影响高碳钢连铸小方坯中心偏析的因素

影响高碳钢连铸小方坯中心偏析的因素

卢盛意

(北京科技大学,北京100083)

摘　要　介绍了英国4家钢厂为了减少高碳钢连铸小方坯中心偏析所采取的措施的试验结果。

Factors affecti n g cen tra l segrega ti on of h i gh carbon steel b illets

LU Shengyi

(University of Science and Technol ogy Beijing,Beijing100083)

ABSTRACT　Experi m ental results in f our B ritish steel companies are intr oduced t o decrease the central segregati on of high carbon steel billets.Fact ors affecting the central segregati on of high carbon steel billets are analyzed.

1　前言

10年前,高碳钢很少用于连铸小方坯生产。1997年以前轮胎钢丝等容易偏析的高碳钢几乎都用连铸大方坯来生产。因为大方坯的浇注温度低,有利于形成等轴晶结构,又因为大方坯在轧制时的压缩量大,这二者都有利于减少偏析。但用连铸小方坯来生产高碳钢时,生产成本低。1997年英国4家钢厂(Scunthor pe,Sidenor,Is pat-HS W,I Jmuiden)共同研究了影响连铸小方坯高碳钢中心偏析的因素。这些因素包括:钢水过热温度、二次冷却强度、电磁搅拌(E MS)、热轻压缩(TSR)、机械轻压缩(MSR)、浇注方法、小方坯尺寸、拉速等[1]。

2　钢水过热温度

过热度低,使等轴晶结构百分比高,对减少偏析有利。过热度高,在铸坯内产生“一个个小钢锭”(m ini-ingotis m)的结构,使机械性能不一致,在拔丝时容易断头。如果小方坯柱状晶结构的宽度大于55%时,将明显形成“一个个小钢锭”的结构。[2] Is pat-HS W的120mm2、125mm2、130mm2三类小方坯的试验数据表明碳和硫的偏析与过热度有显著的关系。过热度愈低,偏析也愈低。特别是当过热度低于25℃时,偏析指数几乎随过热度降低直线下降。所以,如有可能,应当将过热度降低到25℃以下。

I Jmuiden厂的120mm2小方坯的碳偏析与过热度无关,然而140mm2小方坯在过热度低时,碳的偏析减少,该厂的数据表明,过热度应当低于30℃。

Scunthor pe厂的120mm2小方坯与I Jmuiden厂一样,碳和硫的偏析与过热度无关。但140mm2和180mm2小方坯的碳和硫的偏析与过热度有关。因此,该厂建议过热度应当低于25℃。

在中间罐内喂入芯线(例如<9mm的芯线)可以降低中间罐内钢水的过热度。在喂入芯线时,中间罐内钢水高度应保持在400mm以上。

3　二次冷却

高碳钢通常用“弱冷”(s oft cooling),因为弱冷可以减少表面裂纹和内部裂纹。但“强冷”(hard cooling)可以使中心缩孔变小,因而可以改善偏析。这是因为与低碳钢相比,高碳钢小方坯的柱状晶长[3],因而中心宏观偏析严重。例如,在拔丝时容易断头。为了减少高碳钢连铸小方坯的中心偏析,有两种截然相反的方案(弱冷却和强冷却[4、5]),见表1。

表1　减少中心偏析的两种方案

冷却方式浇注

温度

二冷

比水量

二冷区

长度

小方坯的

铸态组织

宏观

偏析

浇注时

水口堵塞

铸坯面上的

氧化铁皮

弱冷却低低长(5个区)球形小难以避免

加速生成(由于铸坯表面的温度高)

强冷却高高(2.5倍)短(4个区)穿晶小可以避免

减慢生成(由于铸坯表面的温度低)

注:(1)钢的含碳量为0.55%～0.85%,小方坯尺寸为105mm×105mm;

(2)强冷却只适用于断面小的高碳钢小方坯。

Scunthor pe厂在0.63%C钢120mm2小方坯上进行试验。水量控制在2.12～3.15L/kg为标准水量。用此水量时,小方坯的中心结构由弱V型偏析物组成。当水量从2.12L/kg增加时,小方坯的结构由较强V型偏析物组成。当水量增加到3.15L/kg 时,偏析核心出现孔隙和回热型裂纹。该厂将最后冷却区的水冷强度减少后,不但减少了中心偏析,消除了孔隙,消除了回热型裂纹,也没有遇到表面质量问题。此时水量(稍低于3.15L/kg)为最佳水量。

Sedenor厂主要在C50,C70和Cr6钢185mm2小方坯上进行试验。将二冷水量逐炉增加直到出现内裂。此时的水量选定为改进的水量。然后随着水量的增加,小方坯的表面质量恶化。例如,C50钢在强二冷时,轧成的条钢废品增加。所以中心偏析的改进要平衡于表面质量不被恶化。

I Jmuidon厂小方坯二冷区的设计不能避免在第三二冷区的回热。I Jmuidon厂的试验主要是在二冷强度增加时如何减少回热。

Scunthor pe厂,Sidenor厂和I Jmuiden厂的试验表明,强二冷可以改进偏析,但二冷水量要优化,以减少内裂和不恶化表面质量。

Is pat-HS W厂水量增加后的大问题是小方坯角部喷淋水重叠。为了减少重叠,将相邻面的喷嘴各远移角部半个喷嘴内径的距离,这不但可以使冷却强度增加,而且还可以使小方坯不脱方。改进的强二冷和标准强二冷的小方坯表面温度与碳和硫的偏析比见图1。

从图1可见,标准强二冷时小方坯表面温度为1040～1080℃,改进的强二冷表面温度比标准强二冷降低了30K,碳和硫的偏析也随之降低。

4　电磁搅拌(E MS)

M(结晶器)-E MS,S(二冷区)-E MS,F(末端)-E MS在小方坯连铸机上可以单独使用,也可以联合使用。M-E MS可以改善结晶器传热,影响到结晶器以下几米处。M-E MS对偏析的影响类似于用低过热度浇注。S-E MS必须装在紧挨着结晶器下口,S-E MS单独使用的效果不如M-E MS。F -E MS的位置必须细心选择。F-E MS应选在铸坯液芯的固相率f

s

=20%～50%的范围内。F-E MS 与M-E MS一起使用时可以加大使偏析减少的效果。

采用M-E MS对去除中心偏析有益,而产生的等轴晶结构却容易产生V型偏析。但F-E MS

却

图1　Is pat-HS W改进的强二冷小方坯碳和硫的

偏析与标准强二冷的对比

能够拆散V型偏析。Ha mburger钢厂发现在轴承钢的V型偏析处出现碳化物。他们宁愿容忍一定程度的中心偏析(中心偏析可以在后步工序去除)而不希望出现V型偏析[6]。

I Jmuiden厂在120mm2和140mm2小方坯上的试验数据表明,M-E MS的搅拌强度愈大,碳的偏析愈低。当过热度低于一定值时,搅拌强度高的好处更多。

Scunthor pe厂将F-E MS安装在距弯月面9m 处。F-E MS的效果主要在120mm2小方坏上进行研究(包括浸入式水口和定径水口),也在140mm2和180mm2小方坯上进行研究。F-E MS可以改进140mm2和180mm2小方坯的中心偏析,但不能改进120mm2小方坯的中心偏析。在180mm2小方坯截面上有大量白带,但在120mm2和140mm2小方坯上没有。总的看来F-E MS对减少中心偏析有好处,但仅限于大尺寸的小方坯。F-E MS要优化搅拌条件以提高使偏析减少的效果,但要减少白带生成。

5　铸坯压缩(strand reducti on)

在接近最后凝固处将铸坯压缩是为了抵消铸坯中心的凝固收缩。与F-E MS一样,在压缩时液芯的f

s

起着决定性作用。如果由于浇注条件变化,压缩太早,则产生柱状晶间裂纹,压缩太晚可能产生大的负偏析。压缩有两种:一种是热轻压缩(TSR),另

一种是机械轻压缩(MSR)。

(1)热轻压缩

热轻压缩是在最后凝固的位置用强喷淋水冷却使坯壳收缩。有些研究者认为TSR与M-E MS一起使用有好处。然而在应用TSR时,如果铸坯过分回热,可能产生内部回热型裂纹。

