连铸坯缺陷
已轧成的钢材质量多数情况由最初的铸坯质量决定。本文研究了连铸坯一系列缺陷的形式、影响缺陷形成和发展的因素，以及它们在热轧过程中的转化。
铸坯断面的畸变或它周边个别区段几何形状的变化（图1）可能是铸坯受裂纹损伤的间接标志。除此之外，铸坯断面的畸变，即使它们不伴有裂纹，也会在后续加工中造成一系列困难。
图1 连铸坯形状的畸变缺陷
缺陷名称
缺陷形式
定量估计
导致缺陷形成和发展的因素
菱 变
100)(5.0100)(2121?+??+A
a
D D D D
结晶器工作空间不适当的形状；
不适当的二次冷却； 金属流向结晶器的偏心浇注； 在结晶器中不均匀润滑。
椭圆度
)
(5.0100
)(2121D D D D +?-
铸坯边的凸度（凹度）
100?L
b
结晶器工作空间不适当形状；
不适当的二次冷却； 支承系统损坏。
弯曲 （新月形）
100?L
C
拉校机不适当校正；
铸坯不适当的第三次冷却；
扭 曲
L
α
铸坯不适当的第三次冷却
菱变是坯壳渐增扭曲的结果，它起源于结晶器内且在离弯月面100~150mm 已显现。与结晶器壁未接触的钝角区中的坯壳比在已接触的锐角区中的以更低的速度凝固。这种情况在坯壳处于结晶器内的所有时间过程中都保持着。所以在其他条件相同情况下，结晶器越长，铸坯菱变越大。菱变在铸坯处于二冷区的头几分钟内显著增大。此后，当坯壳厚度沿横断面均匀之后，菱变扩大趋势被终止了。在弱二冷下，坯壳从结晶器出来之后，菱变扩大被减缓了。这样一来，在连铸坯中菱变的形成乃是在熔融金属液面附近形成的坯壳不均匀厚度自动
催化扩大的过程。
横截面形状的畸变是在浇注过程中由于在某一棱角区中形成坯壳的接触中断而使结晶器内散热中断情况下发生的。其起因可能是：不均匀的润滑，或由于结晶器工作空间不适当的形状导致坯壳和结晶器接触中断或由于坯壳扭曲（不均匀二次冷却、装备工艺轴线的偏移）引发的变形。
在近代连铸装置中，防止菱变发展的有效方法——在结晶器下安装支承辊（足辊），这些支承辊牢固地支撑结晶器机架。
在弧形和圆形的YHPC 上浇注的矩形坯的横断面，通常是梯形的，断面的畸变是在弯曲——浇铸过程中铸坯校直情况下发生的。
圆坯椭圆度形成的原因类似于菱变形成的原因，其差别在于圆坯的椭圆度上浇注过程中可以改变取向。这是由于圆坯中没有刚性棱角。圆坯断面同样可以在弯曲——在YHPC 上在线情况下发生。
铸坯界面的凹度（凸度）的原因乃是铸坯的不正确二次冷却工况和/或不恰当的支撑系统造成的。
弯曲（新月形弯曲）是在铸坯定尺切割之后冷却工况失调（铸坯第三次冷却）和拉校装置校正等工况下发生。铸坯的扭曲——由于拉校装置不正确调整所致。
在现代YHPC 上，在遵守浇铸工艺参数和相应的设备调整之后，畸变缺陷的发展不超过表1所列数据。
表1 铸坯形状畸变缺陷的量值
连铸坯的典型表面缺陷如图2所示。
圆形、方形、矩形截面的连铸坯主要的表面缺陷乃是一些裂纹，这些裂纹有“热的”（结晶的）和“冷的”区分。结晶裂纹不横穿枝晶轴；在裂纹的边缘或端部富集一些偏析物。冷
缺 陷
发展程度
菱 变
铸坯界面凸度（凹度） 弯曲（新月形）
扭 曲
1.5～
2.5% 1.5～2.0% ＜5mm/每米 ＜0.8°/米
图2 表面缺陷
1—横向角裂；2—纵向边裂；3—横向裂纹；4—纵裂；
5—网状和蜘蛛状裂纹；6—结晶器往复运动的振痕；7—气泡；8—保护渣型夹杂物
裂纹横穿枝晶轴。
铸坯表面上的裂纹，其各个枝晶通常从一点成“蜘蛛状”或“星状”发散，归入蜘蛛形裂纹，沿表面占优势的扩展的一簇网状形裂纹归入网状裂纹。同时，另外一些裂纹横穿枝晶轴，而称为冷裂纹。这涉及到沿褶皱凹陷分布的横裂纹。
晶带（注：我国习惯叫重接）——供给结晶器的金属中断形成的缺陷。
在去除氧化皮之后作铸坯检验时确定表面上缺陷的存在。为确定细小的缺陷需通过“螺旋分离器”清理表面——剥去厚达2mm的表层。连铸坯表面质量常常用热酸洗从表面切出的试样（“面皱”）的方法作检验。
表面缺陷的定量估计：
裂纹：
纵向的和侧面的——裂纹长度与铸坯长度之比，mm/m；
横向的——裂纹总量和铸坯表面积之比，条/m2；
横向角裂——裂纹总量与铸坯长度之比，条/m；
网状和蜘蛛状裂纹——裂纹总量与铸坯表面积之比，条/m2；
气泡——气泡总量与铸坯表面积之比，个/m2；
保护渣型夹杂物——夹杂物总量与铸坯表面积之比，个/m2。
影响表面缺陷发生和发展的因素列于表2。
表2 影响表面缺陷发展的因素
因素
裂纹结晶
器往
复运
动的
振痕
气泡
保护
渣性
夹杂物
晶带
（重接）角部
横向
纵向
边部
横向纵向
星形和
蛛蜘形
钢的成分☆☆☆☆☆☆
钢水温度☆☆☆☆☆☆中间罐钢液面☆
钢水注入结晶器☆☆☆☆结晶器中钢水的保护☆☆☆☆☆☆☆☆浇注速度☆☆
二次冷却工况☆☆☆☆☆
结晶器锥度☆☆☆☆
结晶器振动工况☆☆☆
结晶器运动轨迹的破坏☆☆
结晶器和支承系统不同☆☆
结晶器工作空间的几何形状
的破坏
☆☆☆☆
在校直区铸坯温度☆☆
结晶器内弯月面急剧振动☆☆铸坯拉坯故障☆为了确定缺陷的最大允许尺寸，研究了断面250×320mm和240×1710mm的连铸坯表面细小缺陷在轧制过程中的转化。在优质铸坯轧制（延伸率5.2）中，研究了如下缺陷的变化：保护渣性夹杂物；横向夹层；纵向夹层；飞边；浅的凹坑；深的凹坑；火焰清理；气泡。
直径达3mm的保护渣性夹杂物在轧制过程中被碾碎。而留下条形槽且不会引起微观结构的变化，或者形成深不超过0.15mm的细发纹；横向剖面具有相对平滑壁和钝端部的不规则型腔的形状。这些壁是非常弱氧化的具有微不足道脱碳的特征。
直径3～6mm的保护渣性夹杂物在金属轧平过程中形成深达0.35mm的细小裂纹。缺陷形状类似于上面所述的。它具有大的深度和脱碳程度及基于裂纹的分散的氧化皮斑点等特征。
浅的横向夹层（宽度与深度之比不小于5∶1）在轧制过程中被转变成一簇深不超过0.15～0.18mm的细小发纹。
纵向夹层可能导致在被轧制的金属上出现深2.0mm的粗的间断裂纹。微观结构以在缺陷周围存在铁的氧化物为特征，其壁具有撕裂的边缘；裂纹充满氧化皮并呈现相当大的脱碳层。
深的凹坑（直径与深度之比不大于2∶1）在轧制过程中形成一簇深度为1.5～ 2.0mm的分叉裂纹，它们具有不平整边缘并有许多氧化皮贴边；脱碳——沿缺陷至铁素体结构。裂纹与表面成锐角定向。
