连铸坯质量控制与缺陷控制.pptx

连铸坯（圆坯）质量控制目录1.连铸坯质量概念连铸坯质量概念：缺陷的控制策略图从冶金传输观点，控制铸坯质量：2.连铸坯（圆坯）凝固的基本特点（1）连铸坯凝固过程实质上是动态热量传递过程以20钢为例，钢水凝固冷却到室温放出热量是：过热25.2kJ/kg潜热328kJ/kg显热958kJ/kg总热量中大约1/3从液体→固体放出，其余2/3是完全凝固后放出的钢水在连铸机内凝固是一个热量释放和传递的过程，铸坯边运行，边放热边凝固，形成了很长的液相穴（10~20几米），在液相穴长度上布置了三个冷却区：一次冷却区：钢水在结晶器中形成足够厚的均匀坯壳，以保证铸坯出结晶器不拉漏二次冷却区：喷水加速铸坯内部热量的传递，使其完全凝固三次冷却区：铸坯向空气中辐射传热使铸坯温度均匀化以20钢为例，经过钢水凝固热平衡计算，得出以下概念：1）钢水从结晶器→二冷区→辐射区大约有40%热量放出来，铸坯才能完全凝固。这部分热量放出的速度决定连铸机生产率和铸坯质量；2）铸坯切割后大约还有60%热量放出来，为了利用这部分热量，以节约能源，成功开发了：铸坯热装热送工艺：铸坯入加热炉温度越高，则节能越多。铸坯500℃热装入炉节能0.25×106kJ/t，800℃热装，节能为0.514×106kJ/t；直接轧制工艺：直接轧制比铸坯冷装加热轧制节能80~85％，大大缩短生产周期。如薄板坯连铸连轧工艺（CSP、FTSC）（2）连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度内把液体转变为固体的加工过程带液芯的铸坯，以一个固定速度在连铸机内沿弧形轨道运动。沿液相穴固/液界面把热量放出传给外界。可看成是在凝固温度区间（TL-Ts）把液体转变为固体加工过程。然而在固液界面的临界高温强度为1~3N/mm2，临界塑性应变为0.2~0.4%。当凝固坯在铸机运行过程中，受到外部应力作用（如热应力、鼓肚力、弯曲力、矫直力…）超过了上述的临界值，在铸坯固/液界面就产生裂纹,直到凝固壳能抵抗外力为止。在固液界面由于溶质元素富集（S、P），在树枝间周围包裹硫化物薄膜，增加了晶界脆性，受外力作用沿晶界断裂一直到能抵抗塑性变形为止。（3）连铸机凝固是分阶段的凝固过程由于铸坯分阶段凝固，故可以在结晶器、二冷区和凝固末端采用不同的技术措施来改善铸坯质量。如电磁搅拌（EMS）可以安在结晶器、二冷区和凝固末端的不同区域，以获得不同的冶金效果。（4）在连铸机内运行的已凝固坯壳的冷却可看成是经历“形变热处理”过程上述几个方面现象是相互联系和相互制约的，只有深入认识其规律性，才能在设备和工艺上制定正确的对策，使连铸机达到生产效率高和铸坯质量好的目的。与方、板坯相比较，圆坯凝固特点是：Φ178mm圆坯结晶器热流分布由热流分布图可知：弯月面下50mm热流很低弯月面下70~110mm热流升高达到2~4MW/m2弯月面下＞110mm后热流突然降低，平均为1.5MW/m2说明坯壳收缩形成气隙而热流降低，圆坯表面形成凹陷，敏感性增加了凹陷处形成表面纵裂纹，严重时会漏钢。（3）拉速要高些圆坯直径等于方坯边长，则圆坯比表面积仅是方坯的75~80%，在相同的工艺条件下，拉速可适当提高些。例如：如Φ330mm的圆坯拉速为0.95m/min，300×330mm方坯拉速为0.75m/min。圆坯直径与拉速关系图（4）圆坯结晶器流场。直筒水口流股热中心下移，对保护渣熔化、液渣层厚度及夹杂物上浮等有不利影响。（5）二冷区冷却均匀性更为重要圆周尽可能均匀冷却，促进坯壳均匀生长；最小的圆周表面温度回升和热循环，消除热应力；矫直时圆坯温度应大于950℃（钢种）；非稳定浇注时，保持合适的冷却速度。（6）圆坯内弧区有夹杂物聚集带，造成径向30mm处有夹杂物峰值（Φ177mm）（7）圆坯中心疏松比方坯、板坯更为严重些3.圆坯洁净度控制1)铸坯夹杂物分类采用示踪试验，追踪铸坯中夹杂来源结晶器保护渣中CeO和SrO变化从铸坯中探针分析100个夹杂物，夹杂物含有示踪元素Ce2O：0.14%，SrO：0.156%，ZrO2：0.25%，La2O3：0.41%，Na2O+K2O：1.64%。粗略计算指出铸坯中夹杂物各自贡献：外来夹杂物(下渣+卷渣)：41%二次氧化：39%脱氧产物：20%防止浇注过程下渣、卷渣和二次氧化物是生产洁净钢的关键操作。钢包水口开启方式与钢中T[O]关系不同开浇方式下沿板坯长度上的质量指数变化开浇头坯连浇坯尾坯由以上三个表可以看出：头坯、连浇坯、尾坯中的T[O]、[N]、大型夹杂、微观夹杂都明显高于正常坯。因此，提高非稳态浇注时铸坯的洁净度水平达到稳态浇注水平，对于提高整体铸坯质量的水平，保持产品质量的稳定性是非常重要的。浇注过程把非稳态浇注铸坯质量提高到稳态浇注水平这是提高铸坯体质量水平的关键，为此：(1)防止二次氧化保护浇注(∆[N]<3ppm)；碱