连铸坯振痕的形成机理及控制技术的发展.pdf

2OOO年1O月炼钢Oct．200O
第l6卷第5期SteelrⅡakingV01．16No．5·55
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连铸坯振痕的形成机理及控制技术的发展

程常桂邓任忠鸣
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(上海大学)

摘要详细分析了连铸坯弯月面处韧始凝固坯壳的传热和力学特性，对振痕形成的机理及控制
技术进行了总结，并提出自己的一些看法。．、
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量实验结果表明，连铸坯振痕的形成与铸坯
1前言
弯月面的凝固过程密切相关，因此分析连铸坯弯
连铸技术的应用和发展，对冶金企业的结构月面区域的传热特性和凝固坯壳的受力情况对认
优化、生产灵活性的提高具有十分重要的作用。识振痕的形成机理及采取相应的控制措施十分必
随着生产技术的进一步发展，国内外越来越多的要。
厂家开发应用优质钢连铸技术、高速连铸技术、连
2连铸坯初始凝固的传热和力学特性
铸坯热装热送直接轧制技术、近终形连铸技术，这
些技术的开发和应用提高了生产率、降低了成本，2．1连铸坯初始凝固的传热特性
同时也对连铸坯的质量要求越来越高。在连铸生传统连铸过程中，结晶器上下不断作正弦振
产过程中，由于结晶器的振动，连铸坯表面常产生动。。，结晶器内钢液弯月面上下移动，温度较高的
振痕，导致铸坯表面产生横向裂纹，皮下产生磷、钢液和熔融保护渣与结晶器内壁的接触位置不断
锰等台金元素的正偏析，对后步工序产生不利影变化，传热过程十分复杂。结晶器内的物理系统
响，降低了产品各种物理性能横向断面的均匀性。如图1所示。生产过程中，钢液由中间包注入结
因此研究连铸坯振痕形成的机理很早就成为冶金晶器的同时，还应向结晶器中不断添加保护渣，以
工作者的热门课题。补充渣的消耗，保持结晶器内壁的润滑性能，防止
连铸生产过程中，不同条件下保护渣的物化粘结漏钢。由图1可知，在弯月面附近区域存在
性能、钢水过热度、浇铸钢种、拉速的不同及结晶三种不同状态的保护渣，初始凝固坯壳与结晶器
器振动等因素的影响，导致连铸坯初始凝固的传内壁之间存在着固、液态渣膜，因此弯月面附近区
热条件比较复杂。同时，连铸坯初生凝固坯壳还域的热阻有：固、液态渣膜的热传导热阻和辐射热
受到各种机械力、热应力的作用而弯曲变形。大阻、渣膜与结晶吕内壁之间的接触热阻，其中后者

联系^：程常桂．博士研究生．上海市(2o(]o72)上海大学55号信箱

56．程常桂等：连铸坯振痕的形成机理及控制技术的发展

对弯月面区域的传热起着决定性作用，约占全部
热阻的5O％60％接触热阻主要由于结晶
器壁、初始凝固坯壳和晶体保护渣膜的变形，结晶
150～
器内壁与渣膜之间产生气隙造成的。，．

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图2弯月面区域的温度分布

内壁处，凝固坯壳厚度及两相区呈现不断增加的
图1结晶器内的物理系统
趋势。等温线在弯月面根部密集，在弯月面根部，
1烧结层2粉状层3结晶器壁4凝固坯壳
5熔融层6钢掖7渣膜多相介质沿弯月面形成了一微型三角区，从这三
角区出发，等温线往渣区和钢区辐”。因结晶
当整个渣膜厚度为1．0～1．5mm，液体渣膜器内壁存在纵向热传导，结晶器内壁最高温度位
厚度为0．6—1．0nm，晶体渣膜厚度为0．3—0．6于弯月面下某一位置，而并非在弯月面与结晶器

mm的条件下由于晶体渣膜的消光系数比液体渣内壁接触处。
膜大且靠近结晶器壁方向的晶体渣膜的表面温度2．2连铸初始凝固坯壳的力学特性
低，因此液体渣膜中的辐射热流与整个液体膜热连铸过程中，初始凝固坯壳受到钢液静压力、
流的比率比晶体渣膜的比率大得多”。同时，通保护渣与钢液之间界面张力、保护渣压力、结晶器
过渣膜的热流随着渣膜厚度的增加而减小，应用振动产生的动态摩擦力及重力等因素的综合作
高结晶温度的碱性保护渣，能增加渣膜与结晶器用，其中保护渣的作用力对铸坯表面质量影响最
内壁之间的接触热阻，并且接触热阻随渣膜厚度大。钢液静压力在不同位置对凝固坯壳的压力不
的增加，整个热阻的增大而增大。试验结果还表同，取决于位置的高低。钢渣界面张力则与钢液
明，结晶器内壁表面温度及渣膜的吸收系数的波和液态保护渣的物化性能密切相关。结晶器振动
动对整个热流的影响较小，相反增加拉坯速度、降产生的动态摩擦力与结晶器内壁和初始凝固坯壳
低保护渣的结晶温度会显著增加初始凝固坯壳与的接触状态有关。通常在结晶器内壁与初始凝固
结晶器壁之间的热流j。利用保护渣在弯月面坯壳之间