連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)課件

連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)鋼水中常見元素及基本概念鋼中殘留元素及其控制鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論結(jié)晶器傳熱與凝固二冷區(qū)的傳熱與凝固連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制主要內(nèi)容（一）鋼水中常見元素及基本概念主要內(nèi)容（一）1.鋼水中常見元素及基本概念碳（C）：碳是鋼中最基本的對(duì)鋼的組織性能影響最大的元素，鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳鋼的含碳量為0.0218~2.11%，超過此值稱為鐵。此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。1.鋼水中常見元素及基本概念碳（C）：碳是鋼中最基本的對(duì)鋼的1.鋼水中常見元素及基本概念硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15%~0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50%~0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0%~1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15%~20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1%~4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為1.鋼水中常見元素及基本概念錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30%~0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。含錳11%~14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良1.鋼水中常見元素及基本概念磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.040%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小0.030%。在鋼中加入0.08~0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中1.鋼水中常見元素及基本概念鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，1.鋼水中常見元素及基本概念鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。在工具鋼中可提高紅性。

鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。1.鋼水中常見元素及基本概念鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，1.鋼水中常見元素及基本概念釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。

1.鋼水中常見元素及基本概念釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼1.鋼水中常見元素及基本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。1.鋼水中常見元素及基本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼1.鋼水中常見元素及基本概念銅(Cu)：銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無影響。鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

1.鋼水中常見元素及基本概念銅(Cu)：銅能提高強(qiáng)度和韌性，1.鋼水中常見元素及基本概念硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。氮(N):一般認(rèn)為,鋼中的氮是有害元素,但是氮作為鋼中合金元素的應(yīng)用,已日益受到重視。氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性。1.鋼水中常見元素及基本概念硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改1.鋼水中常見元素及基本概念稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。1.鋼水中常見元素及基本概念稀土(Xt)：稀土元素是指元素周2.鋼中殘留元素及其控制

鋼中微量元素分為兩類：一類為有意加入的元素，如為改善機(jī)械切削性能加入S、Pb、Se、Te，為抗腐蝕加Cu等。另一類是由煉鋼爐料和澆注過程帶入的元素，如來自爐料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，來自結(jié)晶器的Cu，來自保護(hù)渣的S等。在鋼的成分中不是有意加入的元素，而是隨原料帶入的元素，在冶煉過程中又沒能去除而殘留于鋼中稱為殘留元素。如Cu、Sn、Sb、As等，其中Cu、Sn的危害最大，因此殘留元素含量必須嚴(yán)格限制。Cu、Sn含量限制在0.20%以下。2.鋼中殘留元素及其控制鋼中微量元素分為兩類：一類殘留元素的綜合作用比較復(fù)雜，通常以Cu當(dāng)量來表述這種復(fù)雜的作用，即：

Cu′=(Cu+10Sn－Ni－2S)<0.20%

其中，10Sn包括了As和Sb的隱蔽作用。殘留元素對(duì)鋼的質(zhì)量影響主要有：1)鑄坯表面裂紋；2)鑄坯內(nèi)部裂紋；3)鑄坯偏析加重；為此，要提高鋼坯質(zhì)量，減少殘留元素的影響，可以從以兩個(gè)方面來控制。①對(duì)入爐的廢鋼要嚴(yán)格管理，采用精選爐料或爐料搭配使用，以減少爐料帶入的微量元素，控制銅當(dāng)量在0.20%以下。②此外控制連鑄坯合適的表面溫度，避免熱應(yīng)力，減少鑄坯表面的氧化，以減輕銅的富集。

Pb鉛Se硒Te碲As砷Sb銻Zn鋅Sn錫2.鋼中殘留元素及其控制殘留元素的綜合作用比較復(fù)雜，通常以Cu當(dāng)量來表述這種復(fù)雜的作鋼液的結(jié)晶過程鋼液澆注的實(shí)質(zhì)就是完成鋼從液態(tài)向因態(tài)的轉(zhuǎn)變，也就是鋼的結(jié)晶過程，也稱為鋼的凝固。鋼液的結(jié)晶應(yīng)滿足的兩個(gè)條件：①一定的過冷度，此為熱力學(xué)條件。液態(tài)金屬是在理論結(jié)晶溫度T0以下Tn才開始結(jié)晶的，Tn就稱為實(shí)際結(jié)晶溫度，也稱為平衡結(jié)晶溫度。金屬在T0以下仍保持液態(tài)的現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，T0與Tn之差就稱為過冷度。具有一定過冷度是金屬結(jié)晶的必要條件，也是結(jié)晶的熱力學(xué)條件。過冷度越大，液相的結(jié)晶趨勢就越大，為得到結(jié)晶所必需的過冷度，必須使液態(tài)金屬的溫度降低，將結(jié)晶潛熱散發(fā)出去。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論鋼液的結(jié)晶過程3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論②必要的晶核，此為動(dòng)力學(xué)條件。液態(tài)的結(jié)晶必須有核心。形核有均質(zhì)形核和非均質(zhì)形核兩部分。均質(zhì)形核，是在純金屬的液相中直接產(chǎn)生晶核。鋼液是合金，其內(nèi)部懸浮著許多高熔點(diǎn)的因態(tài)質(zhì)點(diǎn)，可能成為自然的核心，即異質(zhì)形核。鋼液形成晶核后即迅速長大，開始長大時(shí)具有與金屬晶體結(jié)構(gòu)相同的規(guī)則外形，隨后由于傳熱的不穩(wěn)定，使晶粒向傳熱最快的方向優(yōu)先生長，于是形成樹狀晶。我們希望鋼液在結(jié)晶過程中形成細(xì)晶粒組織，這就要求在形核數(shù)量和晶粒長大速度上加以控制。過熱度的大小是影響晶粒度的因素。另外通過人地加入異質(zhì)晶核的辦法來增加晶核數(shù)量也可以得到細(xì)晶粒組織。（如結(jié)晶器電磁攪拌、微量元素的加入等等技術(shù)。）3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論②必要的晶核，此為動(dòng)力學(xué)條件。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論選分結(jié)晶與偏析選分結(jié)晶又稱選擇結(jié)晶。合金元素在固、液相中的溶解度是有差異的，一般而言在固相中的溶解度小于在液相中的溶解度。因此合金元素在固相鋼中分配的濃度要小，而在液相鋼（母液）中分配的濃度要大，所以在鋼的結(jié)晶過程中，于結(jié)晶前沿會(huì)有溶質(zhì)大量析出并積聚，固相中溶質(zhì)濃度就低于原始濃度，這種現(xiàn)象即所謂選分結(jié)晶。隨著母液溶質(zhì)的不斷富集而使?jié)舛炔粩嗌仙S溫度的不斷下降，鋼液最終會(huì)全部凝固，所以最后凝固部分的溶質(zhì)含量會(huì)高于原始濃度。顯然在最終凝固結(jié)構(gòu)中溶質(zhì)濃度分布是不均勻的，這種成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。分析一根鑄坯，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)鑄坯中心溶質(zhì)濃度較高，即所謂的中心偏析。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論選分結(jié)晶與偏析選分結(jié)晶又稱選擇結(jié)晶。合金元素在固、液相中的溶中心偏析影響因素主要影響因素：

①冷卻速度。加大冷卻速度，縮短凝固時(shí)間，使溶質(zhì)元素沒有足夠時(shí)間析出。

②溶質(zhì)元素的偏析傾向。用已凝固金屬中的濃度與液相中的濃度相比，比值越小，說明偏析的傾向越大。

③溶質(zhì)元素在固體金屬中的擴(kuò)散速度。偏析的大小可用偏析量來表示：

B=C÷〔（C1+C2+C3+C4）÷4〕3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論中心偏析影響因素主要影響因素：偏析的大小可用偏析量來表示：3中心偏析的控制生產(chǎn)工藝中，可采取以下措施來控制偏析：①增加鋼液的冷凝速度。②合適的鑄坯斷面。③采用各種方法控制鋼液的流動(dòng)。④電磁攪拌。（打碎樹狀晶、細(xì)化晶粒）⑤工藝因素。（適當(dāng)降低注溫與注速）⑥降低鋼液中硫、磷含量。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論中心偏析的控制生產(chǎn)工藝中，可采取以下措施來控制偏析：3.鋼水4結(jié)晶器傳熱與凝固1、結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成圖1彎月面的形成

鋼水澆到結(jié)晶器，在鋼水表面張力的作用下，鋼水與銅壁接觸形成一個(gè)半徑很小的彎月面。在彎月面根部附近，冷卻速度很快（100度/秒）初生坯殼很快形成。隨著冷卻不斷進(jìn)行，坯殼逐步加厚。已凝固的坯殼開始收縮，企圖離開結(jié)晶器的內(nèi)壁，但這時(shí)坯殼尚薄，在鋼水的靜壓力下仍緊貼于內(nèi)壁，由于冷卻的不斷進(jìn)行，坯殼進(jìn)一步加厚，到其強(qiáng)度、剛度能承受鋼水靜壓力時(shí)，坯殼開始脫離結(jié)晶器內(nèi)壁，從而形成氣隙。隨著坯殼下降，形成氣隙區(qū)的坯殼在熱流作用下溫度回升，強(qiáng)度變小，在鋼水靜壓力下的坯殼變形，形成皺紋與凹陷再貼進(jìn)銅壁，如此反復(fù)進(jìn)行，直到坯殼拉出結(jié)晶器。4結(jié)晶器傳熱與凝固1、結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成圖1彎2.結(jié)晶坯坯殼厚度的生長決定于傳熱速率，而傳熱速率決定于結(jié)品器內(nèi)鋼水熱量傳給冷卻水所克服的熱阻，結(jié)晶器熱阻可分為：⑴鋼水與凝固殼界面的村流傳熱的熱阻；⑵凝固殼的傳導(dǎo)傳熱的熱阻⑶凝固夫與結(jié)品器界圓熱阻(包括氣隙的輻射和村流傳）⑷結(jié)晶器銅壁的傳導(dǎo)傳熱的熱阻；⑸冷卻水與銅壁的對(duì)流傳熱的熱阻鋼水熱量傳給冷卻水要克服上述5個(gè)方面的熱阻，其中(1)、(4)、(5)項(xiàng)熱阻較小，在澆注過程中變化不大，而第(2)項(xiàng)是隨坯殼厚度的增加而變化的。最大的熱阻是來自于坯殼與結(jié)晶器壁之間的氣隙，氣隙熱阻占總熱阻的84％以上。4結(jié)晶器傳熱與凝固圖1凝固氣隙的形成2.結(jié)晶坯坯殼厚度的生長決定于傳熱速率，而傳熱速率決定于結(jié)品3、結(jié)晶器的傳熱機(jī)構(gòu)主要是講述結(jié)晶器是如何將熱量傳給冷卻水的？⑴結(jié)晶器中心液體

