辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告_辽宁科技学院实习报告

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辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

连铸坯的缺陷及防止措施专业实习报告

连铸轧钢坯缺陷

评价连铸轧钢坯质量，主要有4项指标，即铸坯几何形状、表面质量、内部组织致密度和钢的清洁度。而这4项指标的好坏又与连铸机设计、采取的工艺以及铸坯凝固的特点密切相关。连铸坯在浇铸和凝固过程中经受冷却、弯曲、矫直、拉引、夹持和钢液静压头等热应力和机械应力的作用，使其容易产生各种裂纹缺陷，而连铸坯的凝固特点使之易产生中心偏析和疏松等内部缺陷，再加上钢水中的夹杂物在结晶器内上浮分离的条件总不如模铸那么充分，特别是在整个浇铸过程中造成钢水污染的因素也较模铸时复杂得多，因此，非金属夹杂物，特别是大型夹杂物便成了危害连铸坯质量的重要缺陷之一。但连续铸钢或者炼铁的突出特点是过程可以控制，加上迄今为止已弄清了几乎所有的质量缺陷的成因，因此，可以直接采取有效的措施防止或减轻这些质量缺陷。

一般将连铸坯的缺陷分为3类，即表面缺陷、内部缺陷和形状缺陷。

在发展连铸技术提高连铸比的过程中,消除铸坯缺陷,提高铸坯质量 ,是何等重要的一个问题,连铸坯的质量不仅制约着连铸机的生产,也影响着轧机的生产率和最终产品质量。高质量连铸坯的含义: 一是铸坯的洁净度,二是铸坯的辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

表面质量;三是铸坯的内部质量。铸坯的洁净度要在钢水进入结晶器之前来保证,钢水在结晶器 中的凝固过程决定了连铸坯的表面质量，在结晶器以下的凝固过程决定了铸内部致密度及质量随着连铸钢种的扩大及连铸连轧、热送铸坯对铸坯的质量要求也越来越高,要求连铸机生产无缺陷的高温铸坯,来满足后续工序的需要‘消除铸坯缺陷,提高铸坯质量，一直是冶金工作者主要研究的课题之一。

2.铸坯缺陷的成因及其机理

2.1表面裂一纹

影响裂纹形成的工艺因素有几个以下方面 : 铸坯的断面尺寸、结晶器的结构和其工作表面状况;浇注钢种的化学成份;冶炼工艺条件;铸机浇铸条件。随着板坯的宽度增加和厚度减小 , 产生表面纵裂的倾向增加。钢液中碳、硫、磷的含量和Mn/ S比, 影响着铸坯裂纹缺陷率 , 随着钢 S、P的含量增高, 会使钢的强度和塑性降低 , 如钢中磷超过，017 肠时 , 断裂强度和塑性便急剧降低。硫含量由0.025 %增加至 0.03 5 % 时, 使强度和塑性性能降低一倍。故在连铸机对钢水成份要求中 , 推荐Mn / S比为 22

—26 ,来降低硫的不良影响。碳的含量在0.18 % ~0.26 辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

写一时,裂纹的数量最大(见图 1)。经对接近凝固温度下钢的机械性能研究,已确定了的强度极限和允许变形与钢中含碳量的关系。随着钢中C含量从0.09 %到 0.18 %-0.2。% , 受到阻碍的钢的收缩也有增加。含 C 为 0.17 % 和大于0.17 % 的钢,其铸坯初期凝固壳

里收缩应力在凝固的外层形成拉力。结晶器的长度、表面状态、内腔的圆角半径倒锥度、浸入式水口的形状及保护渣的特性、耗量、渣层厚度 , 对铸坯裂纹形成都有影响。日本铃木洋夫等对钢600 — 900 ℃温度范围内的脆化特性研究阐明,对铸坯裂纹产生的机理 ,不但从操作上找, 而且要从连铸时热应力所引起的应变和铸坯高温强度(钢在高温区的脆化)来认识 , 钢从600 ℃到熔化温度(1 500 ℃左右)之间 , 经过三个脆化区,（如图 2）所示。l 区的脆化与铸坯内部裂纹、表面裂纹有密切关系。l 区的脆化则与横裂、辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

