第六讲 连 铸 坯 裂 纹 控 制
连铸坯表面裂纹形成及防止(理化中心)

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横裂纹产生原因
(1) 横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处,振痕越深, 则横裂纹越严重,在波谷处,由于:一是奥氏体晶界析出沉淀物 (AlN,Nb(CN)),产生晶间断裂(如下图); 二是沿振痕波谷 S、P元素呈正偏析,降低了钢高温强度。这样,振痕波谷处,奥 氏体晶界脆性增大,为裂纹产生提供了条件。
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避开这个区间时,振痕浅了, 铸坯边部横裂减少; (2)降低钢中[N],防止氮化物沉 淀; 2. 结晶器振动特点 (1)振痕深度增加,横裂纹增加 (如图所示);
图: 振痕深度与横裂纹产生几率的关系
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(2)振动频率f增加,振痕变浅,横裂纹减少(如图所示); (3)负滑脱时间增加,振痕深度增加(如图所示),方圆坯 tN=0.12~0.15s,板坯tN=0.20s。
图 铸坯表面的网状裂纹
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23
铸坯表面星形裂纹产生原因
铸坯表面星形裂纹沿一次晶界分布,裂纹边界有脱C现象,说明是 在结晶器内高温下(1400℃)坯壳奥氏体转变之前形成的。
图 振动频率与振痕深度的关系
-
图 负滑脱与振痕深度的关系
19
Байду номын сангаас
3. 合适二冷强度
调整二冷水分布,在矫 直前铸坯温度>850℃,避 开脆性区(如图所示);
合适二冷水量并降低铸 坯横向中心与边部温度差, 避免回热温度过高。
图 矫直温度与横裂纹关系
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防止横裂纹措施
(1) 采用高频率,小振幅结晶器振动负滑脱时间tN与拉速v成正比, 与频率和振幅f成反比。为防止横裂纹,就要减浅振痕,则必须降 低,要降低,则必须采用高频率(100~400min-1),小振幅 (±5mm)的结晶器振动机构。
X65管线钢铸坯角部横裂纹的成因及控制措施

过 调整二 冷水 配水对铸 坯 的表 面温度 进行 优 化 , 制二 相 粒 子 的析 出 , 控 明显 改善 了 X 5管线 6
钢铸 坯 的表 面质 量 , 少 了铸坯 角部 横裂 纹的产 生 。 减 关键词 :管线钢 ; 铸坯 ; 裂纹 横
中 图分 类号 :F 7 T 77 文 献标识 码 : A 文 章编 号 :10 4 1 (0 0 0 0 5 0 0 6— 6 3 2 1 )4— 0 0— 4
Ca s s Le d n o Tr n v r e Co ne a k fS r nd u e a i g t a s e s r r Cr c s o t a
f r X6 p ln t e nd Pr v ntv e s r s o 5 Pi e i e S e la e e i e M a u e
鞍 钢 技 术
21 0 0年 第 4期
ANGANG TECHN0L0GY
总第 34期 6
X 5管线 钢铸 坯 角部横 裂 纹 的成 因及 控 制措施 6
八钢连铸板坯三角区裂纹形成及控制措施

2 2 板坯三 角 区裂 纹产生 类型 .
联系人 : 吾塔 , ,3 , 科 , 程 师 , 鲁 木 齐 (3 0 2 新疆 钢 铁 研 究 所 男 3岁 本 工 乌 80 2 )
生产 优质板卷 提供基 本保 证 。
( ) 第 二 种 相 似 , 裂 纹 已延 伸 到 三 角 区 以 3和 但 外 , 纹 长 度 6 ~ 1 0 m , 分 裂 纹 长 度 大 于 裂 O 0r a 部 10 mm, 铸坯 质量 影响最大 。 0 对
2 三 角 区裂 纹 的 基 本 类型
1 概 述
八 钢 2 板 坯 是 浇 铸 宽 度 为 1 0 mm的 一 台 单 号 80
机 单 流 碳 钢 板坯 连 铸 机 。 主要 技 术 参 数 : 坯 宽 度 板
9 0~ 1 0 0 8 0 mm , 坯 厚 度 有2 0 板 0 mm 、 2 mm 、 20
板 坯 冷 却后 目测或 在低 倍状 态 下 , 板 坯 窄面 从 生 长形 成 的三 角 形柱 状 晶 区域成 三 角 区 , 图 1 其 见 。 表 面形式有 以下3 : 种 () 1 裂纹 沿 铸 坯 窄面 和宽 面 生长 的柱 状 晶 的交 接 处裂 开 , 与宽 面成一 定的夹 角 , 裂纹 距铸 坯角 部6 0
(2 mm) 的板 坯试样 , 机 械加 工 , 0 20 ” 经 在8 热酸 C的
图 J 严 重 的 三 角 区裂 纹 实 物 圈
3 连 铸 板 坯 三 角 区裂 纹形 成 机 理 及 措 施
3 1 三 角 区裂 纹的形成 机理 .
