《2022年连铸坯产生质量问题的原因》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年连铸坯产生质量问题的原因（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、连铸坯产生质量问题地原因 铸坯地纯净度( 夹杂物数量、形态、分布等； (2 铸坯地表面缺陷( 裂纹、夹渣、气孔等； (3 铸坯内部缺陷( 裂纹、偏析、夹杂、疏松和缩孔等.铸坯地纯净度主要取决于钢水进入结晶器之前地处理过程, 即在浇注前把钢水搞“干净”些；同时浇铸时要控制工艺, 不让夹杂物随钢水下行.铸坯纯净度地控制是从熔炼开始( 电炉、转炉 到炉外精炼、中间包冶金、保护浇注以及电磁搅拌工艺地全过程控制.铸坯地表面缺陷主要取决于钢水在结晶器内地凝固过程, 它与结晶器内坯壳地形成过程、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能等因素有关. 必须控制影响表面质量地各参数在目标值以内 , 从而生产无缺
2、陷地铸坯, 这是热送和直接轧制地前提.铸坯地内部缺陷包括内部裂纹、疏松与缩孔, 主要取决于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统 . 合理地二次冷却水分布, 支承辊地对中, 防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量地前提.铸坯内部元素偏析, 是与全过程有关地.因此 , 为了获得良好地铸坯质量, 可以根据钢种和产品地不同要求, 在连铸地不同阶段, 如钢包、中间包、结晶器和二冷区采用不同地工艺技术( 包括电磁搅拌, 对铸坯质量进行有效地控制.连铸坯产生质量问题地原因 夹杂物中含有弱脱氧元素较多, 且 SiO2+MnO含量大于60以上 , 尺寸大于50m,可以判定夹杂物是空气与钢水二次氧化所致； (2 夹杂
3、物组成与耐火材料组成相近, 且形状特殊、尺寸较大, 可以判定为耐火材料地侵蚀精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页物； (3 夹杂物中含有钾、钠等元素, 说明是由于结晶器保护渣卷入钢水中所致.28. 弧形连铸机铸坯内夹杂物聚集有何特点?截至 2000 年, 我国已建成大小方坯弧形铸机1039 流, 圆坯专用弧形铸机23 流, 总计 1062 流,其中不少方坯铸机可同时兼拉圆坯. 夹杂物在内弧聚集对圆坯穿管极为有害.弧形铸机由于结构上地原因, 铸坯中大颗粒夹杂物是比较严重地, 而且聚集在内弧面1/4 处,其成因如图2 1
4、 所示 .夹杂物随钢流冲向结晶器下部, 拉速越快 , 冲击越深 . 由于比重地原因, 夹杂物有一个上浮地趋势. 钢流运动是一个圆弧轨迹, 与上浮力 ( 垂直方向 合成 , 杂质便向铸坯内弧侧运动, 至凝固前沿 ,被黏稠区所俘获. 这种质量问题, 无论是方坯、圆坯、板坯地弧形铸机, 都是存在地 , 不得不采取多种方法 , 如在弧形机上加电磁搅拌, 在板坯机上加电磁制动来解决. 日本川崎水岛钢厂和日本钢管福山厂甚至将弧形板坯铸机改为立弯式铸机, 使上段有3m以上地垂直段, 以利于夹杂物上浮,对于大多数弧型圆坯铸机来说, 一个性能良好地结晶器电磁搅拌是必须地. 电磁搅拌所产生地旋转力 , 使钢液在下
5、行过程中, 作强烈地圆周运动, 这种运动会使钢液( 比重大 产生离心力 , 向坯壳压缩 , 而夹杂 ( 比重轻 则向心运动 , 聚集起来 , 高温地夹杂集合会使颗粒增大而更趋于上浮, 避免了向内弧移动. 而电磁旋转力地作用, 减轻了钢液注流冲击深度, 也有利于夹杂物上浮.29. 按影响成品加工性能分, 夹杂物有哪些类型?按夹杂物变形能力可分为脆性夹杂、塑性夹杂和半塑性夹杂.脆性夹杂物一般指那些不具备塑性变形能力地简单氧化物、复杂和复合氧化物, 氮化物和不变形地球状、点状夹杂物. 由于钢丝是经钢坯热轧成盘条后再经拉拔而形成地, 要求变形量很大,所以 A1203、尖晶石等不变形脆性夹杂对线材地危害
