【正文】 取。液相穴內(nèi)夾雜物上浮被內(nèi)弧側(cè)捕捉而不能上浮到結(jié)晶器液面是造成內(nèi)弧夾雜物集聚的原因。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。 最終連鑄坯夾雜物數(shù)量和分布主要決定于機(jī)型。 Al2O3夾雜降低軸承鋼疲勞壽命等。 鋼中夾雜物，尤其是大于 50靘 的大顆粒夾雜對(duì) 產(chǎn)品質(zhì)量危害很大。 ? 與鋼錠相比，連鑄坯中夾雜物特點(diǎn)是： 1)夾雜物來源廣泛，組成復(fù)雜。 在采用保護(hù)渣澆注時(shí)，結(jié)晶器液面上未熔化的渣子，或浮在鋼液面上的夾雜物，會(huì)由于鋼液面的波動(dòng)而被卷入到凝固殼表面造成夾渣。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。 對(duì)小方坯連鑄用油潤滑的情況下，結(jié)晶器內(nèi)鋼液面上的浮渣會(huì)嚙入鑄坯表皮下并殘留在鑄坯上。 ? 鑄坯表皮下 2～ 10毫米處一般都鑲嵌有渣粒，若不及時(shí)清除，往往會(huì)造成成品的表面缺陷。因此，必須在出爐到鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前，采取下列措施：控制好出鋼時(shí)的脫氧操作；出鋼時(shí)采用擋渣操作，防止鋼包下渣；采用保護(hù)澆注，防止二次氧化；采用鋼包處理或爐外精煉新技術(shù)；使用大容量深熔池的中間包，促使夾雜物上?。徊捎眯阅?適宜的保護(hù)渣；采用形狀適宜的浸入式水口；采用高質(zhì)量的耐火材料；對(duì)鋼包、中間包要清掃干凈等。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。就會(huì)破壞鋼的連續(xù)性和致 密性，對(duì)鋼的性能有很大危害。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，對(duì)一些重要的鋼種，人們主張采用立彎式連鑄機(jī)來澆注。對(duì)弧形連鑄機(jī)來說，在離內(nèi)弧面僅四分之一厚度處夾雜物有集聚現(xiàn)象。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。按夾雜物組成，可分為氧化鋁系、硅酸鹽系、鋁 酸鹽系和硫化物等四大類。外來夾雜，主要是指冶煉和澆注過程中帶入的夾雜物。 ? 連鑄坯中非金屬夾雜物，按其生成方式可分為內(nèi)生夾雜和外來夾雜。帶液芯矯直也不用擔(dān)心產(chǎn)生內(nèi)裂紋。為此在鑄坯矯直的同時(shí)，施加一個(gè)反向軸向力，抵銷一部分由矯直產(chǎn)生的拉應(yīng)力，這樣使內(nèi)弧受到的拉應(yīng)力減小，而外弧受到的壓應(yīng)力增加了。 壓縮澆鑄的基本出發(fā)點(diǎn)是：在鑄坯矯直時(shí)，內(nèi)弧受拉力外弧受壓力。由于鑄坯帶液芯拉矯，會(huì)使鑄坯內(nèi)固液兩相區(qū)界面上的凝固層容易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重危害鑄坯質(zhì)量。 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。 為減少中心偏析，有人提出了在線鑄坯的輕壓下技術(shù)。從連鑄設(shè)備上考慮，就是設(shè)法避免凝固坯殼的變形，控制好夾輥的間距，輥?zhàn)訃?yán)格對(duì)中等 ,這是防止鑄坯鼓肚，消除中心偏析的有效措施。 中心偏析的產(chǎn)生是由于鑄坯在凝固過程中，特別是在凝固末期尚未凝固的鋼液的流動(dòng)造成的。中心偏析是和中心疏松、縮孔密切相關(guān)的。在鑄坯橫斷面試樣上，每隔一定距離，從表面向中心取樣進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)中心的碳、硫、 磷等元素的含量明顯高于其他部位。采用擴(kuò)大鑄坯等軸晶的各種措施，均可減輕中心疏松。鑄坯中心疏松嚴(yán)重時(shí)還會(huì)伴隨著嚴(yán)重的中心偏析，對(duì)產(chǎn)品性能的危害甚大。 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。五是采用外力作用 (如電磁攪拌 )把正在生長的柱狀晶打碎以擴(kuò)大等軸晶。三是在二次冷卻區(qū)采用弱冷卻，適當(dāng)減少水量。因此一般把中間包鋼水過熱度限制在 20～ 30℃。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。這在工藝上可采取以下措施：一是采用適宜的澆注溫度。 ? 控制好連鑄坯的低倍組織。除某些特殊用途的鋼要求柱狀晶組織外，絕大部分鋼都希望能得到等軸晶帶大的鑄坯組織。 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?？拷砥さ氖羌?xì)小等軸晶帶，其次是像樹枝狀的晶體組成的柱狀晶帶，它的方向是垂直于表面，中心是粗大的等軸晶帶。 (低倍組織 )? 當(dāng)鑄坯完全凝固后，從鑄坯上取下一塊橫斷面試樣，經(jīng)磨光酸浸后，用肉眼所觀察到的組織叫低倍組織 (宏觀組織 )。這是二次冷卻不均勻，使鑄坯發(fā)生扭曲 (菱變 )所致。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。 (6)中心線裂紋，在板坯橫斷面中心可見的縫隙，并伴隨有 S、 P的正偏析，它是由凝固末期鑄坯鼓肚造成的。如盡量使結(jié)晶器內(nèi)均勻冷卻，就可防止 這種裂紋。