飞边转变成深0.8～1.5mm的粗的分叉裂纹；裂纹的边缘是不平整的，且脱碳被显示出来。
粗糙的火焰清理在轧制过程中导致形成深0.5～1.0mm的裂纹。这种缺陷的特征乃是缺陷周围区域的相当大的脱碳和氧化。
小气泡（直径在2mm以下）转变成深不大于0.15mm的细长的发纹。缺陷的壁是光滑的，且具有不显著的氧化层和钝端。已证实，直径达6mm的保护渣性夹杂物、宽度与深度比不小于5∶1的横向夹层、小气泡（直径2mm以下）在断面250×320mm连铸坯以大于5的延伸率轧制时，不会导致深度超过允许值的缺陷的形成。
纵向夹层、直径与深度之比为2∶1及更小的凹坑、以及飞边等在轧制前必须清理。但是粗糙的火焰清理可能成为轧制金属表面缺陷的来源，其深度超出允许值的限度。
在断面240×1710mm连铸坯轧制（延伸率在纵向为9.65、横向为1.37、总和为13.23）之前，记下的缺陷有：裂口不大于0.5mm而深不大于10mm的细纵向裂纹；裂口0.5～1.0mm 而深达15mm的分隔的横向裂纹；裂口小于0.5mm而深达8mm的细小横向裂纹群；直径5～20mm的保护渣性夹杂物；波脊高度达5～6mm的结晶器往复运动产生的凹凸不平的振痕（折皱）。
细长的纵向裂纹在轧薄时仍保持沿轧制主方向延伸的窄长铸疤的形状。铸疤在板材上的延伸，超过在铸坯上的裂纹长度（考虑在轧制时的延伸率），看来它取决于轧制中裂纹的扩展。在板材上缺陷的深度。从0.1mm到0.6mm波动。沿裂纹壁发生点状氧化、脱碳、呈现铁素体的贴边。
分散的粗的横向裂纹，在轧制过程中转变成横穿轧制主方向分布的铸疤群。在板材上缺陷的深度是0.2～1.2mm。就缺陷看，显现单侧的点状氧化和脱碳。
沿结晶器振痕的细的横向裂纹在轧制后形成一群沿轧制主方向取向的细小铸疤，缺陷深度——从0.1到1.0mm。按缺陷的部位看发生单侧点状氧化、深达0.5mm的表面脱碳。
直径6～20mm的保护渣性夹杂物在轧制后导致凹凸不平的单个铸疤或者沿轧制主方向延伸的扁圆状的保护渣坡道；缺陷的深度达到1.0mm。来源于直径达5mm的保护渣性夹杂物的缺陷深度不超过0.3mm。按缺陷的部位看，没有显现结构变化。
来源于结晶器振动的振疤（折皱）在轧制后形成深0.3mm细小铸疤。在横断面上缺陷仍是带单侧点状氧化和脱碳的倾斜裂纹。
这样一来，来源于结晶器振动的凹凸不平的振痕、直径达5mm的保护渣性夹杂物、裂口不大于0.5mm而深达10mm的细长纵向裂纹等不会导致在轧材上产生需要按
ΓOCT14637～89修整的缺陷。
在横向和纵向试样上显示和检验。铸坯内部组织的缺陷（图3）。借助对酸浸的试样或硫印与分级的标准试样加以比较来进行宏观组织的评定。在某些情况下的轴向化学不均匀性用定量方法评定。为此，用钻头由轴向区、中间区和边缘区钻取分析用试样。钻头的直径——在铸坯边长的5～10%的范围内。为了研究目的，利用逐层刨削轧坯，对每一层表面用光谱方法和X 线照相法作分析。
在表3中列出影响铸坯内部组织缺陷的形成和发展的一些因素。
表3 影响连铸造坯内部缺陷发展的一些因素
因 素
角
部 裂纹
中间 裂纹 轴向区裂纹 中心偏析 中心 缩孔 中心裂纹 气泡
边缘点 状杂质 簇状 裂纹
钢水成份 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 炉外处理 ☆ ☆ ☆ YHPC 型式 ☆ 浇注的温度—速度工况
☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 二次冷却 ☆ ☆ ☆ ☆ 结晶器中通钢量 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 结晶器工作腔的形状
☆ ☆ ☆ 结晶器的润滑 ☆ ☆ 支承系统的状态 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 拉校机构的状态
☆
☆
在连铸坯用不大的压缩比（达到3～3.5）轧制时，中心缩孔减少1.5级而中心偏析减少0.5级。在轧制中的偏析条纹和裂纹以腐蚀性增高的条纹形式显现。按分级系统评价的条纹的酸洗强度和延伸性以及边缘点状杂质等与铸成的铸坯缺陷的数量相关联并当压缩比提高到6～7时也不会变化。
图3 内部缺陷
1—角部裂纹；2—中间（柱状晶）区裂纹；3—中心裂纹；4—中心偏析；5—中心缩孔； 6—簇状裂纹；7—非金属夹杂物；8—皮下偏析带；9—轴向裂纹（网状）；10—气泡
连铸板坯缺陷特征和 缺陷图谱 首钢京唐板坯质检编制 2010年8月8日
一．连铸坯质量特征综述 1.1连铸坯质量定义和特征 所谓连铸坯质量是指的到合格产品所允许的铸坯缺陷的严重程度。对铸坯质量要求而言，主要有四项指标，即连铸坯几何形状、表面质量、内部组织致密性和钢的洁净性；而这些质量要求与连铸机本身设计，采取的工艺以及凝固特点密切相关。 1.2铸坯的检查和清理的意义 提高钢的质量,降低成本,加强产品市场的竞争力是企业追求的目标，生产无缺陷连铸坯以保证高附加值产品优良的性能是永恒的主题，连铸坯的裂纹和夹杂物所产生的缺陷可以说是影响产品质量的两大障碍，生产无缺陷或缺陷不足以影响产品质量的连铸坯,这是要努力达到的目标，而连铸坯裂纹和夹杂物所产生的缺陷是受设备、工艺、管理等多种因素制约的。因此设备、工艺和管理的现代化加上人的质量意识是提高产品质量的关键。，但是在连铸生产中，铸坯的各种缺陷总是无法避免的，铸坯清理对钢厂保障铸坯质量、降低废品比例具有重要意义。 （1）火焰铸坯清理的注意事项 1）一般对表面质量要求较高的钢种，铸坯清理的目的以检查铸坯表面和皮下质量为主，包括夹杂物、气泡、裂纹等分布情况，在清理检查的基础上提供铸坯的进一步处理（清除缺陷、决定铸坯表面质量级别、是否送机器去皮、决定钢种是否达到热送条件等）的意见。 2）微合金钢如Nb、V微合金钢和包晶钢等容易产生角部横裂纹，往往位于铸坯振痕谷底，也需要用火焰清理才能发现。这方面也应引起足够重视。 3）对于包晶钢、中碳钢等钢种，则以人工清理肉眼可见缺陷为主，包括铸坯常见的表面缺陷，如纵裂、角横裂、重接、凹陷、夹渣、毛刺等，以便尽量降低铸坯判废损失。 （2）不良的火焰清理的危害 虽然火焰清理是检查和去除连铸坯表面缺陷的一个极好的方法。但是，这项操作的确需要掌握一定的技巧，一旦能够正确地操作可确保最终产品不产生额外的表面缺陷。连铸坯表面上的深槽、凸脊和界面必须平滑以确保清理操作本身不造成额外表面缺陷。如果采取了正确的操作，轧制表面通常不会产生与清理操作有关的缺陷。一个确保光滑过渡的良好操作是清理工作宽度要6倍于清理深度，如果没有采用正确的清理操作，那么缺陷会折叠，轧制后看起来像一条连续的划伤。 二连铸板坯内部缺陷 1.1中心疏松和缩孔 【定义与特征】在板坯断面上就可以发现中心附近有许多细小的空隙，中心疏松严重时会形成中心缩孔。 【鉴别与判定】用肉眼观察，铸坯轧制压缩比达3～5mm时，中心疏松可焊合，所以小的中心疏松和缩孔可以放过。但是严重的中心疏松会对产品质量危害甚大，所以必须进行切尺处理。 【图谱】
