱軋 Q195窄帶鋼進(jìn)行了實(shí)物質(zhì)量分析。 所謂過冷度，就是實(shí)際溫度低于凝固溫度的度數(shù)。體積收縮會(huì)在鋼錠中留下縮孔。而帶液芯的鑄坯繼續(xù)凝固時(shí)的線收縮對(duì)鑄坯質(zhì)量和生產(chǎn)安全性有重要影響。 —二次冷卻區(qū)：噴水冷卻以加速內(nèi)部熱量的傳遞使鑄坯完全凝固。這是鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂紋的原因。流動(dòng)對(duì)鑄坯結(jié)構(gòu)、夾雜物上浮及溶質(zhì)元素偏析有重要影響。只有潛熱放出來，鋼水才能凝固，要提高凝固速度，就是加速潛熱的放出。 偏析產(chǎn)生的原因是： (1)元素在液態(tài)和固態(tài)中的溶解度差異。如碳的 K值為 ，也是強(qiáng)偏析元素，但在高溫退火時(shí)，碳原子擴(kuò)散能力強(qiáng)，有利于均勻化。 鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。 —防止鋼水與空氣作用。 (4)中間包冶金：中間包采用大容量，加擋墻和壩等是促進(jìn)夾雜物上浮的有效措施。 鑄坯表面缺陷形狀各異，形成原因是復(fù)雜的。因此，選擇靈敏可靠的液面控制系統(tǒng)，保證液面波動(dòng)在允許范圍內(nèi)，是非常重要的。因此，浸入水口插入深度和出口傾角是非常重要的參數(shù)。為此采用鋼水低過熱度澆注、電磁攪拌等技術(shù)都是有效的擴(kuò)大等軸晶區(qū)的辦法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類缺陷中裂紋占 50％。 ? 連鑄坯表面縱裂紋，會(huì)影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量。 3)結(jié)晶器液面波動(dòng)。 3)合適的浸入式水口插入深度。且晶界上有細(xì)小質(zhì)點(diǎn) (如 AlN)的沉淀。 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(hù)渣。 3)控制鋼中殘余元素如Cu％。 改進(jìn)方法：對(duì)于方坯 1)控制好結(jié)晶器幾何形狀防止變形。其產(chǎn)生的原因可能是： 1)結(jié)晶器錐度太大。埋藏深的氣泡很難發(fā)現(xiàn)，會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋。 ? 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。 狀 ? 此缺陷是小方坯斷面連續(xù)繞 軸線的變形。 (3)中間裂紋，主要是由于鑄坯通過二次冷卻區(qū)時(shí)冷卻不均勻，溫度回升大而產(chǎn)生的熱應(yīng)力造成的。鑄坯在二次冷卻區(qū)冷卻太強(qiáng)，隨后溫度回升而引起凝固層鼓脹，使鑄坯中心粘稠區(qū)受到拉應(yīng)力而破壞所致。 鑄坯的低倍組織，對(duì)鋼的加工性能和機(jī)械性能都有很大影響。最有效擴(kuò)大等軸晶區(qū)的辦法是在接近于鋼種的液相線溫度 (凝固溫度 )澆注。 在鑄坯軋制時(shí)，當(dāng)壓縮比為 3～ 5時(shí)，中心疏松就可焊合，對(duì)成品性能并無危害。中心偏析是和中心疏松、縮孔密切相關(guān)的。 在接近液相穴末端的位置附近，適當(dāng)縮小夾輥的間距或噴水冷卻，對(duì)防止鼓肚減輕中心偏析也是有效的。帶液芯矯直也不用擔(dān)心產(chǎn)生內(nèi)裂紋。一般認(rèn)為，夾雜物粒度小于 50微米叫微細(xì)夾雜，粒度大于 50微米叫大型夾雜。但要生產(chǎn)出無夾雜物的鋼是很困難的，只能是在生產(chǎn)過程中，盡量減少夾雜物對(duì)鋼水的沾污，把鋼搞干凈些。如鋼中錳 /硅比減小，鑄坯夾渣量就會(huì)增多；鋼中鋁含量增加，夾渣也會(huì)增多。 Al2O3夾雜降低軸承鋼疲勞壽命等。然而鑄機(jī)造價(jià)加大不可取。 為了區(qū)分澆注過程中鋼水中夾雜物的來源，有針對(duì)性采取措施，采用示蹤法來追蹤鋼中夾雜物的起源。若選用適當(dāng)?shù)母g劑，可使缺陷和鋼基體產(chǎn)生選擇浸蝕作用。其反應(yīng)式： FeS+H2SO4→ FeSO4+H2S↑ MnS+H2S04→ MnSO4+H2S↑ H2S+2AgBr→ Ag2S↓ +2HBr 可從鑄坯上取縱向或橫向試樣，試驗(yàn)面加工的光潔度不應(yīng)低于▽ 6。其基本原理是利用鋼和夾雜物電化學(xué)性質(zhì)的不同，選擇合適的電解液和電流，將試樣作為陽極進(jìn)行電解，而夾雜物保留在陽極泥中，然后經(jīng)過淘洗、還原、磁洗等方法，將分離出的夾雜物進(jìn)行稱量、分級(jí)和組成分析。 (2)鑄坯偏析狀態(tài)。 為防止鼓肚，應(yīng)注意以下問題：合適的兩對(duì)輥間距，鼓肚量是與輥間距的四次方成正比，間距越大越容易鼓肚；輥?zhàn)右３至己玫膭傂?，防止變形；要有足夠的二次冷卻強(qiáng)度 ，以