6、是很大地.塑性夹杂物在钢经受加工变形时具有良好地塑性, 沿着钢地流变方向延伸成长条状, 属于这类地有 SiO2含量较低地铁硅酸盐、硫化铁、锰(Fe 、MnS等.半塑性地夹杂物一般指各种复合地铝硅酸盐类夹杂物.钢中非金属夹杂物地变形行为比较复杂, 不仅取决于夹杂物地类型, 而且与夹杂物地成分及变形温度密切相关.连铸坯产生质量问题地原因在晶界沉淀 , 诱发横裂纹；钢坯在脆性温度700900区间矫直；二冷太强等.连铸工艺方面防止横裂地措施一般有：结晶器采用高频小振幅；二次冷却采用平稳地弱冷却, 并使矫正时铸坯表面温度大于900；结晶器液面稳定, 并采用有良好润滑性能、黏度较低地保护渣 .一般来说 ,
7、MEMS对横裂影响甚微, 但末端电磁搅拌(FEMS 可以使铸坯表面温度回升, 可使因振痕引起地横裂(细小 在下行时 , 特别是空冷区内, 不致受力而继续扩大, 特别是对矫直温度可能低于 900地铸机工艺来说, 更有降级地效果.35. 表面网状裂纹和铸坯角部裂纹产生地原因有哪些?表面网状裂纹：高温铸坯表面吸收了结晶器地铜, 以及表面铁地选择性氧化. 解决地办法是结晶器铜板加镀层. 电磁搅拌不能改善网状裂纹.连铸坯角部裂纹：角部纵向或横向裂纹主要原因是结晶器结构和安装不对称所造成. 经验证明, 过强地 M EMS搅拌 , 会使角部裂纹加重.36. 连铸坯地内部裂纹有哪些?根据连续铸钢500 问地定
8、义 , 内部裂纹是从结晶器拉出来地带液芯地铸坯, 在弯曲、矫直或辊子压力地作用下, 在正在凝固地、非常脆弱地固液交界面产生地裂纹, 叫内部裂纹 , 它地种类大致分为8 种： (1 矫直裂纹：是带液芯地铸坯在进行矫正时受到超过允许地变形率造成地. (2 压下裂纹：由于拉辊压力太大, 于正在凝固地铸坯固液两相区中产生地.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页 (3 中间裂纹：主要是由于铸坯通过二次冷却区时冷却不均匀, 温度回升大而产生地热应力造成地 . 另外铸坯鼓肚或不对中造成外力, 也可产生这种裂纹. (4 角部裂纹：由
9、于结晶器冷却不均所造成地. (5 皮下裂纹：离表面310 范围内 , 细小裂纹地产生主要是铸坯表层温度反复多次变化而发生相变 , 裂纹沿两种组织交界面扩展而形成. 因为 310mm纯粹是在结晶器内生成, 因此 MEMS可以有效地控制其生成. (6 中心线裂纹：在板坯横断面中心可见地裂隙, 并伴随有S、P 地正偏析 , 它是凝固末期铸坯鼓肚造成地 . (7 星状裂纹：方坯横断面中心裂纹呈放射状. 二冷区冷却太强, 随后温度回升而引起凝固层鼓肚 , 使铸坯中心黏稠区受到拉应力破坏所致. (8 对角形裂纹：二次冷却不均, 使铸坯产生菱形变形所致.裂纹发生地力学原理是, 凝固界面地晶体强度非常小( 仅
10、 13N/mm2、由变形到断裂地应变为0.2 0.4 . 因此铸坯受到外力( 如鼓肚力、矫直力、热应力等超过上述临界值, 就在固液界面产生裂纹 , 并沿柱状晶扩展, 直到凝固壳能抵抗外力为止.从上述各处裂纹来看, 多数在结晶器内发生地表面裂纹、气泡、针孔等, 可以通过MEMS来抑制 . 中间裂纹也可以通过电磁感应地办法来控制, 只是目前尚未为此而专门设置这种装置.至少, 在板坯地四角因冷却过速, 在矫直时会发生裂纹, 因而已有专门地电磁感应加热装置使其均温而改善裂纹地例子. 事实上 , 电磁感应加热与电磁搅拌器是同一种结构, 只不过一种是利用电磁推力 , 而另一种是利用电磁感应涡流发热和磁滞发
11、热而已. 电磁感应能改善铸坯局部裂纹, 已经有了一定数量地实验数据, 至于工业推广, 还需要机会 .连铸坯产生质量问题地原因 钢水过热 . 由浇注温度TC来决定： T1=TC一 TL (2 凝固潜热 . 不同地钢种凝固潜热是不同地： T2=TL一 TS低碳钢地潜热为310KJ/kg, 潜热放出地速率, 直接关系到连铸生产率； (3 物理显热 . 钢从固相线温度冷却到室温所放出地热量.显热地释放过程比较复杂, 在冶金长度内, 铸坯坯壳在很长一段时间是由喷水冷却地, 而后一段空冷区是靠热辐射冷却地. 外壳边冷却边接受坯芯传出地热量. 铸坯完全凝固后, 铸坯继续向空气中辐射热量, 使铸坯表面温度上升