连铸坯内部裂纹产生的主要原因及解决措施

连铸坯内部裂纹产生的主要原因及解决措施李广艳【摘要】Two kinds of continuous casting billet produced by the 50 t EAF and converter steelmaking production lines in new two area had been researched and the reasons and types for the formation of internal cracks had been studied by SEM and EDAX. The quality of casting billet improved, macrostructure and hot upsetting percent of pass enhanced significantly through implementation of these measurements such as casting with stable casted velocity, reasonable matching between casting speed and water quantity, controlling with narrow temperature wave of molten steelin ladle and heightened the purity of molten steel.%以莱钢50 t电炉生产线及新二区转炉炼钢生产线生产的两种规格的连铸坯作为研究对象,分析了内部裂纹形成的原因,并采用扫描电镜和能谱分析了内部裂纹的类型。
通过采取恒拉速浇注、拉坯速度与水量合理匹配、实行中间包窄温度波动控制、提高钢水纯净度等措施,连铸坯的质量得到了明显改善,低倍和热顶锻合格率也有了显著提高。
【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P40-43)【关键词】连铸坯;内部裂纹;原因;措施【作者】李广艳【作者单位】莱芜钢铁集团有限公司技术中心,山东莱芜271104【正文语种】中文【中图分类】TG115.21 前言铸坯裂纹的形成是一个非常复杂的过程,是传热、传质和应力相互作用的结果。
连铸坯的质量控制概述

5.1 菱形变形
定义:大、小方坯的一对角小于 90°,另一对角大于90°, 也叫脱方。两对角线长度 之差称为脱方量。
应对菱形变形的措施: (1)控制好钢液成分 (2)一冷最好用软水冷却 (3)保持结晶器内腔为正方形,以保证
凝固坯壳形状规正 (4)结晶器锥度恰当 (5)结晶器以下的600mm距离要严格
二冷区水量、水压分配适当,保持铸 坯表面温度均匀
最好采用液压控制机构控制压下量
4.3.3 中心偏析
连铸坯的中心部位形成的元素富集的偏析带。 形成原因:冶金因素和机械因素。
冶金因素影响的形成阶段----①柱状晶的生长; ②由于某些工艺因素的影响使得柱状晶的生 长变得很不稳定; ③优先生长的柱状晶在铸坯中心相遇,形成 “晶桥”; ④“晶桥”形成后上部钢水受阻不能对下部 钢水的凝固收缩进行及时补充。
爱 情 , 亲 情 ,友情 ,让人 无法割 舍。21.1.42021年 1月 4日 星期 一7时 37分21秒 21.1.4
谢谢大家!
提高铸坯洁净度的措施: (1)无渣出钢 (2)选择合适的精炼处理方式 (3)采用无氧化浇铸技术 (4)充分发挥中间包冶金净化的作用 (5)选用优质耐火材料 (6)充分发挥结晶器的作用 (7)采用电磁搅拌技术,控制铸流运动
三、铸坯表面质量及控制
控制表面质量的必要性 表面缺陷的形成 表面裂纹的主要种类 液面结壳 凹坑和重皮
碳钢较为严重。 断面大小和形状。随断面增大偏析区宽
度减小;板坯较方坯的偏析程度轻。
预防措施: 1、液相穴末端采用收缩辊缝; 2、改善铸坯导向支撑系统; 3、更换弯曲辊子; 4、调整浇铸温度和速度; 5、维持正确的结晶器锥度; 6、检查喷水冷却系统; 7、降低钢水硫含量。
连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因

连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因随着市场竞争的日趋激烈,产品的质量已经成为占有市场的主要砝码,连铸坯作为炼钢厂的终端产品,其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量,据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约70%为连铸坯裂纹,连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一,下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析:一、铸坯凝固过程的形成铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭,而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。
在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小,当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时,在固液界面就产生裂纹,这就形成了铸坯内部裂纹。
