13.3 钢的凝固及连铸坯的凝固结构
连铸坯质量缺陷
连铸坯的质量缺陷及控制
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。
下面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 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。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。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。
此外，夹杂物的尺寸和数量对钢质量的影响还与铸坯的比表面积有关。一般板坯和方坯单位长度的表面积（S）与体积（V）之比在0.2～0.8。随着薄板与薄带技术的发展，S/V可达10～50，若在钢中的夹杂物含量相同情况下，对薄板薄带钢而言，就意味着夹杂物更接近铸坯表面，对生产薄板材质量的危害也越大。所以降低钢中夹杂物就更为重要了。
提高钢的纯净度就应在钢液进入结晶器之前，从各工序着手尽量减少对钢液的污染，并最大限度促使夹杂物从钢液中排除。为此应采取以下措施：
炼钢连铸工艺流程介绍
炼钢连铸工艺流程介绍
将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或者几个用强制水冷带有“活底”(叫引锭头)的铜模内(叫结晶器)，钢水很快与“活底”凝聚在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或者剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。
【导读】：转炉生产出来的钢水通过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不一致类型、不一致规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，要紧设备包含回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将全面介绍转炉（与电炉）炼钢生产的工艺流程，要紧工艺设备的工作原理与操纵要求等信息。由于时间的仓促与编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或者错误的地方，欢迎大家补充指正。
连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。
连铸钢水的准备
一、连铸钢水的温度要求：
钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂 纹。
钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷； ③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。
二、钢水在钢包中的温度操纵：
根据冶炼钢种严格操纵出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。
连铸工考试考试试题(题库版)
连铸工考试考试试题（题库版）
1、判断题 单位时间内单位长度的铸坯被带走的热量称为结晶器的冷却强度。
正确答案：错
2、判断题 连铸坯的柱状晶越发达，质量就越好。
正确答案：错
3、问答题 中间包结瘤的原因？
正确答案：（江南博哥）⑴钢水温度低；⑵钢中AL2O3含量高；
4、判断题 压缩铸造应用在高拉速铸机中。
正确答案：对
5、单选 中包永久层小火烘烤时间为（）
A、12小时
B、18小时
C、24小时
D、36小时
正确答案：D
6、问答题 高效连铸技术包括的主要内容是什么？
正确答案：①保证适宜的钢水温度，最佳的钢水成份，并保证其稳定性的连铸相关配套技术。②供应清洁的钢水和良好流动性钢水的连铸相关技术。③连铸的关键技术——高冷却强度的，导热均匀的长寿结晶器总成。④高精度、长寿的结晶器振动装置是高效连铸关键技术之一。⑤保护渣技术。⑥结晶器钢水液面控制技术。⑦二次冷却的硬件及软件技术。⑧连续矫直技术。⑨其它技术。铸坯支撑及强化冷却技术、保护浇注技术、钢包技术、中间包技术、电磁搅拌技术、自动开浇技术、低温浇注技术等。
