连铸工艺、设备--06连铸保护浇注.ppt

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1、第六章　连铸保护浇注§6—1钢水二次氧化与钢的清洁度一.钢清洁度及铸坯中夹杂物的特征1.钢的清洁度：指钢中非金属夹杂物的数量、尺寸、分布和形态。2.连铸坯夹杂物按来源分类：A.内生夹杂物在液体或固体钢内，由于脱氧和凝固时进行的各种物理化学反应而形成的夹杂物。重要是和钢中氧、硫、氮的反应产物。特征：分布均匀；颗粒细小。B.外来夹杂物从炼钢到浇注的全过程中，钢液与空气、耐火材料、炉渣相互作用的产物以及耐火材料、熔渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢中并滞留在钢中造成的夹杂物。特征：组成复杂、外形不规则；尺寸比较大；偶然地在这里或那里出现。连铸坯中外来夹杂物主要来源：A.二次氧化产物浇注过程中钢包和中

2、间包的钢水注流，结晶器液面裸露与大气接触作用的生成物，也是钢中氧的来源。二次氧化生成夹杂物特征：a.组成复杂，一般是多种氧化物组成的复合相；b.颗粒尺寸大，一般大于50μm。c.形状不规则，有球形、多角形等；d.在钢中呈偶然性分布；e.平衡氧差异，二次氧化是钢中溶解元素与空气中O2之间的平衡，空气中O2可源源不断供给钢液进行氧化反应生成二次氧化产物。提高连铸坯洁净度的关键是防止钢水在浇注过程中的二次氧化。B.卷渣包括漩涡卷渣和钢流冲击卷渣。C.耐火材料的熔损物高温下钢包和中间包内衬、水口、塞棒等耐火材料与告诉作用被熔损、冲刷而进入钢中。3.连铸坯夹杂物的特征A.夹杂物来源广泛。B.夹杂物去除困

3、难。C.夹杂物对钢的危害大。D.由于连铸工艺工序多，浇注时间长，热损失多，所以要求钢水温度相应高一些，这样与大气、耐火材料作用的能力增强了，更容易生成夹杂物。二.夹杂物对钢的性能的影响（考虑夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布。）1.夹杂物和裂纹的形成及应力集中⑴夹杂物与裂纹的形成裂纹的生成与夹杂物有密切关系。这是由于比较容易变形的金属在难以变形的夹杂物周围塑性流动时，产生很大的张力而使金属和夹杂物界面的联结断裂，形成空隙。显然这种空隙容易发生在和金属基体联结能力弱的夹杂物处。另外一种情况则是由于夹杂物周围的应力而使夹杂物破碎生成空隙。⑵夹杂物与应力集中如果材料中有非金属夹杂物，则应力分布不再均

4、匀，出现应力集中现象，即在与夹杂物端部相毗邻的金属基体处应力急剧升高。2.夹杂物对钢的塑性和韧性的影响⑴夹杂物与塑性第二类硫化物夹杂对钢的塑性影响最坏。⑵夹杂物与韧性夹杂物对钢材韧性的影响，是通过它对韧性断裂过程的影响而起作用的。3.夹杂物对钢的疲劳性能的影响取决于夹杂物的类型、大小、数量和分布。4.夹杂物对钢的加工性能的影响硫化物夹杂使钢的热加工性能变坏。钢中长条状夹杂物使钢的冷弯性能出现各向异性。§6—2浇注过程中二次氧化源浇注过程二次氧化源是：A.注流与空气接触直接吸氧；B.中间包、结晶器钢液面与空气相互作用；C.钢水与耐火材料、保护渣相互作用；D.卷入的渣滴与钢水相互作用。连铸过程二次

5、氧化源：1—钢∕空气；2—渣∕钢；3—包衬∕钢；4—卷入气泡和炉渣质点；5—耐火材料∕钢；6—保护渣∕钢一.注流与空气相互作用若钢包注流为光滑的圆柱体，长度为l、直径为d，则注流比表面积为：F＝S∕G=πdl∕(πd2∕4)lρ＝4∕ρd可见：1.注流比表面积与水口直径成反比。比表面积越大，空气二次氧化越严重。（中间包注流比钢包注流二次氧化严重。）2.注流比表面积还与注流形态有关。光滑致密注流有最小表面积，吸氧少（0.7ppm）。粗糙注流和散流吸氧大大增加（20～40ppm）。注流形态还与水口凝钢、结瘤有关。二.钢液与空气相互作用1.注流卷入空气从钢包（或中间包）水口流出的高速注流，在周围形成

6、了一个负压区，把大量空气卷入中间包（或结晶器）熔池中。注流卷入空气有四种方式：⑴注流为光滑的层流；⑵注流处于层流与紊流的过渡区；⑶注流表面为高度的紊流；⑷注流分裂成液滴散流。2.钢液表面更新吸氧浇注过程中中间包、结晶器钢液表面不断更新吸O2比静止液面要严重得多。注意：钢液中含有易氧化元素如Al、Ti、Si、Cr，最倾向于形成表面浮渣或氧化渣皮，如不捞出或被保护渣吸收，易卷入凝固壳表面形成夹渣缺陷，或者嵌入凝固壳形成“热点渣斑”，甚至造成出结晶器漏钢。三.钢液与耐火材料作用1.机械冲蚀高温钢水使砖衬表面和砖缝发生软化，软化层被钢水冲刷而进入钢水中来不及上浮。这类夹杂物组成和原始耐火材料组成基本相

7、近。2.化学作用溶解在钢中的某些元素与耐火材料中氧化物发生还原反应生成氧化产物，并与其它夹杂物相结合，形成的复合夹杂物与耐火材料成分相差较大。⑴钢水与包衬耐火材料之间反应含Al的钢水与中间包耐火材料中的SiO2会发生以下反应：4[Al]＋3（SiO2）=3[Si]＋2（Al2O3）生成的Al2O3与卷入钢水中的炉渣质点结合生成CaO·Al2O3类夹杂物残留于钢中，同时钢中Al含量有所降低，而Si含