北京科技大学蔡开科讲座的资料 连铸坯质量控制
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制连铸坯质量控制引言连铸坯质量是决定钢铁产品质量的重要因素之一。
在连铸过程中，通过控制连铸坯的凝固结晶形貌、尺寸尺寸以及内部缺陷等，可以保证最终钢铁产品的质量稳定性。
本文将介绍连铸坯质量控制的基本原则和常用技术手段。
1. 连铸坯凝固结晶形貌控制1.1 凝固路径设计连铸坯的凝固路径设计是影响凝固结晶形貌的关键因素。
凝固路径包括主要凝固温度区间、凝固速度以及凝固过程中应有的温度梯度等要点。
通过科学合理地设计凝固路径，可以控制连铸坯的凝固结晶形貌，提高产品的均匀性和致密性。
1.2 凝固浸没深度控制凝固浸没深度是指连铸坯在铸机中浸没的深度。
凝固浸没深度的调整可以通过调整浇注速度、浇注高度和结晶器深度等因素来实现。
恰当地控制凝固浸没深度可以优化凝固结构，减少坯壳厚度和缩孔等缺陷的发生。
2. 连铸坯尺寸控制2.1 坯型设计连铸坯的尺寸控制需要科学合理地设计坯型。
坯型设计要考虑连铸机的性能和工艺条件，以及产品需要达到的尺寸要求。
有效的坯型设计可以保证连铸坯尺寸的精确控制，减少修磨损失并提高铸坯产量。
2.2 坯型换边控制连铸坯在连铸过程中，由于挤压力和引拉力的作用，容易发生坯型换边的情况。
坯型换边会导致铸轧过程中尺寸控制困难，甚至导致产品尺寸不合格。
通过控制连铸机的工艺参数和优化设备结构，可以有效地控制坯型换边，提高铸坯质量。
3. 连铸坯内部缺陷控制3.1 结晶器设计结晶器是连铸过程中控制坯内部缺陷的关键设备。
结晶器的设计应考虑到坯内部的流动状态，并通过合理的传热和传质方式，控制连铸坯内的气体和夹杂物等缺陷。
合理的结晶器设计可以有效减少坯内部夹杂物和气体等缺陷的产生。
3.2 液相线保护措施液相线是连铸过程中凝固结构变化的关键位置。
液相线的形成过早或过晚都会导致内部缺陷的产生。
通过合理的冷却水设定和轧制工艺，可以保证液相线的稳定形成，有效控制坯内部缺陷。
结论连铸坯质量控制是保证钢铁产品质量稳定的关键环节。
连铸二冷区凝固传热及冷却控制
一参考文献中的ｈ＊ｗ值。 逼近计算法以满足冶金准则进行回归。
·液相穴对流运动 对流传热化成等效导热处理。 液相穴：Ａ Ｌ＝ｒｎａｓ 两项区：＾Ｓ／Ｌ＝Ａｑ＋Ａ，／２ ·目标表面温度确定
一冶金原则 一高温脆性曲线（图１１）
ＴＬ。１５，‘一●ｔ㈨ ｓ…＜ＯＪ｛ 一’”‘。‘ｔＯ”＊ｃ
·水滴浸渍（２５％） 在设备和工艺一定的条件下，辐射和夹辊导热 变化不大，喷淋水传热占主导地位。 要提高二冷区传热效率，就必须提高喷雾水滴 与高温铸坯之间热交换，可以表示为：
币＝ｈ（Ｔｓ—Ｔｗ） Ａ． 式中：面一热流
ｈ一传热系数 Ｔｓ一铸坯表面温度 Ｔｗ一冷却水温度 Ａ一喷雾冷却面积 实际上，二冷区是一个复杂的传热过程，传热受 多种因素（Ｔｓ、Ｔｗ、表面ＦｅＯ、水滴状态．．．）的影响， 总的传热效果可归结到传热系数ｈ上。ｈ值大，传 热效果就好；二冷区ｈ值分布合理。说明铸坯表面 温度分布均匀，而表面温度决定二冷喷水冷却温度。
铸坯表面：结晶器≠＝Ａ一口正 二冷区≠＝ｈ（Ｌ—Ｌ） 空冷区≠＝ｎ（赡一瑶）
５．４ 计算参数选择与处理 ·钢种热物性参数，如ＴＬ、Ｔｓ、ｐ、Ａ、Ｃ，参考文
献。 ·凝固潜热： 一查文献钢种潜热 一如查不到利用热焓一温度曲线（图１０） ·结晶器热流
≠＝Ａ一目正
≠＝ｃ。×Ｗ ｘ ＡＯ／Ｆ ·二冷区综合传热系数ｈ
”，她，二冷强度越大，连铸机生产率就越高。 １．２ 确保连铸坯的质量
二冷强度是受铸坯质量（尤其是裂纹）制约的。
铸坯裂纹形成决定于： ·钢高温力学行为。 ·铸坯表面状态。 ·高温铸坯第二相质量行为。 ·高温坯壳的变形。 上述因素的综合作用，刨造了裂纹形成和扩展
