连铸坯内部质量影响因素探讨

连铸坯内部质量影响因素探讨

贺海伟

陕西龙门钢铁有限责任公司  陕西 韩城 715404

摘要：在采用连续铸造工艺提高铸件产量的同时，要重视铸坯的质量，减少铸坯的缺陷。连铸坯的质量问题不仅严重影响了钢轧制的质量，而且严重时还会造成巨大的浪费。铸坯的高质量是指铸坯的表面质量、铸坯内部质量。入模前，钢液必须清洁。在结晶器中，钢液在结晶器中的凝固情况对铸坯表面质量有直接的影响，同时也会对铸坯内部质量产生一定的影响。

关键词：连铸坯；内部质量；柱状晶

1连铸坯内部质量主要影响因素

1.1比水量

在二次冷却区域，水的比值可作为衡量该区域冷却强度的指标。特定用水量被定义为以升/千克表示的每千克钢铁所消耗的冷却水。二次冷却水的配比对铸坯的质量有很大的影响。若比水量偏高、冷却力度太大，则铸坯表层温度处在较低的脆性区，极易产生表层开裂；若比水量过低，则冷却效果过差，毛坯壳体厚度过薄，液相腔深度过大。若将液体芯拉直，则极易产生内裂，且极易产生漏钢。

1.2过热度

熔体温度对结晶形核的影响最大；在铸坯生产中，影响铸坯质量的主要因素是浇注温度。随着浇铸温度的升高，凝固锋面的形核率逐渐降低，甚至出现等轴晶粒的可能性也越来越小。随着铸坯与熔池温度差的增大，柱状晶的生成变得更加容易。因此，从本质上来说，降低浇铸温度，是抑制柱状晶、扩大等轴晶生长的关键。随着过热度的增大，柱状晶的生长速度加快，等轴晶的生长速度加快；铸坯中间等轴晶区随过热度的下降而增大。

1.3辊缝收缩

在连铸坯表面，由于冷却不均，在连铸坯表面形成了相应的低温区和高温区；在凝固后期，部分钢液在高温区还未完全凝固，而与之相邻的低温区虽然已经完全凝固，但韧性不足，难以承受大变形。当拉矫辊间隙过度收缩时，残余液相静压力将增大，将邻近已凝固或即将凝固的低温区拉出，极易产生内裂纹。

1.4拉速

在连铸坯出模过程中，铸坯的拉速对坯壳的厚度有很大的影响；当浇注速率提高时，毛坯壳的厚度就会降低。虽然随着浇铸速率的增大，铸坯在模腔内的滞留时间有所减少。整体效应就是在脱模过程中减少了毛坯壳的厚度。每提高0.1米/分钟的浇注速率，将使壳厚减小0.6毫米。结果表明，在不同的拉速下，铸坯表面的温度分布随拉速的增加而增加。

2连铸坯内部质量缺陷及其原因

2.1连铸坯表面存在浮渣

夹渣是指在结晶器内飘浮的一种炉渣，具有较高的融点和较低的流动性，常被粘附在铸坯表面上。浸入式水口的剥落、溶出、中间罐、钢水罐的耐火材料内衬、包层也会形成炉渣；铸型的保护渣块没有融化前，咬入时将会形成夹渣；夹杂在结晶器液面上飘浮，不融不溶，不吸不散，被结晶器内的钢水啃噬成渣滓；在不合理的精炼、熔炼、脱氧条件下，钢水洁净度不高，将导致钢水中夹渣的产生。

2.2铸坯时出现气泡

在连铸过程中，由于钢液中产生的气体比大气压力与钢液的静压总和高，从而产生了汽泡。如果这些气体没有及时地溢出来，就会留下，造成汽泡缺陷。结果表明：由于脱氧量不够，产生了气泡；钢中的含碳量、含硅量对气孔的形成有一定的影响；所用的原料含湿量较高，也可能引起汽泡缺陷。

2.3连铸坯表面出现裂纹

由于铸坯断面尺寸，工作表面状况，模具结构，铸造机的铸造条件，熔炼工艺条件，铸钢牌号的化学成分等技术工艺的影响下，都会导致铸坯产生裂纹。随着连铸坯宽度的增大或减少，表层纵裂倾向增大。钢中的 C、 S、 P含量对连铸坯的开裂缺陷有较大的影响。钢中磷、硫含量越高，其塑性越差，强度越低；当P含量超过0.017%时，钢的断裂韧性和强度会急剧下降，而当S含量达到0.025%-0.035%时，钢的韧性和抗拉性能会成倍增加。