7、判断题 连铸坯的液芯长度就是冶金长度。
正确答案：错
8、问答题 什么是洁净钢连铸？
正确答案：高质量连铸坯的生产要求钢水夹杂物的含量控制在规定的范围内。在炼钢—精炼—连铸工艺过程中，炼钢和精炼是保证钢水洁净的基础。同模铸相比，由于连铸的特殊条件，炼钢和精炼后的洁净钢水获得夹杂物含量极低的洁净铸坯比模铸存在更大的困难。如何保证钢水的洁净，获得洁净铸坯，这就是洁净钢连铸技术。
9、判断题 连铸坯的低倍组织是当铸坯完全凝固后，从铸坯上取下一块横断面试样，经磨光酸浸后用肉眼所观察到的组织。
正确答案：对
10、问答题 敞开浇注时配水量的要求？
正确答案：⑴二冷室足辊I段转为“手动”配水方式；⑵I、II、III流足辊段水量调节为16m3/h；⑶I、II、III流I段水量调节为20m3/h；⑷二冷室II段用“自动”配水方式。 11、判断题 为保持钢水的清洁度，要求钢水包砖衬具有良好的耐蚀损性，使耐火材料尽可能少溶入钢水内。
炼钢连铸工艺流程的介绍
连铸工艺流程介绍
将高温钢水浇注到一个个得钢锭模内，而就是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个 用强制水冷带有“活底”（叫引锭头）得铜模内（叫结晶器），钢水很快与“活底”凝结在 一起，待钢水凝固成一定厚度得坯壳后，就从铜模得下端拉出“活底”，这样已凝固成一 定厚度得铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液 芯得铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把 铸坯切成一定尺寸得钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯得新工艺，就叫连续铸钢。
【导读】：转炉生产出来得钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格得钢坯。连铸工段就就是將精 炼后得钢水连续铸造成钢坯得生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电 炉）炼钢生产得工艺流程，主要工艺设备得工作原理以及控制要求等信息。由于时间得仓促与编辑水平有限，专题中难免出现 遗漏或错误得地方，欢迎大家补充指正。 连铸得目得：将钢水铸造成钢坯。
将装有精炼好钢水得钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口將钢水分配到冬个结 晶器中去。结甜器就是连铸机得核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动裝置共同作用，将结晶器 内得铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度得板坯。
连铸钢水得准备
一、 连铸钢水得温度要求：
钢水温度过高得危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢;②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性;③增加非金属 夹杂，影响板坯内在质量;④铸坯柱状晶发达;⑤中心偏析加重，易产生中心线裂 纹。
钢水温度过低得危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中斯;②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等抉陷；③非金属夹杂不易上 浮，影响铸坯內在质量。
二、 钢水在钢包中得温度控制：
根据洽炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄得范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入 中间包得整个过程中得温降。
钢锭凝固平方根定律