作用于正在凝固的固液界面，也可產(chǎn)生這種裂紋。 (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。 (2)壓下裂紋，是由于拉輥壓力過大，使正在凝固的鑄坯固液兩相區(qū)產(chǎn)生的。 內(nèi)部裂紋可分為以下幾種： (1)矯直裂紋，是帶液芯的鑄坯在進(jìn)行矯直時(shí)，受到的變形超過了所 允許的變形率造成的。 ，如何防止 ? 從結(jié)晶器拉出來的帶液芯的鑄坯，在彎曲、矯直或輥?zhàn)訅毫Φ淖饔孟?，在正在凝固的、非常脆弱的固液交界面產(chǎn)生的裂紋，叫內(nèi)部裂紋。 狀 ? 此缺陷是小方坯斷面連續(xù)繞 軸線的變形。 ? 此缺陷常見于矩形坯和板坯窄面。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。如果停澆時(shí)間過長，就會(huì)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。 ? 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。 “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 ”。 ? 在鑄坯表面有橫向的折疊痕跡，嚴(yán)重時(shí)伴隨有橫向裂紋。另外，鋼水中的氣體含量 (尤其是氫 )也是生成氣泡的一個(gè)重要原因。埋藏深的氣泡很難發(fā)現(xiàn)，會(huì)使產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋。 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。 ? 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。3)結(jié)晶器出口與零段對(duì)弧不準(zhǔn)。其產(chǎn)生的原因可能是： 1)結(jié)晶器錐度太大。 4)水口與結(jié)晶器對(duì)中不要偏流。 2)合適錐度(％ /m)。 3)裝配結(jié)晶器時(shí)，保持冷卻水縫厚度一致，使冷卻均勻。 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。 (2)錐度不合適。對(duì)于板坯，可能是由于(1)窄面支撐不當(dāng)造成窄面鼓肚。 ? 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(yán)重時(shí)會(huì)造成漏鋼。 3)控制鋼中殘余元素如Cu％。 防止辦法： 1)結(jié)晶器表面鍍 Cr或 Ni以增 加硬度。 (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。 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(dá)5mm。 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。 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。 3)鑄坯在脆性溫度 900～ 700℃矯直。 橫裂產(chǎn)生的原因： 1)振痕太深是橫裂紋的發(fā)源地。且晶界上有細(xì)小質(zhì)點(diǎn) (如 AlN)的沉淀。經(jīng)酸洗檢查指出，裂紋深度可達(dá) 7mm，寬度 。 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(dǎo)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。 5)結(jié)晶器與二次冷卻區(qū)上部對(duì)弧要準(zhǔn)。 3)合適的浸入式水口插入深度。2)結(jié)晶器液面波動(dòng)穩(wěn)定在177。 5)鋼中 C在 ～％，發(fā)生縱裂傾向增加。 4)鋼中 S+P含量。 3)結(jié)晶器液面波動(dòng)。 2)保護(hù)渣熔化性能不良、液渣層過厚或過薄導(dǎo)致渣膜厚薄不均，使局部凝固殼過薄。作用于坯殼拉應(yīng)力超過鋼的允許強(qiáng) 度，在坯殼薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致斷裂，出結(jié)晶器后在二次冷卻區(qū)擴(kuò)展?？v裂紋嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成拉漏和廢品。 ? 連鑄坯表面縱裂紋，會(huì)影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量。 (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。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(dòng)痕跡 。這樣既影響鑄機(jī)生產(chǎn)率，又影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而增加了成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各類缺陷中裂紋占 50％。如結(jié)晶器采用電磁攪拌技術(shù)、改 進(jìn)浸入式水口設(shè)計(jì)等。為此采用多點(diǎn)彎曲矯直、對(duì)弧準(zhǔn)確、輥縫對(duì)中、壓縮澆鑄技術(shù)等。