3提高铸坯质量的相关举措

3.1及时进行钢水净化

对连铸过程中出现的问题进行了分析，发现了造成连铸过程中出现的二次氧化现象，造成了模具保护喷嘴的熔融破坏，以及在连铸过程中产生的非金属夹杂。应采取的措施包括：确保钢包中钢液的纯净度；当钢液被灌入到钢包中时，将钢液抽成真空。对高合金质量的、钢水，必须进行吸尘，以提高钢水的纯度。对一般的钢，要经过调温、吹氩后才能送入连铸。在进行操作的时候，要注重操作的稳定性，尽量降低变化量，不能出现频繁或过度的波动，还要对中间包中的液位进行控制，不能让液位过低，以免在模具中夹杂着钢渣和非金属夹杂物。

3.2拉坯时控制拉速

结果显示，在较慢的浇注速度下，铸坯内的中心偏析、中心气孔及中心裂缝得到了较好的控制。提高了连铸速度，缩短了铸坯在模腔内的滞留时间，延长了铸坯的凝固时间。这将导致等轴晶形核与长大延迟，柱状晶面积增大，并加大铸坯胀大风险。但是，由于连铸机的生产率是由浇铸速度所决定的，因此，提高浇铸速度与获得高质量的铸坯常常是一对矛盾。所以，按照不同的品种、不同的品质，对不同的拉速、铸坯质量进行统一是十分必要的。

3.3使用电磁搅拌消除偏析

在钢生产过程中，电磁搅拌对扩展等轴晶区和降低中间偏析起到了重要的作用。在液态状态下，采用电磁搅拌方式，可以使熔池内的温度梯度减小，从而使柱状晶的生长条件变差。另外，在搅拌时，因柱状晶末端被截断，使结晶碎屑随钢水流入到液相空腔，并在空腔内生成等轴晶粒。在连铸工艺中，使用了电磁、磁性搅拌。在液相室中，钢液能够细化晶粒、消除偏析、改善铸坯组织、抑制铸坯收缩。在结晶器内采用电磁搅拌技术，可有效地去除铸坯表面产生的气泡及针孔。采用横向交替搅拌的方法，避免了在轴向结晶过程中出现的颗粒间团聚现象，从而有效地解决了结晶过程中出现的气孔、偏析等问题。

3.4使用轻压下技术改善连铸坯疏松

铸坯内部缺陷是由多种原因引起的，其种类繁多，其中以中间偏析、气孔最多。连铸坯存在的缺陷，将对以后的钢材生产带来诸多的质量问题。为解决该问题，采用轻量还原工艺，可有效地解决铸坯中间偏析、气孔等缺陷。在钢坯凝固时，必须对钢坯进行适当的压下，以保证钢坯在偏析、孔隙部位的平移。采用该工艺，可使铸坯产生内腔，从而防止钢材向坯心的侧向位移。同时，通过改变熔体成分的取向，实现熔体成分的再分配，提高铸坯凝固组织的均匀性和致密性，解决中间偏析问题。

3.5合理控制钢水过热度

结果表明：在不同温度下，铸坯中出现的中央偏析、中央裂纹等缺陷会随过热度的增大而增大。实验结果表明，在不同的浇铸温度下，柱状晶的生长受到了很大的影响。在较高的浇注温度下，铸坯内产生了柱状晶体；在较低的浇注温度下，铸坯出现了等轴晶粒。所以，在浇铸过程中，要尽量采用较小的过热度，同时要对中间包内的钢液温度进行严格的控制，以减少过热度。

4结语

（1）过热度对铸坯内部质量的影响很大，且具有明显的规律性。降低过热温度，对提高铸坯内质量有较大帮助。温度应该控制在1~10摄氏度之间。

（2）拉坯速度对铸坯的内层质量也有一定的影响。在此基础上，适当降低拉速，对改善铸坯内质量有较大帮助，且具有一定的规律。

（3）铸坯宽度、比含水率、轧辊间隙收缩等因素也会对铸坯的内层质量产生影响。铸坯宽度较小，对改善铸坯内质量有较大帮助；较高的水含量对提高铸坯的内层质量有较大的帮助。

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