的条件，是与二冷制度密切相关的。 具体来说，与二冷相关的铸坯缺陷有（图１） ·表面纵裂纹 ·横裂纹 ·中间裂纹 ·中心裂纹 ·轿直裂纹 ·中心疏松 在设备与工艺一定的条件下，选择合适的二冷
连铸坯质量控制-蔡开科
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
连 铸 坯 质 量 控 制
北京科技大学冶金学院 蔡开科
2019/2/16
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
目
录
2019/2/16
• 连铸坯质量概念 • 连铸坯洁净度 • 连铸坯裂纹控制 • 连铸坯内部缺陷控制 • 连铸坯形状缺陷控制 • 结论
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
图2－3（b）金相观察铸坯厚度方向上夹杂物的分布
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
2.2.4铸坯表层下Ar气泡＋Al2O3夹杂（图2－4）。 • 连铸坯中夹杂物分布，导致轧制产品形成不同缺 陷。
• 转炉吹炼终点： [O] 夹 → 0 ， [O] 溶 =600 ～ 900ppm，此时T[O]= [O]溶 • 钢包脱氧合金化： [O] 溶 很低， T[O]=[O]
夹
• 用LECO仪分析的氧为T[O]量，T[O]越高， 说明钢中氧化物夹杂就越多。如AL－K钢， 钢中酸溶铝[Al]s=0.02～0.05%，由AL－ O 平衡图可知， [O] 溶 =3 ～ 7ppm. 如连铸坯 中测定T[O]＝20ppm,除去[O]溶外，氧化物 夹杂中的氧[O]夹为13～17ppm，说明钢中 5
6
轮胎钢芯线 滚珠 管线 钢轨
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连 铸 坯 质 量 控 制
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院
表 2 产品缺陷与夹杂物关系 钢种 DI 罐用镀锡 板 ERW 管材 镀锡板 深冲深拉用 冷轧钢板 UO 管材 UOE 管 （厚钢板）
连铸坯表面裂纹形成及防止(蔡开科)
图2-17 结晶器锥度和钢成分对皮下内裂的影响 （断面尺寸240x240mm,拉速0.7m/min）
2 铸坯表面纵裂纹
（7） 结晶器振动
振痕浅，无角部纵裂纹； 振痕深，角部纵裂纹增加； 负滑脱时间值增大，板坯表面纵裂升高；＝0.2～0.3s，纵裂降低。 （8） 结晶器钢液流动 水口对中，防止产生偏流；水口材质浸蚀，出口流股不对称，造 成偏流。 水口插入深度合适
图2-8 结晶器液面波动对纵裂纹的影响
图2-9 液面控制方式对纵裂纹的影响
2 铸坯表面纵裂纹
（5） 结晶器热流和冷却
如图2-10所示，90×1000mm 板坯结晶器弯月面以下45mm热流 与纵裂纹指数关系。 ◆低碳钢（0.05%C），结晶器热 流>60Cal/cm2· s（2.1MW/ M2）, 纵裂纹增加； ◆中碳钢（0.11%C），结晶器热 流>41Cal/cm2· s(1.7MW/M2),纵裂 纹增加。
3 铸坯（1） 钢成分 C＝0.10～0.15%，坯壳厚度不均 匀性强，振痕深，表面易产生凹陷 或横裂纹；生产实践表明，C＝ 0.15～0.18%或0.15～0.20%时， 振痕浅了，铸坯边部横裂减少； 降低钢中[N]，防止氮化物沉淀； （2） 结晶器振动特点 振痕深度增加，横裂纹增加（图 3-4）； 振动频率f增加,振痕变浅，横裂纹 减少（图3-5）； 负滑脱时间增加，振痕深度增加 （图3-6），方坯tN=0.12～0.15s， 板坯tN=0.20s。