角裂有密切关系。

(1)I 区的脆化。它是由于凝固过程中产生的树枝状晶间及晶界偏析而引起的熔质或不纯物的溶融层造成的。这个区域中的脆化与钢种无关 , 而是由于晶界面或树枝状晶界面上存在液膜引起的。由于凝固收缩产生的应力和相变 , 加上外部应力作用时 , 这部分易发生裂纹 , 在连铸过程中所发生的裂纹几乎都是这一区域中的脆化造成的。

(2)I 区的脆化。过饱和的硫、氧在奥氏体晶界上析出铁和锰的硫化物(F e、Mn)S 及氧化物(F e、M n)O , 使延展性下降。变形速度越大 , 脆化越严重。(3)皿区的脆化。沿着奥氏体晶界生成的膜状初生铁素体晶粒产生滑移;另外 , 硫、氧、氮等元素的存在扩大了脆化温度区。添加了 Al、N b 和 V 的钢种 , 脆化原因是由于碳、氮化合物在晶界析出所致。同五辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

区脆化不同是应变速度越低 , 则脆化越严重。2 , 2 夹杂(渣)连铸夹杂一是来自熔点高、流动性差、漂浮在结晶器内的浮渣被咬人在铸坯表面后残留的熔渣。钢包和中间包的耐火材料内衬和覆盖渣 , 浸入式水口融损或剥落 , 都能成为浮渣;未熔融的结晶器保护渣被咬入也成为夹渣;当浮在结晶器液面上的夹杂物而未被保护渣熔融及熔解吸附,也会被咬入结晶器的钢液内成为夹渣。冶炼、精炼、脱氧条件不良,钢包内钢水洁净度差,其夹渣便多。.3 气泡

铸坯在凝固时,钢中的气体(C O、H Z、N Z)的生成压力大于钢水的静压力与大气压力之和,便形成气泡, 若不能逸出时就残留下来,形成气泡缺陷,脱氧不足是气泡形成的主要原因,钢中的碳、硅含量影响气泡生成, Si%含量低时有使气泡增加的倾向,C % 量增高 , 气泡有增加的倾向。

2.4.其它表面缺陷

划痕、刮痕、凹坑等多数是外因机械损伤造成的、如夹辊表面不光洁,在辊道运输过程中摩擦等原因。“双浇”是浇注突然中断造成的,如水口堵塞、钢水供不上,辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

或操作失误、设备故障,都会使浇注突然中断,使铸坯形成“接缝”,称为“双浇”。.5 内部裂纹

由内裂产生的原因,可分 :热应裂纹、鼓肚裂纹压下裂纹弯曲或矫直裂纹及菱变造成的角部内裂。内裂,是裂纹的前端和凝固界面相连接。其生成过程是经过拉应力作用到凝固界面上,造成沿一次树枝晶或等轴的晶界开裂,在裂纹中往往填充一些偏析元素富集的钢水。经过轧制,即使裂纹被焊合,但偏析仍残存在钢材内。对高级棒材会造成疲劳强度及韧性下降,并造成冷锻裂纹。在对铸坯表面进行强烈冷却条件下浇铸时,常常会产生内部结晶裂纹,若铸坯表面温度明显回升, 此缺陷的产生率将增加 1— 1.5 倍,是因为未凝固铸坯的塑性变形急剧增高。.6 中心偏析和疏松

铸坯在凝固过程中,凝固前沿是不稳定的,有时局部区域柱状晶生长比邻近的快,而柱状晶组织容易出现“搭桥”现象,当两面生长柱状晶搭桥时,液相穴内的钢液被“凝固桥”分开 , 桥下面的残余钢液凝固时要收缩得不到上面钢水补充,而形成中心疏松或缩孔, 并伴辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