而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却,由于铸坯线收缩,温度的不均匀性,坯壳鼓肚、导向段对弧形不准,固相变引起质点如(AlN)在晶界的沉淀等,容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变,从而产生裂纹就是表面裂纹。
二、连铸坯裂纹形态和影响因素连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹,表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等,内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。
连铸坯裂纹的影响因素:连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程,它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的,铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统(导向段)的对弧准确性。
铸坯凝固过程坯壳形成裂纹,从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为:1、连铸机设备状态方面有:1)结晶器冷却不均匀2)结晶器角部形状不当。
3)结晶器锥度不合适。
4)结晶器振动不良。
5)二冷水分布不均匀(如喷淋管变形、喷咀堵塞等)。
6)支承辊对弧不准和变形。
2、工艺参数控制方面有:1)化学成份控制不良(如C、Mn/S)。
2)钢水过热度高。
3)结晶器液面波动太大。
4)保护渣性能不良。
5)水口扩径。
6)二次冷却水分配不良,铸坯表面温度回升过大。
连铸方坯裂纹的改善

3.2 优化和改进炼钢工艺
根据不同的结晶器短边铜板厚度设定不同的短边冷 却水流量,对窄边进行缓冷。由于原水不脱硬,造成结 晶器铜板结垢严重以及二冷喷嘴堵塞。对循环系统进行 了化学清洗,加入分散阻垢剂,并加装静电阻垢器,减 缓铜板结垢速度对污循环系统也进行了清洗和加药处理, 以改善喷嘴堵塞问题。 对温度制度进行调查分析。推行中间包温度命中率 管理,通过对炼钢、连铸过程温度、时间流的控制水平 进行调查分析,完善了各土序的温度控制基准,加强了 对钢液温度、成分、传搁时间三命中管理。
2.1 设备因素
结品器使用到后期,铜板变形会造成两边之间 的间隙过大。这样,易在间隙中挂冷钢,增加角部 的应力,产生微裂纹。结品器的锥度正常情况下应 为士 0.5 mm,但实际测量有时为 11.1 mm。由此 可以推测结品器不垂直,当浇注过程中结品器振动 不在垂直方向上时,会增加坯壳的应力,增加产生 裂纹的几率。 扇形段之间对中不良。在设备维修对弧时,发 现个别扇形段之间辊子在使用一段时间后错位达 1.0—2.0mm, 这就增加了铸坯通过时的应变,增加 裂纹发生的几率。 拉坯阻力大。由于润滑不良,辊 子不转及断辊现象时有发生,万向轴断的现象也很 多。
由于伴随包晶反应出现较大的体积变化、线 收缩、凝固收缩和钢液静压力的不均衡作用,使 薄的坯壳表面粗糙、折皱,严重时形成凹陷。凹 陷部位凝固冷却比其它部位慢,组织粗化在热应 力和钢液鼓胀力的作用下,凹陷处应力集中,产 生微裂纹 。
2 工艺与操作因素分析
2.1 2.2
设备因素 工艺因素 2.2.1 拉速的影响 2.2.2 钢液过热度
4 结论
连铸坯的裂纹都是在较高温度下发生并扩 展形成的,主要在热作用和机械作用下坯壳凝 固薄厚不均强度不大,从而在应力作用下发生 断裂。在设备改造上,对二冷水实行动态控制, 铸坯得到合理均匀的冷却,渐进矫直对控制内 裂形成的作用十分明显。在良好的设备下,物 流、物性管制的好坏直接影响连铸的稳态浇注 从而影响铸坯质量。中间包温度命中率的提高 为减少方坯裂纹创造了良好条件。
连铸坯发纹裂纹产生的原因

连铸坯发纹裂纹产生的原因连铸坯发纹裂纹是指在连铸过程中,坯料表面产生裂纹的现象。
这种现象在连铸过程中非常常见,如果没有正确的处理,会影响连铸坯的质量和后续加工工艺,甚至可能导致产量的降低。
连铸坯发纹裂纹的产生原因非常多样化,主要包括以下几个因素。
首先,连铸坯发纹裂纹的产生与坯料的化学成分有关。
在连铸过程中,如果坯料中含有不溶于钢液的硬质夹杂物,这些夹杂物会被硬质粒子剪切或滚动而产生裂纹。
此外,坯料中如果含有超过允许值的硫、磷等元素,会导致钢液的黏度增加,使连铸过程中液面波动较大,从而增加坯料表面的应力,进一步促进裂纹的发生。
其次,连铸坯发纹裂纹的产生与连铸工艺参数有关。
连铸过程中的拉速度、浇注速度、结晶器冷却剂的喷射速度等参数的过大或过小都会导致连铸坯表面产生应力,从而引发裂纹的产生。
此外,连铸过程中,如果坯料温度过低或结晶器冷却不均匀,也会导致坯料表面产生裂纹。
再次,连铸坯发纹裂纹的产生与结晶器的表面状况有关。
结晶器的表面状况会直接影响连铸坯表面的光滑度和均匀度。
如果结晶器表面存在磨损、凹凸不平等缺陷,会导致连铸坯表面产生过多的应力,从而引发裂纹的产生。
此外,连铸坯发纹裂纹的产生还与连铸辊的形状和磨损程度有关。
连铸辊的形状不合理或磨损过度会导致钢坯的厚度不均匀,在拉伸过程中产生裂纹。
在连铸工艺中,如果连铸辊的温度过高或过低,也会导致连铸坯的拉伸和表面温度不均匀,从而引发裂纹的产生。
