连铸综述

连铸坯质量缺陷及控制措施

连铸坯缺陷形成的比较复杂，不仅与冶炼的入炉原料质量、冶炼的工艺、温度控制、连铸机浇铸工艺参数等有关，而且与中间包、结晶器、震动装置、二次冷却段以及连铸机弧形半径等设备参数有关。

连铸坯的缺陷分为三大类，即铸坯形状缺陷、内部缺陷、表面缺陷。

1 连铸坯形状缺陷

连铸坯形状缺陷主要指铸坯发生脱方、鼓肚形变。当铸坯出现形状缺陷时，不但使下道工序生产困难，产生大量废品，严重影响生产的正常进行。而且铸坯的形状缺陷还会引发质量缺陷。

1.1 连铸坯脱方

1.1.1 铸坯脱方原因分析

连铸坯脱方主要是因为结晶器内产生的坯壳厚薄不均匀，坯壳出结晶器后又得不到均匀的二次冷却。坯壳厚薄不均匀的主要原因有：①铜管磨损不均匀；②侵人式水口与结晶器不对中；③结晶器冷却水水缝不均匀，造成坯壳在结晶器冷却不均匀；④保护渣的加人不规范，没有按“黑面操作”的要求进行，同时结晶器液面波动大，导致液态保护渣不能均匀地从弯月面流人铜管内壁和坯壳之间，坯壳和铜管之间渣膜厚薄不一，造成冷却不均匀。 1.1.2 连铸坯脱方问题的解决

(l)严格按照图纸调整好振动台、扇形段托辊的三维位置，使铸机对弧良好。 (2)提高中包水口的安装精度，调整好侵人式水口与结晶器的对中，确保侵人式水口与结晶器的对中偏差不超过10mm。

(3)改正结晶器水缝的调整方式，用塞尺调整代替目测调整；选用设计和制

造精度高的水套；提高工作责任心，确保水缝调整误差不超过0.1mm。

(4)加强对结晶器的管理，建立结晶器跟踪卡，注明结晶器上、下线的上下口尺寸、下线原因、修复内容。观测铜管磨损情况，以了解铸机对弧情况和工艺状况。铜管倒锥度小于0.4%/m就不得使用。

(5)结晶器保护渣的加人严格按“黑面操作”，即勤加、每次小量加，见红加。 (6)加强对二冷室的管理，提高二冷水的均匀程度，要求二冷水无泄露；喷淋管对中良好，对中偏差不超过2mm，喷淋管无变形；喷嘴无堵塞，无熔损，无脱落。

(7)加强二冷水的水处理，提高二冷水的水质，减少拉钢过程中的喷嘴堵塞。 (8)加强结晶器冷却水的水处理，防止铜管外壁结水垢，以利于坯壳的均匀冷却，并防止铜管因结水垢而烧损、变形。

(9)控制好钢水温度和节奏。

2 连铸坯内部缺陷

连铸坯的内部缺陷可分为内部裂纹（挤压裂纹、中间及中心裂纹、角部纵向裂纹），中心疏松、中心偏析和非金属夹杂物。

2.1 内部裂纹

各种应力(包括热应力、机械应力、相变应力等) 作用在脆弱的凝固界面上产生的裂纹称为内部裂纹。

(l)挤压裂纹

铸坯带液芯矫直时，拉矫机压力过大是造成挤压裂纹的主要原因。 (2)中间及中心裂纹

中间裂纹也叫冷却裂纹，它是在柱状晶间产生的裂纹，其位置一般在中间，故称中间裂纹，又因它是铸坯在凝固过程中过冷或二次冷却不均匀所产生的热应

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力作用在树枝晶间较弱的部位而产生的，故也称冷却裂纹。

合理的二次冷却比水量、控制合适的钢水过热度是减少该裂纹的有效方法。 中心裂纹主要是因为铸坯带液芯矫直，在矫直时液芯半径过大，固/液界面应变率超过钢种规定，因此应控制拉速，将矫直时的液芯半径控制在允许范围内。

(3)角部纵向裂纹

角部纵向裂纹与脱方伴生，解决了脱方即可解决角部纵向裂纹。

2.2 铸坯夹杂

铸坯的夹杂包括表面夹杂(渣)和内部夹杂，要解决铸坯夹杂问题，首先要分析夹杂的来源，然后找到防止夹杂进人铸坯的办法。夹杂主要是酸性氧化物和A1203及其化合物，其主要来源于冶炼、脱氧、合金化、耐火材料、钢水二次氧化，因此必须在冶炼、脱氧合金化、耐火材料、防止钢水二次氧化上做工作。 2.2.1 钢中夹杂的来源及控制

冶炼终点时的钢水温度和碳含量均应达到指定范围，终点温度过高势必增加出钢过程的氧化，降低合金收得率，增加钢中夹杂物含量。终点温度过低则需补吹，则降低终点碳含量；终点碳含量低，则钢中游离氧含量高。脱氧合金化时大量的合金用于脱氧产生脱氧夹杂，钢中夹杂增加。钢中夹杂越多，钢水钻度越大，越不利于钢中夹杂物上浮，且容易形成50μm以上的宏观夹杂。