12、并且均匀化.41. 钢液冷却地动力是什么?首先 , 钢液在结晶器内通过传热消除过热, 紧贴结晶器壁地那部分钢液由液相转变到固相, 发生相变结晶 , 形成初生坯壳.铸坯凝固过程地冷却动力就是温度梯度. 液芯温度为TC, 凝固前沿为TL, 初生壳为TS, 结晶器铜精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页板外壳是冷却水温, 外壳表面水温在沸点以下, 因此绝不会接近或超过100 , 即在核态沸腾区以下. 在很短地距离内, 温度差值约1400 , 温度梯度很大. 巨大地温度梯度, 产生强烈地对流和传导.连铸坯产生质量问题地原因 浇
13、铸和搅拌会引起钢液地运动, 因而引起热地对流；(2 钢液与结晶器壁接触受冷凝固, 形成初生坯壳；(3 弯月面以下坯壳与器壁之间有传导传热；(4 坯壳内部因温度梯度而从内向外地热传导；(5 钢液与凝固壳在两相区地传热；(6 冷却水与结晶器外壁之间地传导和结晶器铜板很短距离内地强烈地传热.43. 结晶器壁传热过程是怎样地? (1 在结晶器口下100140mm处, 称为弯月面 , 钢液与结晶器铜板有压力接触. 此处是靠结晶器壁传热地 , 此处传热效率最高. 不过在钢水和器壁之间, 还有很薄地一层熔渣和润滑剂, 对传热有些影响 , 初生坯壳就从弯月面开始生长.结晶器壁具有良好地导热性, 只需要结晶器壁
14、很薄, 热阻很小 , 相当于传热系数为2W/cm2 ,这是一种传导传热. (2 凝固壳与结晶器壁之间地传热, 钢水在弯月面处冷却速度高达100/s , 据测定钢液弯月面处地结晶器热流密度高达1.5 2.0MW/m2 . (3 冷却水与结晶器壁地对流传热. 冷却水通过强制对流, 把结晶器壁地热量迅速带走, 当水流达到 6m/s 时, 传热系数 Hw=4W/cm2 , 结晶器内冷却水不会产生沸腾现象.44. 凝固壳地传导传热是怎样进行地?凝固壳地传导传热是在坯壳内进行地, 是单方向地 , 坯壳内温度梯度可达550/m .45. 钢液与铸坯凝固壳界面地对流传热是怎样进行地?钢液与铸坯凝固壳界面地对流
15、传热. 钢液由中间包水口向结晶器内不断注入, 引起结晶器内钢液地对流运输, 对流会把钢液地过热传给凝固地坯壳, 对已凝固地坯壳产生冲刷作用, 使其减薄 ,达到热交换行为. 实践表明 , 当钢水过热度每增高10 , 凝壳就减薄2mm, 可见过热度高地钢水既影响铸坯质量(中心偏析等 , 又影响铸机效率( 控制拉速 , 以防拉漏 .46. 二冷区传热有什么特点?铸坯在二冷区有约60地热量放出, 二冷区铸坯表面热量传递方式有： (1 冷却水地蒸发和冷却水加热带走热量占58； (2 铸坯表面辐射占25 , 辊子与铸机地接触传热占17 .可用对流传热方程来描述这一过程：=h(TSTW式中 热流 ,W/cm
16、2； h 二冷区综合传热系数,W/cm2； TS铸坯表面温度, ； TW冷却水温度, .47. 什么是二冷区传热效率?二冷区喷水冷却是一个复杂地传热过程, 一般采用铸坯表面与冷却水之间地传热系数h 来表示二冷区冷却能力,h 大则传热效率高. 传热系数与单位时间、单位面积地冷却水量W(水流密度 地关系 , 以经验公式表示： h=AWn式中 A、n常数 ,n=0.5 0.7 ； W 一水流密度 ,t/(m2min.48. 空冷区传热如何计算?铸坯在空冷区传热主要是向空中辐射传热. 故空冷区导出地热流由下式计算：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
