連續(xù)鑄鋼質(zhì)量篇

9.4質(zhì)量篇9.4.1連鑄坯結(jié)構(gòu)特征9.4.2連鑄坯缺陷9.4.3連鑄坯質(zhì)量檢查和控制9.4.1連鑄坯結(jié)構(gòu)特征1.連鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)及檢驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)——用硫印或酸浸的方法在鑄坯橫斷面或縱斷面上顯示出來(lái)的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。觀察鑄坯內(nèi)部偏析及硫化物的分布情況。內(nèi)部組織與普通鋼錠相似，也由邊緣等軸晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)三個(gè)結(jié)晶區(qū)組成。9.4.1連鑄坯結(jié)構(gòu)特征2.偏析—“小鋼錠凝固模型”枝晶“搭橋”，把正在凝固中的鑄坯分隔成若干小的區(qū)域；在小鋼錠底部，由于結(jié)晶沉積產(chǎn)生正偏析和縮孔3.“V”型偏析縱剖面上的中心等軸晶區(qū)出現(xiàn)“V”偏析，是由兩相區(qū)濃化鋼水流動(dòng)引起，也叫點(diǎn)狀偏析或半宏觀偏析。內(nèi)部凝固結(jié)構(gòu)的控制1.影響連鑄坯凝固組織及偏析的因素1）澆注條件的影響2）鋼中含C量的影響3）連鑄機(jī)機(jī)型的影響4）鑄坯尺寸的影響小斷面鑄坯枝晶容易“搭橋”，柱狀晶發(fā)達(dá)；大斷面鑄坯枝晶不易“搭橋”，柱狀晶區(qū)比例相對(duì)較小。內(nèi)弧側(cè)柱狀晶長(zhǎng)度>外弧側(cè)1-內(nèi)弧側(cè)2-外弧側(cè)內(nèi)部凝固結(jié)構(gòu)的控制2.擴(kuò)大等軸晶的方法1）低溫澆注或“零”過熱度澆注2）添加抗生劑，如Fe粉或鋼絲、稀土、鈷-硼酸鹽等。3）調(diào)整二冷水量4）電磁攪拌技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)部凝固結(jié)構(gòu)的控制3.降低連鑄坯中心偏析、疏松和V型偏析的方法1）電磁攪拌2）輕壓下技術(shù)壓下量用于補(bǔ)償鑄坯最后凝固時(shí)的收縮，防止?jié)饣撘旱牧鲃?dòng)。3）連續(xù)鍛壓技術(shù)使液相穴末端形成致密的固相，防止?jié)饣撘旱牧鲃?dòng)。4）“零”過熱度澆注——等軸晶率提高小方坯中心疏松的改善輕壓下對(duì)中心偏析面積的影響9.4.2連鑄坯缺陷1.連鑄坯質(zhì)量特征四項(xiàng)指標(biāo)：幾何形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部組織致密性、鋼的清潔性連鑄的特點(diǎn)：過程可控2.連鑄坯缺陷分類1）表面缺陷2）內(nèi)部缺陷3）形狀缺陷1-橫向角部裂紋2-縱向角部裂紋3-橫向裂紋4-縱向裂紋5-星形裂紋6-深振痕7-針孔8-宏觀夾雜表面縱裂紋連鑄板坯表面中心部發(fā)生最多；長(zhǎng)度30mm-10m;深度2-70mm;鑄坯“黑皮”狀態(tài)即容易發(fā)現(xiàn)。表面縱裂紋的形成原因表面縱裂紋的形成原因表面面縱縱裂裂紋紋的的形形成成原原因因縱裂裂紋紋的的形形成成原原因因表面面縱縱裂裂紋紋與與碳碳含含量量的的關(guān)關(guān)系系含碳0.09-0.17%的亞包晶晶鋼連鑄板坯坯縱裂紋發(fā)生生率明顯高于于其它碳含量量的鋼種?？