随有中心偏析。板坯连铸的中心偏析,是由于铸坯的“鼓肚”造成的。“鼓肚”引起合金元素和夹杂重新分配的流动 ,在中心部位产生“搭桥”现象 ,于是浓度大的钢液流过搭桥的端部,从而造成了明显的成分偏析。这种成分偏析,几乎包含所有元素,但碳、硫、磷的偏析,对铸坯质量影响大,它可造成剪裂、淬裂、低负荷断裂、剥落等缺陷。.提高铸坯质量的技术措施

提高铸坯质量的措施,既与铸机的结构、浇注温度、冷却制度等操作制度有关,也与冶炼供给的钢水质量、炉外精炼及对钢水净化处理有关;并要求在生产中建立一套生产无缺陷铸坯技术体系—铸坯质量设计技术和控制技术,质量管理系统及质量保证系统。.1 钢水净化及保护措施

从对铸坯缺陷产生的机理和原因可知 , 非金属夹杂物的主要来源是钢水的二次氧化、钢包及中间包的熔渣、结晶器保护渣、水口等熔损外来夹杂物,其防止措施是:首先要求钢包内的钢水是净化的,这就要求在冶炼炉出钢时,做到无渣出钢或将渣量控制在最少量,这是钢水净化的第一道工序。钢水注入钢包后,在浇铸辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

前对钢水进行吹氢或真空处理。对合金钢、高质量钢、高牌号硅钢,需经真空处理以提高钢水的纯净度,对一般钢种,需进行吹氢调温处理后再送入连铸。.1.1 中间包冶金连铸

用的钢水除要求钢水温度、化学成份均匀一致外,对其浇铸温度不同的钢种,有不同的温度要求。浇一般钢种,要求将浇注温度控制在所浇钢种液相线上25‘C 士 1 0‘C , 对合金钢、高质量钢的浇注温度控制要求更严格。为了保持中间包合适的浇注温度, 实现恒温浇铸。对中间包使用等离子电弧加热,可将中间包的钢水温度控制在液相线上5 ‘C , 在接近钢水液相线温度进行浇铸 , 这对改善铸坯组织结构很有好外 , 也减少了钢中的夹杂物 , 提高了铸坯的质量和产量。

3.1.2 保护浇铸

从钢包到中间包之间及从中间包到结晶器之间, 采用保护浇铸,是防止钢流二次氧化减、少夹杂,提高铸坯质量的有效措施。当钢流受到二次氧化,钢中的溶解铝与空气中氧作用而生成A玩0.3夹杂物。当不采用保护措施时,溶解铝损失达。0.13 % , 氧含量增加5只;采用保护浇铸后,溶解铝的损失只有0.007 % , 氧含量辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

减少7只 , 由此可知 ,采用保护浇铸的效果显著。

3.2 电磁搅拌与铸坯质量

电磁搅拌(E M S)作用是扩大连铸坯的等轴晶区 , 减少中心偏析。由于电磁搅拌引起液相穴内钢液的搅动,降低了温度梯度,从而削弱了柱状晶生长所必要大的冷却条件。同时,由干钢液被搅动,打断了柱状晶的端部 , 被打断的结晶碎片被钢流带入液相穴内,发展成为等轴晶。在连铸生产中使用电磁搅拌,就在于借助磁力的作用,将液相穴内的钢水搅动起来 , 达到细化结晶组织、消除偏析;防止缩孔,改善铸坯内部组织的目的。根据电磁搅拌所安装的位置,分为:结晶器电磁搅拌(M— E MS)二冷区电磁搅拌(S — E M S)、凝固末端电磁搅拌(F —E M S)及组合电磁搅拌 , 采用M —E M S , 可消除铸坯表层的夹杂、针孔或气泡,并延长结晶器的使用寿命。S —E MS 使铸坯芯部等轴晶增加，有效改善了中心偏析和中心疏松等缺陷。F —E M S 可防止富集钢水在固液共存相内向下移动,促使生成众多的细小等轴晶粒,为了防止等轴晶粒彼此之间合体粗化，可在该部位采用水平方向的交替搅拌,有助消除v形偏析、疏松等缺陷。也可将各部位电磁搅拌的优点综合起来,以达到所要求生产的优质铸坯。辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