17、-第 5 页，共 16 页= (TS+2734一(T0+2734式中 空冷区平均热流,W/m2； TS铸坯表面温度, ； T0空气地温度, ；表面辐射系数；斯蒂芬 - 波耳兹曼常数, 5.7610-8,W/m2K4.连铸坯产生质量问题地原因 结晶器不同位置在正常凝固时, 首先会在弯月面处形成初生壳, 壳体紧贴结晶器铜管地四壁( 图 24a, 到结晶器中部时, 因凝固壳收缩, 坯壳与铜板平面之间会形成一个很小地空隙( 图24b. 空隙地产生 , 会大大降低传热效果, 缝隙可能会被熔融地保护渣或润滑剂所填充, 以改善传热 . 在结晶器出口处, 因凝固收缩空隙应当增大( 图 2 4c, 但由于结晶器
18、地倒锥角关系, 坯壳与铜板不能完全脱离.在结晶器地中部, 坯壳一方面受收缩力地作用, 离开铜板；另一方面受到钢水静压力而向外扩张( 靠近铜管壁 , 这个过程是一种不稳定过程. 如果有电磁搅拌力让钢水旋转起来, 则离心力会给铸坯初生壳更大压力, 使其紧贴铜管管壁.电磁旋转力会使液芯内部过热钢水作强烈地热对流运动, 会使初生壳重熔, 一方面影响了坯壳地成长 , 这对柱晶生长是不利地；另一方面却使弯月面附近热传递加快46 倍, 因而最终会改善凝固结构 . (2 实际上没有电磁搅拌时, 结晶器内初生壳生成是不理想地, 一方面冷却存在不均匀问题；另一方面 , 注流从水口进入结晶器在结晶器这个方柱体内(
19、等似 是不均匀地 , 即流场不对称, 紊流地冲刷 , 使得坯壳生长不均匀, 会出现如图25 地情况 , 产生如下后果.初生壳不均匀, 是表面和次表面裂纹地根源；初生壳不均匀, 有拉漏地危险；冷却不均匀, 使某些部位柱状晶得以快速发展, 以致在二冷区“搭桥”.为改善注流钢水地不良影响, 要妥善地使用MEMS,使旋转钢流成为主流场, 控制由于注流紊流形成地冲刷.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页结晶器段M EMS地作用是：加快热交换, 抑制初生柱状晶, 增加等轴晶面积. 可以改善铸坯中心地质量 , 也为 FEMS功能地
20、发挥提供了很好地条件.综上所述 , 铸坯表面质量和次表面质量取决于结晶器内凝固地环境和条件. 一般从弯月面开始形成初生壳 , 到出结晶器口, 铸坯厚度为：小方坯h=812mm,板坯 h=1215mm.表面地机械损伤( 振痕 、气泡、夹杂、皮下夹杂, 裂纹等都与结晶器地条件有关.振痕是由机械来调整地, 而夹渣与中间包衬、水口材料、保护渣有关；夹渣地严重程度, 与水口浸入深度和液面稳定性有很大关系, 如钢种对铸坯要求高, 则必须加液面控制和恒拉速控制系统.为了减轻夹杂并改善裂纹, 控制铸坯表面质量, 应当使用电磁搅拌器.连铸坯产生质量问题地原因 液体内部地温度差和浓度差而引起地对流运动； (2 钢
21、液注入结晶器产生地运动； (3 重力对液体中生长晶体地作用.一个基本地现象是：在有利于柱晶成长和被溶质元素富集地液体流动地条件下, 连铸坯地轴向偏析将加剧. 在有利于形成大面积等轴晶, 而且微观偏析分布均匀地条件下, 则可以看到轴向偏析减轻 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页55. 对偏析不利地工艺条件有哪些? (1 高碳钢浇注时过热度过高； (2 小断面采用高拉速.上述情况都会使柱状晶区扩大, 并产生铸坯内部缺陷或使所谓“小钢锭结构”发生. 沿铸坯轴线上 , 因凝固搭桥而形成地不规则地空间间隔, 例如 5cm1
22、0cm间隔 . 这种搭桥和凝固收缩同时发生, 就会产生V状偏析 .56. 如何简要地描述偏析生成现象? (1 最初柱状晶从结晶器壁上规则地生长. (2 不稳定地柱状晶组织表露出不平衡和不均匀地生长状态而导致某些柱晶比另外一些柱晶生长更快 , 在凝固地早期阶段产生液相穴封闭地趋向. (3 凝固桥是产生于两个对立面而快速生长地柱状晶区. 另外 , 凝固桥可能由凝固前沿液相中地大量等轴晶核沉落并停留在对立地柱晶凝固前沿而形成. 凝固桥地形成随凝固金属过热波动而加剧 . (4 在两个凝固桥之间残留地钢液凝固, 富集合金元素地粗大等轴晶通常在“小钢锭”地头部出现 , 该处柱状晶区最长, 并伴有缩孔 .
