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不锈钢铸坯表面不良原因浅析一．外部缺陷：1.凹坑，凹坑多产生于结晶器上部与坑壳粘连的情况下，粘连处受到拉伸时该处坯壳厚度变薄，薄的地区的温度比其它的地区高，凝固就比较慢，凝固收缩也比别处晚，相邻地区的凝固收缩对其产生作用力，因而产生凹坑凹坑的产生和坑壳与结晶器壁间的空隙大小、结晶器的润滑和振动等情况有关，为了消除凹坑，目前多采用高频率、小振幅的结晶器的振动方式2.结疤、夹渣、重皮、重接，结疤（热疤）是铸坯在结晶器内被拉裂以后，钢液从裂缝溢出又被结晶器冷却而在铸坯表面留下的缺陷。只要注意润滑，稳定注速，防止悬挂就可以防止这种缺陷夹渣是由于结晶器中钢液面上的浮渣被送入铸坯内部造成的；表面夹渣多发生在铸坯表面中部，在“黑皮”状态较容易发现。浇铸过程结晶器保护渣流动性恶化；保护渣吸收浮渣和夹杂物的能力降低；结晶器钢水液面波动大等是造成夹渣的主要原因为防止表面夹渣的产生，可采取如下措施：钢的洁净化；浇铸过程结晶器保护渣Al2O3含量低于20%；控制结晶器钢水表面波动；提高拉速、结晶器采用电磁搅拌技术。重皮是浇易氧化钢种时注温、注速偏低引起的；注温偏低时钢液面上易形成半凝固状态的冷皮，随铸坯下降冷皮便留在铸坯表面而形成重皮针孔，是由于凝固过程中生成的CO\H2气体、吹入的Ar气泡被坯壳捕抓；或连铸坯脱氧不足，是生成铸坯表面或皮下气泡的主要原因为防止针孔缺陷的产生，可采取如下措施：钢液应充分脱氧、脱气、防止二次氧化；减少水口、塞棒吹氩量；控制钢的浇铸流量；优化浸入式水口的直径、深度和夹角二．内部缺陷1.内部裂纹，中高碳钢和某些合金钢铸坯中最常见的一种缺陷，把铸坯切开，检查横断面时，发现内部有由中心向外扩张的裂纹，有时可以开裂到表面2.中心疏松，在连铸坯剖面上不同程度的分散的小空隙，称为疏松。疏松有三种情况，即分散在整个断面上的一般疏松，在树枝晶内的枝晶疏松和沿铸坯轴心产生的中心疏松。一般疏松和枝晶疏松在铸坯轧制可能焊合，而中心疏松则明显影响铸坯质量产生原因在铸坯中心部位，由于枝晶“搭桥”，上部钢水受阻不能对下部钢水的凝固收缩进行及时的补充，因而在晶桥下面，钢水按一般钢锭凝固模式凝固，形成中心疏松或缩孔3.皮下气泡，通常呈圆形或椭圆形分布于铸坯中，一般情况下有皮下气泡的钢坯必先预先处理，皮下气泡严的钢坯要报废或降级处理减少皮下气泡最有效的方法是降低钢中的含氧量，控制好脱氧程度，避免在浇注过程中发生碳氧反应，采用氩气保护浇注或对钢包进行真空处理等，能大幅度减少钢中含气体量4.非金属夹杂，连铸坯中非金属夹杂的总量比模注钢锭低15%-20%5.偏析。连铸钢坯由于冷却强度，结晶快，偏析元素来不及富集，因此比模铸钢锭要小，偏析元素分布比较均匀钢液在凝固过程中，由于溶质元素在固液相中的再分配形成了铸坯化学成份的不均匀性，在铸坯的中心部位C、S、P含量明显高于铸坯的其他部位，就是中间偏析。中心偏析是由于铸坯凝固末期，尚未凝固的富集偏析元素的钢液流动造成的三．形状缺陷1.鼓肚变形，带液心的铸坯在运行过程中，高温坯壳在钢液静压力作用下，于两支撑辊之间发生的鼓胀成凸面的现象，称为鼓肚变形。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量，依此衡量鼓肚变形程度。高碳钢在浇注大、小方坯时，在结晶器下品侧面有时也会产生鼓肚变形，同时还可能引起角部附近的皮鼓肚下晶间裂纹。板坯鼓肚会引起液相穴内富集溶质元素钢液的流动，从而加重铸坯的中心偏析；也有可能引起形成内部裂纹，影响铸坯质量为防止鼓肚变形，应选择合适的辊间距，良好的辊子刚度，保证辊子对中精度，合理的二冷强度。目前趋势采用小辊径，密排多节辊，防止鼓肚，提高铸坯表面质量2.菱形变形（脱方），在方坯横断面上两个对角线的长度不相等称为菱形变形。产生的根本原因在于结晶器弯月面区域的初生坯壳厚度的不均匀进入二冷区进一步发展。①菱变是结晶器4个面不均匀冷却所致。