连铸坯的缺陷与控制技术(3)

2.3.2 解决表面夹渣的方法[5]

1. 保证液面的稳定性：液面波动尽可能小(<±5 mm)。为此炼钢厂采用了铯源型(Cs137)结晶器液面自动控制系统，使结晶器液面波动控制在±2 mm以内，保证了结晶器液面的稳定性。同时采用了自动加保护渣系统，定时定量加入保护渣，并保证保护渣加入的均匀性。

2. 保证浸入式水口合适的浸入深度：浸入深度以l00mm~150mm为宜。炼钢厂多数中间包因使用时间过长，包体产生了一定程度的变形。同时中间包车经过改造后，高度增加，导致原来使用的580mm长浸入式水口不能满足浸人深度l00mm～150mm的要求，实际浸入深度只有50mm～80mm，在使用中经常发生结晶器液面翻腾的现象，增加了铸坯表面夹渣的发生几率。经过实际测量中间包包底到结晶器的距离，将浸入式水口长度增加到640mm，保证了水口浸人深度在合理范围内，结晶器液面不再有翻腾现象。

3. 保护渣的粘度是决定消耗量和均匀渗入的重要性能之一。为改善高拉速条件下均匀传热和良好的润滑，保持足够的液渣层厚度和保护渣耗量，应采取降低粘度的措施。但过低的保护渣粘度又会降低保护渣抗钢水卷混能力，增加卷渣几率。所以应在保证保护渣能顺利流入结晶器与铸坯之间形成连续渣膜的情况下，适当增加保护渣的粘度。保证液渣层厚度在8 mm～l2mm，可避免未熔化渣卷入坯壳。

2.4 保护渣性能对连铸圆坯表面质量的影响[7]

1. 保护渣粘度对圆坯表面质量的影响

在浇铸条件一定时，结晶器与坯壳之间的渣膜厚度和均匀程度与熔渣的粘度有很大关系。保护渣粘度过高时，难以流入钢水弯月面与结晶器之间的间隙。粘度越大，保护渣渣膜越薄且不均匀、消耗量越小，造成润滑、传热不良，可导致坯壳产生纵裂纹。保护渣粘度过低时，可使保护渣膜过厚，同样会发生渣膜厚度不均，润滑和传热不均，纵裂增加。因此，要求保护渣应具有合适的粘度值。

2. 保护渣熔化温度对圆坯表面质量的影响

保护渣由多组元构成，因此，没有固定的熔点，它从熔化开始到熔化终了是一个温度范围。为方便起见，常把保护渣具有一定流动性时的温度(半球点温度)定义为熔化温度。保护渣的熔化温度对结晶器内熔渣层厚度有明显的影响。降低保护渣的熔化温度，可增加液态渣膜的厚度，降低熔渣摩擦力，有利于改善铸坯

在结晶器内的润滑状况。

3. 保护渣熔速对圆坯表面质量的影响

保护渣的熔化速度决定了结晶器内钢液面上形成的液渣层厚度和渣的消耗量。如果熔化速度过快，粉渣层不易保持，使热损失增大，液渣面易结壳，可能导致夹渣。熔化速度过慢形成的液渣层过薄。过快过慢的熔化速度都容易造成渣膜的厚薄不均，使铸坯表面产生纵裂或粘结漏钢。

4. 保护渣粘度、熔化温度和熔速的综合影响

有关研究表明，降低熔化温度使液态渣膜增厚，保护渣消耗量增加，有利于润滑；而增加粘度可使渣消耗量减少且不利于润滑；熔速降低会使液渣层变薄。保护渣的粘度、熔化温度和熔速等性能中有一个或两个不合适都会造成保护渣膜厚度和消耗量的不合适，使结晶器与坯壳间的润滑和传热不好，导致表面缺陷发生。只有综合考虑保护渣粘度、熔化温度、熔速等性能，使之互相配合，才能达到铸坯表面质量的要求。

3 连铸坯的内部质量控制

3.1 连铸坯的中心裂纹

中心裂纹是在连铸坯断面上中心等轴晶区出现的宏观裂纹。严重者在铸坯加工后即可看见。中心裂纹为单条或数条呈放射状分布的深褐色条纹,其宽窄不等,长短不一,条纹边缘多为不规则齿状,且常伴有硫偏析存在,其大多分布在中心等轴晶区,但严重时也可延至柱状晶区。

