連鑄坯非金屬連鑄坯缺陷

評價連鑄坯質量，主要有4項指標，即鑄坯幾何形狀、表面質量、內(nèi)部組織致密度和鋼的清潔度。而這4項指標的好壞又與連鑄機設計、采取的工藝以及鑄坯凝固的特點密切相關。連鑄坯在澆鑄和凝固過程中經(jīng)受冷卻、彎曲、矯直、拉引、夾持和鋼液靜壓頭等熱應力和機械應力的作用，使其容易產(chǎn)生各種裂紋缺陷，而連鑄坯的凝固特點使之易產(chǎn)生中心偏析和疏松等內(nèi)部缺陷，再加上鋼水中的夾雜物在結晶器內(nèi)上浮分離的條件總不如模鑄那么充分，特別是在整個澆鑄過程中造成鋼水污染的因素也較模鑄時復雜得多，因此，非金屬夾雜物，特別是大型夾雜物便成了危害連鑄坯質量的重要缺陷之一。但連續(xù)鑄鋼的突出特點是過程可以控制，加上迄今為止已弄清了幾乎所有的質量缺陷的成因，因此，可以直接采取有效的措施防止或減輕這些質量缺陷。一般將連鑄坯的缺陷分為3類，即表面缺陷、內(nèi)部缺陷和形狀缺陷。

與模鑄相比，連鑄過程中鋼中非金屬夾雜物行為的特點是：

（1）連鑄時鋼水流程長，中間罐水口的耐火材料，中間罐覆蓋劑，結晶器保護渣等均可成為鑄坯中夾雜物來源；

（2）水口直徑?。ㄐ》脚鞫◤剿趦H為十幾毫米），澆注時間長，二次氧化嚴重；

（3）結晶器注流的強制對流運動會把夾雜物帶到液相穴深處，上浮困難。因此，一般來說連鑄坯中的氧化物夾雜比鋼錠中要嚴重些。

連鑄坯氧化物夾雜主要來源有如下：

（1）二次氧化產(chǎn)物。澆注過程中鋼水與空氣、耐火材料以及保護渣的反應產(chǎn)物，這些夾雜物都是以顆粒直徑大（>50μm）弱脫氧元素（Mn·Si）含量較多為特征的。

（2）耐火材料的侵蝕物和渣子的卷入。這類夾雜顆粒直徑一般為100～300μm，含有爐渣及耐火材料的特征元素（如Na、K、Zr等），但其成分又和原始的耐火材料和爐渣成分不完全相同。

（3）脫氧產(chǎn)物。這類夾雜物組成主要決定于脫氧劑類型，硅鎮(zhèn)靜鋼脫氧產(chǎn)物主要是硅酸鹽（MnO·SiO₂），熔點低呈液態(tài)球型，在鋼水中容易上浮排除；對鋁鎮(zhèn)靜鋼，當鋼中酸溶鋁[Al]s<0.007%，其夾雜物為鋁酸鹽（如MnO·SiO₂·Al₂O₃）；當[Al]s>0.007%就有單獨的Al₂O₃生成；[Al]s>0.02%時，脫氧產(chǎn)物全部為Al₂O₃。Al₂O₃熔點高（2050℃），在鋼中呈云霧狀或串簇狀分布，當量直徑可達數(shù)百微米。連鑄坯中的大型氧化物夾雜中脫氧產(chǎn)物不是主要的。

上述夾雜物來源在連鑄坯夾雜物中所占比重是：中間罐耐火材料和包渣占30.4%，卷入渣子占25%，空氣二次氧化占35%，水口熔損占9.6%。

沿鑄坯長度方向，鑄坯頭部、多爐連澆的連接部以及鑄坯尾部的氧化物夾雜量明顯高于正常澆注時的鑄坯中部；沿鑄坯橫斷面，立式連鑄機鑄坯橫斷面夾雜物分布均勻；弧形連鑄機沿鑄坯厚度方向從內(nèi)弧到外弧夾雜物分布是不均勻的，在距內(nèi)弧表面鑄坯厚度約1/4處有氧化物夾雜物的聚集，峰值的大小和位置主要決定于機型、拉速、浸入式水口結構等。內(nèi)弧側夾雜物聚集是鑄坯質量的一個弱點。為避免弧形連鑄機內(nèi)弧夾雜物聚集，設計帶直立段（2～3m）的立彎式連鑄機是一個解決辦法

連鑄坯缺陷其常見缺陷現(xiàn)象如下：

1、在連鑄坯中常見的缺陷一般疏松、中心疏松、錠型偏析、一般點狀偏析、邊緣偏析、皮下氣泡、內(nèi)部氣泡、縮孔殘余、翻皮、白點、軸心晶問裂縫、非金屬夾雜物、異金屬夾雜物、表面裂紋、1/2半徑（或對角線）處裂紋和心部裂紋等。以上各項均按結構鋼低倍組織缺陷評級標準評定。

2、連鑄坯低倍檢驗常見缺陷中心疏松、中心偏析、縮孔、表面角部裂紋表面邊部裂紋、1/2半徑（對角線）處裂紋、中心裂紋、皮下氣泡、非金屬夾雜物等。

3、連鑄并經(jīng)鍛軋后的鋼坯，低倍檢驗常見缺陷一般疏松、中心疏松、方框偏析；顯微鏡下檢驗非金屬夾雜物等。

值得強調的是，連鑄坯允許有“裂紋”。國內(nèi)外某些企業(yè)將連鑄坯的裂紋，按輕重程度分為4級，通常以2級以下作為機械工程設備關鍵部件用鋼坯。通常即使是級別最低的裂紋，也易用肉眼發(fā)現(xiàn)，具有一定長度和數(shù)量；2級裂紋長度可達5～10 mm；3級裂紋長的可達10～20mm；4級裂紋長的可達20mm以上。實踐表明，具有2級以上裂縫的管坯，其制管成材率較低，而1.5級裂縫則對制管成材率影響不大。

低倍組織是反映連鑄坯(或稱矩形坯)內(nèi)在質量的一項重要內(nèi)容，特別是對于優(yōu)質鋼連鑄坯尤為重要，均勻、致密的低倍組織是減少和杜絕鋼材內(nèi)在缺陷、提高鋼材使用性能的基礎保證。石鋼轉爐廠矩形坯連鑄機自2002年7月投產(chǎn)以后，在連鑄坯低倍組織控制上做了很多積極的探索，取得了較好效果 。

連鑄坯熱裝軋制是連鑄坯出連鑄機切斷后，在熱狀態(tài)下直接送至軋鋼車間的加熱爐，經(jīng)加熱后軋制的工藝過程，又稱連鑄熱裝或連鑄一熱裝軋制。根據(jù)鑄坯入爐溫度分為連鑄坯直接熱裝和連鑄坯熱裝兩種形式。

連鑄坯熱裝軋制，簡稱CC-HCR。連鑄坯溫度在A1以下，400℃以上，鑄坯不放冷即送保溫設備(保溫坑、保溫車和保溫箱等)中保溫，然后再送加熱爐加熱后軋制。保溫設備在連鑄機和加熱爐之間起緩沖和協(xié)調作用，使生產(chǎn)工序匹配和物流管理具有更大的靈活性。其鑄坯組織狀態(tài)與常規(guī)冷裝爐鑄坯狀態(tài)基本相同。但對于某些低合金鋼、中高碳鋼，在冷卻過程中易產(chǎn)生裂紋，熱裝導致表面變壞。一般將鑄坯溫度達400℃作為熱裝的低溫界限;400℃以下熱裝的節(jié)能效果較小，且此時表面已不再氧化，故一般不再稱做熱裝 。