經(jīng)水口流入結(jié)晶器的鋼流．會(huì)引起鋼液在結(jié)晶器內(nèi)做對(duì)流運(yùn)動(dòng)，這種對(duì)流運(yùn)動(dòng)把液體鋼的過熱傳給已凝固的鋼殼。⑵已凝固坯殼與結(jié)晶器銅壁的傳熱

當(dāng)鋼液澆鑄到結(jié)品器時(shí)，鋼水與結(jié)晶器銅壁接觸形成了‘鋼液一凝固殼—銅壁”交界面，這種交界面而分為以下三種情況：①彎月面到坯殼開始形成點(diǎn)：鋼水很快凝成坯殼。②凝固殼與銅壁緊密接觸區(qū)：此時(shí)坯殼靠傳導(dǎo)方式傳熱給銅壁。③壞殼收縮與鋼壁產(chǎn)生氣隙區(qū)：坯殼表面靠輻射和對(duì)流傳熱(或氣體層導(dǎo)熱)進(jìn)行。⑶銅壁與水之間的傳熱

結(jié)晶器與冷卻水界面?zhèn)鳠峥赡苡腥N情況：①強(qiáng)制對(duì)流區(qū)：傳熱良好②核態(tài)沸騰區(qū)：當(dāng)銅壁溫度夜125—130℃時(shí)，水開始在表面蒸發(fā)，水中凝聚有氣泡。熱流值增加很快，銅壁有過熱現(xiàn)象。③膜態(tài)沸騰區(qū)：熱流越過某一極限值，導(dǎo)致銅壁表面溫度突然升高，這對(duì)結(jié)晶器是不允許的，會(huì)使結(jié)品器永久變形結(jié)晶器內(nèi)凝固示意圖4結(jié)晶器傳熱與凝固3、結(jié)晶器的傳熱機(jī)構(gòu)主要是講述結(jié)晶器是如何將熱量傳給冷卻水的影響結(jié)晶器傳熱的因素⑴澆注速度

澆注速度及相應(yīng)的在結(jié)晶器內(nèi)鋼水停留時(shí)間的影響都可以用下列方法來解釋：

①在極短的凝固時(shí)間內(nèi)，還殼相對(duì)較薄，坯殼被鋼水靜壓力緊緊地壓到結(jié)晶器壁上，因此增加了熱流。

②在較短的停留時(shí)間內(nèi)，鑄坯的表而溫度較高，因此鑄壞表面與結(jié)晶器壁之間的溫度梯度較大，熱流提高。

③由于鑄壞表面溫度較高，相對(duì)減少了坯殼的收縮。由于坯殼與結(jié)晶器壁接觸良好，提高熱流。提高拉速使結(jié)晶器導(dǎo)出平均熱流增加。但單位鋼水質(zhì)量從結(jié)晶器內(nèi)導(dǎo)出的熱量減少，致使坯殼減薄。拉速對(duì)結(jié)晶器熱流的影響影響結(jié)晶器傳熱的因素⑴澆注速度澆注速度及相應(yīng)的在結(jié)⑵結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度圖3.4-4凝固坯殼形成示意圖

結(jié)晶器銅壁溫度靠冷卻水調(diào)節(jié)，銅壁壘溫度過高銅開始行再結(jié)晶使硬度和強(qiáng)度降低，要求結(jié)晶器具有一定的冷卻強(qiáng)度和合適的進(jìn)出水溫度、冷卻均勻。另外，對(duì)結(jié)晶器冷卻水質(zhì)有一定要求。熱流通過銅板傳給冷卻水．銅板冷面溫度很可能超過100℃；而使水產(chǎn)生沸騰，水垢沉積形成絕熱層，熱阻增加，熱流下降。因此結(jié)晶器必須使用要求很高的水。影響結(jié)晶器傳熱的因素結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度并不是越大越好，如果結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度超過一般推薦范圍時(shí)，結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度就是一個(gè)必須考慮的因素了。在澆注“收縮敏感”型鋼種時(shí)應(yīng)注意采用“弱冷卻”制度。⑵結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度圖3.4-4凝固坯殼形成示意圖⑶結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)①結(jié)晶器錐度：為了得到均勻的坯殼，隨著鑄坯往下移，結(jié)晶器內(nèi)部形狀應(yīng)符合坯殼冷卻收縮，使坯殼與結(jié)晶器壁有良好的潤滑。②結(jié)晶器的長度1#機(jī)812mm2#機(jī)800mm3#機(jī)1.04m4#機(jī)1.0m③結(jié)晶器銅板厚度主要影響結(jié)晶器壽命和鑄坯表面質(zhì)量，特別是在彎月面處銅板的厚度影響該處的熱面溫度，因此對(duì)渣圈的厚度和振痕深度、結(jié)晶器熱流都有影響。影響結(jié)晶器傳熱的因素⑶結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)①結(jié)晶器錐度：為了得到均勻的坯殼，隨著⑷結(jié)晶器材質(zhì)

一般結(jié)晶器熱面使用溫度為200一300℃，特殊情況時(shí)，最高處可J達(dá)500℃。這就要求結(jié)晶器材質(zhì)導(dǎo)熱性好，抗熱疲勞，強(qiáng)度高，高溫下膨脹小，不易變形。純銅導(dǎo)熱件好、但彈性權(quán)極限低且易產(chǎn)生永久變形，所以多采用強(qiáng)度高的銅合金，如Cu—Cr、Cu—Ag合金等。這些合金高溫下抗磨損能力強(qiáng)，使結(jié)晶器壁壽命比純銅高幾倍、其性能比較見下表：銅合金性能比較影響結(jié)晶器傳熱的因素⑷結(jié)晶器材質(zhì)一般結(jié)晶器熱面使用溫度為200一300℃，⑸結(jié)晶器形狀和類型

高速連鑄機(jī)當(dāng)今連鑄發(fā)展的方向，但仍需解決提高凝固傳熱效率的難題，一種行之行效的方法是改進(jìn)結(jié)晶器形狀及振動(dòng)方式.

例如：4#機(jī)康卡斯特的convex凸形結(jié)晶器。凸形結(jié)晶器頂部四壁為凸形，向下逐漸變成平面。壁間夾角上部96度，中部93度，出口90度。⑹結(jié)晶器潤滑

結(jié)晶器潤滑可以減小拉坯阻力，并對(duì)由于潤滑劑充滿氣隙而改善傳熱。敞開撓注時(shí)用油(小方坯常用菜子油)作潤滑劑，油在高8F裂化分解為碳?xì)浠衔?，它充滿氣隙改善傳熱。用保護(hù)渣進(jìn)行潤滑時(shí)．保護(hù)渣在結(jié)晶器鋼液面上形成液渣層，由于結(jié)晶器振動(dòng)，液渣從彎月四滲漏到坯殼與銅壁之間氣隙處，形成均勻渣膜，起潤滑作用。影響結(jié)晶器傳熱的因素⑸結(jié)晶器形狀和類型高速連鑄機(jī)當(dāng)今連鑄發(fā)展的方向，⑺鋼水過熱度

據(jù)測試，結(jié)晶器熱流與鋼水過熱度幾乎無關(guān)。過熱度對(duì)銅板溫度影響很小。但過熱度增加，注流使初生坯殼沖擊點(diǎn)處減薄，增加了坯殼厚度的不均勻性；且出結(jié)晶器坯殼溫度有所增加，降低了高溫坯殼強(qiáng)度，增加了斷裂的幾率。過熱度對(duì)鑄坯低倍結(jié)構(gòu)有重要影響。低過熱度澆注鑄坯中心等軸晶區(qū)寬。過熱度高，推遲了鋼水在鑄坯中的局部凝固進(jìn)程．出結(jié)晶器坯殼局部較薄，增加了拉漏的危險(xiǎn)性影響結(jié)晶器傳熱的因素⑺鋼水過熱度據(jù)測試，結(jié)晶器熱流與鋼水過熱度幾乎8、鋼水成分碳對(duì)結(jié)晶器平均熱流的影響

