连铸坯表面裂纹形成及防止 材料成型教学课件.pptVIP

北京科技大学博士生开题报告 连铸坯表面裂纹形成及防止 蔡开科 孙彦辉 北京科技大学冶金与生态工程学院 内容 1 前言 2 铸坯表面纵裂纹 3 铸坯表面横裂纹 4 铸坯表面星形裂纹 5 结论 1.前言 1.前言 铸坯裂纹是影响连铸机产量和铸坯质量的主要缺陷。据统计铸坯各类缺陷中的50％为裂纹。铸坯出现裂纹，重者会导致漏钢和废品，轻者需进行精整。 带液芯的铸坯在连铸机内运行和凝固过程中为什么会产生裂纹，这是一个复杂的问题。当外力作用于带液芯的坯壳上，究竟是否产生裂纹决定于钢的高温力学行为、凝固的冶金行为和铸机设备运行状态。就裂纹而言，可分为铸坯表面裂纹和铸坯内部裂纹两类。如图1-1表示连铸坯常见的表面裂纹类型。 1 前言 2 铸坯表面纵裂纹 2.1 板坯表面纵裂纹特征 表面纵裂纹可能发生在板坯宽面中心区域或宽面到棱边的任一位置产生。图2－1为板坯宽面中心区域的纵裂纹和纵裂纹的显微形貌。以250×1200mm（C=0.08%）板坯为例： 细小纵裂纹：宽度1-2mm，深度3-4mm，长100mm左 右。 宽大纵裂纹：宽度10-20mm，深度20-30mm，长度有 几米，严重时会贯穿板坯而报废 2 铸坯表面纵裂纹 综合分析表明纵裂纹有以下特征： （1） 产生纵裂纹的表面常伴有凹陷（depression），纵 裂纹的严重性与表面凹陷相对应。 （2） 裂纹沿树枝晶干方向扩展。 （3） 裂纹内发现有硅、钙、铝等元素的夹杂物。 （4） 在裂纹周围发现有P，S，Mn的偏析 （5） 在裂纹边缘出现有一定的脱碳层，说明裂纹是在高 温下形成扩展的。 2 铸坯表面纵裂纹 铸坯表面裂纹与中厚板表面缺陷关系： 板坯表面裂纹1—5mm深，当压缩比4.2—6.8，产品裂纹深度为2mm。1000块板坯轧制统计： 轧制厚度 裂纹指数 20mm 0.32 20—40mm 2.98 40mm 11.25 2 铸坯表面纵裂纹 2 铸坯表面纵裂纹 2 铸坯表面纵裂纹 在结晶器弯月面区坯壳厚度生长不均匀的主要原 因是： （1）包晶相变（L+δ→γ）收缩特征，气隙过早形成， 导致坯壳生长不均匀。 （2）工艺因素影响结晶的坯壳生长不均匀。 显然要防止产生纵裂纹，就是要使结晶的弯月面初生坯壳厚度均匀，避免坯壳产生应力梯度。要做到这点，对于包晶相变的收缩特征是由Fe-C相图决定的，人为无法改变，而重要的是准确控制影响结晶的初生坯壳生长的工艺因素，来防止产生纵裂纹。 2 铸坯表面纵裂纹 2.3 影响表面纵裂纹产生的因素 2 铸坯表面纵裂纹 ； 2 铸坯表面纵裂纹 （2） 拉速 拉速增加，纵裂纹指数增加（图2-5）； 拉速增加，渣膜厚度减少（图2-6）。 2 铸坯表面纵裂纹 （3） 保护渣 液渣层厚度10mm，纵裂纹增加（图2-7）。 高凝固温度和高结晶器温度的保护渣，减少结晶器弯月面传热可使纵裂发生率减少50%。 2 铸坯表面纵裂纹 （4） 结晶器液面波动 液面波动±5mm，纵裂纹最少（图2-8）； 液面控制方式对纵裂纹影响如图2-9。 2 铸坯表面纵裂纹 （5） 结晶器热流和冷却 2 铸坯表面纵裂纹 250×1400mm板坯，结晶的宽面平均热流与板坯纵裂指数如图2-11。结晶的侧面热流与纵裂纹指数如图2-12。由图可知：结晶器的宽面铜板平均热流为1.4- 1.6MW/m2 ，侧面平均热流为1.1-1.3MW/ m2，板坯表面纵裂纹发生率最小。 2 铸坯表面纵裂纹 图2-13和图2-14分别为结晶器两宽面铜板和两侧面铜板热流差值与板坯纵裂纹关系，由图可知，对称铜板热流差值控制在±0.05MW/ m2时，板坯表面纵裂纹发生率较小。这说明对称铜板导出热量相同凝固坯壳厚度生长均匀。 2 铸坯表面纵裂纹 侧边铜板热流与宽边铜板热流之比为0.8-0.9时板坯表面纵裂纹最小（图2-15）。如比值太小，说明侧面铜板热流过低，凝固坯壳厚度较薄，钢水静压力作用使侧面鼓胀，加大了宽面坯壳变形，在薄弱