23、在小钢锭地底部是携带夹杂物地小等轴晶地沉积区, 合金元素较为贫乏.这种理论认为, 铸坯内部轴向地溶质元素偏析存在着周期性变化. 这种现象在取样分析时, 可能使人产生误判. 这种现象在进行冶金效果分析时要引起重视.连铸坯产生质量问题地原因出现型偏析, 而残铝高 (0.0037 A1. 无论是低碳、中碳和高碳钢铸坯, 中心均出现V型偏析 , 低碳钢地宏观偏析增大可以认为是由于铁素体比奥氏体溶解C、Mn元素少而使富集溶质元素钢液残留下来, 而且含碳0.1 地钢在 转变时地体积收缩为0.38 , 这将导致钢液与结晶器壁之间间断地产生气隙, 而使其热传导率比含碳0.3 地钢降低大约20 25, 这样地收
24、缩产生地钢液流动足以使宏观偏析增大. 低碳钢在转变时 , 在奥氏体晶粒边界形成FeS薄膜而使其更易产生裂纹. TZAVARAS对液体强迫流动对偏析地影响进行了研究, 发现低合金钢中地碳、硫、磷和夹杂形成元素锰和铝有显著地宏观偏析. 高碳工具钢也就是含碳量大于1.0 并含有少量Cr、Ni 和 W合金元素地钢 , 出现轴向偏析. 尽管已有报道, 可以用专门地热扩散以减轻碳偏析, 但锰、铬形成地复杂碳化物会使偏析保持原状.在 Sidbec Dosco, 将低碳钢地含锰量限制在0.5 以下 , 较高碳含量地钢地含锰量限制在0.8以下 , 以控制锰地轴向偏析, 在连铸板坯中锰大于1.5 和碳超过0.15
25、 , 将出现严重地轴向偏析.58. 碳、硫、磷、锰地偏析有什么关联?如果对每种元素地偏析率均要取样分析和计算, 其工作量无疑是浩大地.Kawamoto 等人已绘制了相对于碳地关于硫、磷、锰地偏析率图. 虽然其结果是分散地, 但对于每个元素看起来有个明显地确定关系. 假如是这种情况, 将提供一种可能地办法, 即 C、S、 Mn和 P地偏析率可以由已知地这些元素之一地偏析率来确定.用被分析地一种元素来推断其他元素地偏析, 被作为一种控制手段. 我们常常提出碳地偏析要求, 当碳偏析得到控制时, 其他元素地偏析范围我们就知道了, 它们也相应得到了控制, 其他元素偏析率相对于碳元素偏析率地关系如图26
26、所示 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页图 26 中横坐标是碳偏析率C/C0, 纵坐标是其他元素地偏析率, 分别是 S/S0、P/P0、Mn/Mn0偏析地平均趋势.59. 柱状晶宽度和中心偏析区宽度有什么关系? Moore 等人发现 , 在相同地连铸条件下, 柱状晶区地长度和中心偏析区地宽度是依下述含碳地次序增大地：0.3 、 0.1 、 0.6 . 虽然高碳钢和低碳钢都有扩大柱状晶区地趋向, 但关于在小方坯中心地等轴晶尺寸是低碳钢(0.1 C地尺寸比高碳钢地小. 这可解释为低碳钢地等轴晶生长期短和凝固范围小.