-1-钢锭凝固平方根定律(squareradicalsignlawofsolidification)钢锭凝固过程中凝固速度变化的基本规律——凝固层厚度S(mm)与凝固持续时间τ(min)的平方根成正比，即S=Kτ1/2(mm)。此比例常数K称凝固系数，其量纲为mm•min-1/2。凝固速度v=dS/dτ=1/2kτ1/2，可见凝固系数K反映凝固速度的快慢。它随钢液性质及铸锭的工艺和设备条件而在很大范围内变化。K值可由理论计算，但结果与实际偏离较大。多数情况下，K值靠实验方法测定。测定凝固速度或K的方法很多，常用的有：(1)翻倒法。在相同的条件下浇注同样的几个钢锭，每隔一定时间连钢锭模翻倒一个，倒出未凝的钢液，测量相应的凝固层厚度，从而确定出凝固层厚度与凝固时间的定量关系；(2)示踪法。每隔一定的时间间隔向模内钢液加入某种元素或化合物、利用它能在液相中均匀分布，但不能进入凝固层的性质，确定凝固前沿的具体位置。加入物一类是异种物质，如FeS，通过硫印测定凝固层厚度；另一类是放射性同位素，如加Au198、Fe57等，通过测定钢锭断面上的放射强度确定凝固前沿；(3)测温法。在钢锭模内不同位置上安装一系列热电偶，测定浇注过程中钢液的温度分布，根据温降曲线的变化趋势(找到拐点)，确定凝固前沿的位置，等等。不同研究者在不同条件下测得的K值，通常在20～30mm•min-1/2范围。钢的结晶(steelcrystallization)从钢液中产生晶体的过程，也称液态结晶或一次结晶。随着热量的导出，晶体从无到有(形核)，由小变大(晶体长大)，直至液体全部转为固体(晶体)，完成结晶过程。钢液的结晶过程决定着钢锭或铸件的结晶组织及物理、化学不均匀性，从而影响到钢的机械、物理和化学性能。控制钢的结晶过程是提高钢的质量和性能的重要手段之一。结晶温度范围钢液不是纯金属，而是以Fe为基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此，它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行，而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下，钢液温度降至其液相线温度(tL)时开始出现晶体，而达到固相线温度(ts)时结晶方告结束。此液相线和固相线间的温度区间，即tL-ts=Δtc。便称为该合金的结晶温度范围。某一钢种的结晶温度范围主要取决于所含元素的性质及其含量，并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对结晶温度范围的影响可近似地看成可加和的。因此某一具体钢种的结晶温度范围。结晶两相区钢液凝固时，在靠近模壁的固相(凝固层)与内部液相之间存在着一个过渡区—两相区(图1)，即在凝固着的钢锭内，存在三个区域：固相区、两相区、液相区。钢液的结晶即形核和晶核长大过程只在两相区进行。钢锭的凝固就是两相区由钢锭表面向锭心的推移过程：当液相等温线到达钢锭内某一部位时，结晶开始；而固相等温线达到某一部位时，该处结晶便告结束，全部转变为固体。液相等温线和固相等温线到达锭内某一指定点的时间间隔，即该点从液相线温度降至固相等温线所经历的时间，称作该点的本地凝固时间，常以q表示之。本地凝固时间与该处的平均冷却速度成反比。由于钢锭内不同部位的传热条件差异很大，因此不同部位的本地凝固时间会有很大的不同，从而引起结晶组织的不同。钢锭内液相等温线和固相等温线间的距离称作两相区宽度，以△x表示之。且-2-有。两相区窄有利于柱状晶发展，而两相区宽有利于等轴晶发展。选分结晶及组成过冷合金凝固时，由于溶质在固相中和在液相中的溶解度不同，而产生选分结晶(也称脱溶或液析)现象。即伴随结晶的进行，在凝固前沿不断有溶质析出(K<1时)，使液相同溶质浓度逐渐增加。在平衡结晶时，溶质在固、液两相中的均匀扩散都得以充分进行，因而并不产生偏析。但在钢液的实际凝固过程中，溶质在两相，特别是在固相中的扩散不能充分进行。结果析出的溶质不断在凝固前沿的母液中富集，形成浓度很高的溶质偏析层，此偏析层内熔体的液相线温度相对于成分未变之母液的液相线温度有所降低，因而使凝固前沿处熔体的过冷减小。这一现象对凝固组织有很大的影响。极端情况下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出现溶质最大的富集情况。其溶质的分布可用下式来描述：，式中CL(x)为距凝固前沿x处液相中溶质浓度；C0为合金熔体中溶质的初始浓度；K为溶质的平衡分配系数，K=Cs/CL导；R为结晶速度；DL为溶质在液相中的扩散系数。