2 铸坯表面纵裂纹
（2） 结晶器钢水流动的合理性
液面波动±3～±5mm
浸入式水口对中，防止偏流 合理的浸入式水口设计（合适的出口直径，倾角） 合适的水口插入深度
（3） 结晶器振动
连铸钢水质量纯净度控制ppm战略(蔡开科)
C
鱼雷罐+喷CaC2
D 铁水罐喷石灰+Mg粉
E
铁水罐CaC2+Mg粉
F 铁水罐喷石灰+Mg粉
G
KR法
H
铁水罐喷镁粉
I
铁水罐喂包芯镁线
脱硫后 [S]/ppm
15 11 15 10.5 10 30 10 20 30
铁水罐 [S]/ppm
22 21 25 10.5 10 30 10 30 30
回硫 ppm
≤900；
70年代
≤800；
80年代
≤600；
90年代
≤100；
2000年后 ≤50。
纯净度是个相对概念，钢中的有害杂质元素降到什么样的 水平决定于钢种和产品的用途。
本文简要评述钢中五大有害元素在炼钢-精炼-连铸过程中 的去除及达到水平。
1. 钢中硫
1.1 钢中硫含量的要求
硫的主要危害：钢中[S]>0.015%时，连铸
碱度一定，渣中（FeO）太高， LP反而下降 ，渣稀会冲刷炉衬。
因此，在BOF渣R=3.0，（FeO）=20%， LP可 达150。
（2）较低的熔池温度
钢中[P]和渣中（MgO）含量的关系
（3）熔池搅拌动力学
在BOF中，LP仅为70~90，在顶底复吹转 炉，增加了熔池搅拌动能，加速了钢水与乳 化渣滴之间脱P反应，故LP比顶吹提高了 35~40%。
对于生产超低硫钢(<30ppm)，二次精炼脱硫方法有
出钢渣洗脱硫 钢包渣/金搅拌脱硫 喷石灰粉脱硫 真空室脱硫等 喂钙线脱硫
其[S]含量演变如表所示。
S<30ppm钢水脱硫
工艺 [S]开，ppm [S]终，ppm 脱硫率，% [N]终，ppm
BOF-LF-CC生产特殊钢连铸坯的质量控制-蔡开科
0.01%左右。 • 转炉冶炼前期脱磷。 • 终点温度和成分控制较难。
• 日本、韩国的钢厂早就采
用高拉碳法。目前国内不
少厂家也开始由低拉碳走 向高拉碳。如某厂冶炼45 钢生产统计表明终点拉碳 大于0.2%比低拉碳生产成 本降低20.45元/吨钢。冶 炼82B，拉碳[C]=0.4%左 右，吨钢成本节约13元。 终点钢水中a[o]降低（图
渣子来控制夹杂物可塑性。把夹杂物成分控制在相图锰铝 榴石范围内（图8）。当渣碱度为0.9~1.1，钢中酸溶铝 Als＜3ppm夹杂物组成为：
•
Al 2 O3
• SiO2 MnO Al2O3 =0.15~0.23
[Mn]
•
[Si] ≥1.7
• 此时可冷拔到0.15~0.23mm，断面收缩率达99.9%，解决
图16 Mn与Si平衡关系
(3)控制Al2O3夹杂形 成
如图17所示，增加[Si]会形成 液态MnO·SiO2夹杂。但对于 高碳Si-K钢，如Si=0.2%则钢 中[Al]s>0.003%，可能有固 态Al2O3析出堵水口。为保持 [Al]s＝0.003%水平，则可提 高Si含量以得到液态夹杂。 然而增加[Si]加入SiFe也多， 带入的残余Al也多，成本增 加，也降低了Mn/Si比，促进 了固态SiO2夹杂形成。
6. 连铸工艺优化是控制铸坯中心缺陷的基础
6.1铸坯中心缺陷形貌
• 沿铸坯横向或纵向轴线剖开经硫印或酸浸
后，可显示出低倍结构，沿铸坯纵剖面中心 轴线可发现：
中心疏松
中心缩孔
中心偏析（宏观偏析，它与疏松缩孔伴生）
点状或V形偏析（半宏观偏析）
连铸坯质量的控制
连铸坯的质量控制系统专业：班级：姓名:XXX目录1连铸坯纯净度与产品质量 (1)1.1纯净度与质量的关系 (1)1。