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：
连铸坯质量决定着最终产品的质量, 连铸坯表面缺陷是影响连铸机产量和铸坯质量的重要缺陷。据统计，各类缺陷中裂纹占50％。铸坯出现裂纹，重者会导致拉漏或废品，轻者要进行精整。这样既影响铸机生产率，又影响产品质量，因而增加了成本。铸坯内部缺陷影响产品的机械性能、使用性能和使用寿命。如图6-1所示，铸坯缺陷可分为以下3类： 图6-1 连铸坯表面缺陷示意图 1一角部横裂纹；2一角部纵裂纹； 3一表面横裂纹；4一宽面纵裂纹； 5一星状裂纹；6—振动痕迹; 7一气孔；8一大型夹杂物 (1)表面缺陷：包括表面纵裂纹、横裂纹、网状裂纹、皮下夹渣、皮下气孔、表面凹陷等。 (2)内部缺陷：包括中间裂纹、皮下裂纹、压下裂纹、夹杂、中心裂纹和偏析等。 (3)形状缺陷：方坯菱变(脱方)和板坯鼓肚。 连铸坯凝固过程有哪些特点? 与模铸比较，连铸凝固过程的特点是： (1)连铸坯凝固是热量传递过程。钢水浇入结晶器边传热、边凝固、边运行，形成了液相穴相当长的连铸坯(板坯长20多米)，为加速凝固，在连铸机内布置了3个冷却区： —一次冷却区：钢水在结晶器内形成足够厚且均匀的坯壳，保证出结晶器不拉漏。 —二次冷却区：喷水冷却以加速内部热量的传递使铸坯完全凝固。 —三次冷却区：使铸坯温度均匀化。 (2)连铸坯凝固是沿液相在凝固温度区间把液体转变为固体的过程。连铸坯可看成是液相很长的钢锭，以一个固定速度在连铸机内沿弧形轨道运动。铸坯在运动中凝固。实质上是沿液相固液界面的潜热释放和传递过程。而在凝固界面的晶体强度非常小(仅1～3N/mm2)，由变形到断裂的应变为0.2～0.4％。因此，当铸坯所受的外力(如鼓肚力、矫直力、热应力等)超过上述临界值，就在固液界面产生裂纹，并沿柱状晶扩展，直到凝固壳能抵抗外力为止。这是铸坯产生内裂纹的原因。 (3)连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。凝固生长经历了三个阶段： —钢水在结晶器形成初生坯壳。 —带液芯的铸坯在二次冷却区稳定生长。 —临近凝固末期的液相加速生长。 在凝固过程中，结晶器注流在液相引起的流动和混合对铸坯凝固有重要影响。研究指出：液相上部为强制对流区，对流区高度决定于注流方式、浸入式水口类型和铸坯断面。在液相下部液体流动主要是坯壳收缩、晶体下沉所引起的自然对流，或者是由铸坯鼓肚所引起的流动。流动对铸坯结构、夹杂物上浮及溶质元素偏析有重要影响。 (4)已凝固坯壳在连铸机内冷却可看成是经历形变热处理。凝固壳一方面受到力的作用，另一方面受到喷水冷却，随温度的降低发生相变，组织也发生变化，可能发生硫化物、氮化物质点在晶界沉淀，增加高温脆性，是铸坯产生表面裂纹的根源。 因此，应深入认识上述四个方面相互联系和相互制约的规律，才能在设备和工艺上制订正
连铸方坯疏松缺陷 疏松是连铸方坯凝固组织中一种常见的内部缺陷,多发生在连铸坯中心,如果将连铸坯沿中心线剖开,就会发现其中心附近有许多细小的空隙,这些小孔隙即为中心疏松。还有些疏松在连铸坯断面呈现出不规则分布的点,俗称为锈斑。在铸坯轧制压缩比为3～5时,低等级中心疏松可以焊合,对成品性能并无危害。但对于大等级的疏松,会造成轧制过程中对产品产生裂纹或者是轧制断裂,对轧钢工序危害甚大。 一、中心疏松形成过程 除了极少数金属以外,收缩是凝固过程伴随的必然现象。凝固收缩是否会导致疏松的形成与凝固条件有关。凝固收缩若能得到液相的及时补充则可防止疏松的形成,凝固过程中的补缩通道是否畅通是决定疏松形成的关键因素。中心疏松是铸坯两面的柱状晶向中心生长,碰到一起造成“搭桥”,阻止了桥上面的钢水向桥下面钢液凝固收缩的补充,当桥下面钢水全部凝后,就留下了许多小孔隙。 二、影响连铸方坯疏松的因素 1、拉速的影响。 2、钢种对疏松的影响。 3、疏松与温度的关系。 4、二次冷却方式的影响。 三、预防措施
1、对于不同钢种采取不同的拉速限制措施。 2、不同钢种采用不同的配水制度。 3、降低钢水过热度。 4、采用二冷气水雾化冷却。 5、采用电磁搅拌工艺改善铸坯疏松。 四、结论 (1)中心疏松是铸坯两面的柱状晶向中心生长,碰到一起造成“搭桥”形成;凝固理论表明,凝固区间越大,枝晶越发达,被封闭的残余液相就越多,形成的缩孔就越严重。 (2)实践中,减少铸坯疏松的主要措施为:针对不同钢种采取适当的拉速限制措施;优化二冷配水制度;合理控制H08终点氧位;中间包钢水过热度控制在20～30 ℃之间。 (3)二冷采用气水雾化冷却,中心疏松可控制在0 . 5级,而喷水冷却中心 1 . 5级。 (4)对于结晶器电磁搅拌的150 mm小方坯,采用360～400A电流、4HZ频率,中心疏松一般在0 . 5～1 . 0级以下。
