影响铸坯质量同钢板分层的主要因素
发布时间:2022-03-16 16:50:03来源:乾润钢球
酒钢中板工序生产钢板存在的表面质量缺陷可分为两大类:原料缺陷和轧制缺陷,原料缺陷又可分为铸坯表面质量缺陷和内部质量缺陷。因铸坯缺陷导致的钢板表面缺陷主要有:表面裂纹、分层、气泡和夹杂等。尤其是分层和表面裂纹是中厚板面临的最大表面质量问题。轧制缺陷主要有:氧化铁皮压人、瓢曲、凹坑、厚度不合、划伤、压痕和剪坏等,此类缺陷已经控制在很低的水平。
1 影响铸坯质量的主要因素根据钢板的质量缺陷分析。影响钢板质量的主要因素是铸坯质量缺陷,现从钢水清洁度、铸坯。表面裂纹和铸坯内部缺陷三个方面,分析影响铸坯质量的主要因素和预防措施:
1.1 钢水清洁度钢水清洁度主要以钢中T[0]含量、夹杂物数量、形状大小来评价。由于钢中的[0]主要以夹杂物形态存在。因此提高钢水清洁度,主要降低钢中夹杂物含量。1.1.1 夹杂物来源及对钢质的影响钢中夹杂物按形状可分为微观夹杂(颗粒直径一50urn)与大颗粒夹杂(颗粒直径>50um),微观夹杂主要来源于出钢脱氧产物,在炉外精炼过程中大部分能上浮,一般对钢的危害不大。大颗粒夹杂主要来源于包衬、渣子、钢液二次氧化,这种夹杂物组成复杂,难于防范,在钢中星偶然分布,对钢的危害大,如何减少钢中大颗粒夹杂是提高钢洁净度的主要手段。1.1.2 提高钢水洁净度的主要技术措施钢水精炼(采用LF、RH、VD等精炼炉)是提高钢水洁净度的最主要的手段.对高附加值钢通过精炼要将钢中T[0]降至20ppm以下,提高精炼效果要解决以下几个问题:(1)减少转炉高氧化性渣的下渣量,要求下渣量~20ram。(2)控制钢包内渣子的氧化性,主要通过加石灰、萤石稀释,或加石灰、Al粉(或电石粉)对渣子进行还原处理。(3)控制精炼渣成分,使精炼渣呈还原性,并具有吸附夹杂物的能力。1.1.3 连铸要保证连铸坯的清洁度,在钢水浇注过程中应解决两大任务,一是钢水不再受污染,二是减少钢中夹杂物含量,相应的技术措施如下:(1)保护浇注(大包一中包)(中包一结晶器):如果不采取保护浇注,在高速注流的作用下注流区形成负压区。使空气与钢水充分接触,造成钢水的二次氧化,空气氧化使钢中的夹杂物总量增加30%。因此对高附加值钢来讲。必须采取癌霈保护。保护浇注的好坏,以吸氮量来衡量。世界水平为零吸氮,国内宝钢水平为3ppm。(2)中包保护:中间包密封,并充氩气保护。(3)中包向大容量发展,增加钢水在中包内的停留时间,使夹杂物有时间上浮。(4)改变钢水流动轨迹,消除中间包死区,进一步促进夹杂物上浮(主要是指>50urn的夹杂1。措施是设置挡墙与挡坝、注流缓冲器。(5)中间包过滤器,使夹杂物通过过滤器可吸收一部分,特别是对Al20,夹杂效果较好。(6)中包材质采用全碱性中包,减少包衬融损带来的夹杂。(7)严格控制下渣量。
1.2 裂纹裂纹包括表面裂纹与内部裂纹,表面裂纹主要有:纵裂纹、横裂纹、星形裂纹。主要影响中厚板的表面质量。内部裂纹主要有:角裂纹、中心裂纹、中间裂纹,主要影响中厚板的内部质量。总的来讲,铸坯表面裂纹主要来源于结晶器凝固过程(保护渣、振动、浸入式水口等因素影响1。内部裂纹主要来源于二冷区。铸坯在凝固过程中。一定受到外力的作用。这些外力主要有坯壳与结晶器的摩擦力、钢水静压力、弯曲矫直力、内应力等,当这些力超过钢的临界强度与临界变形量,铸坯产生裂纹。影响铸坯裂纹的主要因素有:钢的高温凝固特性、设备性能、工艺性能。1.3 内部缺陷铸坯的内部缺陷主要是成分偏析、中心疏松、皮下气孔等。解决铸坯内部缺陷的主要措施如下:(1)收缩辊缝(可分阶段调整),对防止凝固末段溶质偏析有一定的作用。(2)电磁搅拌:电磁搅拌一般有三种方式(结晶器、二冷、凝固末段),对高质量的钢采用电磁搅拌对消除中心偏析、中心疏松有积极作用。(3)轻压下:压下量1mm/m,使残余液体分散到四周.可防止中心缩孔、中心偏析和中心疏松。(4)凝固末段强冷:凝固末段一般是体积结晶,凝固潜热大量释放,坯壳上涨,采用强冷,可减轻铸坯鼓肚,组织凝固潜热的集体释放。提高铸坯质量。
2影响钢板分层的主要原因酒钢钢板分层主要有两类形貌。对纯净度较高的低合金钢。分层实际是一种断口的分离裂纹,主要来源于板坯的中心裂纹和中心偏析。如S的偏聚等:对纯净度较差的碳素结构钢。分层主要集中在边部.产生的原因有皮下气泡、夹杂和角部裂纹等,其中不可忽视的是该类钢种的氧含量是很高的。