v裂紋防止要要點(diǎn)及對(duì)策表面橫裂紋（（振痕裂紋））角部橫裂紋橫裂紋的成因因及防止對(duì)策策橫裂、角橫裂裂的成因：振痕（缺口效效應(yīng)、雜質(zhì)富富集）；鋼中Al、N、V等碳、、氮化物析出出，增加鋼的的脆性；二冷溫度控制制模式不當(dāng)，，鑄坯表面溫溫度進(jìn)入脆性性溫度區(qū)；矯直應(yīng)力。防止橫裂、角角橫裂的對(duì)策策：減小振痕深度度，增大振痕痕曲率半徑；；減小結(jié)晶器鋼鋼水液面波動(dòng)動(dòng)；減小結(jié)晶器鑄鑄坯摩擦力；；提高鑄機(jī)對(duì)弧弧、對(duì)中精度度；減少鋼中氮含含量，控制碳碳、氮化物析析出；采用合適的二二冷溫度模式式；矯直溫度避開開鋼的脆性溫溫度區(qū)。星形裂紋星形裂紋的成成因及防止對(duì)對(duì)策針孔缺陷針孔的成因及及防止對(duì)策表面夾渣表面夾渣的成成因及防止對(duì)對(duì)策連鑄坯內(nèi)部缺缺陷1-內(nèi)部角裂裂2-側(cè)面中間間裂紋3-中心線裂裂紋4-中心線偏偏析5-疏松6-中間裂紋紋7-非金屬夾夾雜物8-皮下鬼線線9-縮孔10-中心星星狀裂紋對(duì)角線裂紋11-針孔12-半宏觀觀偏析連鑄坯內(nèi)部缺缺陷1.內(nèi)部裂紋發(fā)生在凝固前前沿，也稱““凝固裂紋”，又稱“偏析裂紋”形成過程：1）拉伸應(yīng)應(yīng)力作用到凝凝固界面上；；2）造成沿一一次枝晶或等等軸晶的晶界界開裂；3）濃化的鋼鋼液填充到開開裂的空隙中中。原因：鑄坯在冷卻、、彎曲和矯直直過程中，其其內(nèi)部變形率率超過該鋼種種的允許變形形率（1340℃，ε=0.2%）中間裂紋原因：①鑄坯表面溫溫度回升；②鋼水過熱度度太大；③含C量及Mn/S比；；措施：①控制二冷冷強(qiáng)度(弱冷冷)；②控制澆注溫溫度；③采用電磁攪攪拌。連鑄坯內(nèi)部裂裂紋板坯中心線裂裂紋（斷面裂裂紋）原因：凝固末期鑄坯坯芯部收縮產(chǎn)產(chǎn)生張應(yīng)力；板坯鼓鼓肚；；過熱熱度太太大；；澆注注太快快，二二冷過過激，，造成成“枝枝晶搭搭橋””；[H]>10ppm。防止措措施：：①保持持平滑滑的液液相穴穴形狀狀，使使坯殼殼均勻勻生長(zhǎng)長(zhǎng)；②調(diào)整整輥列列系統(tǒng)統(tǒng)；③防止止凝固固末期期劇烈烈冷卻卻；④保持持合適適的過過熱度度；⑤降低低鋼中中含H量。。對(duì)角線線裂紋紋（角角部裂裂紋））原因：：方坯脫脫方（（菱形形變形形）防止措措施：：①選用用合適適的結(jié)結(jié)晶器器錐度度；②結(jié)晶晶器與與夾輥輥準(zhǔn)確確對(duì)中中；③加強(qiáng)強(qiáng)出結(jié)結(jié)晶器器鑄坯坯的冷冷卻。。連鑄坯坯內(nèi)部部缺陷陷矯直與與彎曲曲裂紋紋原因：鑄坯內(nèi)內(nèi)部受受張應(yīng)應(yīng)力作作用的的一側(cè)側(cè)。防止措施：①采用多點(diǎn)點(diǎn)矯直技術(shù)術(shù)；②壓縮澆鑄鑄技術(shù)。非金屬夾雜雜物<1μm超微觀夾雜雜；1-5μm微觀夾雜；>50μμm宏觀夾雜。連鑄坯形狀狀缺陷1）菱形變變形（脫方方）當(dāng)脫方量大大于3%，，原因：結(jié)晶器錐錐度不當(dāng)，，冷卻不均均勻，坯殼殼厚度不均均勻，產(chǎn)生生不均勻收收縮。2）鼓肚變變形鼓肚量的大大小與鋼水靜壓力力、夾輥間距、冷卻強(qiáng)度等因素有關(guān)關(guān)。