Scunthor pe厂在115mm2小方坯上进行了试验。该厂热轻压缩的设计可以在拉速变化时热轻压缩喷淋区长度保持在所需的液芯f

s

范围。该厂对水量、

喷淋区长度和液芯f

s

之间的关系进行了研究。在应用热轻压缩后小方坯的中心偏析并无改进。但轧成的5mm棒材的偏析指数却平均降低27%,最高降低38%。在所有喷淋条件下,表面质量都没有问题。

Sidenor厂为了得到理想的f s,热轻压缩只能安装在155mm2和185mm2小方坯距弯月面8.53m和9.67m之间。在铸坯中心线的f s等于零时而不是f s 在0.2～0.17之间时,热轻压缩的效果最好。在生

产100Cr钢用低拉速以保证最佳f

s

时,引起了中心回热型裂纹。当热轻压缩的水量增加时,回热裂纹变大。水量大于100L/m in时,热轻压缩还恶化表面质量。

Scunthor pe厂和Sidenor厂的经验都表明热轻压缩能改进中心偏析。但中心偏析的改进要与不产生内部回热型裂纹保持平衡。根据sidenor厂的研究结果:中心偏析的改进还要与不产生表面裂纹保持平衡。

(2)机械轻压缩

Scunthor pe厂提出用矫直辊的压力对小方坯的上面和下面进行压缩。机械轻压缩可以改进偏析,但却要以小方坯脱方为代价。据报道,有些厂家的150mm2小方坯用3个夹辊来实现机械轻压缩[6]。6　浇注方法

用浸入式水口还是用定径水口浇注的效果不同。I Jmuiden厂在140mm2小方坯上的试验表明,偏析与浇注方法有关。用浸入式水口浇注可以使碳的偏析降低,特别是在过热度高时。

Scunthor pe厂的120mm2小方坯也有类似的趋势。纵向硫印表明用浸入式水口浇注时,小方坯的中心孔隙也大为减少。用浸入式水口浇注时轧成棒材的偏析指数为1.38,用定径水口时为1.62。

7　小方坯尺寸

小方坯断面尺寸增加时,偏析区增大,但偏析区所占的断面百分比减少。

Sidenor厂的155mm2和185mm2小方坯用C50、C70和100Cr6钢进行的对比试验表明:在冶金中心185mm2小方坯碳和硫的偏析大于155mm2小方坯。距冶金中心9mm处的负偏析,185mm2小方坯显著高于155mm2小方坯。在半径1/2处的偏析155mm2小方坯稍高于185mm2小方坯。距冶金中心9mm处的负偏析随碳百分比的增加而增加,而在冶金中心的正偏析,并无这一明显趋势。

Scunthor pe厂的数据表明,不仅碳的偏析随小方坯尺寸的增加而增加,而且偏析核心的面积也随之增加。120mm2、140mm2、180mm2小方坯偏析核心的直径分别为4mm、4～8mm、8～16mm。若偏析形态为强V型时,点状偏析物的面积和偏析程度均随小方坯尺寸的增加而增加,如硫印所示。

8　拉速

通常断面积愈大,拉速就愈低。Is pat-HS W 厂,I Jmuiden厂和Scunthor pe厂的数据表明拉速对偏析没有明显的影响。然而sidenor厂从热轻压缩的试验数据表明在拉速降低20%时,中心偏析减少,但半径1/2处的偏析增加。

9　结论

(1)根据钢水含碳量、过热度、拉速和二冷强度来确定液相穴的位置,从而来选定F-E MS机械轻压缩位置。

F-E MS,热轻压缩和机械轻压缩三者对减少小方坯中心偏析都有效。但三者都要求与液芯的f

s

相配合。在采用F-E MS的情况下还要求液芯直径最小。碳含量愈高,最佳的拉速应当愈低,在F-E MS 装置处的最佳液芯直径应当愈小[7]。由于小方坯浇注条件的变化,这些要求很难达到。特别是用定径水口浇注时,这些要求更难达到。

(2)最成功的技术是强二冷。强二冷能改进中心偏析。应用强二冷时(用热轻压缩也一样)有两个问题:产生内部回热裂纹和表面裂纹。所以必须求得改进偏析与不产生内部裂纹和表面裂纹之间的平衡。过热度和浇注方法对小方坯中心偏析有很大影响。过热度低(≤30K)时,中心偏析低。

总之,英国4家钢厂的经验是:为了降低高碳钢连铸小方坯的中心偏析,推荐用低过热度、强二冷和浸入式水口。D.Ameling等采用的强冷却(高过热度、强二冷)[4]、[5]来减少高碳钢连铸小方坯中心偏析的试验仍然要顾及对小方坯内部回热裂纹和表面裂纹的影响。

(下转第31页)

大大提高了不锈钢的收得率和成材率。

此外,稳定的连铸设备和工艺也是得到不锈钢良好表面质量的保证。作者通过现场试验发现如果连铸过程铸机不稳定如拉矫机抖动,振动参数不合理如振幅过大、振频太小等,即使性能再好的保护渣也无法解决铸坯凹陷等表面问题。

4　结语

(1)304和2Cr13不锈钢由于镍、铬及碳元素的作用,坯壳具有生长不均匀性,表面易出现凹陷、裂纹以及深振痕;含钛不锈钢由于在浇注过程弯月面容易富集含钛的高熔点物质,铸坯表面易产生表面或皮下夹渣等。

(2)物化性能适宜的保护渣可以有效地改善不锈钢的表面缺陷。如对于2Cr13小方坯,保护渣Ca O/Si O2控制在0.73～0.9、黏度在0.4～0.6Pa?s、熔化温度在1130～1170℃时可以有效降低因凹陷产生的返修率;对于钛不锈钢,保护渣Ca O/Si O

2

可以控制在0.5～0.7、黏度在0.14～0.31Pa?s、熔化温度在1000～1100℃时可以改善表面夹渣的缺陷。

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(上接第24页)

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大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施

大方坯轴承钢中心偏析的成因及预防措施 某钢特钢厂轴承钢生产流程为：50tUHPEAF(铁水热装比大于 50%)+50tLF+60tVD真空脱气+3机3流大方坯全弧形合金钢连铸机+铸坯入坑缓冷、部分连铸坯直接热送轧制成材。连铸机弧形半径为R11m/16m/32m，3点矫直，铸坯断面为180mm×220mm、260mm×300mm，采用全封闭无氧化保护浇注，结晶器液面自动控制，专用轴承钢结晶器保护渣保护浇注，二冷气雾冷却动态配水，结晶器+末端(M+F2EMS)复合式电磁搅拌，连铸坯重接部分切除、头尾坯优化等技术。连铸工艺生产轴承钢，铸坯表面质量良好，通过LF+VD真空处理和严格的无氧化保护浇注，钢中氧含量降低，平均氧的质量分数达到10×10-6以下，钢材热顶锻一次检验合格率达到100%。轴承钢生产中，中心碳偏析是其主要低倍缺陷。 中心偏析受钢水过热度、拉速、电磁搅拌、二冷区温度和连铸机的设备状况等因素影响。 连铸钢水的过热度对高碳铬轴承钢铸坯的质量有重要影响。因为高碳铬轴承钢固液两相区温度达到131℃，故中等过热度的钢液也有其柱状晶强烈增大趋势，在凝固后期由于连铸坯断面中心柱状树枝晶的搭桥而形成小钢锭的凝固结晶现象，铸坯产生中心偏析。过热度越低，中心偏析的评级越低。钢水中元素的偏析是随着凝固前沿的推移而逐渐产生的，影响偏析程度的主要因素为中间包钢水过热度和由过热度而决定的凝固前沿的温度梯度。在较高的温度梯度下，固液相线温差越大，使开始结晶和发生了结晶的固相成分差别愈大，体积收缩比也越大，偏析也愈严重。对轴承钢的低倍组织检验发现，在过热度较高的炉次产生中心增碳现象，该缺陷在钢材热酸蚀后的中心部位出现明显的黑色斑点。由于中间包钢水过热度的控制存在明显差异，导致连铸坯中心碳偏析存在较大差别。 拉速与连铸坯中心偏析评级有关。一般来讲，连铸坯的等轴晶区面积越大，中心偏析评级越低。降低拉速对铸坯质量有利，尤其是大方坯轴承钢，当铸坯在离开结晶器时，坯壳有足够的厚度以承受内部钢水的静压力，否则易产生鼓肚、致使枝晶间富集溶质的钢液向液相穴移动形成中心偏析。当断面和钢种一定时，