设K为常数(液、固相线为直线)，且液相线斜率为m，则与凝固前沿溶质浓度相对应的液相线温度分布可用tL(x)=t0-mCL(x)=t0-mC0(1+1-k/ke-R/DLx)来描述。CL(x)及tL(x)的变化如图2所示。可见CL(x)随距凝固前沿距离增加而减小，tL(x)随距凝固前沿距离的增加而增高。在凝固前沿(x=O)处。熔体液相线温度tL与熔体实际温度之差称过冷，即Δt=tL-te。当达到稳定态结晶时，凝固前沿处tL=te=ts此时，液相线温度分布曲线与实际温度分布曲线所围成的区域(图2阴影区)称组成过冷区。组成过冷的出现，必将终止原有凝固界面的继续推进，并且当其凝固前沿前方过冷较大处的过冷超过生核所需的过冷度Δt﹡时，将在凝固界面前方形成新的晶核。这是钢锭结晶组织由柱状晶向等轴晶转变的一种有说服力的解释。-3
钢锭凝固平方根定律 2
-1-钢锭凝固平方根定律(squareradicalsignlawofsolidification)钢锭凝固过程中凝固速度变化的基本规律——凝固层厚度S(mm)与凝固持续时间τ(min)的平方根成正比，即S=Kτ1/2(mm)。此比例常数K称凝固系数，其量纲为mm•min-1/2。凝固速度v=dS/dτ=1/2kτ1/2，可见凝固系数K反映凝固速度的快慢。它随钢液性质及铸锭的工艺和设备条件而在很大范围内变化。K值可由理论计算，但结果与实际偏离较大。多数情况下，K值靠实验方法测定。测定凝固速度或K的方法很多，常用的有：(1)翻倒法。在相同的条件下浇注同样的几个钢锭，每隔一定时间连钢锭模翻倒一个，倒出未凝的钢液，测量相应的凝固层厚度，从而确定出凝固层厚度与凝固时间的定量关系；(2)示踪法。每隔一定的时间间隔向模内钢液加入某种元素或化合物、利用它能在液相中均匀分布，但不能进入凝固层的性质，确定凝固前沿的具体位置。加入物一类是异种物质，如FeS，通过硫印测定凝固层厚度；另一类是放射性同位素，如加Au198、Fe57等，通过测定钢锭断面上的放射强度确定凝固前沿；(3)测温法。在钢锭模内不同位置上安装一系列热电偶，测定浇注过程中钢液的温度分布，根据温降曲线的变化趋势(找到拐点)，确定凝固前沿的位置，等等。不同研究者在不同条件下测得的K值，通常在20～30mm•min-1/2范围。钢的结晶(steelcrystallization)从钢液中产生晶体的过程，也称液态结晶或一次结晶。随着热量的导出，晶体从无到有(形核)，由小变大(晶体长大)，直至液体全部转为固体(晶体)，完成结晶过程。钢液的结晶过程决定着钢锭或铸件的结晶组织及物理、化学不均匀性，从而影响到钢的机械、物理和化学性能。控制钢的结晶过程是提高钢的质量和性能的重要手段之一。结晶温度范围钢液不是纯金属，而是以Fe为基的含有一定量C、Si、Mn及其他一些元素的多元合金。因此，它的结晶过程不是在某一固定的温度(熔点)进行，而是在一定的温度范围内完成的。在平衡结晶条件下，钢液温度降至其液相线温度(tL)时开始出现晶体，而达到固相线温度(ts)时结晶方告结束。此液相线和固相线间的温度区间，即tL-ts=Δtc。便称为该合金的结晶温度范围。某一钢种的结晶温度范围主要取决于所含元素的性质及其含量，并可由铁与相应元素的二元或三元相图来确定。各元素对结晶温度范围的影响可近似地看成可加和的。因此某一具体钢种的结晶温度范围。结晶两相区钢液凝固时，在靠近模壁的固相(凝固层)与内部液相之间存在着一个过渡区—两相区(图1)，即在凝固着的钢锭内，存在三个区域：固相区、两相区、液相区。钢液的结晶即形核和晶核长大过程只在两相区进行。钢锭的凝固就是两相区由钢锭表面向锭心的推移过程：当液相等温线到达钢锭内某一部位时，结晶开始；而固相等温线达到某一部位时，该处结晶便告结束，全部转变为固体。液相等温线和固相等温线到达锭内某一指定点的时间间隔，即该点从液相线温度降至固相等温线所经历的时间，称作该点的本地凝固时间，常以q表示之。本地凝固时间与该处的平均冷却速度成反比。由于钢锭内不同部位的传热条件差异很大，因此不同部位的本地凝固时间会有很大的不同，从而引起结晶组织的不同。钢锭内液相等温线和固相等温线间的距离称作两相区宽度，以△x表示之。且-2-有。两相区窄有利于柱状晶发展，而两相区宽有利于等轴晶发展。选分结晶及组成过冷合金凝固时，由于溶质在固相中和在液相中的溶解度不同，而产生选分结晶(也称脱溶或液析)现象。