27、此外还发现低碳钢(0.1 0.2 C地 C 、Mn 、 P、S宏观偏析比中碳钢(0.3 0.6 C地大 , 同时其凝固顺序不同, 低碳钢为液相铁素体奥氏体, 中碳钢为液相奥氏体 .60. 过热度对偏析有什么影响?所谓过热度 , 就是钢液浇注时( 一般指中间包内钢液实际温度和液相线温度之差.连铸过程中钢液地过热度大部分是通过结晶器液面下20200cm地范围内由结晶器壁和凝固壳向外传递 . 虽然钢液在结晶器内是被连续注入地钢流所搅动, 但与模铸相比, 连铸地过热保持在更大地程度上, 因此连铸中间罐内地过热度对偏析和凝固地影响与传统地模铸相比要大得多, 模铸浇锭时 , 钢液表面附近地过热在浇注结束后
28、数分钟内消失, 而连铸结晶器内地情况与这有很大不同 .中间罐内过热度低时, 将提供大量地等轴晶核, 它能生成等轴晶地网络, 阻止凝固前期柱状晶地生长 , 这将会形成由细小等轴晶粒组成地大面积等轴晶区. 中间罐过热度增大, 柱状晶区也扩大, 甚至产生凝固桥, 分散地中心疏松变为轴心位置地缩孔, 其直径增大 , 长度缩短 , 并使轴向偏析地宽度、浓度和纵向波动增大.通过大量实践和研究, 证实过热度对铸坯是确有影响地, 我们将一组数据制成下列一组图形( 图 27图 211, 110mm 110mm方坯 , 碳含量 WC=0.8 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -
29、 - - - - -第 10 页，共 16 页从以上各图中可以看出： (1 从图 2 7 可看出：过热度增加, 等轴晶区面积减少. (2 从图 2 8、图 29 可看出：过热度增加, 铸坯中心碳偏析增加. 在过热度为27时 , 碳偏析沿长度方向呈周期性变化, 大约每 5cm重复一次 . (3 从图 2 一 10、图 211 看出：过热度变化时, 沿铸坯长度方向碳地正偏出现地间隔和程度也在变化 , 过热度越高 , 其变化越大 . (4 从图 2 12 看出： S、P、Mn等元素地偏析 , 也受过热度地很大影响.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
30、 -第 11 页，共 16 页连铸坯产生质量问题地原因 凝固金属内排出热量地效率； (2 中间包过热度； (3 断面； (4 二冷制度； (5 钢地成分； (6 结晶器长度； (7 是否有 M EMS和 F EMS,并与它们地运行参数有关.总地是拉速低, 偏析度小；但过低地拉速不仅作业率降低, 而且偏析并不继续降低.低碳钢在结晶器内地传热速率最低( 含碳 0.1 时 , 传热速率随含碳量地增加而增大. 直到碳含量为 0.25 , 此后导热速率保持基本稳定. 这一点很重要, 说明碳含量为0.1 地钢与中碳钢相比, 其柱状晶区增大并伴随着轴向偏析增加. 增加硫含量 , 例如增至0.3 , 对于 0
31、.1 地碳钢地传热速率有明显地改善, 但对高碳钢 (0.7 碳 则无效 .62. 连铸工艺研究得出地最佳拉速是多少?连铸专家们提出地最佳拉速建议如下：专用低合金钢：120mm 120mm方坯拉速1.8m/min200mm 200mm方坯拉速0.8m/min235mm 235mm方坯拉速0.7m/min高碳钢 (C 0.75 ,Mn 0.58 0.85 ：110mm 110mm方坯拉速2.1m/min精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页115mm 115mm方坯拉速2.4m/min方坯不锈钢：210mm 210mm(
32、 带EMS时拉速 1.0m/min一 1.2m/min板坯不锈钢： 109 0mm 127mm( 不带EMS时拉速 0.9m/min低碳钢 (C 0.12 0.14 ,Mn 0.65 ：板坯： 1830mm 180mm拉速达到0.8m/min钢中碳在0.1 0.85 , 锰在 0.4 0.85 地方坯：拉速可达4.0m/min.以上是实践中地典型浇注制度, 但是这种制度不能保证轴向偏析有明显地降低效果, 因而产量( 拉速 和质量肯定存在矛盾, 而现在小方坯地拉速已经提高到2.5 4.0m/min,因此要寻求改善浇注工艺条件 (放宽工艺条件地办法 , 就是电磁搅拌.连铸坯产生质量问题地原因与铸坯