大于6%時(shí)時(shí)，連鑄坯質(zhì)量量檢查和控控制連鑄是一個(gè)個(gè)可控過程程，通過對(duì)對(duì)凝固過程程的檢查和和控制可獲獲得質(zhì)量控控制。了解連鑄條件與與鑄坯缺陷陷之間的相互互關(guān)系就可可能預(yù)先判判定產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量。質(zhì)量檢查的的內(nèi)容：1）鋼水成成分（目標(biāo)標(biāo)成分、微微量元素、、氣體含量量等）2）鑄坯外外形尺寸（（斷面、長(zhǎng)長(zhǎng)度等）3）表面質(zhì)質(zhì)量（裂紋紋、氣孔等等）4）內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量（清潔潔性、裂紋紋、偏析等等）1.鋼水質(zhì)質(zhì)量中間包取樣樣、測(cè)溫（（連續(xù)）、、保護(hù)渣消消耗、成分分變化、液液渣層厚度度、耐火材材料襯的剝剝落、吹氬氬等操作。。連鑄坯質(zhì)質(zhì)量檢查查和控制制2.鑄坯坯質(zhì)量檢檢查鑄坯幾何何尺寸檢檢測(cè)（紅紅外輻射射法、激激光法））超聲波測(cè)測(cè)內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量深度酸浸浸或硫印印檢查鑄鑄坯宏觀觀組織、、宏觀偏偏析和清清潔性。。3.表面面檢查和和清理1）根據(jù)據(jù)表面直直接輻射射的光學(xué)學(xué)系統(tǒng)；；2）用外外來(lái)光源源的光學(xué)學(xué)系統(tǒng)；；3）渦流流系統(tǒng)；；4）超聲聲波法；；5）感應(yīng)應(yīng)加熱法法；4.鑄機(jī)機(jī)狀況檢檢查鑄機(jī)對(duì)中狀態(tài)態(tài)、結(jié)晶器幾幾何形狀、二二冷噴嘴堵塞塞情況。9.5綜合合篇9.5.1連鑄坯熱裝和和直接軋制9.5.2薄板坯（帶））連鑄9.5.3連鑄過程的檢檢測(cè)和自動(dòng)控控制9.5.4連鑄電磁攪拌拌技術(shù)9.5.5連鑄的技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)標(biāo)9.5.1連鑄坯坯熱裝和直直接軋制1.熱裝和和直接軋制制的工藝流流程和優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)1）工藝流流程2）優(yōu)點(diǎn)比比較項(xiàng)目冷裝CC-CCR熱裝CC-HCR直接熱裝CC-DHCR連軋CCDR軋鋼所需燃耗×105kJ/t1.3380.8780.3850燒損/%1-20.5-0.70.2-0.80從出鋼到軋制成成品所需時(shí)間/h30-405-101-20.5-1連鑄鑄坯冷卻表面清理檢驗(yàn)部分清理加熱爐軋制直接軋制熱裝連鑄與軋鋼鋼間銜接模模式1100℃CC-DR700-1000℃CC-DHCR處于（）區(qū)區(qū)CC-HCR400-700℃CC-HCR冷裝CC-CCR連鑄坯熱裝裝和直接軋軋制2.實(shí)現(xiàn)熱熱裝和直接接軋制的技技術(shù)關(guān)鍵1）無(wú)缺陷陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)2）高溫連連鑄坯生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)高溫出坯技技術(shù)——緩冷鑄坯保溫技技術(shù)——保溫罩鑄坯邊角部部溫度補(bǔ)償償技術(shù)———感應(yīng)加熱、煤氣燒嘴加加熱熱軋程序中中負(fù)荷的最最佳安排3.