2提高纯净度的措施 (2)2连铸坯质量............................................................ 错误!未定义书签。
2.1 连铸坯的几何形状质量 (3)2。
1.1 铸坯形状缺陷类型 (4)2。
1。
2 铸坯形状缺陷产生原因及防止措施 (4)2.1.3 铸坯鼓肚 (4)2.1.4 铸坯菱变 (4)2。
1。
5 铸坯变成梯形坯 (5)2.2 连铸坯表面质量 (5)2。
2。
1 连铸坯表面振痕 (5)2。
2。
2 振痕形成机理 (5)2。
2.3 振痕对铸坯质量的影响 (6)2。
2。
4 影响振痕深度的因素 (6)2.2.5 减少振痕深度的措施 (7)2。
2.6 铸坯表面裂纹 (7)2。
2。
7 表面纵裂纹 (8)2。
2.8 铸坯角部纵裂纹 (11)2。
2。
9 表面横裂纹 (12)2。
2.10 角部横裂纹 (14)2.2。
11 铸坯表面星状和网状裂纹 (15)2。
2.12 铸坯表面夹渣（杂） (16)2.2。
13 铸坯气孔和气泡 (17)2。
2.14 铸坯表面凹陷 (17)2。
2.15 铸坯表面增碳和偏析 (18)2。
2.16 重皮和重结及结疤 (19)2.3 连铸坯内部质量 (19)2。
3。
1 铸坯内部裂纹 (19)2。
3.2 皮下裂纹 (20)2.3.3 中间裂纹 (20)2.3.4 矫直裂纹 (21)2。
3。
5 压下裂纹 (22)2.3。
6 断面裂纹-——-中心线裂纹 (22)2。
3。
7三角区裂纹 (24)2。
3.8角部附近的裂纹 (25)2.3。
9白点及发纹 (25)2。
3。
10铸坯中心偏析、疏松和缩孔 (25)2.3。
11铸坯内部夹渣（杂） (26)3连铸坯星状缺陷 (27)3.1 鼓肚变形 (27)3。
2 菱形变形 (28)3.3 圆铸坯变形 (28)致谢 (29)摘要连铸坯质量决定着最终产品的质量。
连铸坯质量控制
《连铸坯质量控制》(之前上传的只讲了1/2，完整版再次传给朋友们共享。
在此祝朋友们好！对中天给予我的方便表示衷心感谢！)，第1～第6共6章，占全书的1/3左右。
讲转炉冶炼+炉外精炼的一些基本知识，可以不用看，第7章起真正接触连铸坯质量控制知识。
虽然有《连铸铸钢生产》(河北工业职业技术学院冯捷的职工培训教材)、《连铸铸钢》(武汉科技大学陈雷的教材)、《连续铸钢原理与工艺》(北科大蔡开科、程士富的教材)、《新编连续铸钢工艺及设备》(首钢工学院王雅贞的中专教材)、《品种钢、优特钢连铸900问》(工程院院士干勇主编的冶金科学技术普及读物)，但以这本《连铸坯质量控制》(蔡开科的独著)讲的最好。
好就好在深奥的道理用浅显易懂的文字进行了表述，而且极大部分知识正在工厂中应用着并改进着。
所以，我原来的单位——沙钢也将这本教材作为培训用书(我89年7月～07年7月在沙钢工作)，许茂清同志制作了100多页的PPT培训讲义。
《连铸坯质量控制》的内容，我的理解为(个人观点，本人学的是机械制造，做了4年多时间钳工，94年以后才自豪奋勇去干炉长，从此和炼钢结下了不解之缘，走上了不归路。
我不是科班出生，我的观点、书中的文本框意见仅供朋友们参考，请中天的朋友们指正！)：①一只中间包，从120mm的涂层厚度到换下时＜30mm的涂层厚度，这10多个小时侵蚀掉的100kg左右的90mm厚镁质涂料，怎么去除？②控制中心偏析(特别是C、Mn偏析)。