小方坯连铸机工艺培训课件 (2)

精心整理 方坯连铸工艺培训课件 一、方坯连铸工艺流程简图 二、方坯连铸基本参数 铸坯断面：150×150mm 定尺长度：6~12m（实际最短生产过9.25的，拉速2.1m/min） 55Q

4.1钢包汇总台 4.1钢包回转台 功能支承钢包并将满包从受包位旋转到中间罐上方的浇

4.2中间罐 功能保证连浇；均匀分配钢流到结晶器；促使夹杂物上 浮。 结构型式中间罐为梯形带盖式， 主要技术参数中间罐最大容量20t 钢水液面高度工作液面：800mm 主要技术参数烘烤时间180min 烘烤温度～1000℃ 4.5结晶器 功能将钢水凝结成型，使浇入其中的钢水快速冷却。在 引锭头拉出结晶器铜管后，凝结的钢水坯壳能承受

内部还未凝固的钢水静压力。 结构型式结晶器为套管式，主要由内壁镀铬的三维立体锥度 铜管、精密加工成型的整体铜水套、钢结构外壳、 上下法兰、卡板及密封件等部分组成。铜管材质为 磷脱氧铜。 主要技术参数铜管长度900mm 托架等组成,喷淋管沿弧线纵向布置。 主要技术参数冷却段数3（含喷淋环） 喷淋管长度～4.5m 喷嘴型号3/8PZ17080QZ5*12 PZ8065QZ5*28

PZ8047QZ5*28 4.8导向段 功能开浇时引导引锭杆进入结晶器并在浇铸时支 承铸坯。 结构型式导向段位于喷淋集管组与拉矫机之间，主要由 导向辊、支座、侧导辊、压辊及侧导板等组成。 功能开浇时引锭头堵住结晶器下口，把初步凝固的 铸坯拉出结晶器，引入拉矫机。 结构型式主要由自适应型引锭头、刚性杆身、链条及联 接件、传动系统、导向轮及安全装置所组成。 铸机开浇前，启动存放装置电动机使引锭杆下

连铸坯中心偏析的研究_孙群

1， 2 热能工程

。过热度高，铸坯凝固前沿温度梯度大，保持定向传热的时间长，有利于柱状晶的生长，并可抑制等轴晶粒的形成。柱状晶发达会加重凝固过程的显微（枝晶）偏析，可导致尚未凝固的钢液杂质组元含量增加，加重中心偏析。 图1过热度对B类以上中心偏析比率的影响 如图1和图2所示，对铸坯硫印数据库进行统计，拉速为1.0m/min，铸坯尺寸为1450mm×230mm，相同冷却条件下，铸坯样本容量为99个，其中A类偏析2个，B类偏析76个，C类21个，所占比例依次为：2.0%，76.8%，21.2%，比较重的A类B类偏析共占78.8%。样本中的合格样品（B类0.5级以下）79个，合格率为79.8%。 图2钢水过热度对中心偏析合格率的影响 结果表明，随钢水过热度的增加，铸坯中心偏析程度增加。在所采用的浇铸条件下，当钢水过热度超过24℃后，铸坯中心偏析合格率急剧下降。 2.2拉速 拉速对铸坯中心偏析有重要影响，这是因为当拉速增加时，减少了钢水在结晶器内的停留时间，导致转移钢液过热量所需的时间增加，推迟了中心等轴晶的生产，有利柱状晶发展和轴向偏析。拉速增加，液相穴深度增大，更易形成凝固桥，造成中心偏析。 如图3所示，本研究统计了B类以上中心偏析出现的比率随拉速变化的规律。对硫印数据库整体进行统计，样本容量为318个，中心偏析A类3个，B类232个，C类83个，所占比例分别为0.9%，73.0%，26.1%。B类以上占73.9%。 图3拉速对B类以上中心偏析比率的影响 2.3辊道开口度 “鼓肚”理论认为，中心偏析的产生是由于铸坯在连铸过程中，凝固壳鼓肚或凝固收缩引起富集溶质残余液体流动，而使局部溶质聚集的结果。鼓肚与辊间距、辊子刚性、对中精度等有密切关系。鼓肚量与辊间距的4次方成正比，间距越大越容易鼓肚。另外，为减轻鼓肚，辊子要保持良好的刚性，防止变形，而且对中要好，要保持较高精度。缩小辊间距，特别是调整辊列系统的对中精度和保持夹辊的刚性,，对减轻鼓肚都十分有利。可见，辊子的开口度和对弧精度对中心偏析有很大影响。 经过计算，拉速为1m的铸坯的凝固终点在11～12段之间，约距结晶器弯月面21.9m。 2003年5月29日第11、12段的辊道开口度偏差值最小1.6mm，最大3.2mm。取数据库中前后７天的数据共12组进行分析，有11组合格，合格率为91.67%。2003年9月2日第11、12段的开口度偏差最小值1.6mm，最大值3.7mm。取数据库中前后7天的数据共20组进行分析，15组合格，合格率为75.00%。若取该日附近8组检验，5组合格，合格率为62.50%。分析可知，在凝固末端，辊道开口度控制精度偏差增大对中心偏析的改善不利，如图4所示。 图42003年9月2日辊道开口度变化 热能工程