即伴随结晶的进行，在凝固前沿不断有溶质析出(K<1时)，使液相同溶质浓度逐渐增加。在平衡结晶时，溶质在固、液两相中的均匀扩散都得以充分进行，因而并不产生偏析。但在钢液的实际凝固过程中，溶质在两相，特别是在固相中的扩散不能充分进行。结果析出的溶质不断在凝固前沿的母液中富集，形成浓度很高的溶质偏析层，此偏析层内熔体的液相线温度相对于成分未变之母液的液相线温度有所降低，因而使凝固前沿处熔体的过冷减小。这一现象对凝固组织有很大的影响。极端情况下(固相不均化、液相不混合)凝固前沿出现溶质最大的富集情况。其溶质的分布可用下式来描述：，式中CL(x)为距凝固前沿x处液相中溶质浓度；C0为合金熔体中溶质的初始浓度；K为溶质的平衡分配系数，K=Cs/CL导；R为结晶速度；DL为溶质在液相中的扩散系数。设K为常数(液、固相线为直线)，且液相线斜率为m，则与凝固前沿溶质浓度相对应的液相线温度分布可用tL(x)=t0-mCL(x)=t0-mC0(1+1-k/ke-R/DLx)来描述。CL(x)及tL(x)的变化如图2所示。可见CL(x)随距凝固前沿距离增加而减小，tL(x)随距凝固前沿距离的增加而增高。在凝固前沿(x=O)处。熔体液相线温度tL与熔体实际温度之差称过冷，即Δt=tL-te。当达到稳定态结晶时，凝固前沿处tL=te=ts此时，液相线温度分布曲线与实际温度分布曲线所围成的区域(图2阴影区)称组成过冷区。组成过冷的出现，必将终止原有凝固界面的继续推进，并且当其凝固前沿前方过冷较大处的过冷超过生核所需的过冷度Δt﹡时，将在凝固界面前方形成新的晶核。这是钢锭结晶组织由柱状晶向等轴晶转变的一种有说服力的解释。-3
连铸基础知识及提高连铸坯质量措施
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连铸基础知识及提高连铸坯质量措施
1.钢水由液体转变为固体的条件是什么? 我们把一杯水(如20℃)放在-20℃的冷库里，当水的温度降到0℃时，杯子里就有晶体出现，此时是水和水的晶体共存，温度仍是0℃，只有当水完全结冰后，杯子整个温度下降到与冷库温度相同。所以，把水开始结冰的温度叫凝固温度。 钢水的凝固结晶过程也同水一样，当温度降到凝固温度(1535℃)时，就有晶体出现。由此可知，要实现液体转变为固体的过程，必须满足两个条件，即一定的过冷度和结晶核心。 所谓过冷度，就是实际温度低于凝固温度的度数。如纯铁，只有过冷度达到295℃时，液体金属中许多体积很小、近程有序排列的原子集团才能形成胚胎晶核作为结晶核心而逐渐长大。 然而在实际生产中，把钢水浇到模子里，结晶所需的过冷度只有几度，这是因为：1)模子温度低，钢水温度高，模壁提供了冷却动力。2)模型表面的凸凹不平，提供了“依托”，有利晶核形成。3)钢水中悬浮的质点也可作为结晶核心。
2.钢水凝固过程中的收缩包括哪些? 钢水由液态转变为固态，随着温度下降，收缩可分为： (1)液态收缩：由浇注温度降到液相线温度的收缩。对于低碳钢一般为1％； (2)凝固收缩：液体完全变为固体的体积收缩。对于钢一般为3～4％。体积收缩会在钢锭中留下缩孔。 (3)固态收缩：从固相线温度冷却到室温的收缩。一般为7～8％。固态收缩表现为整个钢锭的线收缩，它与钢冷却过程的相变有关。对钢锭产生裂纹有重要影响。 液体钢密度为7.0g/cm3，固体钢密度为7.8g/cm3，则液体变为固体收缩量为：((7.8-7.0)/7.0)×100％=11.4％，其中液态收缩量约1％,凝固收缩3～6％，固态收缩7～8％。凝固时3～4％的体积收缩在钢锭中会留下缩孔，采用保护帽使缩孔集中在钢锭头部。而连铸时钢水不断补充到液相，故连铸坯中无集中缩孔。而带液芯的铸坯继续凝固时的线收缩对铸坯质量和生产安全性有重要影响。因此结晶器应保持一定的倒锥度，二次冷却区支承辊的辊缝从上到下应符合铸坯线收缩的规律。也就是说带液芯的铸坯在许多对辊子所构成的内外弧包络面空间运行．辊间的开口度应随铸坯冷却过程的线收缩而减小。如带直立段的立弯式板坯连铸机,在二次冷却区布置有99对辊子，要使辊子开口度从上到下呈连续递减，这在机械结构上是有困难的。因此，把辊间距开口度设定呈阶梯形收缩。如厚250mm板坯，结晶器上口窄面厚度为258mm，下口厚为257mm，出结晶器后分成10个阶梯减到第99对辊间距为253mm。
钢水的浇铸——精选推荐
钢水的浇铸
1 什么是钢水的浇铸作业?