一是工艺参数，包括过热度、拉速(恒速、保持结晶器液面稳定，减少偏析)、比水量等；二是设备参数，a、电磁搅拌，小方坯而言，是M-EMS、还是M-IEMS、还是(M+F)-EMS；b、出足辊后为防止鼓肚，要不要密排辊，密排辊的距离需多少，会不会影响漏钢后冷钢的清理，鼓肚的实质也是解决中心偏析；c、支撑辊对中技术，钢柔性对弧样板自身的弧度准不准、对弧时的操作技巧等，支撑辊对中的目的也是通过减少鼓肚达到减轻中心偏析的目的；d、为什么品种钢如SWRCH6～35K(碳素钢冷镦盘圆用钢)、SCM435(合金钢冷镦盘圆用钢)、L09D70等钢帘线用钢、82A PC钢绞线用钢(见我整理的沙钢高品质线材的研发现状)等必须降低拉速，原因是通过降低拉速，达到二冷缓冷的目的，而缓冷又可增加等轴晶的比率，等轴晶增加了，又可以达到减轻中心偏析(低倍检测)、缩孔、疏松的目的，所以，控速的根本目的是提高质量，改善偏析；e、高温钢的危害，除易漏钢外，还导致柱状晶的比例增加，偏析(宏观、微观)加重，总之，在高效连铸机、优特钢普及的当下，随着钢水过热度的下降，连铸坯凝固过程中柱状晶生长缓慢，等轴晶比例增大，所以低过热度钢水对改善中心偏析有好处；f、F-EMS的安装位置，这一点比较主要，否则就起不到效果，F-EMS要安装在固-液两相区之间，液态比率大约30%，用射钉法检测液态厚度大约1/3处的位置，(F+M)-EMS，可进一步改善偏析；g、新技术的应用，即中间包热交换水口技术(这个技术我没有接触过)，但采用这个技术后，可以适当提高钢水过热度，在确保生产顺行的情况下，而达到进一步稳定结晶器钢水的过热度＜10℃，这样可以更进一步改善偏析。
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不同开浇方式下沿板坯长度上的质量指数变化
中间包操作
开浇头坯
厂名 铸坯尺寸 /mm
甲 230×1300
乙 70×1350
丙 250×1050 丁 150×150
钢种
IF SPHD 硅钢 45#
[N]/ppm 头坯/正常
坯 51.5/21
61/48
63/52 87.7/64.3
T[O]/ppm 头坯/正常
元素 Ce2O：0.14%，SrO：0.156%，ZrO2： 0.25%，La2O3：0.41%，Na2O+K2O：1.64%。 粗略计算指出铸坯中夹杂物各自贡献：
外来夹杂物(下渣+卷渣)： 41%
二次氧化：
39%
脱氧产物：
20%
防止浇注过程下渣、卷渣和二次氧化物是生产洁净钢的
关键操作。
2020/5/3
作用形成氧化物和硫化物
2020/5/3
脱氧产物与二次氧化夹杂物比较
项目
脱氧产物
二次氧化产物
1 来源
内生夹杂物
外来夹杂物
元素-溶解[O]-夹杂物平衡。 O2-元素-夹杂物平衡。空气中的氧可源
2 平衡氧源
如Al-K钢，Als＝0.05%,
源不断供给钢水进行氧化可把合金
相平衡氧[O]=2~3ppm
元素消耗殆尽。
– 钢水在结晶器形成初生坯壳 – 在二冷区接受喷水冷却，使坯壳稳定生长 – 液相穴末端的凝固坯壳加速生长
2020/5/3
由凝固定律求得K值分别是（mm/min1/2） ： Ⅰ:20,Ⅱ:25,Ⅲ:27～30
2020/5/3
由于铸坯分阶段凝固，故可以在结晶器、 二冷区和凝固末端采用不同的技术措施来 改善铸坯质量。如电磁搅拌（EMS）可以 安在结晶器、二冷区和凝固末端的不同区 域，以获得不同的冶金效果。
3
夹杂物尺 寸
细小，一般<10μm
>30~300μm,，甚至几百微米
4
夹杂物组 成
组成单一，如Al-K钢，Al2O3 ，Si-K钢MnO·SiO2
5
冷却速度
冷却速度越快，生成夹杂物 越细小
组成复杂，是多种氧化物复合夹杂物 影响不大
6 钢中分布
细小弥散分布
偶然性分布
7 危害程度
较小
较大
2020/5/3
是完全凝固后放出的
2020/5/3
钢水在连铸机内凝固是一个热量释放和传 递的过程，铸坯边运行，边放热边凝固， 形成了很长的液相穴（10~20几米），在 液相穴长度上布置了三个冷却区：
