表面裂纹
钛及钛合金板材表面氧化皮、裂纹处理

钛及钛合金板材表面氧化皮、裂纹处理一、钛及钛合金板材表面氧化皮的形成及影响1.1 表面氧化皮的形成钛及钛合金板材在加工过程中易产生表面氧化皮。
主要原因包括:1) 钛及钛合金在高温下与氧气反应生成氧化钛。
2) 切削、焊接过程中产生的高温也容易使钛表面发生氧化。
1.2 表面氧化皮的影响表面氧化皮会影响钛及钛合金板材的表面质量及性能,包括降低表面的光洁度和光亮度,增加表面粗糙度,降低耐腐蚀性能等。
二、钛及钛合金板材表面氧化皮的去除方法2.1 机械去除采用机械方法去除表面氧化皮,包括打磨、抛光等方式。
这种方法可以有效去除表面氧化皮,并使表面变得光洁光亮。
2.2 化学去除采用化学溶液对表面氧化皮进行脱除。
这种方法能够快速有效地去除表面氧化皮,但需要严格控制溶液配方和处理时间,以避免对材料本身造成损害。
三、钛及钛合金板材裂纹处理方法3.1 表面裂纹的原因钛及钛合金板材在加工过程中,由于材料自身性能、热处理不当等原因,易产生表面裂纹。
3.2 裂纹处理方法表面裂纹处理的方法包括:1) 清洁:首先需要对裂纹部位进行清洁,去除杂质和氧化层。
2) 热处理:对裂纹部位进行适当的热处理,以消除裂纹并恢复材料的原有性能。
3) 加工修复:对于较深或较宽的裂纹,可以采用加工修复的方法,如焊接、热喷涂等,将裂纹填补并修复表面。
总结:钛及钛合金板材表面氧化皮的形成和裂纹的产生都会影响材料的质量和性能。
在加工过程中,需要采取有效的措施去除氧化皮,并对裂纹进行合理的处理,以保证材料的表面质量和整体性能。
也需要加强对材料加工工艺的管理,确保每一道工序都符合技术要求,以减少表面氧化皮和裂纹的产生。
四、防止钛及钛合金板材表面氧化皮和裂纹产生的措施4.1 加强工艺管理在钛及钛合金板材的加工过程中,需要加强工艺管理,确保每一道工序都符合技术要求。
要严格控制加工温度和环境氧化物的溢出,以减少氧化皮的产生。
对于焊接和切割等高温加工环节,要控制好温度和速度,避免过热和过快的加工造成表面裂纹等质量问题。
密封圈表面裂纹原因

密封圈表面裂纹原因密封圈表面裂纹的原因密封圈是一种常见的密封元件,广泛应用于各种机械设备和工业领域。
然而,有时候我们会发现密封圈表面出现裂纹,这可能会影响其密封效果和使用寿命。
那么,导致密封圈表面裂纹的原因是什么呢?一、材料质量问题密封圈通常由橡胶、金属或塑料等材料制成。
如果材料质量不合格或有缺陷,就容易导致密封圈表面出现裂纹。
例如,橡胶密封圈如果含有杂质、气泡或内部结构不均匀,就容易出现表面裂纹。
同样,金属密封圈如果材料强度不够或存在内部应力集中,也容易出现裂纹。
二、温度变化引起的热胀冷缩密封圈在使用过程中会受到温度的影响,特别是在高温和低温条件下,密封圈会经历热胀冷缩的过程。
由于密封圈材料与被密封物体的热胀系数不同,会导致密封圈表面产生应力,从而引发裂纹。
此外,温度变化还会使密封圈材料硬度发生变化,增加了表面裂纹的风险。
三、压力变化引起的应力集中密封圈通常用于承受压力或真空环境下的密封作用。
当压力变化较大时,密封圈表面会受到较大的应力,如果应力集中在某个局部区域,就容易导致该区域出现裂纹。
此外,如果密封圈的设计或安装不合理,也会导致应力集中,增加了裂纹的风险。
