连铸圆坯质量控制

连铸坯质量检验及控制 连铸坯的内部结构（凝固组织）的一般特征及检验。 连铸坯的检验方法 连铸坯的内部结构：经过酸浸（酸洗）或硫印的方法在连铸坯横断面或纵断面上用肉眼或低倍放大镜看到内部组织结果。 硫印 硫印是用感光相纸显示试样上硫偏析（合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析）的方法，主要用于钢铁行业铸坯质量的检验。 从铸坯上取纵向或横向试样，试验面加工的光洁度不应低于6。使用反差大的溴化银表面相纸，把与试样大小相同的相纸放入稀硫酸中浸泡1-2分钟后取出，将相纸对准检查面轻轻覆盖好，将试样与相纸间气泡赶净，待接触2-5分钟后取下，将相纸在流水中冲洗，然后定影烘干，即完成一张硫印。 印基本原理：硫酸与试样上的硫化物(FeS、MnS)发生反应，生成硫化氢气体，硫化氢气体再与感光相纸上的溴化银作用，生成硫化银沉淀在相纸相应的位置上，形成黑色或褐色斑点。 用硫印试验，可显示钢锭、连铸坯中心裂纹、偏析线、低倍结构和夹杂分布等。 酸洗 用酸液洗去基体表面锈蚀物和轧皮的过程。 用酸浸或硫印法所显示的组织结构属于宏观结构，是连铸坯和金属材料检验中最为常见的检验技术。 连铸坯的内部结构 连铸坯自表面至中心都是由边缘等轴晶区（激冷区）、柱状晶区和中心等轴晶，区三部分组成。 温度梯度较大时，固液两相区（图1）小，有利于柱状晶的生长，而凝固速度较快，则易于生成枝晶间距小的铸造组织，所以连铸坯具有较发达的柱状晶组织，并具有较小的枝晶间距。
（图1） 枝晶间距是指相邻同次枝晶间的垂直距离，它是树枝晶组织细化程度的表征。枝晶间距越小，组织就越细密，分布于其间的元素偏析范围也就越小，故越容易通过热处理而均匀化。通常采用的有一次枝晶（柱状晶主干）间距d1，和二次分枝间距d2两种。 连铸坯宏观组织的好坏可以用等轴晶所占的比例多少来衡量，轴晶结构致密，加工性能能好。柱状晶具有明显的方向性，加工性能差，容易导致中心偏析，中心疏松和中心裂纹等缺陷。 二、连铸坯内部凝固结构的控制 连铸坯凝固过程的一般特征：从连铸坯的侧面优先凝固，其温度梯度高，凝固速度快，连铸坯内部结晶体成长是不规则的，局部优先生长使内部晶体生长使内部晶体产生“搭桥”等现象，造成因钢水补充不足而出现中心缩孔等缺陷。 连铸坯凝固特征： 冷却过程为强制冷却过程；（可以加速冷却提高冷床能力；使钢材的力学性能提高；还可以减少由冷却产生的弯曲，减少矫直机的负荷） 在凝固过程中形成了很长的液相穴； （在连铸钢生产中，钢水首先在结晶器内形成初始固态坯壳，继而进入二次冷却区进一步冷却，此时的 “连铸坯”实际上是表面虽已形成固态坯壳，而中心部位仍为炽热的液相钢水，即带有一个细长圆锥形液态钢水区域，这个区域就称为液相穴。） 铸坯的凝固是分阶段的凝固过程。 除头尾外，铸坯在长度方向上的结构较为一致。 三、连铸坯的缺陷 连铸坯的质量特征 连铸坯的质量要求的四项指标： 几何形状（外观性质） 表面质量 内部组织致密性（内部质量） 清洁度（纯净度） 连铸坯在一个基本相同条件下凝固的，整个长度方向的质量是均匀的。 连铸坯的缺陷

表面缺陷