最后,连铸坯发纹裂纹的产生还与工艺操作和设备维护有关。
操作不当会导致坯料表面的应力增加,设备维护不到位会降低连铸过程的稳定性,从而增加坯料发纹裂纹的风险。
为了减少连铸坯发纹裂纹的发生,可以采取以下措施:1.优化坯料的化学成分,减少夹杂物的含量,控制硫、磷等元素的含量。
2.合理调整连铸工艺参数,包括拉速度、浇注速度、结晶器冷却剂的喷射速度等,以减小坯料表面的应力。
3.对结晶器进行检修和维护,保持其表面的光滑度和均匀度。
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图2-4 钢的临界应变与其成分的关系
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2.3 应变分析模型
鼓肚力 外力→矫直力 → 铸坯固液界面产生应变 → ε<ε临 → 裂纹 辊子不对中 热应力 (1) 鼓肚应变:
l2 Pl 4 B 32 ES 3 1600 S B t
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2 连铸坯内裂纹形成及防止
2.1 铸坯内裂纹产生位置
◆ 铸坯内有不同形状的内裂纹(图1-2) ◆ 内裂纹产生在脆性凝固区,ZST(零强度温度)-ZDT(零 塑性温度)区间(图2-1) ◆ 硫印检验表明,绝大多数内裂纹出现于距板坯表面约30~ 80mm,沿柱状晶方向延伸(图2-2,250×1550mm,Q235); ◆ 探针分析表明,内裂纹中存在夹杂物,主要是MnS (图2-3)。
北 京 科 技 大 学 冶 金 学 院 ◆ [C]=0.12~0.15%,纵裂纹产生严重(图3-4);
图 3-4 含碳量,保护渣拈度和板坯厚度对宽面纵裂的影响
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(2) 拉速
拉速增加,纵裂指数增加(图3-5); 拉速增加,渣膜厚度减少(图3-6)。
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3 连铸坯表面裂纹形成及防止
3.1铸坯表面裂纹类型
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 星形裂纹 ◆ 皮下气孔
图3-1 铸坯表面裂纹示意图
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3.2表面纵裂纹
3.2.1定义 沿拉坯方向,板坯表面中心位置或距边部10~15mm处产 生的裂纹。裂纹长10~1500mm,宽0.1~3.5mm,深<5mm。 3.2.2产生原因 在结晶器弯月面区(钢液面下170mm左右),钢凝固在 固相线以下发生δ→γ转变,导致凝固厚度生长的不均匀性, 由于热收缩使坯壳产生应力梯度,在薄弱处产生应力集中, 坯壳表面形成纵向凹陷,从而形成纵向裂纹。 可以说,结晶器弯月面区凝固壳厚度不均匀性是产生表 面纵裂纹的根本原因,在二冷区铸坯裂纹进一步扩展。
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1 连铸坯裂纹概论
1.1 连铸坯裂纹类型
(1) 连铸坯表面裂纹(图1-1)
◆ 纵裂纹 ◆ 横裂纹 ◆ 网状裂纹 ◆ 皮下针孔
图1-1 铸坯表面缺陷示意图 1-表面纵裂纹;2-表面横裂纹;3-网状裂纹; 4-角部横裂纹;5-边部纵裂纹;6-表面夹渣; 7-皮下针孔;8深振痕
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图2-1 凝固两相区主要特征 参数变化
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图2-2存在内部裂纹缺陷的铸坯硫印检验结果
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图2-3 裂纹附近和正常部位的成分(wt%)
这些缺陷的控制战略如下图所示
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引起连铸坯产品质量问题主要是三种缺陷:
◆ 非金属夹杂物:如薄板表面缺陷、线材拉拔 脆段、中厚板超声探伤不合格等 ◆ 铸坯裂纹:如中厚板、棒材表面缺陷等 ◆ 铸坯中心缺陷:管线钢氢脆裂纹、高碳硬线 拉拔脆断等 根据钢种和用途,减少连铸坯缺陷或把缺陷控制 在使产品不致产生废品限度内,这是提高连铸 坯质量的任务。 本文主要是讨论连铸坯裂纹控制。
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高温带液芯铸坯在连铸机内运行过程中是否产生 裂纹,主要决定于: (1)外力作用 (2)钢的高温性能 (3) 工艺性能
(4)设备性能
图1-3 产生裂纹因素示意图
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(1)外力作用
液面波动<±5mm,纵裂纹最少(图3-8); 液面控制方式对纵裂影响如图3-9。
图3-8 结晶器液面波动对纵裂的影响
图3-9 液面控制方式对纵裂的影响
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(5) 结晶器热流和冷却
◆ 低碳钢,结晶器热流>60Cal/cm2· s,纵裂升高;
T = B + s + m + t
