不锈钢连铸工艺与铸坯质量_蔡开科
2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究
2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究
双相不锈钢是一种具有优异耐腐蚀性和高强度的金属材料，广泛应用于石油化工、海洋工程等领域。
在双相不锈钢的生产过程中，连铸是一个至关重要的工艺环节，直接影响材料的性能和质量。
因此，对2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究具有重要的意义。
首先，连铸速度是影响双相不锈钢连铸坯质量的关键参数之一。
适当的连铸速度可以有效减少坯料表面缺陷，提高坯料的表面质量。
然而，过高或过低的连铸速度都会导致坯料中的温度梯度过大，从而影响晶粒的结构和坯料的内部质量。
因此，在实际生产过程中，需要根据具体的工艺要求和设备性能，确定最佳的连铸速度。
其次，结晶器的设计和性能也对2205双相不锈钢连铸坯的质量起着至关重要的作用。
结晶器的设计应考虑材料流动状态和凝固形态，确保坯料能够均匀凝固，避免出现缺陷和夹杂物。
同时，结晶器的冷却系统也需要保持稳定的工作状态，以确保连铸过程中的温度控制和均匀性。
此外，浇注速度和浇铸温度也是影响2205双相不不锈钢连铸坯质量的重要参数。
适当的浇注速度能够提高坯料的密实性和结晶度，减少晶界腐蚀的风险。
而合适的浇铸温度则可以保证坯料的热力学平衡，防止出现偏析和组织结构不均匀的问题。
总的来说，2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究涉及到诸多工艺参
数的优化和协调。
只有在连铸过程中各个环节得到科学合理的设计和控制，才能生产出质量稳定、性能优良的双相不锈钢连铸坯。
希望通过本次研究，能够为相关领域的工程技术人员提供有益的参考和借鉴。
2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究
2205双相不锈钢连铸坯连铸条件的研究双相不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性和良好强度的合金材料，由于其在工业领域具有广泛的应用价值，因此引起了学者和工程师的高度重视。
连铸是双相不锈钢生产中的重要工艺环节，对于双相不锈钢的质量和性能具有至关重要的影响。
因此，研究双相不锈钢连铸坯的连铸条件对于提高双相不锈钢产品的质量和性能具有重要意义。
本文将围绕双相不锈钢连铸坯的连铸条件展开讨论，以期为双相不锈钢生产提供科学的参考依据。
一、双相不锈钢连铸坯的特点双相不锈钢是一种含有铁、铬、镍等元素的合金材料，其具有双相组织，即铁素体和奥氏体组织。
这种双相组织使得双相不锈钢具有优异的耐蚀性和良好的强度，因此在化工、船舶、食品加工等行业具有广泛的应用。
在双相不锈钢的生产过程中，连铸是非常重要的一环，直接影响着产品的质量和性能。
双相不锈钢连铸坯具有优异的耐腐蚀性和良好的机械性能，对于确保双相不锈钢产品的质量具有关键的作用。
二、双相不锈钢连铸坯的连铸条件（一）浇注温度浇注温度是影响双相不锈钢连铸坯质量的重要因素之一。
过高或者过低的浇注温度都会影响双相不锈钢的组织形貌和化学成分，从而影响产品的性能。
因此，确定合理的浇注温度对于双相不锈钢的生产至关重要。
一般来说，双相不锈钢连铸坯的浇注温度应在合金的固相线以下100～150℃左右。
通过测定合金的凝固曲线和结晶温度，合理控制浇注温度，可以获得理想的双相不锈钢连铸坯。
（二）浇注速度浇注速度是影响双相不锈钢连铸坯凝固过程的重要因素。
合适的浇注速度可以促进均匀的凝固结构，从而获得优良的双相不锈钢连铸坯。
一般来说，较高的浇注速度可以促进块状铁素体的形成，提高产品的强度和硬度；而较低的浇注速度可以促进奥氏体的形成，提高产品的韧性和塑性。
因此，根据产品的要求，合理控制浇注速度对于获得理想的双相不锈钢连铸坯至关重要。
（三）结晶器参数结晶器在双相不锈钢连铸坯的凝固过程中具有非常重要的作用。
合理的结晶器参数可以有效地促进均匀的凝固结构，提高双相不锈钢连铸坯的质量。
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
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• 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
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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）
炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制蔡开科
图 3.1 转炉冶炼终点 C-O 关系图 Ⅰ区： [C][O]=0.0027
炉龄＜2500 炉 Ⅱ区： [C][O]=0.0031~0.0037
炉龄＞2500 炉 处理好溅渣护炉高炉龄与复吹关系，也就是高炉龄与产品质量的矛盾，尤其 是深冲冷轧薄板质量。 (2) 终点温度
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终点氧含量（ppm）