304不锈钢连铸坯表面缺陷分析 摘要：本文对304不锈钢连铸坯进行了解剖分析。在25%的铸坯深振痕或渣坑缺陷试样中观察到了微裂纹或气孔。 关键词：304不锈钢，连铸板坯，表面缺陷 Investigation on Surface Defects of 304 Stainless Steel Slab Abstract: This paper dissected 304 stainless steel slabs. In 25 percents of samples, small cracks or pinholes can be observed under deep oscillation marks or slag hollows. Key Words: 304 stainless steel, slab, surface defect 在不锈钢生产，特别是不锈钢冷轧产品生产中，产品的表面质量控制非常重要。众所周知，钢中非金属夹杂物是冷轧产品表面质量最重要的影响因素之一。我公司在几十年的不锈钢生产中，对钢中非夹杂物的控制做了大量研究和改进工作。特别是自2004年开始，随着我公司不锈钢产量的迅猛增长和大量不锈钢新品种的开发，质量提升成为提高产品竞争力、扩大市场占有率的关键环节。其中，钢质洁净度研究成为重点关注课题，开展了大量试验研究和工艺攻关[1-3]，产品质量得到了明显提升，对我公司不锈钢产品顺利进入钟表、高档装饰面板、高档水槽等行业起到了有力的支撑和推动作用。 近年来，我公司不锈钢钢质洁净度得到大幅提高，产品质量已较为稳定，但目前在奥氏体不锈钢冷轧产品生产中仍存在0.4%左右的“夹杂”废品，且在某些时间内“夹杂”废品的比例会上升到1%以上。随着各项研究工作的逐步推进和深入，我们发现这些冷轧产品“夹杂”缺陷并非都是由非金属夹杂物造成的。 在奥氏体不锈钢连铸生产过程中，连铸板坯的表面质量不仅会严重影响连铸坯修磨率，从而影响全线产品成材率，而且会严重影响冷轧产品表面质量。其中一些连铸坯表面和皮下缺陷在轧材表面会形成形貌类似“夹杂”的缺陷。这些连铸坯表面缺陷的形成与钢种特性、结晶器保护渣物性、结晶器冷却条件、结晶器振动参数等因素有着直接关系。 本文未对奥氏体不锈钢连铸板坯表面缺陷的形成原因及解决措施进行论述。本文选取奥氏体不锈钢中产量最大的304不锈钢，对其连铸板坯表面凹坑、振痕紊乱等缺陷进行了解剖分析。目的是提高我们对连铸坯表面缺陷的认识，为深入研究其产生原因起到铺垫作用。1．奥氏体不锈钢连铸板坯表面缺陷形貌特征及分布 在奥氏体不锈钢连铸板坯表面存在多种缺陷。部分连铸板坯宽面靠近两边部的区域存在局部纵向凹陷，少量连铸坯宽面中部也存在凹陷。连铸坯宽度越大，出现局部凹陷的几率也越大。 多数连铸坯宽面距边部30～180mm的范围内振痕较深，且振痕有紊乱的现象。部分连铸坯在宽面上不规则的分布有渣坑。随着奥氏体不锈钢中合金含量的提高和钢的组织越来越趋向于纯奥氏体组织，铸坯表面的局部凹陷及小渣坑也越多。即钢种从304到316L再到310，连铸板坯表面小渣坑出现的几率增大，数量增多。图1是奥氏体不锈钢连铸板坯表面几种常见缺陷的示意图。 2．缺陷分析方法 为分析局部凹陷、渣坑、深振痕和振痕紊乱处的连铸板坯表面及皮下缺陷，在4个炉号的8块304不锈钢连铸坯表面取了16个缺陷部位试样，试样尺寸约15×15×15mm。从中各取8个试样分别进行水平方向解剖和纵向解剖。然后用光学显微镜和扫描电镜观察剖面上是否存在大颗粒夹杂、微裂纹或其它缺陷。 这8块连铸坯的全氧量在27～33ppm，硫含量在10～14ppm。
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 引言 (3) 1 连铸坯的形状质量控制 (4) 1.1鼓肚变形 (4) 1.1.1 鼓肚产生的原因 (4) 1.1.2 采取的措施 (4) 1.2菱形变形（脱方） (4) 1.2.1 脱方成因 (5) 1.2.2 减少脱方的措施 (5) 1.3圆铸坯变形 (6) 1.3.1 椭圆形变形 (6) 1.3.2 不规则变形 (6) 2 连铸坯的表面质量控制 (7) 2.1振动痕迹 (7) 2.2表面裂纹 (7) 2.2.1 表面纵裂纹 (7) 2.2.2 表面横裂纹 (8) 2.3表面夹渣 (10) 2.3.1 表面夹渣形成的原因 (10) 2.3.2 解决表面夹渣的方法[5] (11) 2.4保护渣性能对连铸圆坯表面质量的影响[7] (11) 3 连铸坯的内部质量控制 (13) 3.1连铸坯的中心裂纹 (13) 3.1.1内部裂纹产生的原因及预防措施 (13) 3.2连铸坯的内部夹杂物 (14) 3.2.1夹杂物的分类 (15)
3.2.2 夹杂物的来源[9] (15) 3.2.3 连铸坯中夹杂物的控制方法[10] (16) 结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)
摘要 连铸坯质量决定着最终产品的质量。从广义来说所谓的连铸坯质量是得到严格产品所允许范围以内，叫合格产品。连铸坯质量是从一下几个方面进行评价的： 1. 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。 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. 连铸坯的纯净度：只钢中夹杂物的含量，形态和分布。 关键词:连铸坯；纯净度；裂纹；保护渣
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 (3) 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 (13) 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 (18) 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 (19) 2.3.3 中间裂纹 (20) 2.3.4 矫直裂纹 (21) 2.3.5 压下裂纹 (21) 2.3.6 断面裂纹----中心线裂纹 (22) 2.3.7三角区裂纹 (23) 2.3.8角部附近的裂纹 (24) 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 (29) 致谢 (30)