钢水及铸坯中不可能完全没有夹杂物，只要夹杂物颗粒小于40μm就不会对铸坯的轧制和性能造成大的问题。因此可以通过微合金化和钙处理对钢中宏观夹杂作变质处理，使大颗粒且分布不均匀的宏观夹杂变质成小颗粒分布均匀的小颗粒夹杂。目前，美、日等国微合金处理钢占其粗钢产量的80%以上，我国微合金处理钢年产量只有350万吨左右，微合金处理钢使用的合金主要有铭、钦、钒合金及稀土金属。

钢水二次氧化是夹杂物的又一来源，钢水的二次氧化包括空气对钢水的氧化及钢水接触到的耐火材料、保护渣对钢水的氧化，应尽可能地减少钢水与空气的

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接触；碱性耐材对钢水的二次氧化较酸性耐材弱，应尽可能用碱性耐材取代酸性耐材；大包、中包保护渣使用专用碱性保护渣。为了保温效果好，可以在碱性保护渣上面加谷壳(酸性保护渣)保温；结晶器保护浇注时保护渣对钢水的氧化较敞开浇注要少得多。

耐火材料的剥落是夹杂物的又一来源，碱性耐材较酸性耐材高温性能好。同时应提高耐材质量。 2.2.2 减少铸坯夹杂的措施

要控制铸坯夹杂，一方面要减少钢中夹杂，减少了钢中夹杂，就控制了源头；另一方面就是控制夹杂进人结晶器，这就减少了结晶器保护渣吸附夹杂的压力；再有就是减少夹杂，特别是减少宏观夹杂进人铸坯。

(l)控制好钢水的温度和节奏。

控制好钢水的温度和节奏有以下优点：①保证钢水在大包里的镇静时间，使钢包钢水夹杂充分上浮；②稳定拉速；③稳定中包液面，防止因钢水接不上而大幅降低拉速和拉空中包，使中包液面大幅降低而造成汇流旋涡卷渣进人结晶器，造成铸坯夹杂。

稳定的钢水温度和节奏有利于将中包温度控制在规程范围，防止因钢水过热度过高造成铸坯偏析加重，产生疏松和缩孔；同时防止因钢水温度过低，钢水在结晶器里表面结壳，夹杂物无法上浮，造成铸坯夹杂。

(2)使用大容量、深容池中包。

中包有效容积大，钢水在中包里的平均停留时间长，有利于夹杂物上浮，特别是对于大包浇至尾期，大包钢水液面低，在大包水口处产生汇流旋涡卷渣进人中包的钢水更需要在中包中有足够的停留时间，一般要求钢水在中包里的平均停留时间应大于10min。

中包深熔池，可减轻大包钢流对中包底部耐材的冲刷，减少耐材剥落夹杂，同时防止穿包事故；大包钢流对中包冲击区的钢水有强烈的扰动，中包熔池深，可防止大包钢流产生的紊流将带有夹杂而又未在中包里停留的钢水注人结晶器。

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(3)严禁中包低液面浇注。

中包液面低，不仅加重了大包钢流对中包耐材的冲刷和加大了对中包钢水的扰动，而且容易造成夹杂卷人结晶器，因此要求机长控制好钢水节奏；浇钢组长根据节奏控制好拉速，尽可能地将拉速稳定在一定范围；大包工控制好中包液面。总之尽量减少夹杂进人结晶器。

(4)控制大包下渣，加强中包溢渣。

中包渣主要来源有：钢中夹杂上浮；大包钢水浇至尾期，大包水口汇流旋涡卷渣进人中包；耐材侵蚀；中包加人的保护渣；二次氧化产物。

(5)控制钢水的二次氧化。

采用碱性中包耐材代替酸性中包耐材，这样不仅提高了中包使用寿命，而月提.高了钢水的洁净度，减少了铸坯表面夹杂和内部夹杂。

(6)防止水口破损夹杂进人铸坯。

侵人式水口在浇钢过程中逐步被冲刷、侵蚀，口的冲刷、侵蚀快，夹杂容易进人铸坯形成夹杂，更可怕的是在浇钢过程中水口破损、断裂，破损、断裂的部分进人结晶器，没有被及时捞出，在钢水过热度低的情况下包裹在铸坯里面，形成超大型夹杂，严重地影响铸坯的轧制和轧材的性能。

因此，在规定炉数范围内水口破损，断裂，必须立即更换，并立即将水口破损、断裂部分捞出来。

(7)稳定结晶器液面。

在浇钢过程中的钢水中，总有部分没有上浮的夹杂进人结晶器，并上浮到结晶器钢水表面，在保护浇注过程中被保护渣吸附(敞开浇注则必须捞出来)。若结晶器钢水液面不稳定，则铸坯会产生较深的异常振痕，保护渣深人其内，形成表面夹杂(渣)，液面波动还容易将结晶器钢水表面的保护渣圈卷入铸坯内部形成内部夹杂。

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