對(duì)結(jié)晶器導(dǎo)出熱量的研究發(fā)現(xiàn)，鋼中碳含量對(duì)連鑄實(shí)際操作的影響是非常重要的。

由右圖可以看出．當(dāng)鋼中碳含量在0．1%時(shí)，熱流值最小，此時(shí)，結(jié)晶器銅壁溫度波動(dòng)較大，可達(dá)100℃。觀察漏鋼坯殼得出，凝固殼最薄，坯殼內(nèi)表面有折皺，外表面粗糙甚至有凹陷。隨著碳含量的增加([C]＞0．15％)，結(jié)晶器導(dǎo)出熱流增大，坯殼折皺減輕。當(dāng)[C]＞o．25％時(shí)，熱流基本不變，坯殼表面趨于平滑、坯殼厚度均勻。通常認(rèn)為，這是因?yàn)閇c]＝0．1％左右時(shí)，開始發(fā)生包晶反應(yīng)，坯殼經(jīng)歷了б-y的相變并伴隨有最大的線收縮(O．38％)。由于收縮使坯殼向里彎曲，造成坯殼表面與結(jié)晶器壁間出現(xiàn)縫隙，而引起熱流減少繼而使坯殼的生長減緩，使坯殼厚度生長不均勻。[c]＞0．15％時(shí)，更多的液體直接轉(zhuǎn)變?yōu)閅相，由包晶反應(yīng)產(chǎn)生的線收縮就不太顯著了，收縮減輕．氣隙減?。畟鳠峋鶆颍鳉ぞ妥兊闷交?。影響結(jié)晶器傳熱的因素8、鋼水成分碳對(duì)結(jié)晶器平均熱流的影響對(duì)結(jié)晶器導(dǎo)出熱量的5二冷區(qū)的傳熱與凝固1、二冷與鑄坯質(zhì)量

（1）冷印不均勻，導(dǎo)致坯殼溫度回升，鑄坯易產(chǎn)生中間裂紋或皮下裂紋。

(2)鑄坯矯直時(shí)表面溫度過低(如小于900℃)，易產(chǎn)生表而橫裂紋。（3)冷卻強(qiáng)度不夠，鑄坯帶液心矯直易產(chǎn)生矯直裂紋。

(4)二冷區(qū)鑄坯表面溫度過高，板坯易產(chǎn)生鼓肚變形而使中心偏析加重。

(5)二冷強(qiáng)度過大，促使柱狀品發(fā)達(dá)易形成穿晶結(jié)構(gòu)．使中心硫松和偏析加劇。

因此，對(duì)二冷區(qū)的冷卻要求是：

①冷卻效率要高，以加速熱量的傳遞；

②噴水量合適，使鑄坯表面溫度分布均勻。

③鑄坯在矯直前盡可能完全凝固。

④矯直時(shí)鑄壞表面溫度應(yīng)大干900℃。

⑤有良好的鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。

5二冷區(qū)的傳熱與凝固1、二冷與鑄坯質(zhì)量（1）冷印不2、二冷區(qū)傳熱

根據(jù)鑄坯凝固熱平衡的測定汁算，設(shè)鋼水總熱量為100％，連鑄機(jī)內(nèi)各區(qū)散熱的比例為：結(jié)晶器16%一20％；二次冷卻區(qū)23％一28％；輻射區(qū)50％-60％?？梢?，結(jié)晶器帶走的熱量僅占鋼水完全凝固熱量的20％左右，所以帶液心的坯先進(jìn)入二次冷卻裝置接受噴水冷卻，鑄坯才能完全凝固。連鑄坯凝固與模鑄鋼錠的不同點(diǎn)是：噴水冷卻可讓凝固速度提高20％。但并不是隨著冷卻速度增加，傳熱量成比例增加。因?yàn)殇摰膶?dǎo)熱系數(shù)是一定的，由鑄坯液心向外的傳熱速度是隨坯殼厚度增加而減慢的。因此，要盡可能改善噴霧水滴與鑄坯表面的熱交換，以提高二次冷卻效率。二冷區(qū)鑄坯表面熱量傳遞方式根據(jù)連鑄機(jī)的類型和操作條件不同可能有很大的區(qū)別，一般包括以下方式：

①純輻射25％；②噴霧水滴蒸發(fā)33％；③噴淋水加熱25％；

④輥?zhàn)优c鑄坯的接觸傳導(dǎo)17％。5二冷區(qū)的傳熱與凝固2、二冷區(qū)傳熱根據(jù)鑄坯凝固熱平衡的測定汁算，設(shè)鋼3、影響二冷冷卻效果主要有以下幾點(diǎn)因素：⑴水滴速度⑵鑄坯表面溫度⑶水流密度⑷水滴直徑⑸噴嘴使用狀態(tài)⑹鑄坯表面狀態(tài)

表面溫度與熱流的關(guān)系5二冷區(qū)的傳熱與凝固3、影響二冷冷卻效果主要有以下幾點(diǎn)因素：⑴水滴速度

連鑄坯凝固是一個(gè)傳熱過程在連鑄機(jī)內(nèi)，液體鋼水轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的半成品鋼坯時(shí)放出的熱量包括以下3項(xiàng)。

(1)鋼水過熱；指鋼水進(jìn)入結(jié)晶器時(shí)的溫度與鋼的液相線溫度之差。前者也叫澆鑄溫度，一般把開始澆注10min左右經(jīng)均勻混合后在中間包測得的溫度當(dāng)作澆鑄溫度。

(2)凝固潛熱：指鋼水由液相線溫度冷卻到固相線溫度，即完成從液相到固相轉(zhuǎn)變的凝固過程中放出的熱量。

(3)物理顯熱：指從固相線溫度冷卻到出鑄機(jī)時(shí)，降至室溫時(shí)放出的熱量。

連鑄坯凝固傳熱的特點(diǎn)

上述熱量的放出是通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流三種方式進(jìn)行的。鋼水在連鑄機(jī)個(gè)凝固傳熱是在三個(gè)冷卻區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，即結(jié)晶器(一次冷卻)、包括輥?zhàn)永鋮s系統(tǒng)的噴水冷卻區(qū)(二次冷卻)和向周圍環(huán)境輻射傳熱(三次冷卻)三個(gè)區(qū)域連鑄坯凝固是一個(gè)傳熱過程在連鑄機(jī)內(nèi)，液體鋼水連鑄坯凝固過程的熱平衡1、從熱平街來看，鋼水經(jīng)過結(jié)晶器---二冷區(qū)---輻射區(qū)大約有50％的熱量放出來鑄坯才能完全凝固。這部分熱量的放出速度決定了鑄機(jī)生產(chǎn)率和鑄壞質(zhì)量。鑄坯切割后大約還有50％的熱量放出來，為了利用這部分熱量，節(jié)約能源．我們成功地開發(fā)了連鑄坯熱裝、連鑄坯直接軋制工藝。

2、鑄機(jī)范圍內(nèi)(鑄坯切割前)主要依靠結(jié)晶器和二次冷卻系統(tǒng)散熱，其中：二冷區(qū)散出熱量最多。

3、通過結(jié)晶器在1分鐘內(nèi)要散出的熱量、最高時(shí)可占總需要散熱量的20％左右。保證結(jié)晶器有足夠的冷卻能力十分重要，它對(duì)初期坯殼的形成具有決定性影響。增加結(jié)晶器水流量、降低進(jìn)水溫度、增加冷卻水進(jìn)出溫差可增加結(jié)晶器冷卻能力．但這也受到一定限制‘，水縫面積一定時(shí)，很大的流量需提高流速來實(shí)現(xiàn)．而流速過高對(duì)水壓和結(jié)晶器結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，且水速超過—定極限時(shí)．對(duì)傳熱影響也較小．也很不經(jīng)濟(jì)‘故雖然結(jié)晶器冷卻能力很重要，但只能達(dá)到一定的冷卻程度c。

4、二冷帶走的熱過約占總熱量的16％—27％*其絕大部分是二冷水所吸收。二冷水調(diào)節(jié)方面，它的冷卻能力可以在較大范圍內(nèi)變化，壞殼在結(jié)晶器內(nèi)形成以后，控制二冷強(qiáng)度是使整個(gè)鑄坯完全凝固的關(guān)鍵。連鑄坯凝固過程的熱平衡1、從熱平街來看，鋼水經(jīng)過結(jié)晶6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制1、連鑄坯的凝固過程：

連鑄坯在連鑄機(jī)內(nèi)邊運(yùn)行邊凝固，形成很大的液相穴。鑄坯凝固分以下三個(gè)階段：

1.結(jié)晶器內(nèi)形成初生坯殼。

2.二冷區(qū)坯殼穩(wěn)定生長。

3.液相穴末端的加速凝固。6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制1、連鑄坯的凝固過程：連鑄2、連鑄坯的凝固結(jié)構(gòu)：

一般情況下，連鑄坯從邊緣到中心也是由激冷層（細(xì)小等軸晶區(qū)），柱狀晶區(qū)和中心粗大等軸晶區(qū)構(gòu)成。1.表層細(xì)小等軸晶區(qū)當(dāng)高溫的鋼水進(jìn)入結(jié)晶器后，結(jié)晶首先從銅壁開始。由于溫度較低的銅壁有著強(qiáng)烈的吸熱和散熱功能，使靠近銅壁的一薄層鋼液產(chǎn)生極大的過冷，加上銅壁可作為非均質(zhì)形核的基底，因此在這層鋼液中立即產(chǎn)生大量的晶核，并同時(shí)向各個(gè)方向生長。由于晶核數(shù)目很多，故鄰近的晶粒很快彼此相遇，不能繼續(xù)生長，這樣便在靠近銅壁處形成很細(xì)的薄層等軸晶粒區(qū)。細(xì)晶區(qū)的晶粒十分細(xì)小，組織致密，機(jī)械性能很好。但由于細(xì)晶區(qū)的厚度一般都很薄，有的只有幾個(gè)毫米厚，因此沒有多大的實(shí)際意義。6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2、連鑄坯的凝固結(jié)構(gòu)：一般情況下，連鑄坯從邊緣2.柱狀晶區(qū)在表層細(xì)晶區(qū)形成的同時(shí)，一方面由于金屬凝固后的收縮，使細(xì)晶區(qū)和銅壁脫離形成氣隙，使液態(tài)金屬冷卻減慢，溫度梯度變行平緩，這時(shí)開始形成柱狀晶區(qū)。這是因?yàn)椋孩僭诮Y(jié)晶前沿液體中有適當(dāng)?shù)倪^冷度，這一過冷度很小，使之不能生成新的晶核，但它有利于靠近液相的某些晶粒長大。②垂直于銅壁方向的散熱最快，因而晶體沿其相反方向形成柱狀晶。柱狀晶的組織比較致密，但柱狀晶區(qū)的性能具有方向性，當(dāng)不同方向生長的兩組柱狀晶相遇時(shí)會(huì)形成柱狀晶界。柱狀晶界是雜質(zhì)、氣體、縮孔較富集的地區(qū)，當(dāng)軋制時(shí)容易沿這些弱面形成裂紋。因此，我們應(yīng)對(duì)柱狀晶區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免形成發(fā)達(dá)的柱狀晶區(qū)。6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2.柱狀晶區(qū)6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2.中心等軸晶區(qū)隨著柱狀晶的發(fā)展，經(jīng)過散熱，鑄坯中心部分的液態(tài)金屬的溫度全部降至熔點(diǎn)以下，再加上液態(tài)金屬中雜質(zhì)等因素的作用，滿足了形核時(shí)對(duì)過冷度的要求，于是在整個(gè)剩余液體中同進(jìn)形核。由于此時(shí)的散熱已失去了方向性，晶核在液體中可以自由生長，在各個(gè)方向上的長大速度差不多相等，因此即長成了等軸晶。當(dāng)它們長到與柱狀晶相遇時(shí)，全部液體凝固完畢后，即形成明顯的中心等軸晶區(qū).