1800 1600 1400
炼钢－精炼－连铸钢中夹杂物控制
蔡开科 孙彦辉 倪有金 北京科技大学
冶金与生态工程学院 2008 年 9 月
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目录
1 前言 2 洁净钢概念 3 转炉终点氧活度的控制 4 脱氧和夹杂物的控制 5 浇注过程中的二次氧化产物的控制 6 连铸坯中的夹杂物 7 炼钢生产过程中夹杂物控制对策 8 结语
2
1前 言
T[O]<20ppm 单个 D<13μm 链状 D<200μm
防薄板表面线状缺 陷
防飞边裂纹 防止图象浸蚀
防冷拔断裂 增加疲劳寿命
酸气腐蚀
断裂
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备注:D 指夹杂物直径
钢中夹杂物对钢质量的影响：
钢的清洁度与产品制造和使用过程中所出现的众多缺陷密切相关，一些厂家 对某些高纯度钢种发生缺陷所作的调查如表 4 所示，可以看出钢中的夹杂物尤其 是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。
钢包脱氧合金化后： T[O] = [O]溶+[O]夹 对于 Al－K 钢： [Al]S=0.02-0.05％，[O]溶=4-8ppm（图 4.2）,如在连铸坯中测定 T[O]=20ppm， 则说明除[O]溶外，氧化物夹杂[O]夹为 12－18ppm，这说明钢中很干净了。
连铸坯轧板探伤不合的原因及采取的工艺措施
连铸坯轧板探伤不合的原因及采取的工艺措施连铸坯轧板探伤不合的原因及采取的工艺措施屈芙渠(舞阳钢铁有限责任公司炼钢厂)摘要本文着重对舞钢连铸坯轧板产生探伤不合的原因进行分析,阐述了钢中夹杂物和铸坯凝固过程中的偏析对探伤因素的影响,从而在生产过程中采取相应的措施。
使钢板探伤合格率得到有效的提高。
关键词连铸坯钢板探伤缺陷工艺措施Cause of Nonconformity in Ultrasonic FlawDetection of Continuously CastSlab and Measures to be TakenQu Fuqu(Steel-ma king Plant o f Wuyang Ir on and Steel Co.Lt d)Abstract T his paper mainly ma kes an analysis of cause of nonconfo rmity in ultr asonic inspection of co n-tinuo usly ca st slab pr oduced by Wuy ang I ro n and Steel Co.L td,ex pounds the effect of inclusion in steel and seg reg atio n occur r ed dur ing solidification of ca st slab on elements to be inspected ult raso nica lly,thus takes co r-r espo nding measur es in the pr ocess o f pr oduction so a s to effectively enhance t he compliance r atio n in ult raso n-ic inspectio n o f plate.Keywords Continuously cast slab,Defect s detected in ultr asonic inspect ion,M easures1 前言舞钢1900mm板坯连铸投产以来,生产规模不断扩大,目前已达到年产40万t合格铸坯的生产能力。
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
连铸板坯缺陷对下工序的质量影响
连铸板坯缺陷对下工序的质量影响摘要：为满足用户对产品质量越来越严格的要求，生产价格便宜高质量产品是人们追求的目标。
而轧制产品质量是与连铸坯缺陷紧密相联系的。
关键字：连铸坯；质量控制引言：在现代的工业发展中，质量的高低已逐渐决定着企业的命运。
市场竞争以价格竞争为主转向以质量竞争为主，为了达到提高连铸板坯质量更好的为下工序服务的目标，使我们的产品在下游客户的手中能更好的体现使用价值。
一、连铸板坯缺陷的分类与分析1、连铸板坯缺陷的分类炼钢-精炼-连铸工艺流程生产的连铸板坯作为半成品共给轧钢，轧制成不公规格的板材以满足不同单位的需求。
只有提供高质量的连铸板坯，才能轧制出高质量的产品。
连铸板坯缺陷包括以下几个方面：连铸板坯的纯净度：主要是钢中夹杂物类型、形貌、尺寸和分布。
（1）连铸板坯的表面缺陷：主要是指连铸板坯的表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、夹渣、气泡等。
缺陷严重的会造成废品，甚至会已传至轧制产品内。
（2）连铸板坯的内部缺陷：主要是指连铸板坯内部裂纹、中心疏松、缩孔、偏析等。
缺陷严重者会影响轧制产品的力学性能和使用性能。
2、连铸板坯缺陷的分析2.1连铸板坯夹杂物的主要来源钢中夹杂物数量要少，钢中总氧要低，在钢中的夹杂物呈弥散分布而避免成链状串簇状分布（1）内生夹杂物：主要是脱氧产物。
其特点是溶解氧增加，脱氧产物增多。
