连铸坯疏松及缩孔产生的原因有哪些.pdfVIP

1前言

某钢铁(集团)公司炼钢厂新建了一台1800mm板坯连铸机，设计铸坯规格

为厚200mm、220mm、250mm，宽1400mm~1800mm。试运行期间生产了断面为

250mm×1550mm的Q235、Q345钢板坯，低倍组织检验结果中心偏析和中心疏松

较严重。我们摘录了13个炉批号的低倍检验报告，进行对比检查(如表1)，发

现中心偏析一般为B2.5级，中心疏松为2级左右。当铸坯轧制成材后，做两个

断面相互垂直的焊接试验时，在氧割或切口上出现局部分层。根据该厂生产实际

情况，为尽可能减少中心偏析与中心疏松，生产高质量的铸坯，分析了中心偏析

与中心疏松缺陷的形成原因，提出了具体的预防对策。

2中心偏析与中心疏松形成原因

中心偏析是指钢液在凝固过程中，溶质元素在固液相中进行丙分配时，

表现为铸坯中元素分布不均匀，铸坯中心部位的C、S、P等元素含量明显高于其

它部位。在铸坯厚度中心凝固末端区域常表现为“V”偏析。中心疏松是指钢液

在凝固末期，在铸坯厚度中心的枝晶间产生微小空隙。导致中心偏析和中心疏松

产生的原因很多，且这两种缺陷往往相伴而生。

2.1铸坯凝固组织中柱状晶过于发达

中心偏析和中心疏松形成机理之一是“凝固晶桥”理论，即铸坯凝固过

程中，铸坯传热的不稳定性导致柱状晶生长速度快慢不一，优先生长的柱状晶在

铸坯中心相遇形成“搭桥”，液相穴内钢液被“凝固晶桥”分开，晶桥下部钢液

在凝固收缩时得不到上部钢水补充而形成疏松或缩孔，并伴随中心偏析。当凝固

组织中柱状晶过于发达时，越容易形成“凝固晶桥”，铸坯中也越容易产生中心

偏析和中心疏松。

2.2钢液中易偏析溶质元素含量过高

中心偏析和中心疏松形成机理之二是钢液中易偏析溶质元素析出与富集

理论，即铸坯从表壳往中心结晶过程中，钢液中的溶质元素在固液相界上具有溶

解平衡移动，C、S、P等易偏析元素以柱状晶粒析出，排到尚未凝固的金属液中，

随结晶的继续进行，这些易偏析元素被富集到铸坯中心或凝固末端区域，由此产

生中心偏析和中心疏松。

2.3坯壳发生鼓肚

中心偏析形成机理之三是空穴抽吸理论，即铸坯在凝固过程中若发生坯

壳鼓胀，在铸坯中心就会产生空穴，这些空穴具有负压抽吸作用，使富集了溶质

元素的钢液被吸入铸坯中心而导致中心偏析；在凝固末期由十液体向固体转变发

生体积收缩而产生一定空穴，也使凝固末端富集溶质元素的钢液被吸入铸坯中

心，导致产生中心偏析。因此，铸坯鼓肚量越大，中心偏析就会越严重。

3中心偏析与中心疏松预防对策

由中心偏析与中心疏松形成原因分析，若能采取措施促进铸坯中心凝固

组织等轴晶化，减少钢液中易偏析元素含量，控制铸坯鼓肚量，就可以减缓中心

偏析和中心疏松的产生。

3.1提高钢水纯净度

钢中含碳量与凝固组织关系密切，影响柱状晶和等轴晶的生长比率，必

然对铸坯中心偏析和中心疏松的产生起决定性作用。有研究表明[1]，在其它条

件相同的情况下对含碳量分别为0.3%、0.1%和0.6%的一种钢进行浇注，发现其

柱状晶长度、中心偏析宽度和中心疏松空穴按含碳为0.3%~0.1%和0.6%的顺序依

次增加。因此，必须提高转炉生产中碳的命中率，准确控制钢液中的碳含量。

钢液中S、P等是易偏析元素，它们在钢液中的含量和分布形态影响铸坯

的中心偏析和中心疏松。通过冶炼洁净钢，如采用铁水预处理或钢包脱硫等技术，

降低钢液中S、P等易偏析元素含量，提高钢水纯净度，可有效防止中心偏析和

中心疏松的产生。

3.2控制铸坯鼓肚量

控制铸坯鼓肚量，可以有效减缓中心偏析产生。铸坯鼓肚量的大小主要

与二冷区辊间距、坯壳厚度、钢水静压力等有关。辊间距越小，坯壳越厚，钢水

静压力越小，鼓肚量就越小。因此，在设计连铸机时，尽可能设计采用小辊径密

排辊列布置，缩小辊间距；采用刚性多节辊，防止支承辊变形；连铸机不宜过高，

以便于降低液相穴高度，减小钢水静压力；在生产中对二冷区夹辊需严格对弧。

3.3控制浇注温度和拉坯速度

浇注温度是影响柱状晶生长的重要因素。浇注温度高，铸坯柱状晶发达：

浇注温度低，铸坯等轴晶发达。因此，在不引起水口冻结的情况下，应尽可能采

用低过热度浇注。在生产操作中，可根据各厂经验，对不同钢钟制定相应的钢水

罐和中间罐目标过热度基准。国内某厂的经验是：在生产