– 一次冷却区：钢水在结晶器中形成足够厚的 均匀坯壳，以保证铸坯出结晶器不拉漏
– 二次冷却区：喷水加速铸坯内部热量的传递 ，使其完全凝固
– 三次冷却区：铸坯向空气中辐射传热使铸坯 温度均匀化
2020/5/3
以20钢为例，经过钢水凝固热平衡计算，得出以下 概念：
1） 钢水从结晶器→二冷区→辐射区大约有40%热量放 出来，铸坯才能完全凝固。这部分热量放出的速度决定 连铸机生产率和铸坯质量； 2） 铸坯切割后大约还有60%热量放出来，为了利用这 部分热量，以节约能源，成功开发了：
方坯：结晶器热流40~50cal/cm2·s（1.67~2.08MW/m2
）
圆坯：结晶器热流50~60cal/cm2·s （2.08~2.5MW/m2
） 同样条件下，圆坯热流比方坯高20~25%
2020/5/3
2020/5/3
Φ178mm圆坯结晶器热流分布
由热流分布图可知：
• 弯月面下50mm热流很低 • 弯月面下70~110mm热流升高达到
连铸坯质量概念：
◆ 铸坯洁净度（夹杂物数量、类型、尺寸 、分布）
◆ 铸坯表面质量（表面裂纹、夹渣、气孔 ）
◆ 铸坯内部质量（内部裂纹、夹杂物，中 心疏松、缩孔、偏析）
◆ 铸坯形状缺陷（鼓肚、脱方、椭圆）
2020/5/3
从生产流程来看，控制铸坯质量战略原则：
2020/5/3
缺陷的控制策略图
从冶金传输观点，控制铸坯质 量：
5) 提高铸坯洁净度措施
钢包自开率
钢包水口开启方式与钢中T[O]关系
钢包自开比烧氧打开钢中T[O]要低10~15ppm 。
2020/5/3
长水口操作
无长水口：坯子开浇后 15m长不能做镀Sn板。 长水口：在钢液面开浇， 坯子10m长不能做镀Sn 板。 长水口+破渣器插入钢水 下开浇，坯子长5m即可 做镀Sn板。
2020/5/3
连浇坯
厂名 铸坯尺寸 钢种 /mm
甲 230×1300 IF
பைடு நூலகம்[N]/ppm 连浇坯/正常
坯
23/21
乙 70×1350 SPHD
-
丙 250×1050 硅钢
59/52
丁 150×150 45# 72.9/64.3 注：MA大型夹杂物；MI微观夹杂物
T[O]/ppm 连浇坯/正常坯
23/18
（2）连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度 内把液体转变为固体的加工过程
由图可知：
➢ ZST-ZDT是裂 纹敏感温度区 ，是铸坯产生 内裂纹的根源 。
2020/5/3
内部裂纹形成机理模式图
带液芯的铸坯，以一个固定速度在连铸机内沿弧形轨道运动。 沿液相穴固/液界面把热量放出传给外界。可看成是在凝固温 度区间（TL-Ts）把液体转变为固体加工过程。然而在固液界 面的临界高温强度为1~3 N/mm2，临界塑性应变为 0.2~0.4%。当凝固坯在铸机运行过程中，受到外部应力作用 （如热应力、鼓肚力、弯曲力、矫直力…）超过了上述的临 界值，在铸坯固/液界面就产生裂纹,直到凝固壳能抵抗外力 为止。
2020/5/3
在固液界面由于溶质元素富集（S、P），在树枝间 周围包裹硫化物薄膜，增加了晶界脆性，受外力作用 沿晶界断裂一直到能抵抗塑性变形为止。
晶体周围包围的液体膜 2020/（5/3C=0.4%，S=0.013%）
板坯对角线内裂图
（3）连铸机凝固是分阶段的凝固过程
从结晶器弯月面→凝固终点的很长的液相 穴上，铸坯凝固分为三个阶段：
连铸坯（圆坯）质量控制
蔡开科 秦 哲 孙彦辉
2020/5/3
北京科技大学冶金与生态工程学院 2009.12
目录
1.连铸坯质量概念 2.连铸坯（圆坯）凝固特点 3.圆坯洁净度控制 4.圆坯表面纵裂纹控制 5.圆坯内部质量控制 6.圆坯形状缺陷控制 7.结语