四、摩擦和磨损密封圈在使用过程中会与其他零部件产生摩擦,特别是在高速旋转或频繁运动的设备中,摩擦会加剧。
摩擦力会使密封圈表面受到磨损,当磨损严重时,就容易出现裂纹。
此外,如果密封圈与其他部件的配合间隙不合适,也会增加摩擦和磨损,进而导致表面裂纹。
五、化学介质的侵蚀某些化学介质具有腐蚀性,会对密封圈材料产生侵蚀。
长时间的化学介质侵蚀会使密封圈材料老化、硬化或变脆,从而增加了表面裂纹的风险。
特别是在一些特殊工业领域,如化工、石油等行业,对密封圈的耐化学侵蚀性要求较高。
六、不正确的安装和使用密封圈的安装和使用方式也会对其表面裂纹产生影响。
如果安装不当,如过度拉伸、扭曲或变形,就会导致密封圈表面产生应力过大,从而引发裂纹。
此外,错误的使用方式,如超负荷运转、频繁的启停等,也会对密封圈的表面造成损伤。
压力容器检验过程中的常见裂纹探讨

压力容器检验过程中的常见裂纹探讨压力容器在使用过程中,常常会受到高压、高温、化学腐蚀等因素的影响,容易出现裂纹,威胁设备的安全稳定。
因此,在对压力容器进行检验时,发现裂纹情况是一个难点和重点问题。
为了更好地进行检验,需要了解压力容器裂纹的类型、成因与检测方法。
一、裂纹类型1、表面裂纹:通常出现在压力容器外表面,并且呈现一定的长度、宽度和深度。
其原因可能是由于容器内部压力产生的应力超过了材料强度极限,导致材料发生断裂。
2、锈蚀裂纹:是指由于化学反应、酸腐蚀、电蚀等因素导致材料表面出现锈蚀现象,最终形成的裂纹。
其特点是形状不规则、深浅不一。
3、疲劳裂纹:长期受到往复应力作用而导致的材料疲劳破损。
其特点是呈现出初始点,沿着多个方向形成的一系列小裂纹,最终形成一个相对较长的裂纹。
4、焊接裂纹:是由于焊接过程中的热应力、冷却应力和内部应力等因素导致的材料裂纹。
其特点是沿着焊接线路方向形成的一系列裂纹。
5、内裂纹:容器内部出现的裂纹,因为很难通过视觉进行检测,往往需要借助探伤技术才能判定其存在。
这种裂纹由于难以观察,对容器的安全性影响可能更大。
二、裂纹成因1、材料缺陷:如果材料本身存在缺陷,比如夹杂、气孔、夹层等,则会在容器使用过程中纵向形成内部微小裂纹,发展到一定程度后就会从外表面产生可见裂纹。
2、机械应力:如果容器长期受到机械应力作用,则容器材料的强度和韧性都会逐渐降低,从而在一定范围内形成小裂纹,随着应力的不断增大,小裂纹会逐渐扩展形成大的裂纹,或者重新断裂。
3、高温作用:高温环境容易导致金属材料发生本质变化,细小的晶粒在高温下变得不稳定,容易出现组织断裂、拉伸变形等现象,最终导致裂纹的形成。
三、裂纹检测方法1、视觉检测:是最基本、最简单的检测方法,通过裸眼观察材料表面,对裂纹进行判断。
由于视觉检测受环境和人员因素影响较大,检测结果不够准确和可靠。
2、磁粉检测:利用磁粉检测仪在受磁场的铁磁性材料表面散布磁粉,然后施加磁场,使磁粉聚集在裂纹处,形成针型标记。
裂纹原因分析报告

裂纹原因分析报告1. 引言本报告旨在对裂纹产生的原因进行分析和解释。
通过对裂纹的形成机制、材料特性、工艺参数等方面的研究,对裂纹的产生原因进行归纳总结,并提供相应的解决方案。
2. 裂纹的定义裂纹是指材料中的断裂缝隙,通常由于外部力、热膨胀或其他因素引起。