提高鑄鑄坯直送率率技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)一一體化，軋軋鋼生產(chǎn)計(jì)計(jì)劃必須按按連鑄的出出坯順序制制定。如連鑄連軋時(shí)，采用板坯寬度可可調(diào)技術(shù)，緩和和連鑄和熱熱軋機(jī)工序序之間的矛矛盾。質(zhì)量控制的的工藝技術(shù)轉(zhuǎn)爐鋼廠鋼包脫氣中間包結(jié)晶器二冷鑄坯導(dǎo)輥矯直火焰切割質(zhì)量檢查減少夾雜防止脫氧產(chǎn)物少渣吹煉脫氧大斷面氣孔焊接超聲波探傷浮游分離SCR法T型中包大弧形半徑擋渣墻防止不純潔保護(hù)氣體密封液面調(diào)節(jié)防止表面缺陷均勻冷卻高頻振動(dòng)緩勻冷卻熱態(tài)檢查防止脆化調(diào)整結(jié)晶器冷卻高溫矯直防止中間偏析偏析分布電磁攪拌在線取樣板坯樣品防止突起模擬冷卻調(diào)節(jié)防止內(nèi)部裂紋減小內(nèi)應(yīng)力多點(diǎn)彎曲壓縮澆注連鑄機(jī)和熱熱軋機(jī)的直直接連接技技術(shù)薄板坯（帶帶）連鑄ConventionalProcessrouteNear-net-shapecastingtechniqueMoltensteelSlabcasterSlabSlabconditioningReheatingfurnaceRoughermillSheetbarFinishermillHotstripproductColdstripproductColdrollinglThinslabcasterStripcasterThinstripcaster1-5mmthick20-40mmthick20-500μm150-350mmthick薄板坯（帶帶）連鑄1.CSP(CompactStripProduction)生產(chǎn)產(chǎn)工藝——緊湊式式帶鋼生產(chǎn)產(chǎn)線CSP工藝藝結(jié)晶器特特征連鑄機(jī)結(jié)晶晶器為漏斗狀，，并配一個(gè)可防二二次氧化的異形浸浸入式水口。頂視圖剖視圖薄板坯（帶）連鑄鑄2.ISP（In-lineStripProduction）生產(chǎn)產(chǎn)工藝——在線帶帶鋼生產(chǎn)線線特點(diǎn)：1）采用立立彎式結(jié)晶晶器；2）采用薄薄壁收縮式式長(zhǎng)水口；3）采用鑄鑄軋工藝。。薄形浸入式式水口薄板坯（帶帶）連鑄3.同步結(jié)結(jié)晶器澆注注薄板坯工工藝1)Twin-beltthinslabcastersTwin-beltthinslabcastersHorizontalthinslabcastersHorizontalthinslabcasters同步結(jié)晶器器澆注薄板板坯工藝2）Pilot-scalethinslabcasters帶鋼及薄帶帶鋼連鑄工工藝1））Twin-rollstripcastersTwin-rollstripcastersUnequaldiametertwinrollsstripcasters帶鋼及薄薄帶鋼連連鑄工藝藝2）Single-rollstripcasters帶鋼及薄薄帶鋼連連鑄工藝藝3）SpraycastingtechniquesSprayrollingequipment連鑄過程程的檢測(cè)測(cè)和自動(dòng)動(dòng)控制1.