2020/5/3
1.连铸坯质量概念
2020/5/3
例如：如Φ330mm的圆坯拉速为0.95m/min，
300×330mm方坯拉速为0.75m/min。
2020/5/3
2020/5/3
圆坯直径与拉速关系图
（4）圆坯结晶器流场。直筒水口流股热中 心下移，对保护渣熔化、液渣层厚度及夹 杂物上浮等有不利影响。
（5）二冷区冷却均匀性更为重要
➢ 圆周尽可能均匀冷却，促进坯壳均匀生长； ➢ 最小的圆周表面温度回升和热循环，消除热应
报警、人工测量中包液面高度等； 提高钢包自开率和钢包长水口操作水平。
2.连铸坯（圆坯）凝固的基本特点
2020/5/3
（1）连铸坯凝固过程实质上是动态热量 传递过程
钢水从液态转变 为固体放出热量：
– 钢水→固体+Q
放出热量包括：
– 过热 – 凝固潜热 – 物理显热
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连铸凝固过程示意图
以20钢为例，钢水凝固冷却到室温放出热量 是：
– 过热 25.2 kJ/kg – 潜热 328 kJ/kg – 显热 958 kJ/kg – 总热量中大约1/3从液体→固体放出，其余2/3
甲 230×1300 乙 70×1350
丙 250×1050 丁 150×150
钢种
IF SPHD 硅钢 45#
[N]/ppm 尾坯/正常
坯 26/21
-
62/52 37/32
T[O]/ppm 尾坯/正常
坯 34/18 53/34
-/32 54/64.3
MA/mg·(10kg)
-1
尾坯/正常坯 8.2/1.70 11.4/3.8
– 铸坯热装热送工艺：铸坯入加热炉温度越高，则节能越多 。铸坯500℃热装入炉节能0.25×106 kJ/t，800℃热装， 节能为0.514×106 kJ/t；
– 直接轧制工艺：直接轧制比铸坯冷装加热轧制节能80~85 ％，大大缩短生产周期。如薄板坯连铸连轧工艺（CSP 、FTSC）
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上述几个方面现象是相互联系和相互制约 的，只有深入认识其规律性，才能在设备 和工艺上制定正确的对策，使连铸机达到 生产效率高和铸坯质量好的目的。
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与方、板坯相比较，圆坯凝固特点是：
（1）圆坯无角部优先凝固。凝固坯壳收缩较均匀，鼓肚少 有发生。
（2）圆坯传热面积比方坯要小些。直径同方坯边长相等的 圆坯其表面积比方坯小25%，其结晶器热流强度要大些 。
2) 铸坯夹杂物来源
采用示踪试验，追踪铸坯中夹杂来源
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加示踪剂示意图
3) 结晶器保护渣示踪元素变化
(a)
(b)
结晶器保护渣中CeO和SrO变化
渣中Ce2O、SrO升高，说明钢包渣中包渣下降结晶器渣中。
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4) 铸坯中夹杂物
从铸坯中探针分析100个夹杂物，夹杂物含有示踪
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浇注过程把非稳态浇注铸坯质量提高到稳态浇注水平这是提高铸 坯体质量水平的关键，为此： (1)防止二次氧化
保护浇注(∆[N]<3ppm)； 碱性包衬； 碱性覆盖剂； 中间包密封充Ar。 (2)防止浇注过程下渣 出钢挡渣操作； 钢包→中间包下渣（如AMEPA系统下渣探测器）； 中间包→结晶器下渣如中间包恒重操作、中间包液位高度监测