為此采用計(jì)算機(jī)控制二次冷卻水量分布、氣一水噴霧冷卻等。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。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(kuò)大鑄坯中心等軸晶區(qū)，抑制柱狀晶生 長。 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(yīng)力的作用，生成機(jī)理是極其復(fù)雜的。 ? 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。因此，浸入水口插入深度和出口傾角是非常重要的參數(shù)。 (4)結(jié)晶器鋼液流動(dòng)：結(jié)晶器由注流引起的強(qiáng)制流動(dòng)，不應(yīng)把液面上的渣子卷入內(nèi)部。 (3)初生坯殼的均勻性：結(jié)晶器彎月面初生坯殼不均勻會(huì)導(dǎo)致鑄坯產(chǎn)生縱裂和凹陷，以致造成拉漏。振痕對(duì)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)。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。鋼液面波動(dòng)在177。 20 2 177。為保證表面質(zhì)量，在操作上必須注意以下幾點(diǎn)： (1)結(jié)晶器液面的穩(wěn)定性：鋼液面波動(dòng)會(huì)引起坯殼生長的不均勻，渣子也會(huì)被卷入坯殼。 鑄坯表面缺陷形狀各異，形成原因是復(fù)雜的。在熱加工之前必須進(jìn)行精整，否則會(huì)影響金屬收得率和成本。 ? 鑄坯表面缺陷主要是指夾渣、裂紋等。 (5)浸入式水口 +保護(hù)渣：保護(hù)渣應(yīng)能充分吸收夾雜物。 (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。 (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。 從工藝操作上，應(yīng)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。 —減少渣子卷入鋼水內(nèi)。 —防止鋼水與空氣作用。 ? 純凈度是指鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。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)量的前提。必須控制影響表面質(zhì)量各參數(shù)在目標(biāo)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。 鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。 鑄坯純凈度主要決定于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前處理過程。 —鑄坯表面缺陷 (裂紋、夾渣、氣孔等 )。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(yán)重程度。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。 (3)元素在固相中擴(kuò)散速度。 (2)冷卻速度。測定不同元素的 K值為： C、 ；S、 ， O、 ， P、 ， Si、 ， N、 ，Mn、 ， Cr、 。 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。另一種叫宏觀偏析，是長距離范圍 (以厘米或米來計(jì)算 )內(nèi)的成分差異。把這種成分的不均勻性叫做偏析。 ? 經(jīng)過爐外精煉和吹氣攪拌后，鋼包中任何位置的鋼水成分是均勻的。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。 凝固潛熱主要決定于鋼成分。 ? 鋼水從澆注溫度冷卻到室溫放出的熱量包括 三部分： (1)鋼水過熱：鋼水從澆注溫度冷卻到凝固溫度放出的熱量。凝固殼一方面受到力的作用，另一方面受到噴水冷卻，隨溫度的降低發(fā)生相變，組織也發(fā)生變化，可能發(fā)生硫化物、氮化物質(zhì)點(diǎn)在晶界沉淀，增加高溫脆性，是鑄坯產(chǎn)生表面裂紋的根源。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。研究指出：液相上部為強(qiáng)制對(duì)流區(qū)，對(duì)流區(qū)高度決定于注流方式、浸入式水口類型和鑄坯斷面。 —臨近凝固末期的液相加速生長。凝固生長經(jīng)歷了三個(gè)階段： —鋼水在結(jié)晶器形成初生坯殼。這是鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂紋的原因。而在凝固界面的晶體強(qiáng)度非常小 (僅 1～3N/mm2)，由變形到斷裂的應(yīng)變?yōu)?～ ％。鑄坯在運(yùn)動(dòng)中凝固。 (2)連鑄坯凝固是沿液相在凝固溫度區(qū)間把液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的過程。 —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。 ? 與模鑄比較，連鑄凝固過程的特點(diǎn)是： (1)連鑄坯凝固是熱量傳遞過程。因此，把輥間距開口度設(shè)定呈階梯形收縮