與柱狀晶相比，等軸晶區(qū)的各個(gè)晶粒在長大時(shí)彼此交叉，不存在明顯的脆弱界面；各晶粒的取向各不相同，其性能也沒有方向性。因此鑄坯都要求得到發(fā)達(dá)的等軸晶組織。6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2.中心等軸晶區(qū)6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2、連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)控制：

連鑄壞的低倍結(jié)構(gòu)，既影響鋼的加工性能，也影響機(jī)械性能和使用性能。柱狀晶發(fā)達(dá)使材料呈現(xiàn)各向異性；等軸晶結(jié)構(gòu)致密，加工性能良好，成分、結(jié)構(gòu)均勻，材料呈各向同性。因此從鋼的性能角度希望抑制柱狀晶生長而擴(kuò)大等軸晶區(qū)，這是改善鑄坯質(zhì)量的一個(gè)重要任務(wù)。連鑄坯中柱狀晶區(qū)和等軸晶區(qū)的相對(duì)大小主要決定于澆注溫度。過熱度高，柱狀晶區(qū)就寬，但過熱度很低，在操作上有較大困難，易使水口凍結(jié)。因此在保持一定低過熱度的澆注，為擴(kuò)大等軸晶區(qū)可采取以下措施：6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制2、連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)控制：連鑄壞的低倍結(jié)構(gòu)，既影響鋼1.電磁攪拌其作用主要包括在以下三個(gè)方面：①改變柱狀晶生長方向②促進(jìn)柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)變③細(xì)化宏觀晶粒組織。2.控制二冷區(qū)冷卻水量。3.加入形核劑。加入形核劑，以增加晶核數(shù)量，擴(kuò)大等軸晶區(qū)。4.結(jié)晶器內(nèi)加入微型冷卻劑。2、連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)控制：6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制1.電磁攪拌2、連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)控制：6.連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求連鑄坯質(zhì)量含義連鑄坯質(zhì)量的常用檢驗(yàn)方法衡量鑄坯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鑄坯質(zhì)量的控制方法主要內(nèi)容（二）連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求主要內(nèi)容（二）一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求

連續(xù)鑄鋼是在鋼水處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，采用強(qiáng)制冷卻的措施成型并連續(xù)生產(chǎn)鑄坯的過程。連鑄的工藝特點(diǎn)決定了它對(duì)鋼水質(zhì)量------溫度、成分、脫氧程度和潔凈度等都有極為嚴(yán)格的要求。提供合乎連鑄要求的鋼水，即可保證連鑄工藝操作的順行，又可確保鑄坯的質(zhì)量。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求連續(xù)鑄鋼是在鋼水處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)1.連鑄工藝對(duì)鋼水成分控制的原則

連鑄工藝對(duì)鋼水成分要求比較嚴(yán)格，首先要符合鋼種要求，而且符合規(guī)格要求的鋼水不一定適合于連鑄工藝。還要能滿足連鑄工藝的要求和確保鑄坯的質(zhì)量，因此，根據(jù)連鑄工藝與連鑄坯質(zhì)量的特殊要求，對(duì)連鑄用鋼水成分嚴(yán)格控制。其主要控制的原則是：成分的穩(wěn)定性;抗裂紋敏感性；鋼水的可澆性；鋼水的純凈度。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求1.連鑄工藝對(duì)鋼水成分控制的原則連鑄工藝對(duì)鋼水1.連鑄鋼水成分的控制要求①碳成分的控制：碳是對(duì)鋼的組織性能影響最大的元素，特別是直接影響鑄坯的熱裂傾向性，因此鋼水中含碳量必須精確控制，要求各爐之間的鋼水碳含量的差別小于0.02%。

②硅、錳成分的控制。硅、錳既能控制脫氧程度，又影響鋼的機(jī)械性能和鋼水的可澆性。連鑄的多爐連澆首先要求硅、錳含量相對(duì)穩(wěn)定，并能控制在較窄的范圍內(nèi)。從提高鋼水可澆性出發(fā)，要求盡量提高錳硅比，一般要求鋼中[Mn]/[Si]≥3.0，以減少脫氧產(chǎn)物﹙SiO2﹚，并得到液態(tài)的硅酸錳脫氧產(chǎn)物，使鋼水有較好的流動(dòng)性。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求1.連鑄鋼水成分的控制要求①碳成分的控制：碳是對(duì)③磷、硫含量的控制。磷、硫是影響鋼的裂紋敏感性的重要元素，這主要是磷、硫在結(jié)晶過程中偏析傾向大，使鋼的晶界脆化，特別是在連鑄坯成型過程中，一方面受到強(qiáng)制冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力，另一方面又受到拉坯和矯直產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，從而使磷、硫的有害作用更加突出。連鑄工藝要求磷、硫的含量應(yīng)往下限控制，盡量提高錳硫比，一般要求〔Mn〕/〔S〕﹥28。

④殘留元素的控制。鋼中的Cu、Sn、As、Sb等元素不是有意加入的，而是隨煉鋼原材料帶入的，在煉鋼過程中又不能去除，成為殘留元素。這些元素控制不好，會(huì)在連鑄和熱軋是造成表面或內(nèi)部裂紋。殘留元素影響最大的是銅和錫，由于這些元素的綜合作用較為復(fù)雜，通常以銅當(dāng)量來計(jì)算，并要求鋼當(dāng)量≦0.2%。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求③磷、硫含量的控制。磷、硫是影響鋼的裂紋敏感性的重2.連鑄鋼水純凈度及脫氧的控制要求①純凈度的控制。鋼水的純凈度主要是指鋼中氣體氮、氫、氧和非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)、分布。由于夾雜物的存在不僅影響鋼水的可澆性，連鑄操作也難以順行；而且夾雜物還破壞了鋼基體的連續(xù)性、致密性，危害鋼的質(zhì)量。為了確保最終產(chǎn)品質(zhì)量，根據(jù)鋼種和產(chǎn)品質(zhì)量，把鋼中的氧含量及非金屬夾雜物降到所要求的水平。

②脫氧的控制。眾所周知，連鑄只能澆注鎮(zhèn)靜鋼而不能澆注沸騰鋼。因此，連鑄工藝對(duì)脫氧控制的要求在于：除要求把鋼中的氧脫除到盡可能低的程度，同時(shí)盡可能地將脫氧產(chǎn)物從鋼水中去除，以保證良好的鑄坯質(zhì)量外，還要求盡可能把脫氧產(chǎn)物控制為液態(tài)以改善鋼水的流動(dòng)性，保證澆注順利進(jìn)行。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求2.連鑄鋼水純凈度及脫氧的控制要求①純凈度的控制3.連鑄鋼水溫度控制要求。

鋼水溫度是決定連鑄順利與否的首要因素，同時(shí)它又在很大程度上決定了連鑄坯的質(zhì)量，而連鑄遠(yuǎn)比模鑄對(duì)鋼水溫度的要求嚴(yán)格，主要在于：

①合適的澆注溫度是順利連鑄的前提。連鑄時(shí)鋼水澆注溫度過低，將會(huì)引起中間包水口堵塞，迫使?jié)沧⒅袛啵蝗绻麥囟冗^高，會(huì)加劇耐火材料的侵蝕，導(dǎo)致鑄流失控，同時(shí)也會(huì)使出結(jié)晶器的坯殼減薄和厚度不均勻，造成漏鋼。

②合適的澆注溫度是獲得良好鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)。澆注溫度過高，會(huì)加劇鋼水的二次氧化及鋼水對(duì)耐火材料的侵蝕，從而增加鑄坯中的非金屬夾雜物，還會(huì)使鑄坯柱狀晶發(fā)達(dá)，中心偏析、中心疏松及中心縮孔加重。澆注溫度偏低，易使結(jié)晶器內(nèi)鋼液面處形成冷殼，惡化鑄坯的表面質(zhì)量，并且會(huì)給鋼的純凈度帶來不良影響。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求3.連鑄鋼水溫度控制要求。鋼水溫度是決定連鑄順利與3.連鑄鋼水溫度控制要求。

由此看來，連鑄鋼水溫度對(duì)于連鑄十分重要，鋼水必須具備穩(wěn)定而合適的溫度，不得過低或過高。一般來說，連鑄澆注時(shí)，開澆爐過熱度控制在50度左右，連澆爐控制在20-30度之間。在整個(gè)澆注過程中，最關(guān)鍵的還是鑄水溫度的均勻和穩(wěn)定，這也是獲得低過熱度澆注的前提條件。為此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①強(qiáng)化鋼包的清理、烘烤和加速鋼包周轉(zhuǎn)，減少間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)“紅包出鋼”。