裂纹的存在对材料的性能和使用寿命都会产生重大影响,因此对裂纹的原因进行深入研究具有重要意义。
3. 裂纹的分类根据裂纹的形态和产生原因,裂纹可以分为以下几种类型:3.1 表面裂纹表面裂纹是指在材料表面形成的裂纹,通常由于外部力或疲劳等因素引起。
表面裂纹的主要特点是易被观察到,并且对材料的疲劳寿命影响较大。
3.2 内部裂纹内部裂纹是指在材料内部形成的裂纹,通常由于材料内部的缺陷或应力集中等因素引起。
内部裂纹的存在对材料的强度和韧性产生较大影响。
3.3 焊接裂纹焊接裂纹是指在焊接过程中产生的裂纹,通常由于焊接材料和基材的热膨胀系数不匹配或焊接过程中的应力集中等因素引起。
焊接裂纹的存在对焊接接头的强度和密封性产生重要影响。
4. 裂纹产生的原因裂纹产生的原因复杂多样,以下列举了几个常见的原因:4.1 材料特性材料的特性是裂纹产生的重要原因之一。
例如,材料的强度、韧性、热膨胀系数等特性会直接影响裂纹的形成和扩展。
如果材料强度较低或韧性较差,则裂纹很容易形成并扩展。
4.2 外部力外部力是裂纹产生的常见原因之一。
当材料受到外部力的作用时,会产生应力集中,从而导致裂纹的形成。
例如,弯曲、拉伸、压缩等外部力都可能引起裂纹的产生。
4.3 工艺参数工艺参数是影响裂纹产生的重要因素之一。
例如,焊接过程中的温度、焊接速度、焊接压力等参数都会对焊接接头的质量产生重要影响。
如果工艺参数设置不当,就会导致焊接裂纹的产生。
4.4 环境条件环境条件是裂纹产生的重要因素之一。
例如,温度变化、湿度变化等环境条件的改变都可能引起材料的热膨胀或收缩,从而导致裂纹的形成。
此外,化学腐蚀等环境因素也会加速裂纹的扩展。
断裂力学三种裂纹类型

断裂力学三种裂纹类型
断裂力学中常见的三种裂纹类型是:
1. 贯穿裂纹 (through-thickness crack):贯穿裂纹是延伸至材料
的整个厚度的一种裂纹。
它垂直于应力方向,并且会从一侧延伸到另一侧。
这种裂纹通常发生在板材、薄壁结构等应力集中的地方,如孔洞、缺口等。
2. 表面裂纹 (surface crack):表面裂纹是发生在材料表面附近
的一种裂纹。
它通常在应力集中的地方产生,例如凹槽或是引入应力的缺陷等。
表面裂纹会垂直于应力方向,并且仅限于材料表面附近。
3. 内部裂纹 (internal crack):内部裂纹是发生在材料内部的一
种裂纹。
与贯穿裂纹和表面裂纹不同,内部裂纹并不与材料的表面或边界相接触。
这种裂纹通常由于材料内部的缺陷或结构瑕疵引起,如冷焊接接头中的裂纹或是材料中的夹杂物。
内部裂纹的形态和方向通常受到应力分布和材料的微观结构的影响。
木材开裂原因及基本解决方法

木材开裂原因及基本解决方法木材开裂表现形式:1.表裂:指表面裂纹,表裂是指原木材身或成材表面的裂纹。
裂纹通常都限于弦面,并且沿径向发展。
浅的表裂可以用刨光的方法除去,但深的表裂不但难看,而且会降低木材的强度,特别是抗剪强度。
表裂也影响木材的油漆质量,具有表裂的木材油漆后,可以因气候条件的变化而发生裂纹张开和闭合,引起漆膜破裂。
产生表裂的原因是木材内外各层不均匀的干燥,而径向、弦向收缩的差异是一个重要的附加因素。
木材干燥时,首先从表面蒸发水分,当表面层含水率降低至纤维饱和点以下时,表层木材开始收缩,但此时邻接的内层木材的含水率尚在纤维饱和点以上,不发生收缩。
