連鑄工藝、設(shè)備--09連鑄坯質(zhì)量控制(已改無錯字)
2023-03-15 11:32:39 本頁面
【正文】 ? 在鑄坯液相穴末端，即快要完全凝固之處，對鑄坯進(jìn)行輕微的壓下（如 2mm），要求其既不產(chǎn)生內(nèi)裂，又可防止最后鋼液凝固收縮或鼓肚造成的流動，以減輕中心偏析。 ?強(qiáng)制冷卻的連鑄機(jī)： ?鑄坯輕壓下示意圖： 1— 大輥距，坯殼鼓脹 嚴(yán)重，中心偏析嚴(yán)重； 2— 小輥距，坯殼鼓脹 輕微，中心偏析中等； 3— 小輥間距加輕壓下 中心偏析消失 三 .鑄坯中心致密度 ?在連鑄坯剖面上可看到不同程度的分散的小空隙，稱為疏松。疏松有 3種情況： ?一般疏松：分散在整個斷面上的小空隙 ?枝晶疏松：在樹枝晶內(nèi)的小空隙； ?中心疏松：沿鑄坯軸心產(chǎn)生的小空隙。 ?一般疏松和枝晶疏松在鑄坯軋制時有可能焊合，而中心疏松則明顯影響鑄坯質(zhì)量。 ?鑄坯中心致密度決定了中心疏松和偏析程度，而 致密度主要決定于柱狀晶與等軸晶比例。 ① 鋼種 ? 低碳鋼（ ～ %）和高碳鋼（ ～ %）的柱狀晶發(fā)達(dá)，中碳鋼（ ～ %）柱狀晶較短。奧氏體不銹鋼柱狀晶發(fā)達(dá)，鐵素體不銹鋼有柱狀晶和中心等軸晶。 ② 冷卻制度 ? 二冷區(qū)強(qiáng)冷，促進(jìn)柱狀晶的生長， 以致形成搭橋造成嚴(yán)重的中心疏松和偏析。 ③ 澆注溫度。 ? 高溫澆注促進(jìn)柱狀晶生長。 ? 加速柱狀晶向等軸晶的轉(zhuǎn)化是改善中心致密度的有力措施。 ① 盡可能在低的過熱度下澆注； ② 加速液相穴過熱度的消除； ③ 采用電磁攪拌技術(shù)。 四 .鑄坯內(nèi)部裂紋 ① 角部裂紋 ?角部裂紋是在結(jié)晶器彎月面以下 250mm以內(nèi)產(chǎn)生的，裂紋首先在固液交界面形成然后擴(kuò)展。鑄坯角部為二維傳熱，凝固最快收縮最早，產(chǎn)生氣隙，傳熱減慢坯殼較薄，在鼓肚或菱變造成的拉應(yīng)力作用于坯殼薄弱處而產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重的角部裂紋還會產(chǎn)生漏鋼。 ② 中間裂紋 ?位于鑄坯表面和中心之間的某一位臵上。 ?產(chǎn)生原因： 由于二冷區(qū)冷卻不均勻，坯殼反復(fù)回溫（溫度升高超過 100℃∕m ）；或者由于支撐輥對中不良（如開口度偏大，輥子變形）使坯殼鼓肚，在凝固前沿受到張應(yīng)力作用，在固液交界面出現(xiàn)裂紋，并沿柱狀晶薄弱處繼續(xù)擴(kuò)展直到坯殼高溫強(qiáng)度能抵抗應(yīng)力為止。在裂紋里吸入富集溶質(zhì) S、 P的液體，在硫印圖上表現(xiàn)為裂紋黑線，裂紋里有鏈狀硫化物。 ?根據(jù)硫印圖所顯示的裂紋位臵，可量出裂紋尖端至鑄坯表面的距離 e，即是產(chǎn)生裂紋那一時刻坯殼凝固厚度 ： e＝ K〃t 1∕2 ＝ K〃 （ H∕V ） 1∕2 H=（ e∕K ） 2 〃V 式中 K— 鑄機(jī)凝固系數(shù)； H— 結(jié)晶器液面到鑄坯產(chǎn)生裂紋所在連鑄機(jī)的距離。 ? 把已知 e、 K、 V值代入上式，就可求出 H。這樣就可知道鑄坯在二冷區(qū)產(chǎn)生裂紋的位臵，以進(jìn)行檢查維修。 ③ 壓縮（矯直）裂紋 ?帶液芯的鑄坯矯直時，拉矯輥壓力過大，鑄坯受壓面的垂直方向變形超過允許變形而產(chǎn)生裂紋，裂紋集中在內(nèi)弧側(cè)柱狀晶區(qū)，裂紋內(nèi)充滿殘余母液。 ④ 皮下裂紋 ?離鑄坯表面不等（ 3～ 10mm）的細(xì)小裂紋，主要是由于 鑄坯表層溫度反復(fù)回升所發(fā)生的多次相變， 裂紋沿兩種組織交界面擴(kuò)展而形成的。 ⑤ 中心線裂紋 ? 鑄坯橫斷面中心區(qū)域可見的縫隙叫中心線裂紋，并伴隨有 S、 P、 C的正偏析。它是由柱狀晶搭橋或凝固末期鑄坯鼓肚而產(chǎn)生的。 ⑥ 對角線裂紋 ?它常發(fā)生在兩個不同冷卻面凝固組織交界面，小方坯的菱變、結(jié)晶器冷卻不均勻及二冷不對稱冷卻都會導(dǎo)致此種裂紋的產(chǎn)生。 ⑦ 星狀裂紋 ? 