由于受结晶器壁的约束，冷却强的角部形成锐角，附近坯壳较厚，冷却弱的角部表成钝角，附近坯壳较薄，进入二冷区由于坯壳厚度不均造成温度不一致，导致坯壳不均匀收缩而促成菱变进一步发展②结晶器的4个面不同步的间歇沸腾造成坯壳4个面不均匀冷却而导致坯壳厚度不均匀，而菱变的方向性决定于角部坯壳薄弱的程度。结晶器相邻两个而发生沸腾的转换，导致菱变也相应的变换方向菱变会引起角部裂纹等缺陷，并伴有内部裂纹出现，严重时在轧钢时不能咬入，钢坯在加热炉内推钢发生堆钢现象防止铸坯菱变的措施如下：采用合适的单锥度、双锥度或抛物线形的结晶器；增加出结晶器后铸坯4个角部的喷淋水量；二冷区喷淋覆盖铸坯面部，而角部不喷水；结晶器以下600MM距离准确对弧；强化冷却，消除结晶器间歇沸腾气体对钢有危害钢中气体显著地降低钢的性能，造成钢的种种缺陷，带来许多质量问题溶解在钢中的气体，在凝固过程中会出现偏析现象，更严重者会形成中心孔隙。这些孔隙在轧制过程中有的被焊合，但有的却因气体过多而不易焊合。在轧延方向拉长的小气泡呈细细的纹状，称这为发纹。这种缺陷会降低钢的力学性能，特别是它在钢材的横剖面显示为一种点缺陷，从而破坏了钢连续而致密的组织。溶解在钢中的气体也会降低钢的其它物理性能及力学性能，降低钢的塑性，韧性及电磁性能一．钢中的氢（H）能使钢变脆，降低钢的强度、塑性、冲击韧性，称为氢脆。钢中的氢又是“白点”产生的根本原因，使钢在加工时出现方向不一致的发纹裂纹，降低钢的断面收缩率、屈服点及抗拉强度，还严重地降低钢的冲击韧性；在钢的结晶过程，同于氢的偏析、集聚而形成气泡。在气泡周围又富集了C、S、P等活性元素及夹杂物，此部位杂质偏高，是造成轧材径向或横向试样出现石板状断口的原因之一。氮（N）能增加钢的时效硬化性。含氮高的钢在室温下放置很长时间后，过饱和氮从a-Fe中析出，形成弥散分布的超显微氮化组织，使钢的强度、硬度提高，但另一方面以大降低塑性和冲击韧性；氮也是导致蓝脆观象的重要原因。含氮钢在150--300℃在晶间析出Fe4N，造成钢的强度提高而塑性下降。对要求韧性、塑性高的钢应昼降低钢中含氮量。钢中气体都与冶炼时间有关，冶炼时间越长，钢中溶解的气体越多在原材料、耐火材料等条件一定时，可从以下方面加强气体的排除1.在炼钢过程中利用C-O（碳氧反应）反应产生的气泡去气。由于气泡中的H2和N2的分压力近似为零，因此钢中溶解着的氢、氮都会在浓度差的推动力下扩散到CO气泡内，随气泡上上升而排除。因此在冶炼过程保证有良好、有力的脱碳反应，造成熔池积极、活跃的“沸腾”，才会大量地排除钢中的气体2.在出钢后可采用吹惰性气体进行精炼除气，称为气泡法。其原理与CO气泡相同。3.真空去气。氢、氮在钢中溶解度均与它们在气相中的分压力的平方根成正比，若不断地减少氢、氮气在气相中的分压，甚至于接近真空状态时，气相中氢、氮的分压也接近于零，钢中溶解的H、N也很少，这是真空气的原理，也适用于O二．脱氧现代炼钢生产中，在冶炼过程中利用氧去除氧化铁液中的杂质元素。随着冶炼的进行，碳不断降低，夺冶炼末期，钢中元素、钢水温度已调整到合适范围，但在钢液中却溶解了过多的氧。钢中实际氧含量高于平衡值，产生过剩氧。过氧的危害1.氧在固体钢中的溶解度要比在液体钢中溶解度小很多，钢凝固过程中，氧将以FeO的形式析出，分布在钢晶界上，降低钢的塑性及其它力学性能2.凝固过程中，氧逐步析出，与碳反应生成CO气泡，在钢中形成气泡缺陷，直接影响钢坯质量3.凝固在钢坯中的氧，形成FeO与FeS生成低溶点的共晶物，分布在晶界上，在钢加热轧制过程产生热脆现象非金属夹杂物的危害非金属夹杂破坏钢基体组织的连续性，降低钢的力学性能和疲劳性能，使钢的冷热加工性能及某些理化指标恶化非金属夹杂物对钢的性能影响程度取决于夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布情况1.夹杂物是钢的内部组织产生应力集中及裂纹的根源之一夹杂物分布在钢的基体组织中，犹如钢中分布了许多强度极低的空隙。当受到外力作用时，随金属的变形流动，这些非金属夹杂所形成的空隙会长大、延伸而形成显微裂纹或裂纹。