表层木材的收缩受到内层木材的限制,不能自由收缩,因而在木材中产生内应力:表层木材受拉,内层木材受压。
干燥条件越剧烈,内外层木材的含水率差异越大,产生的内应力也越大。
如果表层的拉应力超过木材横纹抗拉强度,则木材组织被撕裂,由于沿木射线组织的抗拉强度较邻近的木纤维的强度小,所以裂缝首先沿木射线产生。
2.内裂:内部裂纹。
内裂也常称蜂窝裂。
内裂产生于干燥后期,有时产生于干燥材料存放时期。
通常不易从木材外部发现,但严重时,可由材面的凹陷来判断。
内裂是由于木材内层的拉应力所引起。
木材干燥前期,木料表层在拉应力的作用下,不仅产生伸张的弹性变形,同时还产生伸张的残余变形(塑性变形)。
由于这种残余变形使外层木材的尺寸大于自由收缩的尺寸。
到干燥后期,内层木材的含水率降至纤维饱和点以下时,内层木材开始收缩,但由于已经伸张了的外层木材的限制不能自由收缩,于是在材料中发生与干燥前期相反的内应力:内层木材受拉,外层木材受压。
如果内层的拉应力超过木材横纹抗拉强度,则木材组织被撕裂,木材的内裂因此产生。
3.端裂:端面裂纹。
端裂或仅限于木材的端面,或延伸至端部的一侧或两侧,后者通常称为劈裂。
主要原因是由于木材顺纹方向的导水性远远大于横纹方向,当木材干燥时,水分从端面的蒸发要比从侧面蒸发快得多。
油墨印刷固化后表面出现裂纹的原因

油墨印刷固化后表面出现裂纹的原因油墨印刷固化后表面出现裂纹,这事儿就像精心呵护的脸蛋突然长了皱纹,让人头疼不已。
那这裂纹到底为啥会出现呢?咱们先从油墨本身说起。
油墨就像一群小伙伴手拉手站在一起,如果油墨的配方不合理,就好比这一群小伙伴里有几个不合群的。
比如说,油墨中的树脂和溶剂比例不对,树脂太多,溶剂太少,就像做馒头时水放少了面太多,面团干巴巴的,那油墨在固化的时候就容易因为自身结构太“紧绷”而产生裂纹。
还有啊,油墨里的颜料要是颗粒太大,这就像在一堆小石头里夹杂着几块大石头,分布不均匀,固化的时候也容易把表面撑出裂纹来。
再看看印刷的基底材料,这基底就像油墨的“家”。
如果基底表面不平整,就好比给房子打地基的时候,地基坑坑洼洼的。
油墨在这样的基底上印刷,就像在崎岖的山路上走路,固化的时候受力不均匀,可不就容易产生裂纹嘛。
而且要是基底的吸附性不好,就像家里的墙面太光滑,贴不上墙纸一样,油墨和基底之间不能很好地结合,在固化过程中,油墨就容易被“拽”出裂纹来。
环境因素也在这事儿里扮演着重要的角色。
温度和湿度就像两个调皮的小精灵,时不时地搞点小破坏。
如果温度太高,油墨固化得太快,就像小树苗在大热天里突然被暴晒,水分迅速流失,来不及调整自己的状态,就很容易干裂。
湿度太低也是一样的道理,空气太干燥,油墨里的水分或者溶剂挥发得太快,就像人的皮肤在干燥的冬天没有足够的水分滋养,就会开裂。
印刷工艺也不能忽视啊。
印刷的厚度要是不合适,这就像给蛋糕抹奶油,抹得太厚或者太薄都不行。
油墨印刷太厚,固化的时候外层和内层的干燥速度不一样,就像一群人跑步,有快有慢,很容易就散了架,产生裂纹。
印刷压力也是个关键因素,如果压力过大,就像有人用力过猛去捏一个软乎乎的东西,把油墨的内部结构都破坏了,固化之后出现裂纹也就不奇怪了。
