方坯铸坯缺陷产生原因及预防措施
1.前言
由于连铸坯质量问题多发于连铸，因此对连铸质量缺陷进行了分析，总结出发生原因，以减少连铸坯质量问题的发生。
2.铸坯主要有以下几种缺陷：
2.1卷渣
2.1.1表面卷渣（见图1）
2.1.2内部卷渣（见图2）
图1 图2
2.2裂纹
2.2.1表面裂纹：头部表面裂纹（图3 ）、尾部表面裂纹（见4） 。
图3 图4 第 2 页 共 7 页
2.2.2内部裂纹（见图5）
图5
2.3气泡缺陷（见图6、见图7）
图6 图7
3、缺陷产生原因及预防措施
3.1卷渣产生原因及预防措施
3.1.1表面卷渣产生原因及预防措施
产生原因：
（1）结晶器内形成渣条，当结晶器内钢液面波动量大于熔渣层厚度时、或挑渣条未挑净时、或在挑渣条过程中将渣条带入结晶器坯壳上时形成卷渣。
（2）在换包或等包降速过程中，由于操作不当造成中包液位较浅，导致中包内钢液形成涡流将中包渣卷进结晶器内，在上浮过程中被坯壳捕作形成卷渣。
（3）调整渣线高度超过液渣层厚度、或有渣条未挑净、等原因时造成颗粒渣被卷到坯壳上而形成卷渣。
（4）在开浇升速前液渣厚度未达到标准，造成颗粒渣或予熔层的保护渣直接与钢液接触，升速过程中在结晶器内造成钢液面发生波动，导致保护渣被卷入到坯壳上，形成卷渣。 第 3 页 共 7 页 （5）中包掉料或有杂物，开浇过程中被钢水冲到结晶器内，从而形成卷渣。
（6）中包内钢液面剧烈波动时，造成中包内覆盖剂被卷入中包钢液中，此时被卷入的覆盖剂受两个力作用：向上的钢水的浮力和向下的钢流股吸力作用，当向下的钢流股吸力大于向上钢水的上浮力时，卷入的覆盖剂就被卷入到结晶器内，在钢流流股的作用下，如被坯壳捕作而形成皮下卷渣，如被向下流股带入液相穴深处而形成内部卷渣。
连铸坯的质量缺陷及控制
摘 要
连铸坯质量决定着最终产品的质量。从广义来说所谓连铸坯质量是得到合格产品所允许的连铸坯缺陷的严重程度，连铸坯存在的缺陷在允许范围以内，叫合格产品。连铸坯质量是从以下几个方面进行评价的：
(1)连铸坯的纯净度：指钢中夹杂物的含量，形态和分布。
(2)连铸坯的表面质量：主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计，结晶式的内腔形状、水缝均匀情况，结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。
(3)连铸坯的内部质量：是指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。
(4)连铸坯的外观形状：是指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求。与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀程度有关。
下面从以上四个方面对实际生产中连铸坯的质量控制采取的措施进行说明。
关键词：连铸坯；质量；控制
1 纯净度与质量的关系
纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，如果夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。
此外，夹杂物的尺寸和数量对钢质量的影响还与铸坯的比表面积有关。一般板坯和方坯单位长度的表面积（S）与体积（V）之比在0.2～0.8。随着薄板与薄带技术的发展，S/V可达10～50，若在钢中的夹杂物含量相同情况下，对薄板薄带钢而言，就意味着夹杂物更接近铸坯表面，对生产薄板材质量的危害也越大。所以降低钢中夹杂物就更为重要了。
提高钢的纯净度就应在钢液进入结晶器之前，从各工序着手尽量减少对钢液的污染，并最大限度促使夹杂物从钢液中排除。为此应采取以下措施：
1 连铸常见质量缺陷
1 连铸工艺流程
大包钢水→回转台→中间包→结晶器→二冷室→拉矫机→脱坯辊→中间辊道→夹持辊→火切机→切割平台→翻钢机→冷床→移坯车→（打号）铸坯集积
2 常见质量事故的原因及处理
