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时间:2018-10-26
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1、钢的浇铸什么是钢水的浇铸?钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。浇铸作业:是将合格钢水铸成适合于轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。钢水的浇铸有两种工艺方式。一种是钢锭模浇铸,也称模铸工艺,成品为钢锭;另一种是连续铸钢,也称连铸工艺,产品为连铸坯。钢液的结晶条件物质原子从不太规则排列的液态转化为有规则排列的固态,这个过程就是结晶,也称凝固。钢液结晶需要两个条件:一是热力学条件,一是动力学条件,两者缺一不可。钢液的结晶条件一、热力学条件金属处在熔化温度时,液相与固相处于平衡状态;排出或供给热量,平衡向不同的方向移动;当排出热量时,液相金属转变为固相金属。钢是合金,钢液的冷凝过
2、程是非平衡过程:钢液在快速冷却至理论结晶温度以下一定程度时,才开始结晶。由此可见,实际结晶温度比理论结晶温度要低,两者之差称为“过冷度”。钢液只有处于过冷态下才可能结晶,具有一定的过冷度是钢液结晶的热力学条件。钢液的结晶条件二、动力学条件钢液必须在过冷条件下才能结晶,其过程为形成核心和晶核长大。钢是合金,钢液中悬浮着许多高熔点的固相质点,钢液在过冷度很小的情况下,就可以形成晶核开始结晶。钢液形成核心后即迅速长大,晶核开始生长时具有与金属晶体结构相同的规则外形;随后,由于排出的热量不均衡,使晶体向着排出热量最快的方向优先生长,于是便形成了树枝状晶体。钢液的结晶条件二、动力学条件我们希望钢液在结
3、晶过程中形成细晶粒组织,这就要求对形成核心的数量与晶核长大速度加以控制。增大过冷度,形成核心数量的增加很快,而晶核长大的速度增加较慢;由此可知,增大过冷度可形成细晶粒组织。可见,过冷度的大小是影响晶粒度的因素。此外通过人为加入异质晶核的办法,钢也可以得到细晶粒组织。钢液结晶的特点钢是合金,属于非平衡结晶。从相图可知,开始结晶的温度称液相线温度,结晶终了的温度称固相线温度,钢液结晶是在这个温度范围内完成的。同理,当钢加热至固相线温度时开始熔化,到达液相线温度时熔化完了。所以,对同一成分的钢而言,凝固温度与熔化温度是相同的。钢在这个温度范围内是固。液两相并存。所以钢液的结晶存在着如下现象:钢液结
4、晶的特点(1)成分过冷。钢液在结晶中存在选择结晶现象,所以两相区内固、液相界面凝固前沿液相成分有变化,必然引起凝固温度的降低,从而改变凝固前沿的过冷度,这种现象称为成分过冷。钢的结晶不仅受温度过冷的影响还受成分过冷的影响。钢液结晶的特点(2)化学成分不均匀。钢液结晶存在着选择结晶,最先凝固部分钢中溶质含量较低,后凝固部分溶质含量较高;显然,最终在整个凝固结构中溶质分布是不均匀的,这种现象称为化学偏析。由于选择结晶,在凝固过程中产生化学变化,形成的化合物来不及排出滞留于钢中,便产生了凝固夹杂,其分布也是不均匀的。对钢的凝固有什么要求钢液的凝固是炼钢生产过程中非常重要的环节。凝固过程所发生的物理
5、化学变化直接关系到连铸坯(或钢锭)质量。对凝固的要求是:(1)形成正确的凝固结构,晶粒细小;(2)钢中合金元素分布要均匀,即偏析要小;(3)最大限度地去除有害气体和非金属夹杂物,钢质纯净;(4)确保连铸坯(或钢锭)内部与表面质量良好;(5)钢水的收得率要高。钢锭浇铸钢液(又称钢水)经盛钢桶(又称钢包)注入铸模凝固成钢锭的过程。钢液在炼钢炉中冶炼完成后,必须铸成一定形状的锭或坯才能进行加工。用铸模铸成钢锭的工艺过程简称为铸锭或模铸。钢锭的种类钢锭因浇铸前钢液中含氧量的不同,分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢三种基本类型。三种类型的特征见图沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的凝固结构A沸腾钢沸腾钢脱氧不完全,所
6、以钢水中有一定的过剩氧含量。浇铸过程温度降低,[C]和[O]析出继续发生反应,生成CO气体从钢液排出,锭模内钢水有沸腾现象;因而沸腾钢凝固结构中气体是有规律地排列的。将钢锭沿纵向剖开,可见从边缘到中心分为5个带:1一坚壳带;2一蜂窝气泡带;3一中间坚固带;4一二次气泡带;5—锭心带沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的凝固结构这种钢凝固一开始,气泡就形成并上浮。钢锭表皮凝固成含铁较纯的壳层。当表层达到所要求的厚度时,在钢锭顶部加上盖板,使顶部凝固,阻止气泡继续逸出;也可在顶部加入硅铁、铝等脱氧进行化学封顶;也有用瓶口式锭模进行封顶。另一种方法是在钢液凝固成表面层后即向整体钢液中加铝脱氧,这种钢锭称为外沸
7、内镇钢。沸腾钢一般采用上小下大敞开式的瓶口式铸模。沸腾钢锭成坯率高达90~92%,主要用于低碳钢。沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的凝固结构B镇静钢镇静钢是脱氧完全的钢,浇铸成上大下小带保温帽的“大头锭”,在凝固过程中钢液很平静。钢锭纵剖后的宏观组织是:从边缘到中心为1一激冷层;2一柱状晶带;3一锭心带;4一底部锥体;5一头部缩孔沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的凝固结构铸前钢液须经充分脱氧(如用硅和铝脱氧,钢中硅含量在0.
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