②鋼包全程吹氬操作及鋼包爐出站軟吹氬時(shí)間。

③鋼包爐冶煉末期的稠渣操作及出站保溫劑加入。

④大包加蓋及中間包保溫操作。一、連鑄鋼水準(zhǔn)備與要求3.連鑄鋼水溫度控制要求。由此看來，連鑄鋼水溫度對(duì)于二、連鑄坯質(zhì)量的含義

最終產(chǎn)品質(zhì)量決定于所供給的鑄坯質(zhì)量。從廣義來說，所謂連鑄坯質(zhì)量是指得到合格產(chǎn)品所允許的鑄坯缺陷嚴(yán)重程度。它的含義是：

①鑄坯純凈度：指鋼中夾雜物數(shù)量、形態(tài)、分布等。

②鑄坯表面質(zhì)量：主要是指連鑄坯表面是否存在裂紋、夾渣、氣孔等缺陷。

③鑄坯內(nèi)部質(zhì)量：是指連鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)，以及裂紋、偏析、疏松等缺陷程度。

④連鑄坯的外觀形狀：是指連鑄坯的幾何尺寸是否符合規(guī)定的要求。二、連鑄坯質(zhì)量的含義最終產(chǎn)品質(zhì)量決定于所供給的鑄坯三、連鑄坯質(zhì)量的常用檢驗(yàn)方法表面質(zhì)量檢驗(yàn)：常用來檢驗(yàn)連鑄坯表面質(zhì)量，例如重接、脫方（鼓肚）、彎曲、結(jié)疤、劃痕等缺陷。低倍質(zhì)量檢驗(yàn)：主要用來檢驗(yàn)連鑄坯內(nèi)部宏觀質(zhì)量，包括裂紋、疏松、縮孔和夾渣等缺陷，常見的方法有連鑄坯低倍酸浸檢驗(yàn)、斷口檢驗(yàn)和硫印檢驗(yàn)。金相組織檢驗(yàn)：主要通過使用高倍顯微鏡或電子顯微鏡，用以檢驗(yàn)連鑄坯內(nèi)部微觀質(zhì)量，包括裂紋、晶體組織結(jié)構(gòu)、夾雜疏松等缺陷。三、連鑄坯質(zhì)量的常用檢驗(yàn)方法表面質(zhì)量檢驗(yàn)：常用來檢驗(yàn)連鑄坯表1.連鑄坯低倍酸浸檢驗(yàn)原理及方法酸浸實(shí)驗(yàn)是常用來檢查鋼錠、連鑄坯或鋼材內(nèi)部缺陷以評(píng)定質(zhì)量的方法。鋼中的缺陷如夾雜物、偏析、疏松、針孔等，由于尺寸較小，或由于塑性變形使其和鋼基體相連．難以用肉眼辨認(rèn)。若選用適當(dāng)?shù)母g劑，可使缺陷和鋼基體產(chǎn)生選擇浸蝕作用。由于缺陷和基體浸蝕程度的差別，則缺陷在試樣或相紙上表現(xiàn)出的顏色深淺與基體不同，可以用肉眼或10倍左右的放大鏡區(qū)分。根據(jù)檢查目的不同，確定取樣部位。如連鑄坯可以取橫斷面或縱斷面均可。試樣加工不低于▽6，檢查面潔凈無油污。常用的浸蝕劑有1:1HCl、CuCl2溶液等，可以顯示樹枝晶、偏析、裂紋、白點(diǎn)、夾雜、氣孔等。1.連鑄坯低倍酸浸檢驗(yàn)原理及方法酸浸實(shí)驗(yàn)是常用來檢查鋼錠、2.連鑄坯硫印檢驗(yàn)原理及方法硫印是用相紙顯示試樣上硫的偏析方法。其原理是：相紙上硫酸和試樣上的硫化物(FeS、MnS)發(fā)生反應(yīng)，生成硫化氫氣體，硫化氫再與相紙上的溴化銀作用，生成硫化銀沉淀在相紙上的相應(yīng)位置上，形成黑色或褐色斑點(diǎn)。其反應(yīng)式：FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑MnS+H2S04→MnSO4+H2S↑H2S+2AgBr→Ag2S↓+2HBr

可從鑄坯上取縱向或橫向試樣，試驗(yàn)面加工的光潔度不應(yīng)低于▽6。使用反差大的溴化銀光面相紙，把與試樣大小相同的相紙放入稀硫酸中浸泡l～2min后撈出，然后將相紙對(duì)準(zhǔn)檢查面輕輕覆蓋好，將試樣與相紙間氣泡趕凈，待接觸2～5分鐘即可取下，把相紙?jiān)诹魉袥_洗，然后定影烘干，即完成一張硫印。用硫印試驗(yàn)，可顯示鋼錠、連鑄坯中裂紋、偏析線、低倍結(jié)構(gòu)和夾雜物的分布等。2.連鑄坯硫印檢驗(yàn)原理及方法硫印是用相紙顯示試樣上硫的偏析方四、衡量鑄坯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀質(zhì)量、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、潔凈度。連鑄坯幾何形狀缺陷不僅是鑄坯外觀形狀問題，還與鑄坯表面裂紋、內(nèi)部裂紋等密切相關(guān)。形狀缺陷的種類隨鑄坯形狀和大小而異，常見的幾何形狀缺陷有鼓肚、菱變、凹陷及梯形缺陷。鑄坯表面缺陷有：鑄坯表面振痕缺陷，表面裂紋（縱向裂紋、橫向裂紋、角部縱橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋和星狀裂紋），表面夾雜物（渣），表面氣孔。表面凹陷，重結(jié)和重皮及表面滲碳等。四、衡量鑄坯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀質(zhì)量、表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量、潔凈度

內(nèi)部缺陷有內(nèi)部裂紋、疏松、縮孔、偏析、夾雜物（渣）和氣孔等。通常所講的內(nèi)部裂紋，包括從鑄坯皮下一直到接近鑄坯中心的裂紋，都是在凝固過程中產(chǎn)生的，故也稱凝固裂紋；從裂紋產(chǎn)生的原因分，可分為熱應(yīng)力裂紋、鼓肚裂紋、彎曲矯直裂紋、壓下裂紋和三角區(qū)裂紋，其生成過程多由于拉伸應(yīng)力作用到凝固界面上，造成沿一次樹枝晶或等軸晶界開裂。鑄坯內(nèi)部質(zhì)量控制，通常通過對(duì)鑄坯內(nèi)部缺陷控制來實(shí)現(xiàn)的。四、衡量鑄坯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部缺陷有內(nèi)部裂紋、疏松、縮孔、偏析、夾雜物（

鑄坯潔凈度涉及其中的夾雜物數(shù)量、性質(zhì)、形狀、尺寸和分布狀況。鑄坯潔凈度與鋼水質(zhì)量、連鑄設(shè)備、機(jī)型、鋼種、斷面尺寸、耐材質(zhì)量和工藝及操作等密切相關(guān)。夾雜物分為宏觀夾雜物和微觀夾雜物，又可分為大型夾雜物（大于50μm以上）和細(xì)小夾雜物（小于50μm以下），還可分為外來夾雜物和內(nèi)生夾雜物（如脫氧產(chǎn)物等）。四、衡量鑄坯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)鑄坯潔凈度涉及其中的夾雜物數(shù)量、性質(zhì)、形狀、尺寸五、連鑄坯的質(zhì)量控制鑄坯純凈度主要決定于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前處理過程。也就是說要把鋼水搞“干凈”些，必須在鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前各工序下功夫，如選擇合適的爐外精煉、中間包冶金、保護(hù)澆注等。鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。它是與結(jié)晶器坯殼形成、結(jié)晶器液面波動(dòng)、浸入式水口設(shè)計(jì)、保護(hù)渣性能等因素有關(guān)的。必須控制影響表面質(zhì)量各參數(shù)在目標(biāo)值以內(nèi)，以生產(chǎn)無缺陷鑄坯，這是熱送和直接軋制的前提。鑄坯的內(nèi)部缺陷主要決定于在二次冷卻區(qū)鑄坯冷卻過程和鑄坯支撐系統(tǒng)。合理的二次冷卻水分布、支承輥的對(duì)中、防止鑄坯鼓肚等是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的前提。五、連鑄坯的質(zhì)量控制鑄坯純凈度主要決定于鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前處五、連鑄坯的質(zhì)量控制五、連鑄坯的質(zhì)量控制連鑄坯純凈度的影響因素及控制1.影響連鑄坯純凈度的因素①機(jī)型對(duì)鑄坯中夾雜物的影響。機(jī)型對(duì)夾雜物的影響主要表現(xiàn)在鑄坯中宏觀夾雜物的分布。對(duì)于弧型鑄機(jī)來說，由于注流對(duì)坯殼的沖擊是不對(duì)稱的，上浮的夾雜物容易被內(nèi)弧側(cè)固、液相界面所捕捉，因而在連鑄坯內(nèi)弧側(cè)易形成夾雜物富集帶。