那怎么才能避免油墨印刷固化后表面出现裂纹呢?对于油墨配方,厂家得像个细心的厨师,精准地调配各种成分的比例,确保油墨的质量稳定。
肉眼可见裂纹的描述

肉眼可见裂纹的描述裂纹,是指物体表面或内部出现的裂缝或断裂痕迹。
它可能是由于材料的疲劳、应力集中、温度变化、化学腐蚀等原因引起的。
裂纹虽然微小,但却具有重要的意义。
肉眼可见的裂纹,往往是材料或结构发生了严重的损伤,因此对裂纹的观察和分析非常重要。
裂纹的形态各异,有直线状、弯曲状、网状等。
当我们用肉眼观察裂纹时,可以看到裂纹的形状、长度、深度等信息。
裂纹的形状可以告诉我们裂纹是如何产生的,是由拉伸、剪切还是压缩力引起的。
裂纹的长度可以反映材料的损伤程度,长度越长,说明材料的强度越低。
裂纹的深度则可以帮助我们判断裂纹的扩展情况,深度越大,说明裂纹的扩展速度越快。
观察裂纹时,我们可以使用裸眼或放大镜等工具。
当裂纹很细小时,裸眼观察可能不够清晰,这时候可以使用放大镜来观察。
放大镜可以放大裂纹的细节,让我们更加清晰地看到裂纹的形态。
当裂纹较大时,肉眼观察就足够了,我们可以直接看到裂纹的长度、宽度和深度。
裂纹的颜色也可以提供一些信息。
一般来说,裂纹的颜色与材料的颜色相近,但也有一些特殊情况。
比如,当材料表面发生了氧化反应时,裂纹可能呈现出不同的颜色。
这些颜色的变化可以帮助我们判断裂纹的成因,比如氧化裂纹和疲劳裂纹的颜色可能不同。
除了裂纹的形态和颜色,裂纹的位置也非常重要。
裂纹的位置可以告诉我们材料或结构的受力情况。
比如,在金属材料中,裂纹往往出现在应力集中的地方,比如焊接处、孔洞附近等。
这些位置的裂纹可能是由于应力过大或应力集中引起的。
观察裂纹时,我们还可以通过触摸来获取更多信息。
有些裂纹可能很细小,用肉眼观察很难看清,但我们可以用手指轻轻触摸材料表面,感受到裂纹的存在。
裂纹的触感可能是光滑的、锐利的、凹凸不平的等,这些触感可以帮助我们判断裂纹的形态。
在观察裂纹时,我们还需要注意一些误判的情况。
比如,有时候材料表面可能会有一些纹路或凹凸不平的地方,这些并不是裂纹,而是材料本身的特性。
此外,某些材料可能具有天然的裂纹,这些裂纹并不是由于材料损伤引起的,因此不需要过于担心。
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表面裂纹表面裂纹是最重要的一类连铸坯缺陷。
轻微的表面裂纹需要清理,否则造成轧材缺陷;严重的可能引起漏钢、铸坯断裂等事故。
根据表面裂纹的走向、位置不同一般分为表面纵裂、角纵裂(或称偏离角纵裂)、表面横裂、角横裂、星状裂纹等。
分析裂纹一般从内因和外因两方面着手。
这里外因是指铸坯的外部约束条件,包括强制变形、压力、摩擦力等。
内因指铸坯的收缩、塑性及影响塑性的缺陷。
1.表面纵裂、粘结表面纵裂见于板坯宽面中部或接近宽度1/4处的大范围内。
长度从几十毫米到通坯长不等。
这是一种典型的表面缺陷,一般认为是在结晶器中产生。
粘结指局部坯壳与结晶器壁粘在一起(不脱模),继续拉坯时坯壳在粘连处下部断裂。
初生坯壳在弯月面形成后,被钢水静压推向结晶器壁,隔一层渣膜贴在结晶器壁上。
随着结晶器对坯壳的冷却,坯壳不断长厚并降温收缩。
这种收缩或收缩的趋势会受到紧贴着的结晶器壁的阻碍,既摩擦力(图3a)。
