连铸坯凝固及铸坯质量.docVIP

连铸坯凝固与铸坯质量 50.钢中微量元素对连铸坯质量有何影响? 　 所谓钢中微量元素分为两类：一类为有意加入的元素，如为改善机械切削性能加入S、Pb、Se、Te，为抗腐蚀加Cu等。另一类不是有意加入而是由炼钢炉料和浇注过程带入的元素，如来自炉料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，来自结晶器的Cu，来自保护渣的S等。 　 对于炉料带入的这些微量元素，对用高废钢的电炉冶炼是一个实际问题，在冶炼过程去除这些元素是很困难的，残留在钢中对质量的影响是： 　 (1)结晶器裂纹：结晶器弯月面铜板由于热疲劳的原因常常出现网状裂纹。如果保护渣中的硫和钢中的锌渗入铜板会形成深的裂纹而报废。 　 (2)铸坯表面裂纹：由于铸坯表面铁的氧化而使Cu、Sn、Sb等元素富集，形成细小表面晶间裂纹。一般对钢筋钢无多大影响，而对特殊钢就会带来危害。铸坯表面Ni的富集，可以抵销Cu的有害作用，因为Cu—Ni形成晶间化合物熔点较高。 　 (3)铸坯内部裂纹和偏析加重。微量元素S、P偏析是输送酸性气体的高强度管线钢产生裂纹的根源。因此要求把钢中硫降低到5ppm，磷降到25ppm，以满足所要求性能。 　 只有采用精选炉料或炉料搭配使用(如采用海绵铁)，以减少炉料带入的微量元素。提高钢质量。 　 51.脱氧方式对连铸坯质量有何影响? 　 脱氧方式会影响钢中夹杂物类型、钢水流动性和钢的清洁度，因此选择脱氧方式是非常重要的。一般的钢常用Si、Mn脱氧较好，这些脱氧剂一般形成可变形的球形硅酸盐夹杂物，这种夹杂物能上浮排除且不影响钢水可浇性。用铝脱氧会形成高熔点(2050)成串簇状不变形的Al203夹杂，这种夹杂物会影响钢水的可浇性，还会沉积在中间包水口壁上造成水口堵塞，影响浇注正常进行。采用Si-Ca脱氧，脱氧效果、夹杂物形态和钢水的可浇性都较好，但价格较贵，加入时产生烟雾，污染工作环境。 52.特殊钢凝固有哪些特点? 　 特殊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Al2O3、TiO2、TiN、Ti(CN) (Cr—Al)2O3、(Mn—Ti)2O4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(18～20％Cr，8～10％Ni)的TL(液相线温度)=1449，Ts(固相线温度)=1393，T=TL一TS=56；铁素体不锈钢(10～11％Cr)的TL=1507，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δ相或γ相，如铁素体的Cr钢和奥氏体的Cr-Ni钢；2)钢水首先凝固成δ相，然后转变成γ相。如含有δ相的Ni-Cr奥氏体钢；3)钢水首先凝固成δ相，然后发生δ→γ→α相的转变。如CO.53％的低合金钢的凝固。 　 初晶为δ相或γ相对显微偏析有很大的差别。δ相中溶质元素扩散比γ相中快100倍。因此γ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，二次枝晶间距减小，显微偏析减轻。 　 (4)热物理性能：合金钢热物理性能(如导热系数入、热膨胀系数α)变化较大。如表6-1所示，不锈钢导热系数比碳钢要小，而凝固收缩量比碳钢要大。 表6-1　 钢热物理性能 　收缩量/%0～500膨胀系数10-6/导热系数 8001000℃ 不锈钢(Cr-Ni)7.518.3622.825.4 碳钢3-411.739.230.0 纯铁--43.332.8 　 　 二次冷却区传热速率主要受凝固壳厚度的限制。而坯壳传热决定于钢的导热系数。不锈钢导热系数小于碳钢，则凝固速度就有明显的差别。如152mm厚碳钢坯完全凝固需6min，而同样厚的不锈钢坯则需18min，可见凝固速度是与钢的导热系数成比例的。因此对合金钢坯二次冷却区的设计必须充分考虑这点。 　 钢的导热系数不同，凝固组织也不同。如铁素体不锈钢导热系数比奥氏体不锈钢大20～50％，因而铁索体不锈钢典型凝固组织是柱状晶+等轴晶，而奥氏体不锈钢是贯穿的柱状晶，热加工时容易产生裂纹。 　 (5)钢高温性能：钢的裂纹敏感性取决于钢的高温力学性能(延伸率和强度)。如奥氏体不锈钢，高温强度较高(1300的抗拉强度1.23kg/cm2)，可用较高拉速。铁素体(16～18％Cr)和马