连续铸钢3(质量篇)77页-BD

9.4质量篇9.4.1连铸坯结构特征9.4.2连铸坯缺陷9.4.3连铸坯质量检查和控制9.4.1连铸坯结构特征1.连铸坯内部结构及检验内部结构——用硫印或酸浸的方法在铸坯横断面或纵断面上显示出来的内部组织结构。观察铸坯内部偏析及硫化物的分布情况。内部组织与普通钢锭相似，也由边缘等轴晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三个结晶区组成。9.4.1连铸坯结构特征2.偏析—“小钢锭凝固模型”枝晶“搭桥”，把正在凝固中的铸坯分隔成若干小的区域；在小钢锭底部，由于结晶沉积产生正偏析和缩孔3.“V”型偏析纵剖面上的中心等轴晶区出现“V”偏析，是由两相区浓化钢水流动引起，也叫点状偏析或半宏观偏析。内部凝固结构的控制1.影响连铸坯凝固组织及偏析的因素1）浇注条件的影响柱状晶发展，偏析hvT,,等轴晶区的钢，存在包晶反应，对低、高碳钢，柱状晶0.45%C-0.182）钢中含C量的影响3）连铸机机型的影响4）铸坯尺寸的影响小断面铸坯枝晶容易“搭桥”，柱状晶发达；大断面铸坯枝晶不易“搭桥”，柱状晶区比例相对较小。内弧侧柱状晶长度外弧侧1-内弧侧2-外弧侧内部凝固结构的控制2.扩大等轴晶的方法1）低温浇注或“零”过热度浇注2）添加抗生剂，如Fe粉或钢丝、稀土、钴-硼酸盐等。3）调整二冷水量4）电磁搅拌技术的应用内部凝固结构的控制3.降低连铸坯中心偏析、疏松和V型偏析的方法1）电磁搅拌2）轻压下技术压下量用于补偿铸坯最后凝固时的收缩，防止浓化钢液的流动。3）连续锻压技术使液相穴末端形成致密的固相，防止浓化钢液的流动。4）“零”过热度浇注——等轴晶率提高小方坯中心疏松的改善轻压下对中心偏析面积的影响9.4.2连铸坯缺陷1.连铸坯质量特征四项指标：几何形状、表面质量、内部组织致密性、钢的清洁性连铸的特点：过程可控2.连铸坯缺陷分类1）表面缺陷2）内部缺陷3）形状缺陷1-横向角部裂纹2-纵向角部裂纹3-横向裂纹4-纵向裂纹5-星形裂纹6-深振痕7-针孔8-宏观夹杂表面纵裂纹连铸板坯表面中心部发生最多；长度30mm-10m;深度2-70mm;铸坯“黑皮”状态即容易发现。表面纵裂纹的形成原因表面纵裂纹的形成原因表面纵裂纹的形成原因纵裂纹的形成原因表面纵裂纹与碳含量的关系含碳0.09-0.17%的亚包晶钢连铸板坯纵裂纹发生率明显高于其它碳含量的钢种。纵裂纹防止要点及对策表面横裂纹（振痕裂纹）角部横裂纹横裂纹的成因及防止对策横裂、角横裂的成因：振痕（缺口效应、杂质富集）；钢中Al、N、V等碳、氮化物析出，增加钢的脆性；二冷温度控制模式不当，铸坯表面温度进入脆性温度区；矫直应力。防止横裂、角横裂的对策：减小振痕深度，增大振痕曲率半径；减小结晶器钢水液面波动；减小结晶器铸坯摩擦力；提高铸机对弧、对中精度；减少钢中氮含量，控制碳、氮化物析出；采用合适的二冷温度模式；矫直温度避开钢的脆性温度区。星形裂纹星形裂纹的成因及防止对策针孔缺陷针孔的成因及防止对策表面夹渣表面夹渣的成因及防止对策连铸坯内部缺陷1-内部角裂2-侧面中间裂纹3-中心线裂纹4-中心线偏析5-疏松6-中间裂纹7-非金属夹杂物8-皮下鬼线9-缩孔10-中心星状裂纹对角线裂纹11-针孔12-半宏观偏析连铸坯内部缺陷1.内部裂纹发生在凝固前沿，也称“凝固裂纹”，又称“偏析裂纹”形成过程：1）拉伸应力作用到凝固界面上；2）造成沿一次枝晶或等轴晶的晶界开裂；3）浓化的钢液填充到开裂的空隙中。原因：铸坯在冷却、弯曲和矫直过程中，其内部变形率超过该钢种的允许变形率（1340℃，ε=0.2%）中间裂纹原因：①铸坯表面温度回升；②钢水过热度太大；③含C量及Mn/S比；措施：①控制二冷强度(弱冷)；②控制浇注温度；③采用电磁搅拌。连铸坯内部裂纹板坯中心线裂纹（断面裂纹）原因：凝固末期铸坯芯部收缩产生张应力；板坯鼓肚；过热度太大；浇注太快，二冷过激，造成“枝晶搭桥”；[H]10ppm。