带液芯铸坯在连铸机内运行过程中受外力作用,产生的总 应变 T >ε 临,则产生裂纹。
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Q235, 碳当量 Cp=0.16, Mn/S=19.5, ε 临=0.5%
图2-8 1882炉铸坯凝固参数及凝固前沿应变计算结果
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(4) 设备性能
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器锥度 结晶器的振动(振动频率f,振幅S,负滑脱时间tN) 气水喷雾冷却 对弧准确,防止坯壳变形(对弧误差〈0.5mm〉 在线检测支承辊开口度(〈0.5mm〉 支承辊变形 多点矫直或连续矫直 多节辊 压缩浇注
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(2) 钢的高温性能
钢可分为三个延性区: ◆Ⅰ区凝固脆性区(Tm-1350℃) ◆ Ⅱ区高温塑性区(1300-1000℃) ◆ Ⅲ区低温脆化区(900-700℃) Ⅰ区使铸坯产生内裂纹, Ⅲ区使铸坯产生表面裂纹。
图1-5 钢的延性示意图
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前 言
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)
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目
录
1 连铸坯裂纹概论 2 连铸坯内部裂纹产生及防止 3 连铸坯表面裂纹产生及防止 4 连铸坯裂纹形成机理 5 结语
பைடு நூலகம்
连 铸 坯 质 量 控 制
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3.2.3影响表面纵裂纹产生的因素 (1) 钢水成分 ◆ [S]>0.015%,纵裂纹增加(图3-2); ◆ Mn/S升高,纵裂降低(图3-3);
图3-2 钢中[S]与裂纹指数的关系
图3-3 Mn/S对纵裂的影响
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图3-5 拉速对纵裂纹的影响
图3-6 拉速对渣膜厚度的影响
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(3) 保护渣
液渣层厚度<10mm,纵裂增加(图3-7)。
图3-7 液渣层厚度对纵裂的影响
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(4) 结晶器液面波动
◆ 中碳钢,结晶器热流>41Cal/cm2· s,纵裂升高。
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结晶器弱冷,有利于减少纵裂纹(图3-11)。
图3-11 结晶器弱冷对小纵裂的影响
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(6) 结晶器的锥度
图3-12 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) ◆ 锥度<0.8%/m,窄面凸出→角部纵裂; ◆ 锥度>0.8%/m,窄面凹入→无角部纵裂。
设计板坯、大方坯时,推荐值:
SMS-Demag: ε临=0.1% Danieli: ε
临≤0.16%
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ε临值主要决定于钢的成分。钢中碳当量CP、Mn/S比和 ε临关系如图2-4。 CP值计算式如下: CP=C+0.02Mn+0.04Ni-0.1Si-0.04Cr-0.1Mo 知道钢成分与Mn/S,计算出CP值,由图可查出ε
(2)矫直应变:
d 1 1 s= 100 ( s )( ) 2 Rn1 R
裂纹敏感钢:=0.2~0.4% 结构钢:=0.5%,由模型计算的结果如图2-6。
图2-6 拉速、过热度对凝固前沿矫直应变的影响
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(3) 辊子不对中应变:
300 s m m l2
m =0.5~1.5mm, m =0.2~0.4%,由模型计算的结果如图2-7。
图2-7 辊子不对中应变沿铸流方向的分布
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(4) 热应力应变: t 0.1~0.2%
总应变
如应变可以线性叠加,那么凝固前沿发生的总应变
◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 结晶器坯壳与铜板摩擦力 钢水静压力产生鼓肚(图1-4) 喷水冷却不均匀产生热应力 铸坯弯曲或矫直力 支承辊不对中产生的机械力 相变应力
当这些力作用在高温铸坯表面或 凝固前沿产生的应力或应变量超 过钢的σ 临或ε 临时就产生裂纹, 然后在二冷区裂纹进一步扩展。
图1-4 鼓肚现象
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◆ 支承辊开口度对中 ◆ 收缩辊缝