3.1.1 内部裂纹产生的原因及预防措施

1. [S] 的影响：钢中的S 与Mn 形成MnS 夹杂物,此夹杂物在晶界析出,出现晶界脆化,降低了钢的强度和塑性,若受不均匀的热应力和机械力作用就容易产生裂纹,[S]越高,MnS 夹杂物就越多,连铸坯内部裂纹发生的频度就呈增加的趋势。如图

2: [8]

图2 钢中[S]与内部裂纹发生频度的关系

实践也证明,当把钢中的[S]控制在≤0.020 %时,同时要求[Mn ]/ [ S] ≥25 ,则大大降低了中间裂纹的产生。

2. 二次冷却均匀性的影响：通过对二冷段铸坯纵向和横向表面温度的实测,发现铸坯在纵向上的温降不是按原设计的温降梯度进行的,出现反复的回温现象，同时铸坯横断面的表面温度呈现极其不均匀的状况,即铸坯二次冷却不均匀。在铸坯通过二冷段时,坯壳外表面冷却温度低,中心液体温度高,在温度高时,钢的强度和塑性都很差,甚至在凝固前沿固液界面处出现钢的“零强度”和“零塑

性”。如果冷却不均匀,就会出现坯壳厚薄不均,柱状晶发展呈不均匀发展状况,从而铸坯在同一圆周上坯壳产生塑性和强度的不均匀,形成局部薄弱区域,同一层面上收缩及热涨的应力应变,超过了初始坯壳能承受的变形应力,随即产生裂纹,而这种差异的延续,就会形成多条的中间裂纹。严重的温度不均,就会产生粗大的中间裂纹,有时进一步将裂纹延伸到中心等轴晶区域。

进一步研究发现,导致二冷冷却不均匀的原因是,冷却喷雾未能形成均匀的水幕。相邻水环又不能弥补冷却的不均匀。而均匀水幕的形成又与喷嘴的结构(如雾化角、进水方式、进气方式) 等有关,因此气-水喷嘴使用不当更容易造成更加严重的影响。经过对气-水喷嘴冷却喷雾的测试,以及对喷嘴进气、进水方式的改造。使二冷各段形成均匀的冷却水幕且少受外界条件的影响,是连铸工艺控制中间裂纹产生的最主要手段。为此采取了如下措施:

1) 选用适应相应浇铸铸坯断面的喷嘴结构形式,新建喷嘴测试装置,在使用之前对喷嘴进行逐个测试雾化状态。

2) 改变原喷嘴的进气方式,由直通改为旁通,消除气压压力波动对喷嘴雾化角的影响,稳定雾化角。

3) 严格按要求调整喷嘴的初始雾化角和对中,保证形成均匀的水幕。

3. 为控制中心裂纹的产生,采取了如下措施:

1) 低过热度浇注,控制好二次冷却,以便液芯矫直时有均匀较大的等轴晶面积和低矫直温度。

2) 控制好不同规格矫直压力,防止压扁,小规格铸坯增加机械限位,从而减少铸坯变形量。

圆坯连铸的内裂与钢种及规格,以及二次冷却方式和冷却强度有着密切的关系,同时与铸机的设备状态更有密不可分的直接影响,在采取以上针对性措施的同时,我们还针对不同的钢种,不同的规格,调整了工艺参数,使拉速、钢水过热度和二冷强度达到了良好的匹配,从根本上控制住了圆铸坯内裂的产生。

3.2 连铸坯的内部夹杂物

一般用钢中的总氧含量w (T[O]) 表示钢的洁净度,总氧包括自由氧和结合氧。自由氧是指溶解于钢液中的氧,可以直接用定氧探头测定;结合氧是存在于钢中的内生和外来的氧化物。在电炉出钢时,由于溶解氧含量较高, w ( T[O]) 代表了钢水中的溶解氧含量。而加入脱氧剂后与脱氧元素平衡的溶解氧含量很低,故此时的w ( T[O]) 实际上代表了钢中夹杂物的水平。

3.2.1 夹杂物的分类

夹杂物可分为以下几类。

1. 硅酸盐类,此类夹杂物在显微镜下为透明球状,颜色较浅。硅酸盐类夹杂物多为群状、片状或块状。

2. SiO2 类,此类夹杂物在金相显微镜下为透明,浅亮黄色,为块状。

3. 硅铝酸盐类,该夹杂物数量较少,但尺寸较大。在显微镜下为不透明状,颜色较深,通常呈暗灰色或深灰色。此类复合型夹杂物的熔点一般在1 550 ℃ ,是在钢液凝固过程形成的,且它是引起钢材点蚀的根源。

4. 硫化物类,此类夹杂物在金相显微镜下,为不透明状,浅灰色, …… 此处隐藏：3099字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……