防止措施：①保持平滑的液相穴形状，使坯壳均匀生长；②调整辊列系统；③防止凝固末期剧烈冷却；④保持合适的过热度；⑤降低钢中含H量。对角线裂纹（角部裂纹）原因：方坯脱方（菱形变形）防止措施：①选用合适的结晶器锥度；②结晶器与夹辊准确对中；③加强出结晶器铸坯的冷却。连铸坯内部缺陷矫直与弯曲裂纹原因：铸坯内部受张应力作用的一侧。防止措施：①采用多点矫直技术；②压缩浇铸技术。非金属夹杂物1μm超微观夹杂；1-5μm微观夹杂；50μm宏观夹杂。连铸坯形状缺陷1）菱形变形（脱方）当脱方量大于3%，纹铸坯钝角附近会出现裂难。不能咬入孔型，轧钢困原因：结晶器锥度不当，冷却不均匀，坯壳厚度不均匀，产生不均匀收缩。2）鼓肚变形鼓肚量的大小与钢水静压力、夹辊间距、冷却强度等因素有关。大于6%时，连铸坯质量检查和控制连铸是一个可控过程，通过对凝固过程的检查和控制可获得质量控制。了解连铸条件与铸坯缺陷之间的相互关系就可能预先判定产品质量。质量检查的内容：1）钢水成分（目标成分、微量元素、气体含量等）2）铸坯外形尺寸（断面、长度等）3）表面质量（裂纹、气孔等）4）内部质量（清洁性、裂纹、偏析等）1.钢水质量中间包取样、测温（连续）、保护渣消耗、成分变化、液渣层厚度、耐火材料衬的剥落、吹氩等操作。连铸坯质量检查和控制2.铸坯质量检查铸坯几何尺寸检测（红外辐射法、激光法）超声波测内部质量深度酸浸或硫印检查铸坯宏观组织、宏观偏析和清洁性。3.表面检查和清理1）根据表面直接辐射的光学系统；2）用外来光源的光学系统；3）涡流系统；4）超声波法；5）感应加热法；4.铸机状况检查铸机对中状态、结晶器几何形状、二冷喷嘴堵塞情况。9.5综合篇9.5.1连铸坯热装和直接轧制9.5.2薄板坯（带）连铸9.5.3连铸过程的检测和自动控制9.5.4连铸电磁搅拌技术9.5.5连铸的技术经济指标9.5.1连铸坯热装和直接轧制1.热装和直接轧制的工艺流程和优点1）工艺流程2）优点比较项目冷装CC-CCR热装CC-HCR直接热装CC-DHCR连轧CCDR轧钢所需燃耗×105kJ/t1.3380.8780.3850烧损/%1-20.5-0.70.2-0.80从出钢到轧制成成品所需时间/h30-405-101-20.5-1连铸铸坯冷却表面清理检验部分清理加热炉轧制直接轧制热装连铸与轧钢间衔接模式1100℃CC-DR700-1000℃CC-DHCR处于（）区CC-HCR400-700℃CC-HCR冷装CC-CCR连铸坯热装和直接轧制2.实现热装和直接轧制的技术关键1）无缺陷铸坯生产技术2）高温连铸坯生产技术高温出坯技术——缓冷铸坯保温技术——保温罩铸坯边角部温度补偿技术——感应加热、煤气烧嘴加热热轧程序中负荷的最佳安排3.提高铸坯直送率技术实现生产一体化，轧钢生产计划必须按连铸的出坯顺序制定。如连铸连轧时，采用板坯宽度可调技术，缓和连铸和热轧机工序之间的矛盾。质量控制的工艺技术转炉钢厂钢包脱气中间包结晶器二冷铸坯导辊矫直火焰切割质量检查减少夹杂防止脱氧产物少渣吹炼脱氧大断面气孔焊接超声波探伤浮游分离SCR法T型中包大弧形半径挡渣墙防止不纯洁保护气体密封液面调节防止表面缺陷均匀冷却高频振动缓匀冷却热态检查防止脆化调整结晶器冷却高温矫直防止中间偏析偏析分布电磁搅拌在线取样板坯样品防止突起模拟冷却调节防止内部裂纹减小内应力多点弯曲压缩浇注连铸机和热轧机的直接连接技术薄板坯（带）连铸ConventionalProcessrouteNear-net-shapecastingtechniqueMoltensteelSlabcasterSlabSlabconditioningReheatingfurnaceRoughermillSheetbarFinishermillHotstripproductColdstripproductColdrollinglThinslabcasterStripcasterThinstripcaster1-5mmthick20-40mmthick20-500μm150-350mmthick薄板坯（带）连铸1.CSP(CompactStripProduction)生产工艺——紧凑式带钢生产线CSP工艺结晶器特征连铸机结晶器为漏斗状，并配一个可防二次氧化的异形浸入式水口。