连铸坯横裂产生的原因 横裂纹是位于铸坯内弧表面振痕的波谷处，通常是隐藏看不见的。经酸洗检查指出，裂纹深度可达7mm，宽度0.2mm。裂纹位于铁素体网状区，而网状区正好是初生奥氏体晶界。且晶界上有细小质点(如A1N)的沉淀。尤其是C—Mn—Nb(V)钢，对裂纹敏感性更强。 横裂产生的原因：1)振痕太深是横裂纹的发源地。2)钢中A1、Nb含量增加，促使质点(A1N)在晶界沉淀，诱发横裂纹。 3)铸坯在脆性温度900～700~C矫直。4)二次冷却太强。防止横裂发生的措施：结晶器采用高频率(200～400次／分)小振辐(2～4mm)是减少振痕深度的有效办法。2)二次冷却区采用平稳的弱冷却，使矫直时铸坯表面温度大于900℃。3)结晶器液面稳定，采用良好润滑性能、粘度较低的保护渣。4)用火焰清理表面裂纹。 1.连铸坯表面纵裂产生的原因及其防止方法有哪些? 连铸坯表面纵裂纹，会影响轧制产品质量。如长300mm、深2.5mm的纵裂纹在轧制板材上留下1125mm分层缺陷。纵裂纹严重时会造成拉漏和废品。 研究指出：纵裂纹发源于结晶器弯月面初生坯壳厚度的不均匀性。作用于坯壳拉应力超过钢的允许强度，在坯壳薄弱处产生应力集中导致断裂，出结晶器后在二次冷却区扩展。 纵裂产生的原因可归纳为：1)水口与结晶器不对中而产生偏流冲刷凝固壳。2)保护渣熔化性能不良、液渣层过厚或过薄导致渣膜厚薄不均，使局部凝固壳过薄。液渣层<10mm，纵裂纹明显增加。3)结晶器液面波动。液面波动>10㎜，纵裂发生几率30％。4)钢中S+P含量。钢中S>0.02％，P>0.017％，钢的高温强度和塑性明显降低，发生纵裂趋向增大。5)钢中C 在0.12～0.17％，发生纵裂倾向增加。
连铸方坯的缺陷及其处理 1 表面缺陷 1.1 气孔和针孔 定义 : 垂直铸坯表面并在铸坯表面肉眼可见的小气孔并可能以针孔的形式深入表面。 原因 : 钢水脱氧不足、凝固时产生一氧化碳; 脱氧后又钢流二次氧化吸收的气体; 结晶器保护渣质量不合要求; 钢包及中间包烘烤不好 改进方法: 钢水完全脱氧; 不浇注过氧化的钢水; 保持浇注温度;（注温不能过高） 使用干燥的钢水罐及中间罐; 保护渣不能受潮，摆放时间不能太久。 1.2 坯头气孔及针孔 定义: 同1.1,但仅出现在每次浇注的第一根钢坯坯头处 原因: 钢液温度太低; 结晶器中钢水氧化; 保护渣受潮或杂质多; 结晶器内壁上有冷凝水; 引锭头潮湿; 填入结晶器中切屑及废钢有锈、有油或潮湿; 中间罐内衬及钢水罐内衬潮湿; 改进方法: 保持浇注温度; 采用适宜的保护渣; 采用干燥和洁净的废钢及切屑; 绝对避免在结晶器内壁及锭头上产生冷凝水; 干燥及烘烤中间罐; 1.3 夹渣 定义: 表面分布不均匀的夹渣,有时针孔和渣聚集,呈疏松态的外观
原因: 由保护渣耐火材料颗粒和钢水氧化产物以及出钢渣等引起,随着钢流带入并被卷至铸坯表面。 改进方法: 用挡渣出钢; 采用适宜的保护渣及耐火材料; 钢水不能过氧化，注温要合适。 1.4 振动波纹及折叠 定义: 在与铸坯轴线垂直方向上,铸坯表面上以均匀间距分布的波纹振痕，在不利的情况下出现折叠。 原因: 浇注速度波动大,使结晶器中钢液面不稳定。 改进方法: 保持均匀的浇注速度，稳定结晶器钢水液面。 调整振动频率使其与拉速相适应。 1.5 结疤与重皮 定义: 铸坯角部和表面上出现的疤痕 原因: 由于结晶器内坯壳破裂、钢水渗入到结晶器和铸坯之间的夹缝，以及保护渣结块造成。 改进方法: 保证结晶器具有准确的锥度，当结晶器使用时间过长而磨损会使坯壳过早脱离结晶器内壁而导致坯壳破裂。 1.6 分层: (双浇) 定义: 铸坯中间出现分界层 原因: 浇注中断又重新开始浇注时,使两次浇注连接出现重接。 改进方法: 浇注过程中不要断流，拉速要相对稳定，不要忽高忽低。 1.7 纵裂 定义: 分布在铸坯角部的纵向裂纹, 角部纵裂常是拉漏的预兆。 原因: 针孔、气泡及夹杂; 结晶器内坯壳不均匀冷却; 由于铜结晶器中和足辊上有沟槽,缺口,渣子等而引起裂纹; 结晶器壁磨损或单面磨损使该处坯壳提前脱离结晶器壁; 浇注速度过高或浇注温度过高,坯壳厚度薄; 足辊对位不准; 二次冷却水不均匀;
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。
连铸坯内部缺陷 连铸坯的内部质量，主要取决与其中心致密度。而影响连铸坯中心致密度的缺陷是各种内部裂纹、中心偏析和中心疏松，以及铸坯内部的宏观非金属夹杂物。连铸坯的内裂、中心偏析和疏松这些内部缺陷的产生，在很大程度上和铸坯的二次冷却以及自二冷区至拉矫机的设备状态有关。 1）内部裂纹形成的原因各种应力（包括热应力、机械应力等）作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹成为内部裂纹。通常认为内裂纹是在凝固的前沿发生的，大都伴有偏析的存在，因而也把内裂纹称为偏析裂纹。还有一种说法是内裂纹是在凝固前沿发生的，其先端和凝固界面相连接，所以内裂纹也可以称为凝固界面裂纹。除了较大的裂纹，一般内裂纹可在轧制中焊合。 连铸坯的内部裂纹是指从铸坯表面一下直至铸坯中心的各种裂纹，其中包有中间裂纹、对角线裂纹、矫直弯曲裂纹、中心裂纹、角部裂纹。无论内裂文的类型如何，其形成过程大都经过三个阶段： 1 拉伸力作用到凝固界面；2 造成柱状晶的晶界见开裂； 3 偏析元素富集的钢液填充到开裂的空隙中。内裂发生的一般原因，是在冷却、弯曲和矫直过程中，铸坯的内部变形率超过该刚中允许的变形率。通常在压缩比足够大的情况下，
且钢的纯净度较高时，内裂纹可以在轧制中焊合，对一般用途的钢不会带来危害；但是在压缩比小，钢水纯净度较低，或者对铸坯心部质量有严格要求的铸坯，内裂就会使轧制材性能变坏并降低成材率。 2）中心裂纹 铸坯中心裂纹在轧制中不能焊合，在钢板的断面上会出现严重的分层缺陷，在钢卷或薄板的表面呈中间波浪形缺陷，在轧制中还会发生断带事故，给成品材的轧制和使用带来影响 A 裂纹的成因分析 铸坯裂纹的形成时传热、传质和应力相互作用的结果。带液芯的高温铸坯在铸机内运行过程中，各种力的作用是产生裂纹的外因，而钢对裂纹的敏感性是产生裂纹的内因。铸坯是否产生裂纹决定于钢高温力学性能、凝固冶金行为和铸机运行状态，板坯中心裂纹是由于凝固末端铸坯鼓肚或中心偏析、中心凝固收缩产生的。 1 控制铸机的运行状态刚的高温力学性能与铸坯裂纹有直接关系，铸坯凝固过程固、液及诶按承受的应力（如热应力、鼓肚力、矫直力等）和由此产生的塑性变形超过允许的高温强度和临界应变值，则形成树枝晶间裂纹，柱状晶越发达，越有利于裂纹的扩展。因此要减少铸坯发生裂纹的概率，就必须使用于铸坯上应力的总和最小。因此