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工前是否需要精整，影响金属收得率和成本，是铸坯热动和直接轧制的前提条件。 连铸坯表面质量和钢液在结晶器中的凝固密切相关，从根本上说，控制铸坯表面质量就是控制结晶器中的坯壳的形成问题。 连铸坯裂纹是最常见和数量最大的一种缺陷，也是危害比较重的一类缺陷，其形成原因。 1、[外因]取决于铸坯形成过程中坯壳和液固界面的受力情况（类型、方向、大小）； 2、[内因]取决于钢在高温下的机械性能（塑性、强度）。 内部缺陷： 连铸坯内部的质量主要取决于其中心致密度（等轴晶），在很大程度上和铸坯的二次冷却以及自二冷区至拉矫机的设备情况有关。 五、连铸坯质量检验和控制 质量检验的目的：保证要求的产品质量。 质量检验的内容： 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（横断面、长度等）； 3表面质量（裂纹、气孔等）； 4内部质量（清洁型、裂纹、偏析等）。 内部缺陷。铸坯内部缺陷可分为内部裂纹(皮下裂纹、中间裂纹和矫直压下裂纹)。中心疏松，中心偏析和非金属夹杂物。内部缺陷中，非金属夹杂物缺陷因其形成因素复杂，隐蔽性强(一般肉眼难以观察)、危害大，并且控制难度较大。 各种类型的非金属夹杂物对钢的性能的影响是极其错综复杂的，因此关于夹杂物对钢性能影响的研究也非常广泛。随着钢中夹杂物测定技术的不断发展，特别是x射线衍射、电子探针和扫描电镜等技术的有效使用，为研究钢中非金属夹杂物提供了更有效的手段。这对于了解铜中非金属夹杂物的形态和形成过程、非金属夹杂物对钢性能的影响、如何控制和改善夹杂物在钢中的形态和行为等有着重要的意义。 形状缺陷。铸坯形状缺陷主要指铸坯发生菱形变形(脱方)和鼓肚形变。当铸坯出现形状缺陷时，不但使下道工序生产困难，产生大量废品，严重影响生产的正常进行；而且铸坯的形状缺陷往往会引发其它质量缺陷，如连铸坯脱方往往会引发变形性纵向角部裂纹。一旦这种缺陷出现在表面，那么它的危害是相当严重的，不仅会造成成品的严重缺陷，而且可能导致浇铸过程中漏钢事故的发生。除与生产工艺、操作人员的素质有关外，铸坯形状缺陷往往与铸机的设备状况有很大关系，这对铸机设备的制造、安装和维护提出了严格要求。 本文重点研究连铸坯皮下气泡缺陷成因与改进措施。 1　皮下气泡缺陷成因分析 连铸坯皮下气泡缺陷的形成机理是：在钢水凝固的过程中，钢液中所溶解的气体的分压如果大于钢水静压力与大气压力之和时就会生成气泡，若这些气泡不能从钢水中及时逸出，钢水凝固形成铸坯后就会造成皮下气泡缺陷。因此，降低钢水中所溶解的气体的含量就可以有效减少铸坯皮下气泡质量缺陷的产生。为了找出导致略钢铸坯产生皮下气泡缺陷的气体种类、成因及来源，对连铸坯进行取样分析。取样方法为：对有严重皮下气泡缺陷特征的铸坯、轻微皮下气泡缺陷特征的铸坯及没有皮下气泡缺陷特征的合格铸坯各取两组试样，对试样中化学成份和气体含量进行分析。通过分析结果，结合实际生产状况，确定影响略钢连铸坯皮下气泡缺陷的因素，为制定解决措施提供依据。经研究分析、归纳，得出主要影响因素如下： 1.1钢水中含氧量过高 由分析可知，钢水中氧元素含量与铸坯皮下气泡缺陷的形成有直接关系。因而，能显著增加钢水中氧元素含量的因素都会成为铸坯皮下气泡缺陷形成的直接原因。 1.2耐火材料等辅助原料的影响 当受潮的耐火材料及合金等与高温钢水接触后，材料中的水份在瞬间形成蒸汽后在高温下迅速分解产生[H]和[O]溶于钢水中，增加钢水的氧、氢元素含量，从而促使铸坯皮下气泡缺陷的形成。