方坯橫斷面中心裂紋呈放射狀。凝固末期接近液相穴端部中心殘余液體凝固要收縮，而周圍的固體阻礙中心液體收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，另外中心液體凝固放出潛熱又使周圍固體加熱而膨脹，在兩者的綜合作用下使中心區(qū)受到破壞而導(dǎo)致放射性裂紋。 ① 固液交界面所能承受的外力（如熱應(yīng)力、鼓肚力、矯直力、彎曲力等）和由此產(chǎn)生的縮性變形超過了所允許的高溫強(qiáng)度和極限應(yīng)變值，則形成樹枝晶間裂紋。 ② 鑄坯凝固結(jié)構(gòu)，即柱狀晶和等軸晶比例。柱狀晶發(fā)達(dá)促使裂紋的擴(kuò)展。 ③ 殘余雜質(zhì)元素的含量。如 S、 P＜ ％產(chǎn)生裂紋的幾率減少。 ?產(chǎn)生裂紋因素示意圖： ① 采用多點矯直； ② 輥間距合適，對弧準(zhǔn)確，如支撐輥間隙誤差小于 1mm，外弧對弧誤差小于 ； ③ 盡可能不帶液芯矯直或采用壓縮澆注技術(shù)； ④ 二冷區(qū)水量分配適當(dāng)，鑄坯表面溫度分布均勻。 ⑤ 矯直溫度要避開鋼的“脆性口袋”區(qū)，拉輥的壓下量要合適。 ?鋼高溫延性可分為三個區(qū)： ① 熔點脆化區(qū)（ Ⅰ 區(qū)）。 ?當(dāng)溫度下降到液相線溫度 TL時，液相開始結(jié)晶。溫度下降到固相線 TS以上 20～ 30℃ 時（相當(dāng)于凝固分率 90％），樹枝晶彼此連接開始能傳遞微小的拉伸力的作用，表現(xiàn)有微弱強(qiáng)度（ σ約 1～ 3N∕mm 2）。 把晶體強(qiáng)度等于零的溫度叫零強(qiáng)度溫度，即 TFO = TS + (20～ 30℃) 。 ?鋼的高溫脆性曲線： ?鋼延性與矯直點鑄坯溫度關(guān)系： ａ — 鑄坯表面溫度變化； ｂ — 鋼的脆性曲線； ｃ — 強(qiáng)度曲線 ?當(dāng)溫度繼續(xù)降低，固體強(qiáng)度緩慢增加，但表征鋼的縮性的斷面收縮率（以 RA%表示）仍為零，凝固前沿處于極易脆斷區(qū)。只有當(dāng)?shù)陀?TS以下 30～ 50℃ 時，固體延性開始上升。 把延性等于零的溫度叫零塑性（韌性）溫度，即 TZO= TS－ (30～ 50℃) 。 ? 因此，固相線溫度 TS上下的零強(qiáng)度溫度和零塑性溫度是表征凝固界面抵抗裂紋的能力， TS和 TZO之間溫度區(qū)間的大小是衡量凝固前沿內(nèi)裂紋傾向的尺度。 ② 最大塑性區(qū)（ Ⅱ 區(qū)）。 ? 溫度在 1300～ 1000℃ ， 鋼的高溫強(qiáng)度和塑性增加到最大值，這相當(dāng)于常用的熱加工區(qū)。視鋼種不同，此溫度范圍略有變化，如 C— Mn鋼為 1300～ 900℃ 。 ?1300～ 900℃ 脆裂機(jī)理是：沿奧氏體晶界有過飽和的 S、 O化物沉淀如（ Fe、 Mn） S,（ Fe、 Mn） O，增加了晶界斷裂的敏感性。 ③ 二次脆化區(qū)（ Ⅲ 區(qū)） ?此區(qū)相當(dāng)于 γ→α 相變區(qū)。當(dāng) 溫度小于 1000～900℃ 塑性下降，到 700℃ 左右塑性最低（ RA＜ 20％ ﹚ 。此區(qū)塑性是鑄坯表面橫裂紋的產(chǎn)生根源。 ? 沉淀在奧氏體晶界的 Nb（ CN）和 AlN質(zhì)點，是應(yīng)力集中源，在外力作用下引起晶界滑移，形成孔洞，增加了晶界脆性，或者在 γ→α 相變時，在 γ晶界產(chǎn)生的薄膜狀的初生鐵素體，由于 αFe的強(qiáng)度比 γFe的強(qiáng)度小幾倍，使晶界集中不均勻變形而產(chǎn)生晶界脆裂。 ?晶界脆裂示意圖： ａ — 晶界沉淀物 AN、 BN、 Nb(CN)、 (Fe,Mn)S,O； ｂ — 晶界滑移形成孔洞；ｃ — 晶界鐵素體形成；ｄ —晶界孔洞聚合 ① 晶界脆化理論 ? 在凝固前沿大約液相分率為 10%時，富集溶質(zhì)的液體薄膜（如硫化物）包圍樹枝晶，降低了固相線溫度附近鋼的延展性和強(qiáng)度
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