②連鑄操作對(duì)鑄坯中夾雜物的影響。在澆注初期鋼水被耐火材料污染較嚴(yán)重；在澆注末期隨著中間包液面的降低，因渦流作用會(huì)把中間包渣吸入到結(jié)晶器中。在換包期間由于上述原因也常使鋼中夾雜物增多。另外，澆注溫度和拉速對(duì)鑄坯中的夾雜物也有一定影響。低溫和高拉速都可能使鋼中夾雜物指數(shù)升高。連鑄坯純凈度的影響因素及控制1.影響連鑄坯純凈度的因素連鑄坯純凈度的影響因素及控制③耐火材料質(zhì)量對(duì)鑄坯中夾雜物的影響。在連鑄過程中，由于鋼水與耐火材料接觸，鋼液中的元素（錳和鋁等）會(huì)與耐火材料的氧化物發(fā)生作用生成MnO.SiO2或Al2O3，當(dāng)其未能完全上浮時(shí)就殘留在鑄坯中。耐材的熔損也是鑄坯中大型夾雜物的主要來源之一。（如石英水口易被鋼中的Mn所熔損，使鋼中夾雜物增多。）為了避免上述情況的發(fā)生，連鑄用耐火材料應(yīng)選用含SiO2低、耐侵蝕性好、致密性高的堿性或中性材料。連鑄坯純凈度的影響因素及控制③耐火材料質(zhì)量對(duì)鑄坯提高連鑄坯純凈度的措施

純凈度是指鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。要根據(jù)鋼種和產(chǎn)品質(zhì)量，把鋼中夾雜物降到所要求的水平，應(yīng)從以下5方面著手：①盡可能降低鋼中[O]含量；

②防止鋼水與空氣作用；③減少鋼水與耐火材料的相互作用；④減少渣子卷入鋼水內(nèi)；

⑤改善流動(dòng)促進(jìn)鋼水中夾雜物上浮。從工藝操作上，應(yīng)采取以下措施：

①擋渣或無渣出鋼。轉(zhuǎn)爐采用擋渣帽、擋渣球等方法防止出鋼時(shí)轉(zhuǎn)爐渣下到鋼包中。提高連鑄坯純凈度的措施純凈度是指鋼中非金屬夾雜物

②爐外精煉凈化處理。根據(jù)鋼種選擇合適的精煉方法，以均勻溫度、微調(diào)成分、降低氧含量、去除氣體夾雜物等。如鋼包吹氬、真空處理是鋼水進(jìn)行凈化處理的常用方法，向鋼包喂Si-Ca線或Ca-Fe線，可以顯著降低鋼中總氧量，提高鋼水純凈度。這是因?yàn)榧逾}處理后可以改變鋼中氧化物和硫化物形態(tài)，使其形成液態(tài)鋁酸鹽從鋼水中上浮，并可防止水口堵塞，從而減少液面波動(dòng)減少夾雜物。

③無氧化保護(hù)澆注。鋼水經(jīng)鋼包爐處理后，鋼中總氧含量大幅下降。如鋼包至中間包注流不保護(hù)或保護(hù)不良，則中包內(nèi)鋼水總氧量又上升不少，恢復(fù)到爐外精煉前的水平，使?fàn)t外精煉的效果前功盡棄。提高連鑄坯純凈度的措施②爐外精煉凈化處理。根據(jù)鋼種選擇合適的精煉方法，以均

④中間包冶金。中間包采用吹氬攪拌，砌筑擋渣墻、壩、過濾器等，可以改善鋼水流動(dòng)狀況，消除中間包鋼水滯留區(qū)；中間包加大容量和加深熔池，可以延長鋼水在中間包內(nèi)停留時(shí)間，促進(jìn)夾雜物上浮，進(jìn)一步凈化鋼水。

⑤結(jié)晶器冶金。在結(jié)晶器內(nèi)促使夾雜物上浮是比較困難的。選擇合適的浸入式水口形狀、孔徑和水口出口傾角對(duì)夾雜物上浮有利。此外，選擇具有吸收鋼中Al2O3夾雜能力較強(qiáng)的保護(hù)渣，采用空心塞棒吹氬，以及結(jié)晶器電磁攪拌和結(jié)晶器電磁制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用也有利于夾雜物的上浮。提高連鑄坯純凈度的措施④中間包冶金。中間包采用吹氬攪拌，砌筑擋渣墻、壩、過提高連鑄坯表面質(zhì)量的措施

鑄坯的表面缺陷主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。它與結(jié)晶內(nèi)坯殼的形成、結(jié)晶振動(dòng)、保護(hù)渣性能、浸入式水口設(shè)計(jì)與鋼液面穩(wěn)定性等因素有關(guān)。必須將影響表面質(zhì)量的各參數(shù)嚴(yán)格控制在合理的目標(biāo)值以內(nèi)，才能生產(chǎn)無缺陷的鑄坯，這是熱送和直接軋制的前提。連鑄坯的主要表面缺陷有：

深振痕，表面裂紋（縱向裂紋、橫向裂紋、角部縱橫裂紋、網(wǎng)狀裂紋和星狀裂紋），表面夾渣，表面氣孔。表面凹陷，重結(jié)和重皮及表面滲碳等。提高連鑄坯表面質(zhì)量的措施鑄坯的表面缺陷主要決定于

連鑄坯表面質(zhì)量主要受結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固過程控制。綜上所述，提高連鑄坯表面質(zhì)量的主要措施可以概括為以下幾個(gè)方面：

1).結(jié)晶器液面的穩(wěn)定性。鋼液面波動(dòng)會(huì)引起坯殼生長的不均勻，渣子也會(huì)被卷入坯殼形成皮下夾渣。鋼液面波動(dòng)在±5mm以內(nèi)，可消除皮下夾渣。因此選擇靈敏可靠的液面控制系統(tǒng)，保證液面波動(dòng)在允許的范圍內(nèi)是非常重要的。

2).結(jié)晶器振動(dòng)。鑄坯表面薄弱點(diǎn)是彎月面坯殼形成“振動(dòng)痕跡”。易在波谷處形成橫裂紋、氣泡。采用高頻小振幅的結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以減少振痕深度。提高連鑄坯表面質(zhì)量的措施連鑄坯表面質(zhì)量主要受結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固過程控制。綜3).初生坯殼的均勻性。結(jié)晶器彎月面初生坯殼不均勻會(huì)造成縱裂和凹陷，導(dǎo)致拉漏。坯殼生成的均勻性決定于鋼成分、結(jié)晶器冷卻、鋼液面穩(wěn)定性和保護(hù)渣潤滑性能。

4).結(jié)晶器鋼液流動(dòng)。結(jié)晶器由注流引起的強(qiáng)制流動(dòng)、浸入式水口的插入深度小于50mm或大于170mm（煉鋼廠規(guī)定是80-120mm）都易導(dǎo)致卷渣而形成皮下夾渣。

5).保護(hù)渣性能。應(yīng)有良好的吸收夾雜物能力和渣膜潤滑能力。提高連鑄坯表面質(zhì)量的措施3).初生坯殼的均勻性。結(jié)晶器彎月面初生坯殼不均勻提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施

鑄坯內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，涉及到鑄坯凝固傳熱、傳質(zhì)和應(yīng)力的作用，生成機(jī)理是極其復(fù)雜的，主要決定于鑄坯在二冷區(qū)的凝固冷卻過程和鑄坯的支撐系統(tǒng)的精度。合理的二冷水流分布、支承輥的嚴(yán)格對(duì)中、防止鑄坯鼓肚變形等，是提高內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵。但總的來說，鑄坯內(nèi)部缺陷是受二次冷卻區(qū)鑄坯凝固過程控制的，在很大程度上和鑄坯的二次冷卻以及自二冷區(qū)至拉矯機(jī)的設(shè)備狀況有關(guān)。其主要缺陷有：內(nèi)部裂紋、中心偏析和中心疏松，以及鑄坯內(nèi)部的宏觀非金屬夾雜物等。提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的主要措施可以概括為以下四個(gè)方面：提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施鑄坯內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，涉及1).控制鑄坯結(jié)構(gòu)。首要的是擴(kuò)大鑄坯中心等軸晶區(qū)，抑制柱狀晶生長，可減輕中心偏析和中心疏松。為此采用鋼水低過熱度澆注、電磁攪拌技術(shù)等。

2).合理的二次冷卻制度。使二次冷卻區(qū)鑄坯表面溫度分布均勻，為此采用計(jì)算機(jī)控制二次冷卻水量分布、氣-水噴霧冷卻等。

3).控制二次冷卻區(qū)鑄坯受力與變形。二次冷卻區(qū)凝固殼的受力與變形是產(chǎn)生產(chǎn)生裂紋的根源。為此采用多點(diǎn)彎曲矯直、精確對(duì)弧、輥縫對(duì)中、壓縮澆注技術(shù)等控制。

4).控制液相穴鋼水流動(dòng)，以促進(jìn)夾雜物上浮和改善其分布。如二冷區(qū)采用電磁攪拌、改進(jìn)浸入式水口的設(shè)計(jì)等。提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的措施1).控制鑄坯結(jié)構(gòu)。首要的是擴(kuò)大鑄坯中心等軸晶區(qū)，謝謝謝謝連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)鋼水中常見元素及基本概念鋼中殘留元素及其控制鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論結(jié)晶器傳熱與凝固二冷區(qū)的傳熱與凝固連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制主要內(nèi)容（一）鋼水中常見元素及基本概念主要內(nèi)容（一）1.鋼水中常見元素及基本概念碳（C）：碳是鋼中最基本的對(duì)鋼的組織性能影響最大的元素，鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳鋼的含碳量為0.0218~2.11%，超過此值稱為鐵。此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。1.鋼水中常見元素及基本概念碳（C）：碳是鋼中最基本的對(duì)鋼的1.鋼水中常見元素及基本概念硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15%~0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50%~0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0%~1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15%~20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1%~4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為1.鋼水中常見元素及基本概念錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30%~0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。含錳11%~14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念錳（Mn）：在煉鋼過程中，錳是良1.鋼水中常見元素及基本概念磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.040%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小0.030%。在鋼中加入0.08~0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中1.鋼水中常見元素及基本概念鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，1.鋼水中常見元素及基本概念鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。在工具鋼中可提高紅性。

鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。1.鋼水中常見元素及基本概念鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，1.鋼水中常見元素及基本概念釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。

1.鋼水中常見元素及基本概念釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼1.鋼水中常見元素及基本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。1.鋼水中常見元素及基本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼1.鋼水中常見元素及基本概念銅(Cu)：銅能提高強(qiáng)度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。缺點(diǎn)是在熱加工時(shí)容易產(chǎn)生熱脆，銅含量超過0.5%塑性顯著降低。當(dāng)銅含量小于0.50%對(duì)焊接性無影響。鋁(Al)：鋁是鋼中常用的脫氧劑。鋼中加入少量的鋁，可細(xì)化晶粒，提高沖擊韌性，如作深沖薄板的08Al鋼。鋁還具有抗氧化性和抗腐蝕性能，鋁與鉻、硅合用，可顯著提高鋼的高溫不起皮性能和耐高溫腐蝕的能力。鋁的缺點(diǎn)是影響鋼的熱加工性能、焊接性能和切削加工性能。

1.鋼水中常見元素及基本概念銅(Cu)：銅能提高強(qiáng)度和韌性，1.鋼水中常見元素及基本概念硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱軋性能，提高強(qiáng)度。氮(N):一般認(rèn)為,鋼中的氮是有害元素,但是氮作為鋼中合金元素的應(yīng)用,已日益受到重視。氮能提高鋼的強(qiáng)度，低溫韌性和焊接性，增加時(shí)效敏感性。1.鋼水中常見元素及基本概念硼(B)：鋼中加入微量的硼就可改1.鋼水中常見元素及基本概念稀土(Xt)：稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素。這些元素都是金屬，但他們的氧化物很象“土”，所以習(xí)慣上稱稀土。鋼中加入稀土，可以改變鋼中夾雜物的組成、形態(tài)、分布和性質(zhì)，從而改善了鋼的各種性能，如韌性、焊接性，冷加工性能。在犁鏵鋼中加入稀土，可提高耐磨性。1.鋼水中常見元素及基本概念稀土(Xt)：稀土元素是指元素周2.鋼中殘留元素及其控制

鋼中微量元素分為兩類：一類為有意加入的元素，如為改善機(jī)械切削性能加入S、Pb、Se、Te，為抗腐蝕加Cu等。另一類是由煉鋼爐料和澆注過程帶入的元素，如來自爐料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，來自結(jié)晶器的Cu，來自保護(hù)渣的S等。在鋼的成分中不是有意加入的元素，而是隨原料帶入的元素，在冶煉過程中又沒能去除而殘留于鋼中稱為殘留元素。如Cu、Sn、Sb、As等，其中Cu、Sn的危害最大，因此殘留元素含量必須嚴(yán)格限制。Cu、Sn含量限制在0.20%以下。2.鋼中殘留元素及其控制鋼中微量元素分為兩類：一類殘留元素的綜合作用比較復(fù)雜，通常以Cu當(dāng)量來表述這種復(fù)雜的作用，即：

Cu′=(Cu+10Sn－Ni－2S)<0.20%

其中，10Sn包括了As和Sb的隱蔽作用。殘留元素對(duì)鋼的質(zhì)量影響主要有：1)鑄坯表面裂紋；2)鑄坯內(nèi)部裂紋；3)鑄坯偏析加重；為此，要提高鋼坯質(zhì)量，減少殘留元素的影響，可以從以兩個(gè)方面來控制。①對(duì)入爐的廢鋼要嚴(yán)格管理，采用精選爐料或爐料搭配使用，以減少爐料帶入的微量元素，控制銅當(dāng)量在0.20%以下。②此外控制連鑄坯合適的表面溫度，避免熱應(yīng)力，減少鑄坯表面的氧化，以減輕銅的富集。

Pb鉛Se硒Te碲As砷Sb銻Zn鋅Sn錫2.鋼中殘留元素及其控制殘留元素的綜合作用比較復(fù)雜，通常以Cu當(dāng)量來表述這種復(fù)雜的作鋼液的結(jié)晶過程鋼液澆注的實(shí)質(zhì)就是完成鋼從液態(tài)向因態(tài)的轉(zhuǎn)變，也就是鋼的結(jié)晶過程，也稱為鋼的凝固。鋼液的結(jié)晶應(yīng)滿足的兩個(gè)條件：①一定的過冷度，此為熱力學(xué)條件。液態(tài)金屬是在理論結(jié)晶溫度T0以下Tn才開始結(jié)晶的，Tn就稱為實(shí)際結(jié)晶溫度，也稱為平衡結(jié)晶溫度。金屬在T0以下仍保持液態(tài)的現(xiàn)象稱為過冷現(xiàn)象，T0與Tn之差就稱為過冷度。具有一定過冷度是金屬結(jié)晶的必要條件，也是結(jié)晶的熱力學(xué)條件。過冷度越大，液相的結(jié)晶趨勢就越大，為得到結(jié)晶所必需的過冷度，必須使液態(tài)金屬的溫度降低，將結(jié)晶潛熱散發(fā)出去。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論鋼液的結(jié)晶過程3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論②必要的晶核，此為動(dòng)力學(xué)條件。液態(tài)的結(jié)晶必須有核心。形核有均質(zhì)形核和非均質(zhì)形核兩部分。均質(zhì)形核，是在純金屬的液相中直接產(chǎn)生晶核。鋼液是合金，其內(nèi)部懸浮著許多高熔點(diǎn)的因態(tài)質(zhì)點(diǎn)，可能成為自然的核心，即異質(zhì)形核。鋼液形成晶核后即迅速長大，開始長大時(shí)具有與金屬晶體結(jié)構(gòu)相同的規(guī)則外形，隨后由于傳熱的不穩(wěn)定，使晶粒向傳熱最快的方向優(yōu)先生長，于是形成樹狀晶。我們希望鋼液在結(jié)晶過程中形成細(xì)晶粒組織，這就要求在形核數(shù)量和晶粒長大速度上加以控制。過熱度的大小是影響晶粒度的因素。另外通過人地加入異質(zhì)晶核的辦法來增加晶核數(shù)量也可以得到細(xì)晶粒組織。（如結(jié)晶器電磁攪拌、微量元素的加入等等技術(shù)。）3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論②必要的晶核，此為動(dòng)力學(xué)條件。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論選分結(jié)晶與偏析選分結(jié)晶又稱選擇結(jié)晶。合金元素在固、液相中的溶解度是有差異的，一般而言在固相中的溶解度小于在液相中的溶解度。因此合金元素在固相鋼中分配的濃度要小，而在液相鋼（母液）中分配的濃度要大，所以在鋼的結(jié)晶過程中，于結(jié)晶前沿會(huì)有溶質(zhì)大量析出并積聚，固相中溶質(zhì)濃度就低于原始濃度，這種現(xiàn)象即所謂選分結(jié)晶。隨著母液溶質(zhì)的不斷富集而使?jié)舛炔粩嗌仙S溫度的不斷下降，鋼液最終會(huì)全部凝固，所以最后凝固部分的溶質(zhì)含量會(huì)高于原始濃度。顯然在最終凝固結(jié)構(gòu)中溶質(zhì)濃度分布是不均勻的，這種成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。分析一根鑄坯，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)鑄坯中心溶質(zhì)濃度較高，即所謂的中心偏析。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論選分結(jié)晶與偏析選分結(jié)晶又稱選擇結(jié)晶。合金元素在固、液相中的溶中心偏析影響因素主要影響因素：

①冷卻速度。加大冷卻速度，縮短凝固時(shí)間，使溶質(zhì)元素沒有足夠時(shí)間析出。

②溶質(zhì)元素的偏析傾向。用已凝固金屬中的濃度與液相中的濃度相比，比值越小，說明偏析的傾向越大。

③溶質(zhì)元素在固體金屬中的擴(kuò)散速度。偏析的大小可用偏析量來表示：

B=C÷〔（C1+C2+C3+C4）÷4〕3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論中心偏析影響因素主要影響因素：偏析的大小可用偏析量來表示：3中心偏析的控制生產(chǎn)工藝中，可采取以下措施來控制偏析：①增加鋼液的冷凝速度。②合適的鑄坯斷面。③采用各種方法控制鋼液的流動(dòng)。④電磁攪拌。（打碎樹狀晶、細(xì)化晶粒）⑤工藝因素。（適當(dāng)降低注溫與注速）⑥降低鋼液中硫、磷含量。3.鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論中心偏析的控制生產(chǎn)工藝中，可采取以下措施來控制偏析：3.鋼水4結(jié)晶器傳熱與凝固1、結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成圖1彎月面的形成