这种摩擦力传递到坯壳内部形成的剪应力或拉应力是造成纵裂纹的外部条件。
初生坯壳收缩量越大,纵裂的趋势就越大。
在纵的方向上结晶器振动速度与坯壳的速度差(vm -vc)也会产生摩擦力(图3b)。
有液渣膜存在时,表现为牛顿摩擦:τf=η(v m-v c)/δ(3-)这里,τf是摩擦剪应力;η是液渣粘度;v m为结晶器振动速度;v c为坯壳运动速度(拉坯速度);δ是液渣膜厚度。
(a)(b)图3 坯壳在结晶器中受力示意图纵裂纹产生的另一个机制与热应力引起弯曲现象类似。
初生坯壳的外表层最先凝固、最先经历剧烈的收缩、温度比内层低。
当内层经历剧烈的收缩的时候,外表层已不太收缩了;但此时外表层温度低刚性大,制约了内层的收缩;在内层产生拉应力。
按这种机制产生的纵裂经常不暴露到铸坯表面,而是在皮下。
冷坯表面一般有一道对应的凹陷。
坯壳内部的剪应力和正应力对应着应变。
当此应变不超过坯壳的临界应变时不会产生裂纹;否则可能产生裂纹。
坯壳的临界应变可以理解为裂纹形成的内部条件。
这个临界应变往往不是一个完整材料的临界应变,而是含有各种宏观和显微缺陷的初生坯壳的临界应变。
振痕、划伤、局部高温、晶界、偏析等都可能决定此临界应变。
以上两种机制描述了初生坯壳内产生纵裂相关应力应变的原理。
由此可以找到有效的控制措施。
使我们跳出“传热不均-坯壳厚度不均匀-裂纹”的鸡生蛋蛋生鸡怪圈。
横向和纵向裂纹的原理是一样的。
只不过横向裂纹首先表现出的现象是粘结。
所以这里分析的因素对粘结一般是适用的。
了解了纵裂和粘结的机制,我们可以从两个方面分析其影响因素和控制措施。
一类是影响坯壳的抗裂纹性的,另一类是外部的约束或影响。
以下的影响因素并不都是控制措施。
钢水碳C含量碳素钢凝固后的包晶相变(图3)大大加剧了坯壳降温过程的收缩,是裂纹的本源。
实践表明亚包晶钢裂纹倾向最大。
这是因为过包晶钢③的包晶反应是L+δ→γ,有液相参加,液体可补缩。
这时的相变收缩可以不体现出坯壳的收缩。
亚包晶钢①的包晶反应是δ→γ,没有液相参加,也没有液体可补缩。
此时的相变收缩必须由坯壳自身消化,或者整体缩小或者内部形成空洞(裂纹源)。
铁碳相图上的亚包晶区C为0.09~0.17%。
实际生产中由于其它元素的贡献和较大的冷却速度,C含量在0.08~0.13%的钢种最容易出现裂纹。
随着钢铁材料技术的发展,对钢的成分性能要求越来越严格,成分范围越来越小。
连铸人很难也不应该因为纵裂来左右钢种的成分设计,只能接受最多是一种利用。
图3 铁碳相图的包晶区钢水硫S含量在凝固过程中S在枝晶间富集,最后形成低熔点的Fe-FeS共晶之前,使晶界非常脆弱。
这既是所谓第一脆性区。
所以为减少热裂纹,限制S 的含量是需要的。
在这里连铸工艺与绝大多数钢种性能对S的限制是一致的。
但这并不绝对,硫易切削钢也需连铸生产。
锰在高温下可以与硫生成MnS,减少S 在晶间的聚集和脆化作用。
有时可以用Mn/S反映两元素的作用。
钢水过热度和浸入式水口高温钢水对坯壳的冲击会在坯壳上形成热点和薄弱点,收缩断裂会优先在此处发生。
熔池中的高温钢流是由水口引导的,所以限制钢水过热度和水口中正是必须的,例如中间包过热度控制在15~25℃。
结晶器保护渣保护渣的基本功能之一就是在结晶器壁和初生坯壳之间形成液渣膜以润滑。