对轴承钢铸坯渣沟问题的分析对于我厂前段时间生产的220方连铸坯表面有严重渣沟缺陷，严重的渣沟需进行铸坯的修磨方可出厂。笔者对此进行查证，分析如下。 1.渣沟缺陷的外观特征 (1)铸坯表面出现一道不影响轧制的浅沟 (2)随着浅沟逐渐变宽，出现焊点状的钢水渗漏 2．渣沟缺陷的形成机理 经过对许多资料的学习，认为以下观点符合我们实际生产的情况，可以以此形成机理为基础展开研究解决渣沟问题。 由渣沟中存在有振痕的事实，根据振痕形成理论——对于使用保护渣润滑的铸坯，渣沟是由于结晶器下行时，粘在结晶器壁上的渣圈对初生坯壳进行挤压，致使坯壳向内弯曲而形成。可以推断渣块块必然来源于渣圈。即渣圈中局部存在的较大渣粒，在结晶嚣下行时，对初生坯壳施加了较大的挤压力，致使该处的初生坯壳产生了较大的内弯，在随后结晶器上行过程中，由于泵吸作用，在该内弯处有较多的液渣被吸入，这些较多的保护渣，在随后稳定的坯壳形成过程中。阻碍了该处坯壳由于钢水静压力而产生的向外鼓胀，这样一直持续到坯壳达到足够的厚度、在坯壳与结晶器之间开始形成稳定的气隙。此时这种较大的内弯也同振痕一起被固定在坯壳上。因为渣圈对坯壳的挤压作用是连续不断的，所以形成的这种较大的内弯也是连续不断的，而这种连续不断的内弯就是我们所说的渣构。 并且提出此观点者还认为，渣沟或“冷疤”在经过一段连续化、密集化的渗漏后，会随着一个大渣块的出现而自行消失。此现象在我们厂并没有被重点观测，也不失为一个可以验证此观点的途径。 。出现渗漏的原因：渣沟内部的坯壳本身较簿．而且由于沟内存在振痕，振痕的谷底显然是渣沟缺陷中坯壳更薄弱的地方。当渣沟足够深即坯壳足够薄时，在这些更为薄弱的地方。钢水会突破坯壳与渣层的阻力渗出，特别是在结晶器与坯壳间形成稳定的气隙以后，气隙的形成致使渣道内空间增大，体积密度减小，渣层对坯壳的支撑减弱，这种渗漏出现的可能性进一步增大。渣沟中局部出现渗漏时，随着钢水的再次遇冷凝固，下渣的通道被堵塞，渣道内的压力上升，因而阻碍了渗漏的进一步发展，所以初期发生的渗漏是不连续和间断的，但是随着渣沟的进一步发展、进一步变宽变深，阻碍渗漏发生所需的压力会逐渐增加：当一处渗漏所形成的压力不足以抗拒钢水的静压力时，连续的渗漏就会发生。因此，渣沟发展到一定宽度和深度后，渗漏就会逐渐呈
连铸坯缺陷及预防措施 1、方坯晶间裂纹、 根源 ?Cu 、Ni、Sn、Nb 与Al等元素的影响； ?铸机表面凹限，即使轻微凹限也会引起裂纹； ?保护渣不合适； ?结晶器液面波动严重； ?菱变严重； ?结晶器锥度太小； 措施 减少杂质元素含量； 导致晶间裂纹的最主要原因是粗大晶粒结构以及沿晶粒边界的沉析，所以防止其产生的主要措施是在结晶器初始凝固阶段得以形成细小而均匀的结构； 防止产生凹馅； 用多水口代替直水口； 2、气泡及针孔 铸坯皮下通气孔称为针孔，而皮下闭气孔称为气泡 根源 ?脱氧不好，氢、氮含量高； ?润滑过度，油中含水； ?保护渣中含水； ?中间塞棒吹氩过度；结晶器波动 措施 ?有效地脱氧； ?注流及钢液面进行有效保护； ?加热润滑油及保护渣； ?采用EMS可有效减少针孔与铸坯表面皮下气泡的数量； ?减少结晶器液面波动 3、铸坯表面夹渣 根源 ?钢水脱氧不够； ?钢水中氧化铝含量高，SiO2、MnO与FeO含量低（铝镇静钢）； ?耐火材料质量差；结晶器喂铝线； ?中包水口及结晶器中形成的块渣进入钢水。 措施 ?采用无渣出钢； ?对钢水进行有效脱氧，采用保护浇注； ?中间包碱性覆盖剂； ?加深中包，增大中包钢液深度； ?中包采用挡堰； ?采用能快速吸收钢水夹杂的保护渣（高碱度）； ?加大保护渣的用量； ?减少结晶器液面波动，水口侵入深度必须100-150mm 4、横向裂纹
横向裂纹通常出现在角部，但中部区域也会出现，横向裂纹一般出现在振痕的底部。 1、因热脆而形成的表面裂纹 ?C含量0.17-0.25%； ?S含量高； ?随合金元素含量增加，如：Al、Nb、V 及大于1%Mn，裂纹数量增加； ?Al、Nb、N及C沉析于晶粒表面； ?二冷区冷却不挡导致晶粒粗大； ?二冷区支撑辊对中不好； ?保护渣选择不当； ?负滑脱时间过长。 2、横向角部裂纹 角部冷却过度； ?结晶器冷却不当； ?结晶器和支撑辊对中不好； ?矫直温度过低； ?高如：Al、Nb、V 及大于1%Mn含量钢水非常敏感，加入钛能有效降低裂纹的程度；?二冷区冷却不均或冷却过度； ?保护渣不合适； ?铜管弯月面区域变形过大； ?钢水温度过低； ?结晶器锥度过大。 措施： ?使S含量<0.020%； ?拉矫机区域温度保持在900℃以上； ?采用多点矫直； ?如果在奥氏体晶粒面存在AlN，加入0.02-0.04%Ti，降低可溶性N含量则可有效减少横向裂纹； ?准确控制结晶器及其锥度、变形和磨损等； ?严格控制结晶器震动； ?调整好二冷区冷却及支撑辊。 5、纵向表面裂纹 纵向裂纹的源头在结晶器，但在整个工艺过程中由于热应力及机械应力，裂纹会长大。该类型的裂纹大多数出现在含1%Mn，0.03%Nb及V的高强度钢种中，与S、P一样，高铝和氮含量也会有影响。 根源： ?高Al、Nb、V、Mn、N、S、P含量； ?变化拉速和增加拉速； ?结晶器液面波动； ?浸入式水口对中不好； ?浇注温度过高； ?结晶器状况不佳；结晶器振动不规则； ?保护渣不合适； ?出结晶器后及喷淋段上部冷却过度；结晶器与足辊对中不好。
怎样提高连铸坯质量 钢材其他合金在完成冶炼过程后，往往首先要浇铸成锭，然后进行其它深加工，注定的凝固组织形态、组织致密度及成分偏析等对后续加工工艺及最终的制件质量具有决定性的影响。连铸坯表面缺陷是影响连铸机产量和铸坯质量的重要缺陷。据统计，各类缺陷中裂纹占50％。铸坯出现裂纹，重者会导致拉漏或废品，轻者要进行精整。这样既影响铸机生产率，又影响产品质量，因而增加了成本。铸坯内部缺陷影响产品的机械性能、使用性能和使用寿命。 连铸坯主要存在着以下几个方面的缺陷：(1)连铸坯纯净度达不到要求。主要指钢中夹杂物的含量超标，形态和分布不合理。夹杂物主要有非金属夹杂物，金属夹杂物，夹渣。其中非金属夹杂和夹渣属脆性物质，轧制时，如果这两种缺陷超标准，极易损坏轧槽导卫，导致轧制故障。同时，极大的影响成品材的质量。(2)铸坯的表面质量。指铸坯表面是否存在裂纹．夹渣及皮下气泡等缺陷。较小的表面缺陷，在轧制时，可以焊接并消除，但在总延伸～定的情况下．表面缺陷超标准，不仅破坏生产的正常进行，而且材的质量也达不到要求。(3)铸坯内部质量。指铸坯是否具有正确的凝固结构，以及内部裂纹，偏析、疏松等缺陷程度，同样这些缺陷的大小、数量也应控制在合理的范围内，否则将直接导致棒材质量不合格。(4)连铸坯的外观形状。