3.3 二次冷却控制

二次冷却与铸机的产量及铸坏的表面质量和内部质量密切相关。在其他工艺条件不变时 , 增加二冷强度,拉速增加 , 则铸机生产率提高;但不均匀和不适当的二次冷却,会引起并扩展表面和内部缺陷。要根据钢种,从铸机产量和产品质量综合考虑来选择合理的冷却制度。而冷却制度与钢的含碳量、M n / S、N b、V、T i等微量及 C r、N i等合金元素含量,钢的高温力学性能及产品性能等有关。对于裂纹不敏感的钢种 , 二冷段上部强冷、下部缓冷;对于裂纹敏感的钢种 , 整个冷却段都缓冷;对于内裂比表面裂纹敏感的钢 , 二冷段则上部缓冷 , 下部强冷。高拉速的先进连铸机,除普遍采用汽一水喷雾冷却方式外,并采用了二冷目标温度动态控制技术,二冷动态控制,可显著减少连铸过程温度改变, 防止高拉速引起铸坯鼓肚 , 内裂等缺陷。· 4 开发新的连铸技术 3.4.1 在液相穴终端进行强压缩

为了改善大方坯连铸机浇铸高碳钢的中心偏析，,在液相穴终端采用大直径辊压缩技术 ,并结合电磁搅辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

拌使用,液相穴终端的等轴晶均匀沉积 , 从而改善了中心偏析。用大直径辊对液相穴多次小量压缩和变形有利阻止中心裂纹产生。

3.4.2 压缩浇铸

在矫直辊前后设置足够数量的驱动辊 , 让矫直点前的驱动辊产生驱动力 , 而矫直点后驱动辊产生制动力 , 使固液两相区处矫直变形应力接近或等于零,以防止板坯内裂,确保铸坯质量。

3.4.3 电磁浇铸为了

明显地减少表面裂纹,开发了电磁浇铸技术 , 它是应用一个电磁场作用于初期的凝固壳上 , 使结晶器中心的初期凝固壳受到电磁力和由高频交变磁场产生的热的控制由于使用电磁搅拌 , 振动波纹消失,表面变得光滑.4.4 中间包水口处电磁搅拌

通过在水口处电磁搅拌实现低温浇铸。为了同时减少中心偏析和夹杂物含量 ,既要使中间包中的钢液温度较高,以便促进夹杂物上浮 , 而在进入结晶器后温度又要是低的，以利改善中心偏析。为了实现低温辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

浇铸，对中间包水口进行传导电磁搅拌及冷却水口表面。.4.5 热铸表面缺陷检测装置

用肉眼检查热铸坯表面质量既艰苦 , 也妨碍铸坯热装 , 为了与热铸坯表面缺陷自动清理机相结合 , 开发研制了热铸坯表面缺陷检测装置。达到能(经清理的铸坯可供热装或直接轧制)和节省人力的目的。.4.6 连铸在线控制及检测

为了使铸坯质量稳定 , 必须定量地掌握以正确的调辊法、冷却水量为基础的设备状态、操作条件以及这些条件与铸坯质量关系 , 建立以此为中心的设备管理(早期发现设备异常部位、定量地评价异常程度), 操作管理(与设备状态相应的操作方向)以及质量管理(铸坯质量的推泌)的在线管理系统。结语

影响铸坯质量的因素和缺陷产生的原因是多方面的，既有设备的因素，也有工艺操作、设备维护以及生产管理等诸方面的原因。故对提高铸坯质量 , 消除铸坯缺陷的措施和对策 , 也应从多方面着手。本文仅辽宁冶金职业技术学院成人教育学院专科毕业实习报告

从连铸工艺的角度 , 提出了一些改善铸坯质量 , 防止铸坯产生缺陷的对策。