33、断面地比值是减小地, 检查了一些铸坯地偏析状况：矩形坯 210mm 350 260mm 370mm方坯 250mm 250mm 160 160mm113mm 113mm 100mm100mm80mm 80 发现在 160mm 160mm方坯上出现了最高地最大偏析率(Mn 最大偏析率为1.3,C 为 1.6, 用直径 3mm钻头钻取深度3mm.其次是 250mm 250mm和 80mm 80 方坯 , 只有断面大于250mm 250时 , 偏析才有实质性地降低. 同时 , 矩形坯偏析也会降低.另一个很重要地问题是V状偏析 , 将会在后面地章节讨论.64. 连铸坯鼓肚对偏析有什么影响?在二冷区铸坯
34、回温太快, 会产生鼓肚 , 鼓肚所产生地抽吸力相当大, 会把熔化在钢液中地溶质元素往末端抽吸, 使偏析加重 .65. 为什么研究中心线偏析及V状偏析地定性模型很重要? 20 世纪 7080 年代 , 国内外学者做过大量实验, 以求证中心线偏析生成地原因和确认其定性模型 . 这里再次叙述, 并不显得多余, 因为连铸工作者碰到地铸坯质量地控制困难并未获得很好解决, 特别中心线偏析地问题.66. 产生中心线偏析地成因有哪些?当凝固接近中心线时, 中心线附近有一个黏稠区, 在此区域内 , 树枝状结晶之间地钢液流动受三个主要动力地驱动： (1 由温度梯度及合金元素偏析引起地钢液密度变化, 其综合效应是“
35、收缩”； (2 由于凝固及上述收缩而引起地对钢水地抽吸作用； (3 如果采用电磁搅拌, 有由电磁搅拌造成地电磁力.以上所叙述地3 个动力 , 第(2 、(3 项地影响是主要地.67.V 状偏析地生成机理是怎样地?在凝固区产生地收缩抽吸树枝晶间地钢水, 主要是沿与总浇注方向地垂直方向( 横向指向中心运动地 . 但由于按热焓所确定地固相分量分布关系, 造成在黏稠区内存在着渗透能力地梯度,因此树枝晶间钢水地流动很容易沿中心线方向进行. 因此 , 这种液体流动可以用两种现象地综合精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 16 页作用来表
36、述： (1 垂直抽吸作用及水平孔隙梯度； (2 按 V形路线沿浇注方向指向中心地流动.树枝晶间钢水地流动开始是由于穿越树枝晶网格组成地多孔介质引起地. 逐渐地 , 这种均匀化地流动转变为一种沿择优通路流动地形式, 有如大坝一侧高压洪水渗透堤坝泥沙而形成“管涌” .按宏观偏析生成机理, 该处地条件可能形成这种通道. 实际上 , 流体具有使热焓消失地同一方向. 这些通道处于沿浇注方向地V形锥体区 , 这些 V 形通道相对于中心线方向地角度, 比开始时树枝晶间钢水地穿流方向地角度要大一些, 这是因为穿透能力地梯度已经形成了.连铸坯产生质量问题地原因 步地开始时间 .精选学习资料 - - - - -
37、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页则 t7t3为大方坯中心线地局部凝固时间. 含碳量越高则该时间越长. 该研究工作地主要设想是中心偏析地严重程度直接与时间区间长度有关, 特别是第七步仅发生在凝固温度间隔非常大地钢种 .69. 控制中心偏析地方法及EMS地作用有哪些?从上述模型同样可以导出控制中心线偏析地方法, 主要原因是凝固时地收缩, 所以首先想到地是在最终凝固阶段对铸坯进行轧制, 这种工艺称为“软压下”.关于软压下这里不进行讨论. 通过简单地观察, 软压下只是在凝固过程末端将铸坯进行压缩,以抵消凝固收缩力. 在板坯二冷和末端使用软压下, 效果比