因此，夹杂物对与断裂过程有关的一系列指标（塑性、韧性、疲劳性能）均带来很大影响2.夹杂物对钢塑性影响金属材料断裂过程是裂纹不断发生、发展的过程。夹杂物作为显微裂纹的起源，它明显地影响着钢的塑性指标。其中对断面收缩率的影响比对延伸率的影响更为显著，另外条带状的塑性夹杂物和点链状的脆性夹杂物使钢的性能带明显的方向性，会使钢的横向塑性低于纵向塑性3.夹杂物对钢的韧性影响冲击韧性是钢抵抗冲击破坏的能力。金属的韧性断裂是随钢违禁物品的不断塑性形变面逐渐发展的。大多数夹杂物与金属的塑性、弹性有很大差别，它们无法与钢材塑性形变同步形变，因而在它周围便产生越来越大的应力集中，乃至产生微裂纹，最终因裂纹扩延而导致钢的断裂。4.夹杂物对钢的疲劳性能的影响金属材料承受一定的复杂应力或交变应力，经多次循环后发生破坏，这一现象称为疲劳。疲劳过程就是钢组织内部的疲劳裂纹发生与传播的过程，而疲劳裂纹首先出现在材料局部应力集中的部位。因而，非金属夹杂物作为应力集中及裂纹的起点，无疑将降低钢的疲劳极限5.夹杂物对钢热加工性能及冷弯性能的影响硫化物夹杂明显降低钢的热加工性能，它也明显降低钢的冷弯性能6.夹杂物对钢的电磁性能的影响由于非金属夹杂物不是磁性物质，它减少了铁磁性基体的体积；另外它在晶粒内或晶界上使基体变形是产生内应力，使金属基体磁性不均匀，降低了磁性。但在某此场合，控制钢中不同成分、不同数量、不同形态和不同分布情况的非金属夹杂物对钢的某些性能却会起到好的作用。如S、Pb、Te、Ca等元素，它们在钢中与其它元素作用形成非金属夹杂物或金属间化合物或金属夹杂物后，弥散在钢的基体中，可以增加钢的脆性，易于切削，可以降低切削阻力而增加刀具寿命，并保证工作的表面光洁度；在冷轧硅钢中，高度弥散分布的微小夹杂（约0.1nm）有利于形成单一取向的再结晶退火组织结构，此时夹杂被称之为有利夹杂；钢中微小的氮化夹杂（如Al的氮化物）可起到细化晶粒作用，有利于提高钢的韧性。提高连铸坯纯净度的途径连铸钢水的纯净度是由结晶器之上的液态钢水决定的。连铸坯的纯净度应着眼于未进入结晶器前的钢水纯净度的控制。具体有以下控制途径：1.钢液净化处理是生产纯净连铸坯的基础。在钢水进行连铸之前，采用各种精炼技术，对钢水进行净化处理，已成为连铸工艺流程的一个重要环节。钢水处理的具体方法有钢包吹氩、喷粉处理、合成渣洗、钢水加热和真空处理等。2.防止连铸过程中钢水的二次氧化。连铸钢流从钢包到中间包、中间包到结晶器分别采用长水口和浸入式水口进行保护，结晶器采用保护渣浇铸，可成功解决钢水的二次氧化问题3.利用中间包冶金去除钢中的夹杂物。目前，采取在中间包设置上下挡渣墙，采用大容量的中间包、在中间包中安装过滤器等手段，促使中间包中夹杂物的上浮和去除4.在结晶器采取措施，促使夹杂物上浮。选择具有强的吸收夹杂物的保护渣，通过浸入式水口向结晶器中吹入一定的氩气、改变钢水流出水口的角度以及电有磁制动技术等，都有利于夹杂物的上浮和吸收。如何减少钢中非金属夹杂物钢中的非金属夹杂物主要来源于脱氧产物及外来杂质的混入，要减少钢中非金属夹杂物，就应从这两方面采取措施。（1）减少脱氧产物对钢液的污染使夹杂颗粒变大，使夹杂物成为疏铁性（即不被铁液所湿润）；产生不溶于钢液的气态脱氧产物等是比较有效的方法1.采用合适的脱氧制度：夹杂物上浮速度与颗粒半径的平方成正比。颗粒越大，越容易上浮。如脱氧时先加弱脱氧剂锰铁，再加强脱氧剂硅铁，这样就可以产生足够量的MnO并与SiO2结合，生成2MnO·SiO2，它的熔点较低，液态的2MnO·SiO2彼此相撞，便可合并且成大颗粒，有利于上浮，由弱到强的脱氧剂的加入制度，使用复合脱氧剂，更有利于复杂化合物的生成。2.吹氩或电磁搅拌：钢液脱氧后，向钢包吹氩气或采用电磁装置使钢液激烈搅动，增加了夹杂物相互碰撞的机会，使之聚集成大颗粒状而易于排除3.真空脱氧：对质量要求高的钢种，可采用此法。真空脱氧的基本原理是在真空条件下，钢液中碳与氧原有的平衡被打破，使碳氧反应继续进行，钢中含氧量不断降低，达到脱氧的目的，