连铸连轧知识点

连铸连轧部分知识点 1、连铸生产工艺对连铸设备的要求： 1）必须适合高温钢水由液态变成液固态，又变成固态的全过程； 2）必须具有高度的抗高温，抗疲劳强度的性能和足够的强度； 3）必须具有较高的制造和安装精度，易于维修和快速更换，充分冷却和良好的润滑等。 2、连铸流运行轨迹将连铸机分为哪几种？简述每种机型的特点？ 1）立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机和水平连铸机。2）A、立式连铸机：此铸机坯壳冷却均匀，且不受弯曲矫直作用，故不宜产生内部和表面裂纹，有利于夹杂物上浮，但其设备高度大，操作不方便，投资费用高，设备维护及事故处理难，铸坯断面和定长及拉速受限，并且铸坯因钢水静压力大，板坯股肚变形较突出。 B、立弯式连铸机：铸机的中间包，结晶器，导辊，引锭杆沿垂线分布。拉矫机切割机沿水平布置，浇注和冷却凝固在垂直方向上完成，完全凝固后被顶弯90°，进入弯曲段，在水平方向出坯，它的铸机高度比立式下降，运输方便，可适合较长定尺的要求，但由于增加了一次弯曲和矫直，一造成裂纹。 C、弧形连铸机：分为单点矫直弧形连铸机，多点矫直弧形连铸机，直结晶器弧形连铸机。a）单点矫直弧形连铸机：优点：高度比立式、立弯式低，故设备重量轻，投资费用低，安装和维修方便，钢水对铸坯的静压力小，可减少因股肚造成的内列和偏析，有利于提高拉速改善铸坯质量。缺点：钢水凝固过程中，非金属夹杂物有向弧内聚焦的倾向，一造成铸坯内部杂物分布不均匀。b）多点矫直弧形连铸机：优点：固液界面变形率降低铸坯带液芯矫直时，不产生内部裂纹，有利于提高拉速。 c）直结晶器弧形连铸机优点：具有立式的优点，有利于大型夹杂物的上浮及钢中夹杂物的平均分布，比立弯式高度更高，建设费用低。缺点：铸坯外弧侧坯壳受拉伸，两相区易造成裂纹缺陷，设备结构复杂，检修，维修难度大。 D、椭圆形连铸机：其优点是高度较弧形大大减小，钢水静压力低，铸坯股肚量小，内部裂纹中心偏析得到改善，投资节约20%----30%（比弧形）。但结晶器内钢水中的夹杂物几乎无上浮机会，故对钢水要求严格。 E、水平连铸机：其优点是设备高度最低，钢水物二次氧化，铸坯质量得到改善，不受弯曲及矫直作用，有利于防止裂纹，设备维护简单，事故处理方便，但中间包和结晶器连接处的分离较贵，结晶器和铸坯间润滑困难，拉坯时结晶器不振动，适合小坯量，多种浇注，200mm以下方坯，圆坯，特殊钢。 3、连铸连轧的定义：由连铸机生产出来的高温无缺陷坯，不需要清理和再加热（但需经过短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”“轧”直接连成一条生产线的工艺流程就称为连铸连轧。 4、连铸和连轧紧凑联结的方法：连铸坯热装、直接轧制。连铸坯热装工艺是指连铸机生产的钢坯不经过冷却，在热状态下卷入加热炉加热，然后进行轧制的方法。连铸坯直接轧制工艺是指铸机出来的高温铸坯不再经过加热或只对边棱进行轻度的补充加热就直接送往轧机轧制成材。 5、连铸连轧的优点：1）简化生产工艺流程，生产周期短； 2）占地面积少； 3）固定资产投资少； 4）金属的收得率高； 5）钢材性能好； 6）能耗少； 7）工厂定员大幅降低； 8）劳动条件好，易于实现自动化。 6、提高拉坯速度的限制因素：1）拉坯力的限制； 2）铸坯断面影响； 3）铸坯厚度影响； 4）结晶器导热能力的限制； 5）速度对铸质的影响； 6）钢水过热度的影响；7）钢种的影响。 7、二冷区包括：足辊段、支撑导向段和扇形段。 二冷区冷却方式：1）干式冷却；2)水喷雾冷却；3）水—气喷雾冷却（效果最好）。 8、倒锥度：为了减少气隙，加速钢水的传热和坯壳生长，通常结晶器的下口断面比上口断面小。倒锥度过小会导致坯壳过早脱离铜壁产生气隙，降低冷却效果，或使结晶器的坯壳厚度不够产生拉漏事故；倒锥度过大容易导致坯壳与结晶器铜壁之间的挤压力过大从而加速铜壁的磨损。 9、结晶器满足要求：1）结构简单重量轻；2）良好的导热性和水冷条件； 3）应做上下往复运动并加润滑剂； 4）结晶器有足够的刚度，以免影响铸坯质量。 10、结晶器震动方式：同步式、负滑脱式、正弦振动式 11、结晶器调宽方法：1）停机变宽； 2）平移变宽； 3）转动加平移变宽（最具代表性）。

连铸坯质量控制零缺陷战略_蔡开科

2011年9月 连 铸 增刊 288 连铸坯质量控制零缺陷战略 蔡开科1， 孙彦辉1， 韩传基2 (1. 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083； 2. 中冶连铸北京冶金技术研究院，北京 100081) 摘 要：为满足用户对产品质量越来越严格要求，生产价格便宜高质量产品是人们追求目标。而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。本文系统地分析了在连铸过程中铸坯的表面缺陷、内部缺陷以及铸坯夹杂物产生的原因，提出了防止铸坯缺陷产生应采取的措施，进一步提高铸坯质量。 关键词：连铸坯；质量控制 The “Zero Defect” Philosophy of Controlling Strand Quality for Steel Continuous Casting CAI Kai-ke 1, SUN Yan-hui 1, HAN Chuan-ji 2 (1. School of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing ，Beijing100083， China ；2. Zhongye Research Institute Beijing ，Beijing100081，China) Abstract:With growing demands of steel quality, steel users expects as defect-free a product as possible to permit safe and reliable service, and more economic advantage. It is implicitly expected that all quality of rolling steel product such as bar, wire (rod), hot and cold strip can with a high probability be associated with the defects of strand during continuous casting. This paper briefly summarizes the formation of surface and interior defects and non-metallic inclusions of strand during continuous casting process of steel. The main technological measures to reach the aim of “Zero defect ” for casting strand are examined as well. Key words: continuous casting strand; quality controlling 为满足用户对产品质量越来越严格要求，生产 价格便宜高质量产品是人们追求目标。而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。连铸坯缺陷的存在是决定于生产流程原料、工艺、设备、控制、管理、检验等。所谓产品缺陷原则上可分为： 1) 可见的缺陷，在轧制板、管、带材上有可见或可探测到缺陷，如裂纹、夹杂、起皮等直接会影响成材率和成本； 2) 检验标准所容许的残存缺陷，在制造过程中不可能完全消除，把残存在钢中的缺陷危害性减到最小； 3) 隐藏的不可避免且不易检测的缺陷，如钢中夹杂物是不可能完全消除的，是影响产品质量的潜在危险。 对于第1）种缺陷应尽量避免，对第2）、3）种缺陷应力求保持在允许的检验标准以内。 钢铁生产流程中实行生产零缺陷产品，这是一 个系统工程，它决定于钢的制造、初炼、精炼、钢 的凝固铸造（连铸）和钢的热加工（轧制）。从炼钢生产流程来看，生产零缺陷连铸坯，不仅为轧钢提供轧制高品质的成品（板、棒、管……），而且实现炼钢生产流程连续化和热装、热送和直接轧制的前提条件。 本文简要评述连铸坯缺陷形成及其防止措施。 1 连铸坯质量概论 炼钢-精炼-连铸工艺流程生产的连铸坯（方坯、板坯、圆坯、异形坯等）作为半成品供给轧钢，轧制成不同规格板材和长材产品以满足国民经济各部门的需求。 只有提供高质量的连铸坯，才能轧制出高品质的产品。所谓高质量的连铸坯包含以下几个方面： 1) 铸坯的洁净度：主要是钢中夹杂物类型、 DOI:10.13228/j.boyuan.issn1005-4006.2011.s1.034

连铸小方坯常见的质量缺陷

连铸小方坯常见的质量缺陷

作者: 日期：

摘要对连铸小方坯常见的质量缺陷进行了分类，对 质量缺陷形成的原因进行了分析，提出了控制小方坯质量缺陷的技术措施. 关键词小方坯;质量缺陷;成因； 控制近年来,随着连铸技术的发展,连铸坯的热装、热送及热轧技术取得了很大进步,产生了明显的经济效益.这一生产工艺对连铸坯的质量提出了更高的要求．本文对连铸小方坯中常见的质量缺陷及其形成原因和控制措施进行讨论 .1 小方坯的表面缺陷 1. １重接 1.1.1 形成原因a．因各种操作故障引起浇注中断，重新开浇后在铸坯表面易造成重接缺陷 .ｂ. 拉速慢导致铸坯表面振痕太深,形成重接. 1.1.2 控制措施 ａ.充分做好浇钢的各项准备工作,保证浇钢的正常与稳定,避免停流事故. b．保证拉速的正常与合理. 1.2 夹杂与结疤

１． 2.１形成原因 ａ.结晶器液面波动剧烈,使钢液面上的保护渣或其它夹杂物卷入

铸坯,在铸坯表面形成夹杂. b. 钢液在拉漏处溢出,被结晶器冷却,在铸坯表面形成缺陷. c.拉速波动过大且频繁. 1.2 ．２控制措施 a．提高操作人员的技术素质和工作责任心,保证结晶器液面的稳定 .b. 改善保护渣的性能,增加熔渣层厚度,使之提高对夹杂物的吸收能力 .ｃ. 严格工艺操作规程,稳定拉速.d．提高中间包水口和塞头的抗侵蚀性能. 1.3 划痕 １.3． 1 形成原因 a. 二冷段机架足辊上有废钢,造成铸坯表面划痕. b. 拉矫辊不平或二次冷却不均匀,造成铸坯跑偏,铸坯与拉矫机架接触划伤铸坯表面． 1.3.2 控制措施 a．加强二冷段的维护,发现漏钢要及时处理干净 .b ．加强拉矫系统的维护,保证拉矫辊的水平度,并安装侧导向装置,防止铸坯跑偏. １.4 振痕 １.4.１形成原因 a. 振痕是结晶器振动的必然结果,难以完全消除,结晶器液面波