钢的生产包括炼钢、浇铸两大环节。浇铸作业是将合格钢水铸成适合于
轧制或锻压加工所需要的一定形状、尺寸和单重的铸坯(或钢锭)。钢水的浇铸
有两种工艺方式。一种是钢锭模浇铸，也称模铸工艺，成品为钢锭；另一种是连续铸钢，也称连铸工艺，产品为连铸坯。
2 钢液的结晶条件是什么?
物质原子从不太规则排列的液态转化为有规则排列的固态，这个过程就
是结晶，也称凝固。
钢液结晶需要两个条件：一是热力学条件，一是动力学条件，两者缺一
不可。
A 热力学条件
金属处在熔化温度时，液相与固相处于平衡状态；排出或供给热量，平
衡向不同的方向移动；当排出热量时，液相金属转变为固相金属。
钢是合金，钢液的冷凝过程是非平衡过程：钢液在快速冷却至理论结晶
温度以下一定程度时，才开始结晶。由此可见，实际结晶温度比理论结晶温度
要低，两者之差称为“过冷度”。钢液只有处于过冷态下才可能结晶，具有一定的过冷度是钢液结晶的热力学条件。
B 动力学条件
钢液必须在过冷条件下才能结晶，其过程为形成核心和晶核长大。
钢是合金，钢液中悬浮着许多高熔点的固相质点，是自然的结晶核心，
这属于异质形核(即非均质形核)。所以，钢液在过冷度很小的情况下，就可以
形成晶核开始结晶。
钢液形成核心后即迅速长大，晶核开始生长时具有与金属晶体结构相同
的规则外形；随后，由于排出的热量不均衡，使晶体向着排出热量最快的方向
优先生长，于是便形成了树枝状晶体。
我们希望钢液在结晶过程中形成细晶粒组织，这就要求对形成核心的数
量与晶核长大速度加以控制。增大过冷度，形成核心数量的增加很快，而晶核
长大的速度增加较慢；由此可知，增大过冷度可形成细晶粒组织。可见，过冷
度的大小是影响晶粒度的因素。此外通过人为加入异质晶核的办法，钢也可以得到细晶粒组织。
3 钢液结晶有哪些特点?
钢是合金，属于非平衡结晶。从本书第1-39题所示的Fe-Fe3C相图可
浅析连铸坯凝固的特点及其对铸坯质量的影响
质量论掘
浅析连铸坯凝固的特点及其对铸坯质量的影响
万佳 杨
（唐钢第一钢轧厂 虹 马永红
河北唐山０８３０００）
摘 要：本文作者结合当今钢铁企业的连铸坯ｊ．Ｅ固这一工艺．介绍了连铸坯ｊ－Ｅ固的特点和在ｊ－Ｅ固过程中对铸坯质量影响 的几点要素．最后阐述了连铸坯质量的特点．
关键词：连锊坯 ＇！ＩＥ固 质量 特点
１．连铸坯凝固有的特点
连铸钢中加入了合金元素，其凝固特
性与普碳钢有所不同，这是连铸时要注意
之点。
（１）钢中含有较强的活泼元素：如不锈
钢中含有Ａｌ、Ｔｉ等元素容易和０、Ｎ结合，生 成Ａｌ２０３、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔｉ（ＣＮ）（Ｃｒ—Ａ１）２ｏ３、
（Ｍｎ－－Ｔｉ）２０４等复杂的夹杂物，给浇注操作
（如堵水口）和铸坯质量带来危害。・
（２）凝固温度区间变化大：合金元素含
量较高，意味着液相线和固相线温度区间
较大。如奥氏体不锈钢（１８～２Ｏ％Ｃｒ，８～ｌ０
％Ｎｉ）的ＴＬ（液相线温度）＝ｌ４４９℃，Ｔｓ（固相