顶视图剖视图薄板坯（带）连铸2.ISP（In-lineStripProduction）生产工艺——在线带钢生产线特点：1）采用立弯式结晶器；2）采用薄壁收缩式长水口；3）采用铸轧工艺。薄形浸入式水口薄板坯（带）连铸3.同步结晶器浇注薄板坯工艺1)Twin-beltthinslabcastersTwin-beltthinslabcastersHorizontalthinslabcastersHorizontalthinslabcasters同步结晶器浇注薄板坯工艺2）Pilot-scalethinslabcasters带钢及薄带钢连铸工艺1）Twin-rollstripcastersTwin-rollstripcastersUnequaldiametertwinrollsstripcasters带钢及薄带钢连铸工艺2）Single-rollstripcasters带钢及薄带钢连铸工艺3）SpraycastingtechniquesSprayrollingequipment连铸过程的检测和自动控制1.过程检测传感器及仪表1)钢水重量、温度及含氧量检测仪表①钢水重量有起重机吊钩称重法和钢包回转台设置称重传感器两种方法。应变片传感器原理为：RRKDEKVFVsm/)1(22其中：FVm可见：桥路输出电压：连铸过程检测传感器及仪表②钢水温度测量采用快速测温头，用Pt-Rh-Pt10分度号为S的热电偶，测量精度较高。测量原理见下图。逻辑判断和数据处理温度曲线平台连铸过程检测传感器及仪表③钢水含氧量测量采用氧浓差电池，)1()2(22ln4OOPPFRTE浓差电池的电动势计算公式为：连铸过程检测传感器及仪表④中间包连续测温连铸过程检测传感器及仪表2）钢水液面测量①中间包液面测量a.称重法到达设定重量关闭钢包水口，低于设定值打开水口，使中间包钢水波动在1t左右。b.电磁感应法装有发送和接受线圈，液面高阻挡磁力线就较多，液面低阻挡磁力线就少。连铸过程检测传感器及仪表②结晶器液位测量1）热电偶测量法2）涡流测量法3）超声波测量法4）红外测量法5）激光测量法6）放射性同位素测量法寻找黑点射线接受器，强度与脉冲信号大小有关连铸机漏钢预报装置连铸二冷水控制钢包浸入式水口熔渣检测连铸坯表面缺陷在线检测1）工业电视摄象法2）涡流检测法当表面有缺陷时，涡流的路线加长电导率降低磁通发生变化线圈阻抗改变测出表面缺陷。辊间距检测1）无线电式辊间距测定装置差动变压器装在引锭杆头部带变送器的传感器2）激光法辊间距测定装置连铸生产过程计算机控制数据的连接指令和实际操作操作人员对操作控制数据的指导微型计算机和程序装置之间的连接操作和技术数据分析大型连铸机计算机系统连铸电磁搅拌1.搅拌模式根据它们在冶金长度上的不同位置大致有：1）结晶器电磁搅拌（M-EMS）①结晶器电磁搅拌（M-EMS）②跨于结晶器和足辊之间的电磁搅拌（M-IEMS）2）二冷区电磁搅拌（S-EMS）①结晶器下口电磁搅拌（SM-EMS）②足辊电磁搅拌（I-EMS）③二冷区或铸流电磁搅拌（S-EMS）3）凝固末端电磁搅拌（F-EMS）连铸电磁搅拌2.连铸电磁搅拌工艺选择钢的含碳量钢种连铸坯表面和内部质量要求表面和表层质量凝固组织和中心疏松中心偏析＜0.1%超低碳和伪齿轮钢M-EMS0.1-0.3%低碳钢M-EMSS-EMS0.3-0.6%中碳钢和低合金钢M-EMSS-EMSM+S-EMSS1+S2-EMS0.6-0.9%高碳钢M-EMSS1+S2-EMSM+F-EMSS+F-EMS＞0.9%非常高的碳钢M+S+F-EMS连铸电磁搅拌3.连铸电磁搅拌的冶金作