過程程檢測(cè)傳傳感器及及儀表1)鋼水水重量、、溫度及及含氧量量檢測(cè)儀儀表①鋼水重量量有起重機(jī)機(jī)吊鉤稱稱重法和和鋼包回回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)設(shè)置稱重重傳感器器兩種方方法。應(yīng)變片傳傳感器原原理為：：橋路輸出出電壓：：連鑄過程程檢測(cè)傳傳感器及及儀表②鋼水溫溫度測(cè)量量采用快速速測(cè)溫頭頭，用Pt-Rh-Pt10分度號(hào)為S的的熱電偶偶，測(cè)量精度度較高。。測(cè)量原理理見下圖圖。邏輯判斷斷和數(shù)據(jù)據(jù)處理溫度曲線線平臺(tái)連鑄過程程檢測(cè)傳傳感器及及儀表③鋼水含含氧量測(cè)測(cè)量采用氧濃濃差電池池，濃差電池池的電動(dòng)動(dòng)勢(shì)計(jì)算公式式為：連鑄過程程檢測(cè)傳傳感器及及儀表④中間包包連續(xù)測(cè)測(cè)溫連鑄過程程檢測(cè)傳傳感器及及儀表2）鋼鋼水液液面測(cè)測(cè)量①中間間包液液面測(cè)測(cè)量a.稱稱重法法到達(dá)設(shè)設(shè)定重重量關(guān)關(guān)閉鋼鋼包水水口，，低于于設(shè)定定值打打開水水口，，使中中間包包鋼水水波動(dòng)動(dòng)在1t左左右。。b.電電磁感感應(yīng)法法裝有發(fā)發(fā)送和和接受受線圈圈，液液面高高阻擋擋磁力力線就就較多多，液液面低低阻擋擋磁力力線就就少。。連鑄過過程檢檢測(cè)傳傳感器器及儀儀表②結(jié)晶晶器液液位測(cè)測(cè)量1）熱熱電偶偶測(cè)量量法2）渦渦流測(cè)測(cè)量法法3）超超聲波波測(cè)量量法4）紅紅外測(cè)測(cè)量法法5）激光測(cè)測(cè)量法6）放射性性同位素測(cè)測(cè)量法尋找黑點(diǎn)射線接受器器，強(qiáng)度與與脈沖信號(hào)號(hào)大小有關(guān)關(guān)連鑄機(jī)漏鋼鋼預(yù)報(bào)裝置置連鑄二冷水水控制鋼包浸入式式水口熔渣渣檢測(cè)連鑄坯表面面缺陷在線線檢測(cè)1）工業(yè)電視攝攝象法2）渦流檢檢測(cè)法當(dāng)表面有缺缺陷時(shí)，渦渦流的路線線加長(zhǎng)電導(dǎo)率降降低磁通通發(fā)生變化化線圈阻阻抗改變測(cè)出表面面缺陷。輥間距檢測(cè)測(cè)1）無(wú)線電電式輥間距距測(cè)定裝置置差動(dòng)變壓器器裝在引錠錠桿頭部帶變送器的的傳感器2）激光法法輥間距測(cè)測(cè)定裝置連鑄生產(chǎn)過過程計(jì)算機(jī)機(jī)控制數(shù)據(jù)的連接接指令和實(shí)實(shí)際操作操作人員對(duì)對(duì)操作控制制數(shù)據(jù)的指指導(dǎo)微型計(jì)算機(jī)機(jī)和程序裝裝置之間的的連接操作和技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)分析析大型連鑄機(jī)機(jī)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)連鑄電磁攪攪拌1.攪拌模模式根據(jù)它們?cè)谠谝苯痖L(zhǎng)度度上的不同同位置大致致有：1）結(jié)晶器器電磁攪拌拌（M-EMS）①結(jié)晶器電電磁攪拌（（M-EMS）②跨于結(jié)晶晶器和足輥輥之間的電電磁攪拌（（M-IEMS）2）二冷區(qū)區(qū)電磁攪拌拌（S-EMS）①結(jié)晶器下下口電磁攪攪拌（SM-EMS）②足輥電磁磁攪拌（I-EMS）③二冷區(qū)或或鑄流電磁磁攪拌（S-EMS）3）凝固末末端電磁攪攪拌（F-EMS））連鑄電磁攪攪拌2.