线温度）一１３９３℃，△Ｔ＝ＴＬ—ＴＳ＝５６℃；铁素
体不锈钢（１０～ｌ１％Ｃｒ）的ＴＬ－ｌ ５０７℃，
Ｔｓ－１４８２℃，△Ｔ＝２５℃。钢中Ｃ由０．２％增加
到０．５％，△Ｔ由３０℃增加到６０℃。凝固温度
区间的变化，在选择钢水过热度、二次冷却
水量和水量分配时必须予以考虑。
（３）凝固结构：铸坯凝固结构对产品质
量有十分重要影响。根据钢中合金元素含
量不同，钢液凝固有３种类型：１）钢水凝固
成６相或ｖ相，如铁索体的Ｃｒ钢和奥氏体
的Ｃｒ—Ｎｉ钢；２）钢水首先凝固成６相，然后
转变成Ｙ相。如含有６相的Ｎｉ－Ｃｒ奥氏体
钢；３）钢水首先凝固成６相，然后发生６一
ｖ—ａ相的转变。如Ｃ＜Ｏ．５３％的低合金钢
的凝固。
初晶为６相或Ｙ相对显微偏析有很大
的差别。６相中溶质元素扩散比ｖ相中快
１Ｏ０倍。因此Ｙ相中显微偏析严重、提高裂
纹敏感性。
二次枝晶间距是显微偏析的量度。在
冷却条件一定时，合金元素含量增加，二次
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制
连铸坯质量控制
1. 引言
2. 连铸坯质量特点
连铸坯的质量特点主要包括以下几个方面：
2.1 凝固结构
连铸坯是通过冷却凝固过程形成的，其凝固过程直接影响到坯体的凝固结构。凝固结构的好坏会对后续的加工以及材料性能产生重要影响。
2.2 化学成分均匀性
连铸坯的化学成分均匀性是其质量的重要指标之一。成分不均匀容易导致后续钢材性能不稳定，从而影响到产品的质量。
2.3 表面缺陷
由于连铸坯制造过程中的一些不可避免的因素，气体夹杂、氧化皮等，会在坯体表面形成一些缺陷。这些表面缺陷会对后续产品的外观质量产生负面影响。
2.4 尺寸偏差连铸坯的尺寸偏差是指坯体的实际尺寸与标准尺寸之间的差异。尺寸偏差会影响到钢材的加工工艺和成形质量。
3. 连铸坯质量控制因素及措施
连铸坯质量的影响因素众多，包括原料质量、连铸工艺参数、设备状况等。针对这些影响因素，可以采取以下控制措施来提高连铸坯的质量：
3.1 原料质量控制
通过严格控制原料的化学成分和物理性能，确保连铸坯的化学成分均匀性和机械性能达到要求。
3.2 连铸工艺参数控制
连铸工艺参数的合理设置对坯体的凝固结构和表面质量具有决定性影响。需要通过优化连铸工艺参数，如冷却水流量、浇注速度等，来控制连铸坯的质量。
3.3 设备维护与改进
连铸设备的状态对连铸坯质量也有重要影响。定期进行设备维护和检修，及时处理设备故障，可以保证设备处于良好状态，进而提高连铸坯的质量。
3.4 检测手段与技术利用先进的检测手段和技术，如超声波检测、磁力检测等，可以对连铸坯进行质量检测，及时发现问题并采取相应措施。
4.
连铸坯质量控制是钢铁生产中至关重要的环节。通过对连铸坯质量特点的分析和影响因素的控制，可以采取相应的措施来提高连铸坯的质量。这不仅对于保证下游产品质量，还对于提高工业生产效益和降低资源消耗具有重要意义。开展连铸坯质量控制工作是必不可少的。