连铸方坯中心裂纹成因分析及控制方法

一钢厂4#连铸机中心裂纹的研究攻关 摘要：对一钢厂4#连铸机方坯中心裂纹的成因进行了研究，分析了钢水过热度、二次冷却强度、拉速等对铸坯中心裂纹的影响，根据分析所得的结论，采取了合理的工艺措施并进行了适当的技术改造，使中心裂纹发生率降低到0.5%以下。 关镇词：连铸机方坯中心裂纹 1.前言 韶钢一炼钢厂4#连铸机投产于1997年，该机为R6m,3机3流全弧形连铸机铸坯断面为160 mmX 160 mm,结晶器长850 mm，二冷段采用单管式表面喷淋冷却方式，火焰切割，中间包采用塞棒控制或采用长寿包定径水口浇铸。敞开式浇注，生产钢种主要为Q235、Q215、HRB335. 该连铸机投产以来生产的160 mm ×160 mm铸坯一直存在的中心裂纹缺陷。随着韶钢的发展，高线厂将替代三轧四轧制，高线在轧制时出现冲钢事故，严重影响生产的顺行。为此对我厂生产的铸坯提出了较高的的质量要求。2008年由于中心裂纹挑废的占坯产量的5%。，严重影响了一钢厂企业形象和经济效益。为解决这一问题，一炼钢厂于2008.11月成立了攻关组。目标是要把挑废率降到0.5%。我们结合了当前的生产形式和现场实际进行了公关，并取得了预期效果。2. 中心裂纹的形态及对轧制产品的影响 2.1中心裂纹的形态

﹙图-1 ﹚ 4#连铸机铸坯中心裂纹在断面上是呈不连续的岛状（点状）分布（如图-1），有时有两到三个点。点之间的连线往往是线状的肉眼可见的中心线裂纹，严重时则沿整个铸坯长度方向连续分布并贯通，并伴随着中心偏析疏松。单个点直径在5—15mm之间，裂纹长20^50mm 在铸坯处于发红状态时中心裂纹不易察觉，铸坯冷却至室温时则清晰可辨，给在线控制带来很大困难。 2. 2对轧制产品的影响 线材厂对中心裂纹铸坯进行的轧制表明，轧制过程轧成品裂纹不能焊合，经常出现断裂冲钢。 3.中心裂纹形成机理及原因分析 3.1 形成机理 通过查阅大量的专业书籍和现场跟踪生产总结，认为4号机方坯中心裂纹形成的机理是多种因素综合作用的结果，从钢的高温变形理论，结合钢的高温力学性能.中心裂纹形成的机理主要有以下几个方面。 3.1.1搭桥形成由于凝固坯壳的不均匀形成。在凝固末期.凝固前沿搭桥，将钢液封住，上部钢液无法填充，这样被封住的钢液继续凝固时就会形成缩孔，这种缩孔在断面上有时呈现出中心裂纹形态。3.1.2 铸坯在二冷段纵向冷却不合理前期二冷水过大，造成铸坯表面

小方坯连铸机工艺培训课件

方坯连铸工艺培训课件一、方坯连铸工艺流程简图

二、方坯连铸基本参数 铸坯断面：150×150mm 定尺长度：6~12m（实际最短生产过9.25的，拉速2.1m/min）主要生产钢种：碳素结构钢、低合金结构钢。 55Q （轻轨钢）Q195（碳素结构钢，建筑，结构，摩托车架）热轧带肋钢筋HRB335/335E （二级）HRB400/400E （三级）HRB500/500E （四级）Q235 （普碳钢，建筑、化工） 三、主要经济技术指标

连铸机主要设备性能 4.1 钢包汇总台 4.1 钢包回转台 功能支承钢包并将满包从受包位旋转到中间罐上方的浇 铸位。 结构型式直臂式。主要由回转臂、回转支承系统、回转台底 座、基础框架、传动装置及钢包加盖装置等部分组

成。 主要技术参数双臂最大承重 2×125t 回转半径 4.9m 回转速度 0～1.0r/min 回转范围 360度 事故回转180度 4.2 中间罐 功能保证连浇；均匀分配钢流到结晶器；促使夹杂物上 浮。 结构型式中间罐为梯形带盖式， 主要技术参数中间罐最大容量 20t 钢水液面高度工作液面：800mm 溢流液面：900mm 4.3 中间罐车

功能支承中间罐，并运载中间罐在烘烤位和浇铸位之间 移动。 结构型式半悬挂（高低腿）式。主要由车架、走行机构、横 移机构、摆槽、液压升降机构及驱动系统等主要技术参数最大承载重量 60t 走行速度 0～20m/min 横移行程±50mm 升降行程 500mm 4.4 中间罐烘烤(干燥)装置

功能加热（预热）中间罐，降低第一包钢水的温降。 结构型式中间罐烘烤(干燥)装置由支座、风机、电液推杆、 管件、阀门、烧嘴等组成。 主要技术参数烘烤时间 180 min 烘烤温度～1000℃ 4.5 结晶器

连铸坯的宏观偏析及控制

连铸坯的中心偏析及控制 摘要:对连铸坯的中心偏析进行研究分析,并且分析影响中心偏析的因素,主要有过热度和鼓肚等因素,从而采用一些措施来降低中心偏析,主要有稳定和降低过热度,控制钢液中碳磷硫的含量,二次冷却工艺,稳定拉速,采用电磁搅拌等措施. 关键字:连铸坯, 过冷度, 中心偏析, 鼓肚成因 1 连铸坯的偏析 铸坯凝固过程中, 表层因激冷生成细小枝晶（激冷层）, 随着表层凝固厚度增加, 铸坯内部向外传热能力降低, 铸坯开始呈现定向凝固, 形成由外向内的长条状树枝晶(柱状晶)。由于选分结晶的原因, 溶质元素向熔池(液相区)积聚, 当柱状晶增长而生成搭桥现象时, 富集溶质元素的钢液被封闭而不能与其它液体交换, 在该处形成C S等元素的正偏析同时, 上部钢液不能补充此处的凝固收缩, 从而伴随有残余缩孔。图1为铸坯凝固过程此形成中心偏析的示意。 图1铸坯凝固形成宏观偏析示意 2 连铸坯的中心偏析形成的机理 1）钢锭中心凝固理论 该理论认为当浇注钢液碳含量超过0.45%(质量分数) 时，即使是中等过热

度的钢液也有柱状晶强烈增长的趋势，在凝固后期由于铸坯断面中心柱状晶的搭桥，当桥下面的钢液继续凝固时，得不到上部钢液的补充，下部区域就形成缩孔、疏松及中心偏析。 2）溶质元素析出与富集理论 该理论认为铸坯从表壳到中心结晶过程中由于钢中一些溶质元素( 如碳、锰、硼、硫或磷) 在固液边界上溶解并平衡移动，从柱状晶析出的溶质元素扩散到尚未凝固的中心，即产生铸坯的中心偏析。 3 影响中心偏析的因素 1）钢水的过热度 过热度是决定等轴晶率大小的一个重要参数。过热度越低，断面上产生的等轴晶率就越大，从而偏析程度就越小,经过统计大量的试验数据表明等轴晶率与过热度的关系如图1所示 图2 等轴晶率与过热度的关系 过热度低时，能提供大量的等轴晶核，生成等轴晶，阻止凝固前期柱状晶的形成，并生成由细小等轴晶组成的大面积等轴晶区。若过热度高，柱状晶区便扩大，甚至产生柱状晶搭桥现象，从而形成中心疏松或缩孔，随之产生严重的中心偏析。 2）电磁搅拌 实践证明，通过搅拌可以有效增加等轴晶区域宽度，不同的搅拌方式在同等过热度情况下等轴晶区域宽度明显不一样。通过搅拌使钢液产生运动，一方面