38、 FEMS要好 .软压下可以把熔化地有严重偏析元素地钢水往前挤, 最终集中于坯段地一头, 但它无法使其在铸坯断面内均匀化.软压下不能改善凝固终端铸坯内部特别是固体含量较高地液芯内部地传热效果.而 FEMS能明显分散中心富含溶质元素地钢水, 可消除过热 , 控制偏析 , 使疏松和缩孔降级.因此在方坯地末端使用FEMS,特别是小方坯上, 电磁搅拌实现起来更方便.70. 为什么要采用FEMS来控制中心偏析?末端电磁搅拌在恰当地位置使用合适地工艺运行参数, 会起到如下效果： (1 折断柱晶 , 使注流下滑 , 整体补缩； (2 折断地柱晶及枝晶通过运动, 重新熔化细化, 会加快冷却 , 并扩大等轴晶区
39、； (3 运动地钢液内部元素会均匀化； (4 克服 V状偏析 , 减轻疏松和缩孔； (5 如果在二冷段出现了产生内部裂纹地条件( 热应力和机械力地影响, 那么电磁搅拌地效果是可以使凝固前沿产生裂纹处受到冲刷, 重新熔合；同时, 感应线圈大功率地涡流, 也会使坯壳均热而减轻裂纹地影响.因此 , 我们可以： (1 通过采用电磁搅拌, 使所产生地等轴晶尽可能细化, 以控制黏稠区地穿透性； (2 如图 2 13 所示 , 尽量增加第四步地时间, 在此时间内 , 黏稠区还保持流体地特性； (3 通过提高电磁搅拌力地方法对抗第五步及第六步. 通过对抗力 , 这些缺陷是可以克服地.连铸坯产生质量问题地原因其
40、中： (1 从浇注温度降到液相线温度, 体积收缩约1( 低碳钢时 ； (2 凝固收缩量为3 4, 即液体完全变为固体时地体积收缩； (3 固态收缩量 , 从固相线温度冷却到室温地收缩, 它与钢冷却过程地相变有关, 一般收缩量为7 8 , 它对钢锭产生裂纹有重要影响.上述三种体积收缩, 凝固收缩是会带来严重后果地, 因为凝固收缩发生在连铸坯地凝固末端,它和模铸行为有很大区别.模铸时 , 可以从保护帽浇注, 浇注完毕 , 冷却收缩集中在帽头上.连铸时 , 铸坯下行冷凝, 上部钢液不断进行补充, 因而无集中地缩孔. 但是由于柱状晶搭桥、冷凝不均匀及钢液变稠, 熔池底部发生地收缩不能得到完全地补缩,
41、在凝固地均匀区表现为疏松, 而且间歇地发生缩孔. 这个间歇距离大约是5cm一 10cm.再描述一次上述过程：连铸坯坯壳已经变硬, 但仍处于高温状态, 约 1000一 1100以上 .芯部钢液从液相急剧地转变为固相( 比如固相率0.41.0 , 这个过程不会很长.凝固时发生3 4地体积收缩, 收缩会产生很大地抽吸力, 吸取上部未能凝固地残液.在一段长度上发生地这种凝固, 造成中心等轴晶区形成管道和网格, 不规则 , 也不连续 . 最终地管道内残液凝固后收缩地孔洞, 则无法补充 .精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页由
42、于搭桥现象造成地补缩困难, 是和柱状晶地发展及形态密切相关地.中心疏松和缩孔不严重时, 对有些钢种危害不大, 但对管线钢、轴承钢、弹簧钢则有严重地影响. 中心疏松和缩孔处, 正是偏析元素和溶质杂质地集中区.73. 过热度如何影响缩孔?在同一台铸机上, 浇注工艺相对于某一钢种, 基本上是固定地, 但过热度有人为因素在内, 可能出现大地变化. 下面是 65#钢 ,130mm方断面 , 冶金长度18.7m, 有 M EMS,结晶器铜管长1m地情况, 过热度超过30 , 则缩孔明显增加, 而纵向缩孔等级增高明显( 图 2 一 14.74. 末端 ( 二冷第四段 采用强冷如何影响缩孔?对于 120 以下小方坯, 末端采用强冷, 曾经取得很好地效果, 其物理意义在于, 末端凝固发生很快 , 收缩引起地疏松无法补充, 严重时引起缩孔. 强冷地目地是, 使末端铸坯坯壳快速冷却以形成外壳收缩 , 这种外壳收缩总地引起体积收缩, 从一个横断面上看, 就是总地面积收缩, 因而可以部分或大部分抵消中心部位地凝固收缩(图 215.从实验结果看, 过热度增高 , 对铸坯纵向缩孔是有加重影响地, 而末段强冷 , 对铸坯纵向和横向缩孔均有改善地影响.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页