指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求，如菱形变形(也称脱方)，铸坯的鼓肚(凸起)，以及与菱形变形相关的凹陷，形状缺陷通常是影响生产的正常进行。如脱方严重，菱变大于12mm，鼓肚大于5mm，将直接导致粗轧件冲击出口导卫，以及轧件拉丝划伤，严重的将在成品材上形成折叠。 纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。要根据钢种和产品质量，把钢中夹杂物降到所要求的水平，应从以下5方面着手：—尽可能降低钢中[O]含量。—防止钢水与空气作用。—减少钢水与耐火材料的相互作用。—减少渣子卷入钢水内。—改善流动促进钢水中夹杂物上浮。从工艺操作上，应采取以下措施： (1)无渣出钢：转炉采用挡渣球，电炉采用偏心炉底出钢，防止出钢渣大量下到钢包。 (2)钢包精炼：根据钢种选择合适的精炼方法，以均匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂物等。 (3)无氧化浇注：钢水经钢包处理后，钢中总氧含量可由130ppm下降到20ppm 以下。如钢包→中间包注流不保护或保护不良，则中间包钢水中总氧量又上升到60～ 100ppm范围，恢复到炉外精炼前的水平，使炉外精炼的效果前功尽弃。 (4)中间包冶金：中间包采用大容量，加挡墙和坝等是促进夹杂物上浮的有效措施。如6t中间包，板坯夹杂废品率12％，夹杂物为0.82个/m2；12t中间包+挡墙，板坯夹杂废品为0，夹杂物为0.04个/m2。 (5)浸入式水口+保护渣：保护渣应能充分吸收夹杂物。浸入式水口材料、水口形状和插入深度应有利于夹杂物上浮分离。
连铸坯质量控制 摘要：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。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。 关键词：连铸坯、质量、控制 正文： (一）连铸坯纯净度度与产品质量 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-Al 2O 3 和Al 2 O 3 的大型夹杂物。 再如，由于连铸坯皮下有Al 2O 3 夹杂物的存在，轧成的汽车薄板表面出 现黑线缺陷，导致薄板表面涂层不良。 还有用于包装的镀锡板，除要求高的冷成型性能外，对夹杂物的尺寸和数量也有相应要求。国外生产厂家指出，对于厚度为0.3mm的薄钢板，在1m2面积内，粒径小于50μm的夹杂物应少于5个，才能达到废品率在0.05%以下，即深冲2000个DI罐，平不到1个废品。可见减少连铸坯夹杂物数量对提高深冲薄板钢质量的重要性。
铸坯表面横裂纹的形成机理 白进恩 （河北钢铁集团敬业钢铁有限公司） 摘要：对连铸中厚板坯表面横裂形成的机理进行分析, 并对工艺、设备、操作等进行技术攻关, 使铸坯表面质量得到改善, 基本解决了铸坯的表面裂纹缺陷。 1、 前言 敬业集团1600 mm 板坯连铸机是一台直弧形连铸机,弧形半径9 m,冶金长度24 m ,其浇铸规格为220 mm ×1600mm ，年产板坯200万吨。敬业钢铁中厚板板坯连铸机自2008年3月份投产以来, 由于工艺、设备及操作等原因, 铸坯合格率低。 2、 缺陷形貌 连铸板坯常见的表面缺陷是横裂纹,横裂纹多出现在大面和边部,位于内弧面振痕波谷处,长度在20 mm 左右,有的长达30～50 mm ,裂纹一般深浅不一,多在2～8mm 。通常情况下,表面横裂纹隐藏在铸坯皮下,不易直接观察到,通过铸坯的表面酸洗或火焰清理后才能显露出来，见图1。近年来,随着技术管理水平的不断提高,铸坯的产量、品种和质量有所改善和提高，但是,裂纹一直得不到控制,产生数量可观的降级品。2011年对工艺、操作及设备等进行技术攻关, 铸坯表面质量得到改善与控制。 轧制较厚规格钢材时，铸坏表面常出现横裂形成“山峰状”、“曲线状”或“M 形状”表面缺陷。影响轧制板的表面质量, 增加钢板表面的修磨量和废品量。 图1 连铸板坯表面横向裂纹（经火焰清理）
图2 钢板表面横裂实物图 3、铸坯表面横裂纹形成机理 结晶器振动的目的是防止初生坯壳与结晶器黏结漏钢，但不可避免地会在 初生坯壳表面留下震动痕迹。而铸坯横裂纹产生于振动痕迹的波谷处，振痕越深，横裂纹越严重。裂纹的发生率还与振痕形貌有关，振痕越深，呈“沟槽”形，曲率半径越小，越容易发生横裂纹和角横裂。连铸坯表面横裂起源于结晶 器中振痕波谷处，最后在矫直过程中形成。横裂形成具体分6个阶段：①靠结 晶器壁生长正常的凝固组织，即细小等轴晶（坯壳晶、激冷层），其晶粒尺寸约500μm；②负滑脱凝壳向内运动，凝壳离开结晶器壁，温度达1 350℃；③导致 表面晶粒异常长大，粗大化达到1mm～2mm；④在大晶粒晶界碳、氮化物析出，弱化的晶界产生微裂纹源；⑤在异常粗大的晶界上形成先共析相铁素体网，其 强度是奥氏体的1/4，构成新的裂纹源；⑥在连铸坯矫直过程中微裂纹扩展成为 裂纹。见下图： ①细小等轴晶粒500μm②负滑脱凝壳向内运动，温度达1350℃③γ晶粒1mm～2mm →→ 3、影响铸坯横裂纹形成的因素 3.1钢水成分 3.1.1碳含量 【C】为0.09%~0.15%时，板坯坯壳厚度不均匀性强，对裂纹敏感性较强，这 是由于在弯月面附近坯壳形成过程中，发生包晶相变反应，坯壳发生了较大的 体积收缩和线收缩引起的，同时与该碳范围铸态奥氏体晶粒大，延伸率较低有关。
第二篇连铸板坯缺陷(AA)
第二篇连铸板坯缺陷(AA) (1) 2.1表面纵向裂纹(AA01) (4) 2.2表面横裂纹(AA02) (5) 2.3星状裂纹(AA03) (6) 2.4角部横裂纹(AA04) (7) 2.5角部纵裂纹(AA05) (9) 2.6气孔(AA06) (10) 2.7结疤(AA07) (11) 2.8表面夹渣(AA08) (12) 2.9划伤(AA09) (13) 2.10接痕(AA13) (14) 2.11鼓肚(AA11) (15) 2.12脱方(AA10) (16) 2.13弯曲(AA12) (17) 2.14凹陷(AA14) (18) 2.15镰刀弯(AA15) (19) 2.16锥形(AA16) (20) 2.17中心线裂纹(AA17) (21) 2.18中心疏松(AA18) (22) 2.19三角区裂纹(AA19) (24) 2.20中心偏析(AA20) (26) 2.21中间裂纹(AA21) (27)