浅谈连铸控制系统的重要性

浅谈连铸控制系统的重要性 【摘要】铸坯质量和铸机生产率在很大程度上决定于二次冷却强度、冷却水的分配与控制、冷却方式、二冷区设备的水平。二冷强度的增加可以使得拉速增大，生产率提高；二冷控制直接影响着铸坯的质量，铸坯的内部裂纹、表面裂纹、铸坯鼓肚、铸坯菱变等缺陷均由不合理的二冷造成。由此可见，二冷对于连铸生产具有重大的意义。拉坯速度是连铸生产操作中的重要控制参数。正确控制拉速是保证顺利浇铸、充分发挥连铸机的生产能力、改善铸坯质量的关键因素之一。 【关键词】连铸生产状况；二冷控制；连铸自动化 1.连铸生产状况简介 连铸过程是炼钢车间和高速线材厂之间的处理过程，连铸的物质流向。连铸车间的主要工艺设备包括：盛钢桶及回转台、中间包及其小车、结晶器及其振动和冷却供水设施、二次冷却段、铸坯切割设备、铸坯输送辊道、循环水系统等。其简略的工艺流程为：炼钢车间把1560℃左右的钢水装在盛钢桶内运送到连铸车间，放置到钢包回转台上。盛钢桶回转到中包上方时，打开盛钢桶的滑动水口，钢水注入中间包。中间包钢液达到一定量后打开中间包塞棒，钢水分5流流入结晶器。钢水在结晶器内经一次冷却形成坯壳并在引锭杆的拖动下慢慢拉出结晶器，进入二冷区进行二次冷却，使液芯铸坯逐渐完全凝固。铸坯出二冷段后经过拉矫机矫直，然后经火焰切割成要求的长度，并由输送辊道送至线材厂或外运。 2.二冷控制及拉速调节系统 2.1二冷控制系统 铸坯冷却过程控制系统由一冷控制和二冷控制两部分构成，连铸坯由结晶器“出生”后，即经过一次冷却形成的初生坯壳进入扇形辊道所组成的二冷区，然后进入拉矫机矫直。电炉厂的连铸机根据拉速和铸坯质量的要求，结合铸机冶金长度和二冷水控制的要求，把二冷区段分为3段。根据冷却水在二冷区整个长度上的分配要与铸坯凝固相适应的原则，而且铸坯的坯壳厚度δ是随着时间τ的平方根而增加，即δ=K，其中τ=S/V，式中S为结晶液面到二冷区某一点的长度，v 为拉速，从而可得：Q∝，由此可得二冷水。 各段的冷却水量分配为： Q1、Q2、Q3=：： Q1、Q、2Q3、分别为第一、二、三段的冷却水量，s1、s2、s3分别为结晶器液面到第一、二、三段冷却区中心点的长度。二冷控制系统的生产现场级主要有如下控制量：各流各段水流量大小的调节和测量；二冷出口处铸坯的表面温度

20秋学期《连铸坯凝固与质量控制》在线平时作业3

20秋学期《连铸坯凝固与质量控制》在线平时作业3 钢的高温塑性曲线是如何获得的，下面哪一种结论是对的？style=FONT-SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体;mso-bidi-font- weight:boldstyle=mso-bidi-font-weight:bold A:是模型计算获得； B:实验测试获得； C:经验积累获得； 答案：B 用合金凝固动态曲线可以直接分析合金凝固过程的质量，此种说法对吗？ A:对； B:不对； 答案：A 高碳钢和低碳钢相比，在结晶器凝固过程中，哪一种钢形成的气隙大一点？A:低碳钢大一点； B:高碳钢大一点； 答案：A 一般情况下亚包晶钢连铸时结晶器冷却强度大好？还是小好？style=FONT-SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体style=FONT-SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体 A:冷却强度大好； B:冷却强度小好； 答案：B 方坯结晶器传热与板坯结晶器传热有什么不同，下面分析哪一种是正确的？ A:方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，扳坯结晶器宽面更容易不均匀； B:方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，方坯结晶器换热强度更大； C:方坯结晶器传热与板坯结晶器传热，板坯结晶器的液面释放热量更大； 答案：A 二冷区的水流密度越高传热过程中的换热系数越大此种论述是否正确？

A:正确； B:不正确； 答案：A 金属凝固动态曲线是把凝固体的断面上不同位置的点在不同时间达到相同温度的点的连线，此种叙述是否准确？ A:不准确； B:准确； 答案：B 连铸坯结晶器凝固传热过程下面哪一种分析是正确的？ A:结晶器凝固传热过程中90%以上热量是通过结晶器的冷却水带走的； B:结晶器凝固传热过程中30%以上热量是通过结晶器液面释放的； 答案：A 方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是下面哪一种叙述？①②③ A:方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是方坯主要是只有对流传热； B:方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是板坯只有传导传热； C:方坯与板坯比较二冷区传热最大不同是它们的传热强度不同； 答案：C 高碳钢和低碳钢相比连铸时结晶器内凝固时气隙小、坯壳较厚、拉坯阻力大，要注意使用旧结晶器，稳定拉速，论述是否正确？style=FONT-SIZE:12pt;LINE-HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体①style=FONT-SIZE:12pt;LINE- HEIGHT:125%;FONT-FAMILY:宋体② A:论述正确； B:论述不正确； 答案：A 修正铸坯凝固传热模型中的换热系数的方法下面那几种是不正确的？ A:①铸坯表面温度测量方法； B:射钉测量坯壳厚度方法； C:铸坯液芯长度测量方法；

连铸方坯的缺陷及其处理

连铸方坯的缺陷及其处理 1 表面缺陷 1.1 气孔和针孔 定义 : 垂直铸坯表面并在铸坯表面肉眼可见的小气孔并可能以针孔的形式深入表面。 原因 : 钢水脱氧不足、凝固时产生一氧化碳; 脱氧后又钢流二次氧化吸收的气体; 结晶器保护渣质量不合要求; 钢包及中间包烘烤不好 改进方法: 钢水完全脱氧; 不浇注过氧化的钢水; 保持浇注温度;（注温不能过高） 使用干燥的钢水罐及中间罐; 保护渣不能受潮，摆放时间不能太久。 1.2 坯头气孔及针孔 定义: 同1.1,但仅出现在每次浇注的第一根钢坯坯头处 原因: 钢液温度太低; 结晶器中钢水氧化; 保护渣受潮或杂质多; 结晶器内壁上有冷凝水; 引锭头潮湿; 填入结晶器中切屑及废钢有锈、有油或潮湿; 中间罐内衬及钢水罐内衬潮湿; 改进方法: 保持浇注温度; 采用适宜的保护渣; 采用干燥和洁净的废钢及切屑; 绝对避免在结晶器内壁及锭头上产生冷凝水; 干燥及烘烤中间罐; 1.3 夹渣 定义: 表面分布不均匀的夹渣,有时针孔和渣聚集,呈疏松态的外观

原因: 由保护渣耐火材料颗粒和钢水氧化产物以及出钢渣等引起,随着钢流带入并被卷至铸坯表面。 改进方法: 用挡渣出钢; 采用适宜的保护渣及耐火材料; 钢水不能过氧化，注温要合适。 1.4 振动波纹及折叠 定义: 在与铸坯轴线垂直方向上,铸坯表面上以均匀间距分布的波纹振痕，在不利的情况下出现折叠。 原因: 浇注速度波动大,使结晶器中钢液面不稳定。 改进方法: 保持均匀的浇注速度，稳定结晶器钢水液面。 调整振动频率使其与拉速相适应。 1.5 结疤与重皮 定义: 铸坯角部和表面上出现的疤痕 原因: 由于结晶器内坯壳破裂、钢水渗入到结晶器和铸坯之间的夹缝，以及保护渣结块造成。 改进方法: 保证结晶器具有准确的锥度，当结晶器使用时间过长而磨损会使坯壳过早脱离结晶器内壁而导致坯壳破裂。 1.6 分层: (双浇) 定义: 铸坯中间出现分界层 原因: 浇注中断又重新开始浇注时,使两次浇注连接出现重接。 改进方法: 浇注过程中不要断流，拉速要相对稳定，不要忽高忽低。 1.7 纵裂 定义: 分布在铸坯角部的纵向裂纹, 角部纵裂常是拉漏的预兆。 原因: 针孔、气泡及夹杂; 结晶器内坯壳不均匀冷却; 由于铜结晶器中和足辊上有沟槽,缺口,渣子等而引起裂纹; 结晶器壁磨损或单面磨损使该处坯壳提前脱离结晶器壁; 浇注速度过高或浇注温度过高,坯壳厚度薄; 足辊对位不准; 二次冷却水不均匀;