（2）外来夹杂物：钢水与环境（空气、包衬、炉渣、水口等）作用下的二次氧化产物，其特点为夹杂物粒径大、组成复杂的氧化物、来源广泛、在连铸板坯中成偶然性分布、对产品危害大。
2.2连铸板坯表面裂纹缺陷连铸板坯裂纹包括表面裂纹（纵裂纹、横裂纹、网状裂纹）和内部裂纹（三角区裂纹、中心线裂纹）。
连铸板坯裂纹的形成是一个复杂冶金、物理过程。
是传热、传质、凝固和应力的相互结果。
带液芯的高温铸坯在连铸机运行过程中，各种力作用于高温坯壳产生变形，超过了钢的允许强度和应是产生裂纹的外因，钢对裂纹敏感性是产生裂纹的内因，而连铸机热工做状态和工艺操作是产生裂纹的条件。
连铸坯的质量控制
唐山科技职业技术学院毕业论文论文题目：连铸坯的质量控制系别专业班级学生姓名学号指导教师日期摘要连铸坯质量决定着最终产品的质量。
从广义来说所谓连铸坯质量是得到合格产品所允许的连铸坯缺陷的严重程度，连铸坯存在的缺陷在允许范围以内，叫合格产品。
连铸坯质量是从以下几个方面进行评价的：(1)连铸坯的纯净度：指钢中夹杂物的含量，形态和分布。
(2)连铸坯的表面质量：主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。
连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计，结晶式的内腔形状、水缝均匀情况，结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。
(3)连铸坯的内部质量：是指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。
二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。
(4)连铸坯的外观形状：是指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求。
与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀程度有关。
本文从以上四个方面对实际生产中连铸坯的质量控制采取的措施进行说明。
关键词：连铸坯；质量；控制1 连铸坯纯净度度与产品质量1.1纯净度与质量的关系纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。
与模铸相比，连铸的工序环节多，浇注时间长，因而夹杂物的来源范围广，组成也较为复杂；夹杂物从结晶器液相穴内上浮比较困难，尤其是高拉速的小方坯夹杂物更难于排除。
夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。
大于50μm的大型夹杂物往往伴有裂纹出现，造成连铸坯低倍结构不合格，板材分层，并损坏冷轧钢板的表面等，对钢危害很大。
夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，如果夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。
例如：从深冲钢板冲裂废品的检验中发现，裂纹处存在着100～300μm不规则的CaO-Al2O3和Al2O3的大型夹杂物。
北京科技大学蔡开科讲座资料 连铸坯(圆坯)质量控制
同样条件下，圆坯热流比方坯高20~25%
h
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Φ178mm圆坯结晶器热流分布
h
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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 2~4MW/m2
– 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
h
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由凝固定律求得K值分别是（mm/min1/2）： Ⅰ:20,Ⅱ:25,Ⅲ:27～30
h
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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。
MI 尾坯/正常坯
47/24.6(ppm) 9.74/8.2(个
/mm2) 8.2/8.28(个 /mm2)
h
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• 由以上三个表可以看出：头坯、连浇坯、 尾坯中的T[O]、[N]、大型夹杂、微观夹杂 都明显高于正常坯。因此，提高非稳态浇 注时铸坯的洁净度水平达到稳态浇注水平 ，对于提高整体铸坯质量的水平，保持产 品质量的稳定性是非常重要的。
热应力应变
铸坯的洁净度 夹杂物的上浮
•铸坯表面缺陷 表面纵裂纹 表面横裂纹 表面夹渣 皮下气泡 角部裂纹
•铸坯内部缺陷 偏析 铸坯内裂纹 疏松
机械应力应变
•铸坯形状缺陷 聚变 鼓肚
连铸质量控制方 法
传输现象与应力应变行h 为对铸坯质量的影响
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2.连铸坯（圆坯）凝固的基本特点