刘浏教授-特殊钢棒线材制造技术的进步-安阳解析.ppt

连铸表面质量控制 连铸方坯的表面缺陷 铸坯主要表面缺陷的形貌 神户制钢表面裂纹发生比率 大同知多钢厂表面缺陷发生比率 连铸坯表面缺陷主要包括夹渣、重皮、疤痕、表面横裂、纵裂与角裂以及针孔、压痕和内部裂纹等。 根据裂纹发生率统计，连铸坯表面缺陷集中在表面横裂纹和纵裂纹，其次是针孔和角裂。 表面横裂与纵裂均属于沿晶裂纹，是今后提高方坯表面质量的主要方面。 缺陷类型 形 貌 产生机理 解决措施 非金属夹杂 夹渣或暗线 夹杂物富集,暴露于表面 提高钢水洁净度,凝固过程上浮夹杂物 裂纹 横裂纹 深3~5mm平行于板面 钢材热塑性低,冷却不均匀 优化二冷,提高铸坯冷却均匀性 纵裂纹 深2~3mm,平行于拉坯方向 钢材热塑性低,冷却不均匀 优化二冷,提高铸坯冷却均匀性 角裂纹 铸坯边角部发生横裂 矫直处于低塑性区 提高铸坯矫直温度 针孔 边部纵向呈U形 气体富集于表面 优化吹氩工艺 划伤或压痕 平行于拉坯方向 支撑辊故障 改进冷却与润滑 内部裂纹 对应于凹陷或鼓肚方向 鼓肚使钢水充填不足或产生撕裂 精确控制辊缝和改进辊道冷却 连铸坯表面缺陷的类型与机理 沿晶裂纹的产生机理 沿晶裂纹的形成机理： 试验证明，沿晶裂纹是由于凝固过程中发生???相变，在原始奥氏体晶界上生成粗大的薄膜状铁素体，富集大颗粒(Ti,Nb)(C,N)，造成晶界弱化，在应力作用下发生沿晶断裂。减少奥氏体晶界上析出的薄膜状铁素体生成量，可抑制沿晶裂纹。 低塑性区的形成机理： 多数钢材的???相变温度(A3)为1090K。加工过程中产生的低塑性区波动在650~950℃，正是由于相变中在原始奥氏体晶界上析出粗大薄膜状铁素体造成钢材热塑性降低。减少或消除薄膜状铁素体的析出可避免塑性区低谷的发生。 控制凝固表层组织对抑制裂纹的作用机理： 铸坯凝固前期采用快速冷却，迅速使表面温度降低到A3线以下，生成大量细小铁素体和(Ti,Nb)(C,N)。在随后的回温过程中发生恢复再结晶，但由于铁素体内(Ti,Nb)(C,N)析出浓度积小于奥氏体，使细小的析出物不会被熔解。在随后的冷却和相变过程中，析出物作为铁素体形核质点并产生钉扎作用细化晶粒，避免在奥氏体晶界上析出薄膜状铁素体。 强制冷却改变表层组织的机理 800℃ 裂纹 log[Ti%][N%]r=-14400/T+4.94 log[Ti%][N%]?=-15960/T+5.79 冷却工艺对表面凝固组织的影响 铸坯产生的表面裂纹通常沿着原始奥氏体晶界向内延伸，并集中在原始奥氏体晶界上析出的薄膜状自由铁素体表面。由于晶界弱化形成钢材的热塑性低谷，在表面冷却不均匀等条件下产生应力形成裂纹。 （1）原始奥氏体晶界上析出的薄膜状铁素体使晶界弱化导致裂纹。 （2）通常控制二冷铸坯表面温度，避免在低塑性区进行拉矫的方法不可能完全消除裂纹。 （3）铸坯表面温度完全均匀基本不可能，特别是含镍低合金钢生成特殊的氧化铁皮，改变水冷的能力。 试验方法：按照钢水成份冶炼200kg钢水，浇注成180m厚钢锭。 在钢锭表面5mm处安装热电偶测定表面温度变化。 钢锭冷却分三种模式: （a）强冷模式：表面温度最低点达到870~1050K （b）缓冷模式：表面温度最低点达到1170K （c）弱冷模式：表面温度最低点达到1250K 试验结果：表面凝固组织（5mm以内）如下图所示。 （a）强冷工艺原始奥氏体晶界上未发现薄膜状铁素体，组织细小。 （b）缓冷工艺可隐约观察到晶界上薄膜状铁素体，晶粒较粗大。 （c）弱冷工艺明显观察到薄膜状铁素体，晶粒更粗大。 C Si Mn Cu Ni Nb Al Ti N 0.07 0.2 1.5 0.3 0.7 0.02 0.02 0.01 0.007 钢种成份(%) 表面强冷 表面缓冷 表面弱冷 试验中钢锭表面5mm处温度变化趋势 表层组织控制冷却技术（住友·SSC工艺） SSC工艺装置与控制原理 SSC表层显微组织 SSC表层热塑性测试结果 SSC工艺装备与控制原理： SSC工艺在结晶器主辊下方设置强冷段，迅速将铸坯表面温度降到A3线以下，然后采用弱冷工艺使铸坯表面温度迅速回升到1300℃以上，继续进行缓冷至铸坯完全凝固。 SSC工艺冶金效果： （1）改变表层凝固组织：凝固坯壳5mm以内形成细铁素体、珠光体组织，未发现沿原始奥氏体晶粒析出的粗大薄膜状铁素体。 （2）通过热拉伸试验证明，表层组织已不再存在塑性区低谷，在整个相变区间内面塑率高于60%。 SSC使用效果： （1）在铸坯表面取400mm长，统计和计算表面裂纹生成总长度，采用SSC工艺和传统弱冷工艺相比，裂纹总长度从100mm降到0。 （2