过热度与中心偏析之间的关系

过热度与中心偏析之间的关系 过热度的计算需要知道中包温度，液相线温度。根据经验公式： 中包标准温度=液相线温度+中包标准过热度 而液相线温度 T L=1536.6-(90%[C]+8%[Si]+5%[Mn]+30%[P]+25%[S]+3[Al]+5%[Cu]+1.5% [Cr]+4%[Ni]+2%[Mo]+80%[N]+18%[Ti] 可以通过钢水中各个成分的含量确定来计算出液相线温度，然后根据连铸过程中中间包的温度，计算出中包过热度。 图1 过热度分布散点图 通过对武钢2010年7月至2011年3月的Q345B共计947炉钢水的中包过热度分析，得出以下结论：中包液相线温度均值为1503℃，中间包温度的均值为1531℃，中包过热度集中在20~40℃区间内，均值为28.25℃。存在7炉钢水过热度高于50℃，4炉钢水的过热度低于15℃。选取了其中过热度较高的炉次分析发现C026468（过热度60.77℃）根据液相线公式计算，其液相线温度为1480℃，与实际液相线平均温度相差较大，可认为是其成分不太稳定。而其中过热度较低的炉次C131758（过热度6.4℃）则是因为其中包温度（1518.25℃）过低。

图2 中心偏析级别与过热度关系图 取武钢三炼钢2010年7月至12月的中心偏析程度C1.0~C2.0的Q345B硫印坯共32块，其中C1.0共17块，C1.5共12块，C2.0共4块，作其与过热度之间的柱状关系图。从图中可以明显的看出C1.0级别的过热度均值为25.0763℃，C1.5级别的过热度均值为26.2884℃，C2.0级别的过热度均值为28.9316℃。随着中心偏析程度的提高，过热度呈增加的趋势。考虑到要降低中心偏析，必须尽可能的降低过热度，但是对于低碳钢，特别是含铝、铬、钛较高的钢种，钢液发粘，过热度会应该较高些。建议过热度应尽量控制在20℃~22℃。

先进的大方坯／小方坯连铸设备

上海金属000524 上海金属 SHANGHAI METALS 2000 Vol.22 No.5 P.62-63 先进的大方坯／小方坯连铸设备 目前，连铸机使用者继续关注于连铸机生产率的提高和灵活性的改善，关注于产品质量的提高和生产成本的降低。为了满足这些要求，VAI钢铁工厂设计与建设公司开发了一系列的成套技术与设备。下面介绍一下在大方坯／小方坯连铸方面的先进技术。 1 钻石高速结晶器 高速小方坯连铸所面临的一个重要任务是发展一种结晶器，能够保证铸坯与结晶器铜板之间形成快速均匀的热传送，这对于铸坯坯壳的均匀形成特别重要。 通常的情况下，铸坯在结晶器内的收缩上段比下段强烈。为了提高铸坯在整个结晶器内的接触率，VAI将结晶器设计为一定锥度的形状。 钻石结晶器上部带有大的锥度，以便保证铸坯与结晶器之间在中部与边部的接触都很恰当。结晶器的下部不带锥度，小方坯的边部不必与结晶器直接接触。因为该区域的两种传热形式，使得坯壳的生长十分有效。 钻石结晶器的主要特点如下： ●将结晶器长度增加到900～1000mm，以增加铸坯在结晶器内的停留时间。 ●在结晶器整个长度上设计一个比传统结晶器锥度大的抛物形锥度，以保证坯壳的均匀生长。 ●在结晶器边缘部分不带锥度，而在结晶器中间部分存在锥度。 采用钻石结晶器在拉速提高22％～50％的情况下，小方坯的形状、质量和结晶器的寿命不受影响，甚至表现更好。 2　Dynaflex——液压振动器 板坯连铸机液压振动器的效果，促进了大方坯／小方坯用的液压振动器的发展。较长的高速小方坯结晶器带有无磨损弹簧导架系统的液压振动装置，能够保证结晶器平台导架的精确性，并免于维护操作。 VAI的第一台液压振动器于1997年底在德国的莱希钢公司的4流小方坯连铸机上投入使用。经过一段成功的试用，1998年莱希钢公司又购买了5台振动器用于连铸生产。 中国武钢的2台5流大方坯连铸机第一次同时安装钻石结晶器和带无磨损导架系统的液压振动器。 3　优化的大方坯连铸机头部 VAI研发了新的大方坯连铸机头部成套技术。与传统铸机相比较，其优点包括： ●结晶器和第一扇形段安装方便。 ●调整时间短，生产效率高。 ●结晶器电磁搅拌，易于使用和处理。 新的高性能结晶器由壁比较薄的单面铜板通过螺栓连接在底板上。底板上带有冷file:///E|/qk/shjs/shjs2000/0005/000524.htm（第 1／2 页）2010-3-23 6:46:43

连铸坯内部缺陷

连铸坯内部缺陷 连铸坯的内部质量，主要取决与其中心致密度。而影响连铸坯中心致密度的缺陷是各种内部裂纹、中心偏析和中心疏松，以及铸坯内部的宏观非金属夹杂物。连铸坯的内裂、中心偏析和疏松这些内部缺陷的产生，在很大程度上和铸坯的二次冷却以及自二冷区至拉矫机的设备状态有关。 1）内部裂纹形成的原因 各种应力（包括热应力、机械应力等）作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹成为内部裂纹。通常认为内裂纹是在凝固的前沿发生的，大都伴有偏析的存在，因而也把内裂纹称为偏析裂纹。还有一种说法是内裂纹是在凝固前沿发生的，其先端和凝固界面相连接，所以内裂纹也可以称为凝固界面裂纹。除了较大的裂纹，一般内裂纹可在轧制中焊合。 连铸坯的内部裂纹是指从铸坯表面一下直至铸坯中心的各种裂纹，其中包有中间裂纹、对角线裂纹、矫直弯曲裂纹、中心裂纹、角部裂纹。无论内裂文的类型如何，其形成过程大都经过三个阶段：1 拉伸力作用到凝固界面；2 造成柱状晶的晶界见开裂；3 偏析元素富集的钢液填充到开裂的空隙中。内裂发生的一般原因，是在冷却、弯曲和矫直过程中，铸坯的内

部变形率超过该刚中允许的变形率。通常在压缩比足够大的情况下，且钢的纯净度较高时，内裂纹可以在轧制中焊合，对一般用途的钢不会带来危害；但是在压缩比小，钢水纯净度较低，或者对铸坯心部质量有严格要求的铸坯，内裂就会使轧制材性能变坏并降低成材率。 2）中心裂纹 铸坯中心裂纹在轧制中不能焊合，在钢板的断面上会出现严重的分层缺陷，在钢卷或薄板的表面呈中间波浪形缺陷，在轧制中还会发生断带事故，给成品材的轧制和使用带来影响 A裂纹的成因分析 铸坯裂纹的形成时传热、传质和应力相互作用的结果。带液芯的高温铸坯在铸机内运行过程中，各种力的作用是产生裂纹的外因，而钢对裂纹的敏感性是产生裂纹的内因。铸坯是否产生裂纹决定于钢高温力学性能、凝固冶金行为和铸机运行状态，板坯中心裂纹是由于凝固末端铸坯鼓肚或中心偏析、中心凝固收缩产生的。 1 控制铸机的运行状态 刚的高温力学性能与铸坯裂纹有直接关系，铸坯凝固过程固、液及诶按承受的应力（如热应力、鼓肚