鋼水澆到結(jié)晶器，在鋼水表面張力的作用下，鋼水與銅壁接觸形成一個(gè)半徑很小的彎月面。在彎月面根部附近，冷卻速度很快（100度/秒）初生坯殼很快形成。隨著冷卻不斷進(jìn)行，坯殼逐步加厚。已凝固的坯殼開始收縮，企圖離開結(jié)晶器的內(nèi)壁，但這時(shí)坯殼尚薄，在鋼水的靜壓力下仍緊貼于內(nèi)壁，由于冷卻的不斷進(jìn)行，坯殼進(jìn)一步加厚，到其強(qiáng)度、剛度能承受鋼水靜壓力時(shí)，坯殼開始脫離結(jié)晶器內(nèi)壁，從而形成氣隙。隨著坯殼下降，形成氣隙區(qū)的坯殼在熱流作用下溫度回升，強(qiáng)度變小，在鋼水靜壓力下的坯殼變形，形成皺紋與凹陷再貼進(jìn)銅壁，如此反復(fù)進(jìn)行，直到坯殼拉出結(jié)晶器。4結(jié)晶器傳熱與凝固1、結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成圖1彎2.結(jié)晶坯坯殼厚度的生長決定于傳熱速率，而傳熱速率決定于結(jié)品器內(nèi)鋼水熱量傳給冷卻水所克服的熱阻，結(jié)晶器熱阻可分為：⑴鋼水與凝固殼界面的村流傳熱的熱阻；⑵凝固殼的傳導(dǎo)傳熱的熱阻⑶凝固夫與結(jié)品器界圓熱阻(包括氣隙的輻射和村流傳）⑷結(jié)晶器銅壁的傳導(dǎo)傳熱的熱阻；⑸冷卻水與銅壁的對(duì)流傳熱的熱阻鋼水熱量傳給冷卻水要克服上述5個(gè)方面的熱阻，其中(1)、(4)、(5)項(xiàng)熱阻較小，在澆注過程中變化不大，而第(2)項(xiàng)是隨坯殼厚度的增加而變化的。最大的熱阻是來自于坯殼與結(jié)晶器壁之間的氣隙，氣隙熱阻占總熱阻的84％以上。4結(jié)晶器傳熱與凝固圖1凝固氣隙的形成2.結(jié)晶坯坯殼厚度的生長決定于傳熱速率，而傳熱速率決定于結(jié)品3、結(jié)晶器的傳熱機(jī)構(gòu)主要是講述結(jié)晶器是如何將熱量傳給冷卻水的？⑴結(jié)晶器中心液體

經(jīng)水口流入結(jié)晶器的鋼流．會(huì)引起鋼液在結(jié)晶器內(nèi)做對(duì)流運(yùn)動(dòng)，這種對(duì)流運(yùn)動(dòng)把液體鋼的過熱傳給已凝固的鋼殼。⑵已凝固坯殼與結(jié)晶器銅壁的傳熱

當(dāng)鋼液澆鑄到結(jié)品器時(shí)，鋼水與結(jié)晶器銅壁接觸形成了‘鋼液一凝固殼—銅壁”交界面，這種交界面而分為以下三種情況：①彎月面到坯殼開始形成點(diǎn)：鋼水很快凝成坯殼。②凝固殼與銅壁緊密接觸區(qū)：此時(shí)坯殼靠傳導(dǎo)方式傳熱給銅壁。③壞殼收縮與鋼壁產(chǎn)生氣隙區(qū)：坯殼表面靠輻射和對(duì)流傳熱(或氣體層導(dǎo)熱)進(jìn)行。⑶銅壁與水之間的傳熱

結(jié)晶器與冷卻水界面?zhèn)鳠峥赡苡腥N情況：①強(qiáng)制對(duì)流區(qū)：傳熱良好②核態(tài)沸騰區(qū)：當(dāng)銅壁溫度夜125—130℃時(shí)，水開始在表面蒸發(fā)，水中凝聚有氣泡。熱流值增加很快，銅壁有過熱現(xiàn)象。③膜態(tài)沸騰區(qū)：熱流越過某一極限值，導(dǎo)致銅壁表面溫度突然升高，這對(duì)結(jié)晶器是不允許的，會(huì)使結(jié)品器永久變形結(jié)晶器內(nèi)凝固示意圖4結(jié)晶器傳熱與凝固3、結(jié)晶器的傳熱機(jī)構(gòu)主要是講述結(jié)晶器是如何將熱量傳給冷卻水的影響結(jié)晶器傳熱的因素⑴澆注速度

澆注速度及相應(yīng)的在結(jié)晶器內(nèi)鋼水停留時(shí)間的影響都可以用下列方法來解釋：

①在極短的凝固時(shí)間內(nèi)，還殼相對(duì)較薄，坯殼被鋼水靜壓力緊緊地壓到結(jié)晶器壁上，因此增加了熱流。

②在較短的停留時(shí)間內(nèi)，鑄坯的表而溫度較高，因此鑄壞表面與結(jié)晶器壁之間的溫度梯度較大，熱流提高。

③由于鑄壞表面溫度較高，相對(duì)減少了坯殼的收縮。由于坯殼與結(jié)晶器壁接觸良好，提高熱流。提高拉速使結(jié)晶器導(dǎo)出平均熱流增加。但單位鋼水質(zhì)量從結(jié)晶器內(nèi)導(dǎo)出的熱量減少，致使坯殼減薄。拉速對(duì)結(jié)晶器熱流的影響影響結(jié)晶器傳熱的因素⑴澆注速度澆注速度及相應(yīng)的在結(jié)⑵結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度圖3.4-4凝固坯殼形成示意圖

結(jié)晶器銅壁溫度靠冷卻水調(diào)節(jié)，銅壁壘溫度過高銅開始行再結(jié)晶使硬度和強(qiáng)度降低，要求結(jié)晶器具有一定的冷卻強(qiáng)度和合適的進(jìn)出水溫度、冷卻均勻。另外，對(duì)結(jié)晶器冷卻水質(zhì)有一定要求。熱流通過銅板傳給冷卻水．銅板冷面溫度很可能超過100℃；而使水產(chǎn)生沸騰，水垢沉積形成絕熱層，熱阻增加，熱流下降。因此結(jié)晶器必須使用要求很高的水。影響結(jié)晶器傳熱的因素結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度并不是越大越好，如果結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度超過一般推薦范圍時(shí)，結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度就是一個(gè)必須考慮的因素了。在澆注“收縮敏感”型鋼種時(shí)應(yīng)注意采用“弱冷卻”制度。⑵結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度圖3.4-4凝固坯殼形成示意圖⑶結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)①結(jié)晶器錐度：為了得到均勻的坯殼，隨著鑄坯往下移，結(jié)晶器內(nèi)部形狀應(yīng)符合坯殼冷卻收縮，使坯殼與結(jié)晶器壁有良好的潤滑。②結(jié)晶器的長度1#機(jī)812mm2#機(jī)800mm3#機(jī)1.04m4#機(jī)1.0m③結(jié)晶器銅板厚度主要影響結(jié)晶器壽命和鑄坯表面質(zhì)量，特別是在彎月面處銅板的厚度影響該處的熱面溫度，因此對(duì)渣圈的厚度和振痕深度、結(jié)晶器熱流都有影響。影響結(jié)晶器傳熱的因素⑶結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)①結(jié)晶器錐度：為了得到均勻的坯殼，隨著⑷結(jié)晶器材質(zhì)

一般結(jié)晶器熱面使用溫度為200一300℃，特殊情況時(shí)，最高處可J達(dá)500℃。這就要求結(jié)晶器材質(zhì)導(dǎo)熱性好，抗熱疲勞，強(qiáng)度高，高溫下膨脹小，不易變形。純銅導(dǎo)熱件好、但彈性權(quán)極限低且易產(chǎn)生永久變形，所以多采用強(qiáng)度高的銅合金，如Cu—Cr、Cu—Ag合金等。這些合金高溫下抗磨損能力強(qiáng)，使結(jié)晶器壁壽命比純銅高幾倍、其性能比較見下表：銅合金性能比較影響結(jié)晶器傳熱的因素⑷結(jié)晶器材質(zhì)一般結(jié)晶器熱面使用溫度為200一300℃，⑸結(jié)晶器形狀和類型

高速連鑄機(jī)當(dāng)今連鑄發(fā)展的方向，但仍需解決提高凝固傳熱效率的難題，一種行之行效的方法是改進(jìn)結(jié)晶器形狀及振動(dòng)方式.

例如：4#機(jī)康卡斯特的convex凸形結(jié)晶器。凸形結(jié)晶器頂部四壁為凸形，向下逐漸變成平面。壁間夾角上部96度，中部93度，出口90度。⑹結(jié)晶器潤滑

結(jié)晶器潤滑可以減小拉坯阻力，并對(duì)由于潤滑劑充滿氣隙而改善傳熱。敞開撓注時(shí)用油(小方坯常用菜子油)作潤滑劑，油在高8F裂化分解為碳?xì)浠衔铮錆M氣隙改善傳熱。用保護(hù)渣進(jìn)行潤滑時(shí)．保護(hù)渣在結(jié)晶器鋼液面上形成液渣層，由于結(jié)晶器振動(dòng)，液渣從彎月四滲漏到坯殼與銅壁之間氣隙處，形成均勻渣膜，起潤滑作用。影響結(jié)晶器傳熱的因素⑸結(jié)晶器形狀和類型高速連鑄機(jī)當(dāng)今連鑄發(fā)展的方向，⑺鋼水過熱度

據(jù)測試，結(jié)晶器熱流與鋼水過熱度幾乎無關(guān)。過熱度對(duì)銅板溫度影響很小。但過熱度增加，注流使初生坯殼沖擊點(diǎn)處減薄，增加了坯殼厚度的不均勻性；且出結(jié)晶器坯殼溫度有所增加，降低了高溫坯殼強(qiáng)度，增加了斷裂的幾率。過熱度對(duì)鑄坯低倍結(jié)構(gòu)有重要影響。低過熱度澆注鑄坯中心等軸晶區(qū)寬。過熱度高，推遲了鋼水在鑄坯中的局部凝固進(jìn)程．出結(jié)晶器坯殼局部較薄，增加了拉漏的危險(xiǎn)性影響結(jié)晶器傳熱的因素⑺鋼水過熱度據(jù)測試，結(jié)晶器熱流與鋼水過熱度幾乎8、鋼水成分碳對(duì)結(jié)晶器平均熱流的影響

對(duì)結(jié)晶器導(dǎo)出熱量的研究發(fā)現(xiàn)，鋼中碳含量對(duì)連鑄實(shí)際操作的影響是非常重要的。

由右圖可以看出．當(dāng)鋼中碳含量在0．1%時(shí)，熱流值最小，此時(shí)，結(jié)晶器銅壁溫度波動(dòng)較大，可達(dá)100℃。觀察漏鋼坯殼得出，凝固殼最薄，坯殼內(nèi)表面