第六章_连铸坯质量及控制.ppt

连铸坯的内部结构：经过酸浸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的内部组织结构。 用酸浸或硫印法所显示的组织结构属于宏观结构——连铸坯和金属材料检验中最为常用的检验技术。 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。 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。 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。 铸坯凝固特征： 1）冷却过程为强制冷却过程； 2）在凝固过程中形成了很长的液相穴； 3）铸坯的凝固是分阶段的凝固过程； 4）除头尾外，铸坯在长度方向上的结构较为一致。 连铸坯内部凝固结构的控制内容（连铸坯的内在凝固结构是可控的）： 1）柱状晶的生成； 2）树枝晶一次间距与二次间距控制； 3）等轴晶的控制。 6．2．1柱状晶的生成及其偏向 柱状晶的偏向问题： 钢液在液相穴内流动，使柱状晶在生长方向偏离散热方向。 柱状晶总是迎着金属流动的方向发生偏斜的，流速越大，偏斜越大。 6．2．2树枝晶一次间距与二次枝间距的测定 凝固后的金属的组织分为： 宏观组织、微观组织（亚组织）。 一次枝晶和二次枝晶间距是随合金元素的种类和含量以及凝固条件的不同而有规律性的变化。 6．2．3等轴晶的生成及控制 等轴晶的生成机理： 1）组成上的过冷； 2）自由激冷； 3）由树枝晶枝干的重熔； 4）由上部沉降下来的“结晶雨”。 增加能生成等轴晶具体措施： 1）低温浇铸或实现所谓“零”过热度浇注； 2）加孕育剂； 3）电磁搅拌； 4）调整二冷水量。 浇注条件（铸温、钢种、拉速、冷却强度等）、铸机的形式、铸坯断面等。 1．浇铸条件： 低温浇注有利于等轴晶率的提高。 铸温（过热度）↗，拉速↗，二冷强度↗，→柱状晶区的发展，其中铸温影响最大。 2．钢含碳量：低碳钢和高碳钢有较大的柱状晶区；含碳量为0.18~0.45%的钢种有较大的等轴晶区。 3．铸机机型（弧形）：内弧侧柱状晶长度大于外弧侧柱状晶的长度。 4．铸坯断面：铸坯断面增大到一定程度后，等轴晶率显著提高。 6．4．1连铸坯的质量特征 连铸坯的质量要求的四项指标： 1）几何形状（外观性质）； 2）表面质量； 3）内部组织致密性（内部质量）； 4）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。 6.4.3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，还是铸坯热送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多的一种缺陷，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）。 高温下的脆化理论： 高温脆性区Ⅰ：凝固温度附近，树枝晶之间发生P、S元素的偏析； 中温脆性区Ⅱ：1200℃～900℃，奥氏体晶界上Fe-Mn系硫/氧化物析出或Cu、Sn元素富集； 低温脆性区Ⅲ：900℃～600℃，γ→α相变，铁素体形成或高熔点化合物沉积。 6.4.4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状况有关。 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（清洁性、裂纹、偏析等）。 6.6.1带钢或薄板用的连铸板坯 该类产品主要是用于消费品，因此它们必须在轧制后具有好的加工性能，足够的强度和漂亮的外观，此外还要求与其它材料相比具有竞争力。 6.6.2易切削钢用连铸坯 易切削钢中常添加有硫或铅，其目的是得到需要的易切削性能，即造成许多低硬度的大颗粒夹杂物以减轻工具的磨损和降低切割力以及摩擦力。 6.6.3冷镦钢线材用连铸方坯 要求：很少的表面缺陷、均匀的性能、线材合适的抗张强度以及良好的脱氧和少的非金属夹杂。 6.6.4拉拔线材用低碳钢连铸坯 6.6.5不锈钢