连铸连轧

连铸连轧

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1、连铸流运行轨迹将连铸机分为哪几种？简述每种机型的特点? 1）立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机和水平连铸机。 2）A、立式连铸机：优点：铸机坯壳冷却均匀，且不受弯曲矫直作用,故不宜产生内部和表面裂纹,有利于夹杂物上浮;缺点:其设备高度大,操作不方便,投资费用高，设备维护及事故处理难，铸坯断面和定长及拉速受限,并且铸坯因钢水静压力大，板坯股肚变形较突出。 B、椭圆形连铸机:优点:是高度较弧形大大减小,钢水静压力低，铸坯股肚量小，内部裂纹中心偏析得到改善,投资节约20％－--－30%（比弧形）。缺点:结晶器内钢水中的夹杂物几乎无上浮机会，故对钢水要求严格。 C、水平连铸机：优点：是设备高度最低,钢水物二次氧化,铸坯质量得到改善，不受弯曲及矫直作用,有利于防止裂纹,设备维护简单,事故处理方便；缺点:中间包和结晶器连接处的分离较贵,结晶器和铸坯间润滑困难,拉坯时结晶器不振动,适合小坯量，多种浇注,20０ｍｍ以下方坯,圆坯，特殊钢。 Ｄ、弧形连铸机:分为单点矫直弧形连铸机,多点矫直弧形连铸机，直结晶器弧形连铸机。 a）单点矫直弧形连铸机:优点：高度比立式、立弯式低,故设备重量轻,投资费用低,安装和维修方便,钢水对铸坯的静压力小,可减少因股肚造成的内列和偏析，有利于提高拉速改善铸坯质量。缺点:钢水凝固过程中，非金属夹杂物有向弧内聚焦的倾向，一造成铸坯内部杂物分布不均匀。 b）多点矫直弧形连铸机：优点：固液界面变形率降低铸坯带液芯矫直时，不产生内部裂纹，有利于提高拉速。 c)直结晶器弧形连铸机优点:具有立式的优点,有利于大型夹杂物的上浮及钢中夹杂物的平均分布，比立弯式高度更高，建设费用低。缺点：铸坯外弧侧坯壳受拉伸,两相区易造成裂纹缺陷,设备结构复杂，检修,维修难度大。 2、连铸生产工艺对连铸设备的要求: 1)必须适合高温钢水由液态变成液固态，又变成固态的全过程； 2)必须具有高度的抗高温,抗疲劳强度的性能和足够的强度; 3）必须具有较高的制造和安装精度，易于维修和快速更换,充分冷却和良好的润滑等。 3、连铸连轧的定义：由连铸机生产出来的高温无缺陷坯,不需要清理和再加热（但需进过短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”“轧”直接连成一条生产线的工艺流程就称为连铸连轧。 4、连铸和连轧紧凑联结的方法:连铸坯热装、连铸坯直接轧制。 连铸坯热装工艺是指连铸机生产的钢坯不经过冷却，在热状态下卷入加热炉加热，然后进行轧制的方法。 连铸坯直接轧制工艺是指铸机出来的高温铸坯不再经过加热或只对边棱进行轻度的补充加热就直接送往轧机轧制成材。 5、连铸连轧的优点：1）简化生产工艺流程,生产周期短; ２）占地面积少; ３)固定资产投资少;4）金属的收得率高; ５）钢材性能好;6)能耗少; 7)工厂定员大幅降低；8)劳动条件好，易于实现自动化。 6、提高拉坯速度的限制因素:1）拉坯力的限制；２)铸坯断面影响; 3）铸坯厚度影响; 4)结晶器导热能力的限制；5）速度对铸质的影响;6）钢水过热度的影响；7)钢种的影响。７、二次区包括:足辊段、支撑导向段和扇形段。 二冷区冷却方式:1)干式冷却;2)水喷雾冷却；３)水—气喷雾冷却(效果最好)。 二冷区作用：1）带液心的铸坯从结晶器中拉出后，需喷水或喷气水直接冷却,使铸坯快速凝固,以进入拉铸区; 2)对未完成凝固的铸坯起支撑、导向作用，防止铸坯的变形； 3）在上引锭杆时对锭杆起支撑、导向作用; 4)直弧形连铸机，二冷区第一段把直坯弯成弧形坯。 8、结晶器的主要参数:⑴长度；⑵倒锥度(最重要)；⑶结晶器断面。 倒锥度：为了减少气隙,加速钢水的传热和坯壳生长，通常结晶器的下口断面比上口断面小。倒锥度过小会导致坯壳过早脱离铜壁产生气隙，降低冷却效果，或使结晶器的坯壳厚度不够产生拉漏事故；倒锥度过大容易导致坯壳与结晶器铜壁之间的挤压力过大从而加速

连铸坯中心偏析控制技术的发展

连铸坯中心偏析控制技术的发展 1电磁搅拌技术 电磁搅拌技术是20世纪60年代开发的一种电磁冶金技术，其实质是借助电磁力的作用，强化铸坯液相穴中钢水的运动，从而改善钢水凝固过程中的流动、传热和迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。电磁搅拌按安装位置有：结晶器电磁搅拌(M-EMS)、二冷区电磁搅拌(S-EMS)、凝固末端电磁搅拌(F-EMS)、结晶器及足辊区电磁搅拌(MI-EMS)，为了生产的需要还可以将其任意组合来使用。搅拌形式有：旋转型、直线型、螺旋型。使用电磁搅拌技术，特别是结晶器电磁搅拌和二冷区电磁搅拌，可以显著增加连铸坯的等轴晶率，等轴晶率的提高有利于减少连铸坯的“晶桥”现象，从而减轻铸坯中心偏析。 实际生产中，对于铸坯凝固末端电磁搅拌技术，由于安装位置一定，而浇注钢种、拉坯速度等工艺参数发生变化，使得最佳的搅拌区位置偏离设备的位置，电磁搅拌效果差；同时，在该区域如果搅拌强度过于强烈，会导致铸坯液相穴中的轻相物质(如碳元素)向中心集聚，导致中心偏析更为严重。为此，可以采用长距离的弱搅拌方法或采用行波磁场型的F-EMS技术，使钢水在较大范围内进行上下交换，以改善中心偏析。 另外，冶金工作者还开发出一种水口注流电磁搅拌技术，在浸入式水口对钢液进行电磁搅拌，水口外壁通气冷却，为强化冷却效果，水口外壁开有许多凹槽。该技术中，既能保证钢水温降较大，实现低过热度浇注，又可防止水口堵塞。试验结果表明，该技术可以起到很好地控制铸坯中心偏析的作用。 2 低过热度浇注技术 连铸过程中，采用低过热度浇注时，钢水过冷度减小，临界形核半径变小，形核率高，晶核数量多，铸坯等轴晶率大幅度提高，有利于抑制晶桥的产生及铸坯凝固末端枝晶间钢液的不合理流动。但是，钢水过热度较低时，水口易堵塞，而且钢中夹杂物不易上浮。对于钢液中的夹杂物不易上浮问题，可以采用二次精炼手段及中间包冶金技术，提高钢液纯净度。对于钢水低温浇注时温度波动带来的浇注困难，冶金工作者开发出了中间包等离子加热技术及中间包电磁感应加热技术，可以保持钢液浇注温度的稳定。 3 结晶器插入钢带技术 O. V. Nosochenko和O. B. Isaev等人采用在板坯连铸结晶器插入钢带的技术来控制铸坯中心偏析。其基本原理是在结晶器内插入厚度为1.5mm厚的钢带，将钢带作为冷却剂，利用钢带的吸热和熔化，降低结晶器内钢水的过热度，实现提高铸坯等轴晶率，减小中心偏析程度的目的，同时还可实现微合金化。 该研究表明，钢带的碳含量在0.25%～0.40%时比较合适，应用的实际浇注钢种也多些，这是因为碳含量低于0.1%时，钢带强度亦低，熔点高，会导致结晶器内出现较多的较大未熔碎钢片，给浇注及铸坯质量带来不利影响。 受插入钢带宽度的影响，这一技术用在板坯连铸中较为合适，对方坯连铸而言，因断面尺寸小，应用这一技术存在空间不足的局限性；