2.1 存在分层缺陷钢板的特点:1)S含量普遍偏高,且随s含量的升高分层废品率呈上升趋势。2)分层均发生在变形量相对较小轧制厚板的过程中,轧制薄板时发生分层的机率相对较小。且分层废品率随轧制厚度的增加呈上升趋势。3)有分层缺陷的钢板所对应的铸坯大都在中包炉役后期浇注。且随连浇炉数的提高分层废品率呈上升趋势。4)220mm坯经轧制成中厚板后出现的分层废品远远高于160mm坯。
2.2 原因分析1)S的偏析隔断了金属基体的连续性,其往往存在于铸坯中断断续续的中心疏松中。在小变形量的轧制中钢板中心易出现不连贯的分层,含有严重S偏析的中心疏松在轧制过程中尤其在小变形量的轧制中极易出现纵贯钢板断面中心的分层。S含量升高,不仅增加了S产生偏析的可能性,而且还加剧了S偏析的程度。2)中心疏松在轧制过程中可能发生的焊合因轧制变形量的不同而存在很大的差别。对于有较轻S偏析的中心疏松在大变形量的轧制过程中容易焊合,而小变形量的轧制过程不容易使中心疏松焊合而形成不连贯的分层。同样。对于有严重S偏析的中心疏松在大变形量的轧制过程中虽不能完全焊合.但仅形成不连贯的分层,程度相对较轻。而此类中心疏松在小变形量的轧制过程中完全不能焊合。且形成的分层横贯中心,分层程度严重。轧制中厚板时,由于变形量相对较小。分层产生的机率较大,反之,轧制薄板时因变形量相对较大,分层产生的机率较小甚至不产生。3)严格控制钢水中氧含量,有效减少氧化物夹杂,降低氧化物夹杂的危害程度。内生夹杂对轧制过程中分层产生机率的影响较小,而在中包炉役后期进行浇注,钢水对中包耐材侵蚀加剧,必然产生较多的外生夹杂。此部分夹杂是导致分层的重要因素。中包耐材耐侵蚀能力不强.分层出现的机率增大。钢中夹杂物的存在,隔断了金属基体的连续性。且是应力集中的渊源,在轧制过程中在其周围极易形成微裂。严重时导致钢板中心出现分层。4)二"冷方式因钢种不同而不同。同种冷却方式因拉速不同冷却强度而不同.拉速越高,冷却强度愈大。但对同类钢种不同厚度铸坯的冷却方式相同,即220mm坯和160mm坯冷却方式相同,冷却水量大致相同,冷却强度也大致相同f如不考虑拉速的不同),因此两种铸坯在结晶器内的坯壳厚度相同。同厚度的坯壳较160mm坯来讲适宜,但较220mm坯来讲则不见得合适。且漏钢的机率大些。为了降低漏钢的可能性,浇220mm坯时拉速控制的相对较慢。以保证有足够的时间生成足够厚度的坯壳来抵抗钢水的静压力。拉速的降低,使得液相穴在铸坯中保持的时间相对较长,富集溶质的液相穴发生流动,溶质元素更易发生偏析。因此,220mm坯较160mm坯来讲在其内部存在含有较多偏析元素的中心疏松.导致其在小变形量的轧制过程中因中心疏松无法焊合而产生分层。
2.3 预防措施1)严格控制成品S含量,降低S偏析的危害。2)加强钢包吹氩精炼操作.保证大包钢水成份均匀,尤其供浇厚坯的大包要严格执行吹氩精炼制度。3)浇厚坯时,通过调大二冷区水量分配系数增加二冷冷却强度,为提拉速奠定基础。实际生产中,提拉速有可能导致转炉钢水接济不上的矛盾,必须在强化生产组织上加以克服。4)随着中包炉役的延长,中包料及耐材质量的好坏是控制外生夹杂的关键,冈此,必须严格控制中包涂料及耐材质量。5)控制终点C含量及减少倒炉次数是降低钢水含氧量,从而减少内生夹杂的危害仍然是转炉冶炼中必须坚持的有效措施。
3结论3.1 铸坯质量缺陷是影响钢板质量的主要原因,而钢水清洁度、铸坯表面裂纹和铸坯内部是影响铸坯质量的主要因素。3.2 硫含量、中心疏松、夹杂物含量和冷却制度是影响钢板分层的主要因素。3.3 钢水清洁度主要以钢中T[O]含量、夹杂物数量、形状大小来评价。钢中的[O]主要以夹杂物形态存在。因此提高钢水清洁度.主要降低钢中夹杂物含量。3.4铸坯表面裂纹主要来源于结晶器凝固过程,内部裂纹主要来源于二冷区。影响铸坯裂纹的主要因素有钢的高温凝固特性、设备性能和工艺性能。3.5收缩辊缝、电磁搅拌、轻压下和凝固末段强冷等是预防成分偏析、中心疏松和皮下气孑L等铸坯内部缺陷的主要技术措施。3.6严格控制成品量、加强钢包吹氩精炼操作、增加二冷冷却强度、严格控制中包涂料及耐材质量和减少夹杂物含量是预防钢板分层缺陷的主要技术措施。
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