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时间:2019-06-14
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1、连铸生产中铸坯表面质量的分析与控制摘要:本文运用现代连铸工艺理论及现场实际情况,围绕连铸生产过程中对铸坯表面缺陷产生原因的分析,研究以及防止铸坯表面缺陷措施的应用,从以下方面做了简要阐述。关键词:连铸板坯;表面质量;内部质量1、引言鞍钢自九十年代后期实现了全转炉炼钢,全连铸工艺。随着产能的不断提升,专用材比例的增加,冶炼品种的扩大,生产中如何控制产品质量,满足用户的要求,显得日益重要。尤其是近几年,随着高附加值产品的开发,如高级别管线钢、汽车面板钢、耐候钢、冷轧硅钢等,这些产品对铸坯表面及内部质量的要求及为严格。铸坯的表面质量主要是指铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些表
2、面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的,与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计,结晶器的内腔形状、水缝均匀情况,结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。根据我厂目前连铸板坯的生产实际与表面质量情况,应用专业理论知识对铸坯表面质量进行探讨,以减少铸坯表面裂纹、夹渣、皮下气泡等缺陷,提高成材率。2、连铸板坯表面质量的分析与控制2.1表面纵裂纹2.1.1表面纵裂形成的原因及特征连铸板坯表面纵裂是指沿着拉坯方向在铸坯表面发生的裂纹,纵裂纹多出现在板坯宽面的中央部位,直接影响钢材质量。经观察,纵裂纹组织有如下特点:(1)与无裂纹部位相比,裂纹区由细小等轴晶构成的激冷层较薄;(
3、2)激冷层越薄,裂纹深度越大。7纵裂纹产生的主要原因是结晶器内冷却强度不均匀造成初生坯壳厚度不均匀,在坯壳薄的地方应力集中,当应力超过坯壳的抗拉强度时就产生裂纹,出结晶器后在二次冷却区扩展。2.1.2防止表面纵裂的主要措施防止连铸板坯纵裂纹的关键是弯月面初生坯壳的不均匀性,为此应采取以下措施:(1)结晶器采用合适的倒锥度和铜壁厚度,尽量使结晶器内的热流密度趋于均匀。合适的倒锥度即能改善坯壳的均匀传热,又不增加拉坯的阻力;合适的铜壁厚度即能改善传热冷却均匀性,又能控制铸坯变形,避免产生形状缺陷。(2)选用性能良好的保护渣。在保护渣各项特性中,粘度对产生表面纵裂影响最大。保护渣粘度高使纵裂倾向
4、增加,保护渣粘度低产使纵裂倾向减少。因此,要控制保护渣的粘度(η)与保护渣熔融时间(t)合适的比值。在操作过程中,要少推勤推,以保证获得良好的均匀润滑改善结晶器传热均匀性。(3)浸入式水口的出口倾角和插入深度要合适,安装时要对中,减轻注流对坯壳的冲刷,使其生长均匀。(4)根据所浇钢种确定合理的浇注温度及拉坯速度。(5)保持结晶器液面稳定。采用结晶器液面控制系统,使液面波动区间控制在±5mm以内。实验统计指出,如果液面波动区间由±5mm增加到±20mm时,纵裂纹指数从0增加到2.0,所以液面波动应控制在±5mm以内。(6)钢液的化学成分控制在合适的范围。浇注过程中要严格控制钢水成分,尽量避开
5、对纵裂纹敏感最大的碳含量(0.12%——0.17%)区域,这个碳含量区域使坯壳生长不均匀,发生纵裂倾向增加;尽量降低钢中[p]、[s]的含量,[s]>0.02%,[p]>0.017%,钢的高温强度和塑性明显降低,发生纵裂倾向增加。(7)采用热顶的结晶器。在弯月面区75mm的铜板区内,镶入导热性差的材料,使结晶器此处的的热流密度减少50%——70%,使热流密度上下趋于均匀,延缓坯壳的收缩,减轻铸坯表面的凹陷,从而减少了裂纹发生的几率。7(8)采用结晶器电磁搅拌技术(M-EMS)。有利于纯净钢液,改善结晶器内初生坯壳生长的均匀性,从而改善铸坯表面质量和内部结构。2.2表面横裂纹2.2.1表面横
6、裂纹产生的原因及特征横向裂纹多出现在连铸板坯的内弧侧振痕波谷处,通常是隐蔽看不见的。经金相检查指出,裂纹深7mm,宽0.2mm,处于铁素体网状区,也正好是初生奥氏体晶界。晶界处有细小的质点(如ALN)沉淀,降低了晶界的结合力,诱发了横裂纹的产生。横裂纹产生的原因:(1)结晶器内热流度密度不均匀及振痕太深是横裂纹的发源地。(2)钢中[AL]、[N]含量增加,促使质点(ALN)在晶界沉淀,诱发横裂纹。(3)铸坯在700℃——900℃脆化温度区矫直。(4)二次冷却太强。2.2.2防止横裂纹产生的主要措施减少铸坯横裂纹可以从以下几方面着手:(1)采用最佳的、合理的结晶器及结晶器采用高频率,小振幅振
7、动。(2)二冷区采用平稳的弱冷却,矫直时铸坯表面温度要高于质点沉淀温度或高于γ→α转变温度,避开低延性区。(3)选用性能良好的保护渣;保持结晶器液面稳定。(4)降低钢中的[S]、[O]、[N]含量,或加入Ti、Zr、Ca等元素,抑制C—N化物和硫化物在晶界的析出,或使C—N化物的质点变相,以改善奥氏体晶粒热延性。(5)横裂纹往往沿着铸坯表面层粗大奥氏体晶界分布,因此可通过二次冷却使铸坯表面层奥氏体晶粒细化,降低对裂纹的敏
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