为达到好的润滑效果必须保证坯壳处处有液渣膜(不断渣)。
保护渣是在钢水表面上熔化后经弯月面渗入结晶器壁和初生坯壳之间的。
不断渣需要液面上足够且稳定的液渣层。
这既是对保护渣性能的要求更是对操作的要求。
人们对于保护渣基本性能参数的研究已很多。
提出合用的性能已不成问题,实物性能也可以到达。
生产中出现的保护渣问题往往是稳定性方面。
性能的稳定依赖于成分和结构稳定、原材料稳定、生产工艺稳定、包装运输稳定。
因此这成为选用保护渣的基本要求。
结晶器冷却一般认为,结晶器弱冷有助于抑制纵裂发生,如冬天水温低纵裂严重。
结晶器结构和冷却水参数可能对初生坯壳的冷却强度有影响。
但这决不是结晶器设计者和使用者首要考虑的,更基本的因素包括安全可靠、寿命、安装与操作、经济、附加功能(液面检测、漏钢预报、调宽等)。
我们选择了铜结晶器的综合优点,也接受了它的某些缺点。
如果为减弱冷却强度而的幅度减少水量,势必影响安全和寿命。
小的水量改变没什么效果。
新的表面涂层或可一试。
结晶器锥度和表面状况结晶器宽度方向设定有锥度,许多铸机并有在线调节锥度的功能。
根据纵裂纹形成的机理,初生坯壳收缩遇到阻碍,如果用窄边铜板抵住坯壳,帮其收缩克服阻碍,会是一种有效控制纵裂纹的措施。
用加大宽向锥度方法在一些铸机上取得较好的减少纵裂的效果。
如果铸坯断面很宽,窄边的压力很难传递到宽面坯壳中部,此法作用受限。
另外,结晶器表面的缺陷除影响均匀传热外,直接的危害是损伤坯壳。
特别是弯月面附近的铜板烧蚀、变形会增加摩擦力,形成坯壳缺陷,促成粘结或纵裂产生。
须严格执行铜板的检修制度。
结晶器振动由式(3-)看出,结晶器壁与坯壳的相对速度是决定摩擦力主要因素。
采用非正弦振动可以大大降低最大相对速度,减小最大剪应力,从而控制粘结。
这在牛顿摩擦的形式下是正确的。
生产实际中结晶器振动的主要问题是偏摆和两液压缸同步性。
偏摆和不同步使坯壳额外受力、液面波动。
这都增加初生坯壳缺陷,成为粘结隐患。
须严格保证原设计的偏摆量和同步性限制。
浇铸速度浇铸速度作为连铸过程的最主要工艺参数,人们会最先想到它会对纵裂和粘结有影响。
随拉速的增加,单位时间生成的坯壳表面正比地增加。
随拉速的增加,结晶器熔池流动更剧烈,有利于保护渣熔化。
综合结果是随拉速的增加,单位时间渣耗量增加,单位表面渣耗量减少渣膜减薄。
按上述牛顿摩擦原理,这应使初生坯壳所受摩擦力加大。
拉速的提高加剧液面波动,使初生坯壳产生缺陷的可能性增加。
这都支持了降低浇铸速度可以减轻纵裂和粘结的说法。
SMS对裂纹敏感的包晶钢种生产有所顾忌。
钢厂一定要生产时需要降低浇铸速度,如从5.5降到4.8m/min。
也有厂商说包晶钢可以正常生产,也需要将拉速从4.5降到4m/min。
各钢厂在大板坯连铸机上为减少包晶钢坯子缺陷下了很大功夫,其基本措施也是降低浇铸速度,如1.5降到1.2m/min。
但裂纹问题仍然存在。
如果1.5m/min铸速时,包晶钢有较多的问题,那末薄板坯连铸包晶钢的降速可能仅仅是心理安慰。
普通大板坯连铸结晶器浇铸包晶钢如果有问题,薄板坯连铸结晶器的漏斗再长也还比平板让坯壳有较大变形,没证据表明长漏斗结晶器而解决了包晶钢裂纹问题。