2.1表面纵向裂纹(AA01) 图2-1-1 1、缺陷特征 表面纵向裂纹沿浇注方向分布在连铸板坯上下表面，裂纹深度一般为2mm～15mm，裂纹部位伴有轻微凹陷。在连铸浇注过程中，当连铸板坯坯壳在结晶器内所受到的应力超过了坯壳所能承受的抗拉强度时，即产生表面纵向裂纹。表面纵向裂纹缺陷在结晶器内产生，出结晶器后若二次冷却不良，裂纹将进一步加剧。 2、产生原因及危害 产生原因： ①钢中碳含量处于裂纹敏感区内； ②结晶器钢水液面异常波动。当结晶器钢水液面波动超过10mm时，表面纵向裂纹缺陷易于产生； ③结晶器保护渣性能不良。保护渣液渣层过厚、过薄或渣膜厚薄不均，使连铸板坯凝固壳局部过薄而产生表面纵向裂纹； ④中间包浸入式水口与结晶器对中不良，钢水产生偏流冲刷连铸板坯凝固壳，而产生表面纵向裂纹。 危害：轻微的表面纵裂纹经火焰清理后均能消除；表面纵向裂纹严重时可能会造成漏钢；表面纵向裂纹若送热轧进行轧制可能导致热轧产品出现分层、开裂缺陷。 3、预防及消除方法 ①控制好钢中碳含量，使钢中碳含量不在裂纹敏感区； ②减少结晶器钢水液面异常波动，将结晶器钢水液面波动控制在±5mm以内； ③选择合适的结晶器保护渣； ④保证中间包浸入式水口与结晶器对中，防止钢水出浸入式水口侧孔后出现偏流。 4、检查判断 肉眼检查，必要时用钢卷尺测量裂纹长度及其分布位置； 表面纵向裂纹一般通过火焰清理可以消除，火焰清理不合格的表面纵向裂纹缺陷坯判废。
连铸坯表面质量缺陷及处理措施 【摘要】对于连铸板坯而言，振痕和裂纹是其主要的质量缺陷问题。虽然这个缺陷在大多数情况下对连铸坯的质量影响不大，但是如果不及时有效的处理调还会带来很多附加的质量问题。尤其是在生产不锈钢和高强度钢品种时，这种质量缺陷所带来的弊端更加明显。 【关键词】连铸坯；振痕；质量影响 1振痕形成机理 在连铸坯生产中，振痕和裂纹是两种最为常见的质量缺陷问题，主要是由于弯月面顶端溢流造成的，该缺陷形成以后会附带其他质量缺陷一并产生。 2振痕对铸坯质量的影响 振痕对连铸坯的质量影响会导致后期出现列裂纹，包括横裂纹、角部横裂纹及矫直裂纹。如果连铸坯内掺杂的杂质较多，会导致大规模网状裂纹的出现，甚至出现穿钢现象。如果在连铸坯出现振痕的地方晶粒很大，就会产生晶间裂纹现象，在这样的情况下需要对连铸坯修磨，从而提高成材率。 3影响振痕深度的因素 振动参数对振痕形状和深度有重要影响。其中振幅、频率、负滑脱时间及振动方式最为重要；结晶器保护渣的耗量、粘度、保温性能及表面性能等有着重要影响；.钢的凝固特性对振痕有着重要影响，特别是当钢中碳含量和钢中Ni/Cr 比影响最突出。当钢中碳含量为0.1%左右，Ni/Cr≈0.55左右，铸坯表面振痕最深。 4减少振痕深度的措施 采用小振幅（s）、高频率（f）及减少负滑脱时间（tN），可以有效的减少振痕的深度；采用非正弦振动方式可以减少振痕的深度，这是因为非正弦振动其负滑脱时间tN比正弦振动短；采用渣耗量低，粘度高的保护渣，可以使振痕深度变浅。采用保温性能好和能增加弯月面半径的保护渣可以减少振痕深度；提高不锈钢、钢液的过热度，尤其是含钛和含铝的不锈钢对减少该钢表面振痕深度是有效的。 提高结晶器进出冷却水的温差，对减少振痕深度是有利的。 5铸坯表面裂纹 5.1表面纵裂纹
YJ0714-连铸坯凹陷、纵裂缺陷事故分析 案例简要说明:依据国家职业标准和冶金技术专业教学要求，归纳提炼出所包含的知识和技能点，弱化与教学目标无关的内容，使之与课程学习目标、学习内容一致，成为一个承载了教学目标所要求知识和技能的教学案例。该案例是连铸坯凹陷、纵裂缺陷事故分析与处理案例，体现了连铸保护渣、连铸冷却制度等知识点和岗位技能，与本专业连续铸钢课程铸坯缺陷单元的教学目标相对应。
连铸坯凹陷、纵裂缺陷事故分析 1.背景介绍
某小型转炉炼钢厂，拥有两座脱碳转炉,容量均为50t，方坯连铸机。该厂生产满足不同需求的窄带钢。 2013年2月26日轧钢车间在轧制E3-2319炉次时，发现三支凹陷纵裂，四支角部凹陷铸坯，由于已轧制的三十六件带钢无法确认是否存在此缺陷，被迫回炉处理，构成连铸方坯角部凹陷、纵裂事故。 2.主要内容 2.1.事故经过 2013年2月26日轧钢三车间在轧制E3-2319炉次时，发现三支凹陷纵裂，四支角部凹陷铸坯，由于已轧制的三十六件带钢无法确认是否存在此缺陷，被迫回炉处理，构成连铸方坯角部凹陷、纵裂事故。 2.2.事故原因分析 一、转炉工序 （一）成份控制（%） 从成份控制看，各成份均在钢种内控范围内，不是造成铸坯缺陷的原因。（一）温度节奏控制（℃、min） 从流程温度看，符合连铸GF08工艺要求，不是造成铸坯凹陷的主要原因。 因此可以排除转炉钢水的影响。 二、连铸工序
（1）现场勘查，本次铸坯凹陷缺陷、纵裂距角部60-70mm，一般经验认为，因结晶器问题造成的纵裂缺陷应距角部20-30mm，所以本次缺陷可排除结晶器的影响。 （2）本炉次浇钢时间24分钟，钢包容量42吨，推算拉速1.16米/分，拉速控制应在合理范围内，可以判断拉速影响不大。 （3）150*330坯型采用的是双侧孔侵入式水口，在双侧口垂直面有标记线，安装时采用标记线对中方式，现场了解侵入式水口安装时都格外小心，本炉次拉钢时钢水液面平稳，安装错误的可能性不大，可以排除影响。 （4）综合分析，本炉次产生铸坯凹陷、纵裂缺陷最大的可能原因，应是保护渣性能缺陷，导致结晶器内热传递不均匀，铸坯凝固应力集中造成。 2.3.预防措施 （1）将现用保护渣送检，待检验结果出来后，结合厂家做好优化方案。 （2）每次停机检查、清理喷嘴，确保喷淋效果。 （3）每月最少一次对铸机样弧。 （4）倒运凉铸坯时对外观轻微缺陷的要将表面氧化铁皮进行清理，能够满足目测是否铸坯存在凹陷、裂纹的缺陷，外观无缺陷的最少1根/吊的抽检。 （5）倒运热铸坯时钢坯倒运工对每吊铸坯全方位检查，发现问题铸坯及时反馈，采取措施。 （6）配水工严格控制结晶器水温差在7—9度之间。 （7）生产过程中出现缺陷铸坯时，拉钢工第一时间更换中包长水口防止因水口内腔冲刷导致钢水流场改变，同步检查铸坯二冷回温情况。 控制结晶器液面波动在正负3mm范围内，拉速不得长期低拉速，连铸二冷回温不得大于150度/米。 3.教学目标 (1)进行事故判定，掌握方坯裂纹、凹陷的成因和相关的预防措施；