連鑄電電磁攪拌工工藝選擇鋼的含碳量鋼種連鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量要求表面和表層質(zhì)量凝固組織和中心疏松中心偏析＜0.1%超低碳和偽齒輪鋼M-EMS0.1-0.3%低碳鋼M-EMSS-EMS0.3-0.6%中碳鋼和低合金鋼M-EMSS-EMSM+S-EMSS1+S2-EMS0.6-0.9%高碳鋼M-EMSS1+S2-EMSM+F-EMSS+F-EMS＞0.9%非常高的碳鋼M+S+F-EMS連鑄電磁攪攪拌3.連鑄電電磁攪拌的的冶金作用用1）對(duì)鑄坯坯等軸晶帶帶的作用；；2）對(duì)鑄坯表表層質(zhì)量改善善的作用；3）對(duì)鑄坯中中夾雜分布的的作用；4）對(duì)鑄坯中中心偏析的作作用；5）對(duì)鑄坯中中心縮孔疏松松改善的作用用；6）對(duì)鑄坯攪攪拌帶樹枝晶晶形態(tài)的作用用；連鑄的技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連鑄坯的產(chǎn)量量連連鑄比連鑄坯合格率率連連鑄坯收收得率連鑄坯成材率率連連鑄機(jī)作作業(yè)率連澆爐數(shù)連連鑄機(jī)機(jī)達(dá)產(chǎn)率溢漏率澆澆成率連鑄坯的產(chǎn)量量連鑄坯產(chǎn)量是是指在某一規(guī)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)內(nèi)合格鑄坯的的產(chǎn)量。一般般以月、季、、年為時(shí)間計(jì)計(jì)算單位。連鑄坯產(chǎn)量（（t）=生產(chǎn)產(chǎn)鑄坯總量-檢驗(yàn)后廢品品量-軋后或或用戶退回廢廢品連鑄比連鑄比是煉鋼鋼生產(chǎn)工藝水水平和效益的的重要標(biāo)志之之一，反映企企業(yè)連鑄生產(chǎn)產(chǎn)狀況。連鑄坯合格率率連鑄坯合格率率是產(chǎn)品質(zhì)量量標(biāo)準(zhǔn)。一般般以月、年為為時(shí)間統(tǒng)計(jì)單單位。連鑄坯總檢驗(yàn)驗(yàn)量包括連鑄鑄坯合格產(chǎn)量量、冶煉廢品品量、澆注廢廢品量和退廢廢量的總和。。連鑄坯切頭切切尾、中間罐罐更換接頭量量、中間罐300mm以以下高度的余余鋼量不計(jì)在在廢品之內(nèi)。。連鑄坯收得率率鑄坯收得率也也稱連鑄坯的的金屬收得率率。它比較精精確地反映了了連鑄生產(chǎn)消消耗和鋼液收收得情況。澆注注連連鑄鑄坯坯鋼鋼水水量量=連連鑄鑄坯坯合合格格量量+廢廢品品量量+中中間間罐罐更更換換接接頭頭總總量量+中中間間罐罐余余鋼鋼量量+鋼鋼包包開開澆澆后后回回爐爐鋼鋼液液總總量量+鋼鋼包包注注余余鋼鋼液液總總量量+引引流流溢溢出出鋼鋼液液總總量量+中中間間罐罐粘粘鋼鋼總總量量+切切頭頭切切尾尾總總量量+澆澆注注過過程程及及火火焰焰切切割割時(shí)時(shí)氧氧化化損損失失鋼鋼的的總總量量鑄坯收收得率率與斷斷面大大小有有關(guān)，，鑄坯坯斷面面小收收得率率低些些。連鑄坯成材材率如果鑄坯是是兩火成材材時(shí)，可用用分步成材材率相乘積積作為全過過程的成材材率。連鑄機(jī)作業(yè)業(yè)率連鑄機(jī)作業(yè)業(yè)率反映連連鑄機(jī)實(shí)際際生產(chǎn)能力力。一般按按月、季、、年