漏钢率与拉速?操作因素上述的机理表明有缺陷的坯壳和铜壁摩擦力是纵裂与粘结的基本原因。
连铸操作无论对于形成完美坯壳或完整渣膜都有决定性影响。
如水口偏斜使内部钢水冲击坯壳或外部搭桥,液面不稳产生坯壳缺陷,渣层的人为干扰等。
总之,纵裂和粘结是很综合性的问题,涉及到设备、材料、工艺、操作的各方面。
需要采取的技术措施可以归结为各方面都达到设计要求的定性定量标准。
2.角纵裂角纵裂也称偏离角纵裂,经常出现在离角顶10~15mm处。
在板坯方坯上都有出现。
坯壳在结晶器内冷却收缩形成气隙;坯壳的面部受钢水压力作用仍旧贴在铜壁上(图3)。
从散热条件相对较好的角顶温度较低而仍与铜壁接触的面部温度也低。
从角顶到面部一定有某局部温度较高,坯壳最薄弱。
在另一侧坯壳的拉扯(张应力)作用下伸长(变得更薄弱),张应力得不到松弛时会进一步产生裂纹。
此一侧坯壳的伸长变形使另一侧坯壳丧失了同时产生变形和裂纹的条件;所以角纵裂不会在一个角顶的两侧同时出现。
图3-角纵裂的发生机理根据以上对于角纵裂的理解,合理的结晶器锥度成为控制这种缺陷的主要措施。
这是一种普遍接受的观点。
生产实际中的问题往往比单纯的锥度设计或设定复杂得多。
例如板坯结晶器8mm的宽向收缩量经过一个浇次后少了二三毫米,这不能归咎于磨损。
方坯结晶器的锥度设计是做了精细工作的,有多锥度、抛物线锥度以及各种内形变化。
与锥度设计相比铜管的安装定位、结晶器和振动台的水平或扭转偏差对坯壳与铜壁的接触状态影响更大更直接。
合理的结晶器锥度只有在精准的安装定位基础上才会发挥作用。
3.角横裂和星状裂纹图3-钒、铌扩大钢的第三脆性区角横裂分布在铸坯内弧角部振痕谷处,在低合金高强钢中更常见。
一般钢种在700~950℃有一个塑性(面缩率)低的区域称为第三脆性区。
研究表明第三脆性区是由于AlN等在晶界析出造成的;铌、钒、硼的碳、氮化合物有类似AlN 的作用,使脆性区加大(图3-)。
从图3-可以看出,即使在此脆性区内面缩率仍有30%以上;如果铸坯没有缺陷,它能够承受很大变形而不发生断裂;矫直的变形量是相对较小的。
但铸坯表面并不是均匀完整的,有振痕等各种缺陷。
当铸坯矫直时内弧需要拉伸变形,裂纹就容易出现在振痕谷的应力集中处。
减轻振痕是控制角横裂的方向之一。
铸坯温度影响碳、氮化合物的析出。
控制坯表面温度直到矫直完成一直高于950℃,既进入脆性区前矫直。
这是控制角横裂的有效措施。
关键是铸坯角部温度偏低。
用弱的二次冷制度却很难改变矫直区板坯角部温度。
控制矫直区板坯角部温度的关键在于矫直段及前一段的二冷喷嘴布置。
生产中可以适当提高浇铸速度、严防二冷区漏水淌水来提高矫直温度。
表面星状裂纹经常不露在铸坯表面,经酸洗之后才能发现,有的经轧制后暴露出来。
比较流行的看法认为,高温铸坯表面吸收了结晶器的铜,铜渗入奥氏体晶界导致星状裂纹。
但也有人研究了结晶器镀镍与无镀层的差别,结果是镀镍层并不减少星状裂纹,认为保护渣等稳定结晶器热流的方法可以减少星状裂纹。
尽管以上两说相左,还是都认为星状裂纹发生在结晶器内。
另外一类看法则认为星状裂纹发生在二冷区。
坯壳表面的铁元素在二冷区被选择氧化,剩下的铜、镍、锡、铅等富集并熔化成液体。
液体渗入奥氏体晶界而产生脆化。
0.1~0.2%的Cu在高温下就有富集,使裂纹敏感性增加。