连铸过程只是一个保持过程，不可能修正炼钢及设备的问题，因此才有了“炼钢是基础，设备是保证，连铸为中心”。
影响铸坯缺陷的因素归纳为三个方面：
① 钢水条件：脱氧情况、碳含量、锰硅比、锰硫比和杂质元素含量等。
② 操作工艺：钢水温度、拉速、保护浇注方式、冷却水量及分布、钢水吹氩搅拌、喂丝等。
③ 设备状况：结晶器和二次冷却装置等主要在线设备的运行状况。
最终产品质量决定于所提供的铸坯质量。根据产品用途的不同，提供合格质量的铸坏，这是生产中所考虑的主要目标之—。从广义来说，所谓铸坯质量是得到合格产品所允许的铸坯缺陷的严重程度。
所谓铸坯质量的含义是指：铸坯的纯净度(夹杂物含量、形态、分布)、铸坯表面缺陷(裂纹、来渣、皮下气泡等)、铸坯内部缺陷(裂纹、偏析等)。
铸坯的纯净度主要决定于钢水进入结晶器之前的处理过程，也就是说要把钢水搞“干净”些，必须在钢水进入结晶器之前各工序下功夫，如选择合适的炉外精炼，钢包----中间包---结晶器的保护浇注等。
铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。它是与结晶器内坯壳的形成、结晶器振动、保扩渣性能、浸入式水口设计及钢液面稳定性等因素有关的，必须严格控制影响表面质量的各参数在合理的目际值以内，生产无缺陷的铸坯，这是热送和直接轧制的前提。
铸坯内部质量主要决定于铸坏在二冷区的凝固冷却过程和铸坯的支撑系统的精度。合理的二冷水量分布、支承辊的严格对中、防止铸坯鼓肚变形等，是提高内部质量的关键。
因此为了获得良好的铸坯质量。我们可以根据钢种和产品不同要求，在连铸的不同阶段如钢包、中间包、结晶器、二冷区采用不同的工艺技术，对铸坯质量进行有效的控制，以消除铸坏缺陷或把缺陷降低到不影响产品质量所允许的范围内。
无论是板、卷，还是棒材或型材，表面缺陷主要有两种基本来源：轧制过程产生或铸坯成形过程中生成。通常，大部分裂纹等各种各样的缺陷源于初始铸坯，而非产生于后面的工序。无论是方坯还是板坯，各种缺陷的产生机理都类似。本文将描述板坯/方坯上存在的各种缺陷并举例不同工艺条件下这些缺陷的表现形式。此外，本文还将提出判定各种缺陷的一些指导准则。
前言 在板材、板卷、棒材及型钢上的诸如裂缝及其他缺陷大多源于板坯/方坯上的缺陷。这些缺陷产生的原因分析已见诸于Thomas、Tsai、Brimacombe、Szekeres等专家学者的众多文献资料及讲座。大多数钢厂面临的最大挑战是缺乏如何判定、检查这些缺陷及采取何种对策。令人遗憾的是，目前遇到表面缺陷问题的很多钢厂所做的一些工作并不恰当，甚至没有对板坯/方坯进行检测分析以做出相应的判定和措施。 板坯和方坯表面缺陷 板坯和方坯上的几乎所有表面缺陷可以被分成5大类。此外，表面缺陷在世界上大多数连铸机上的发生位置大都也是可以预测。根据经验按照发生概率的大小在表1顺序列出了5大类缺陷及可能发生的主要位置。
表1 板坯/方坯表面缺陷的主要分类及发生位置
板坯/方坯缺陷类型 针状气孔/疏松 裂纹
深度振痕 不良清理 结晶器壁污染、刮伤等 纵裂 横裂 星裂
位置 主要在上表面的某个角部或两个角部，如果问题严重，也可出现在上表面。通常不会在下表面 主要在上下表面 主要出现在上边部或角部 铸坯上下表面 根据铸机类型和参数，随机发生在铸坯的上下表面. 通常在上下表面的边部。根据清理需要，也可能出现在上下表面 随机出现在上下表面
依据加热炉的氧化条件就能确定板坯/方坯表面缺陷的临界深度，决定缺陷是否最终成为板材、板卷或棒材上的轧制表面缺陷。大部分加热炉操作会导致1%-2%厚度的铸坯氧化成氧化铁皮。如果铸坯的厚度为220mm，就意味着在加热过程中会造成2.2-4.4mm的厚度损失。如果铸坯表面缺陷的深度小于铸坯厚度的1%-2%，那么这些缺陷将在加热过程中消除。正是那些比成为铁鳞的1%-2%厚度更深的缺陷，最终造成轧材的表面缺陷。 针状气孔/疏松 针状气孔/疏松几乎是在所有铸机上都常见的，也是最易被忽略的板坯/方坯缺陷。如果钢中的气体得不到合理控制，就会在板坯/方坯表面上产生针状气孔/疏松。当凝固率达到90%而气体总压力Argon+H2+N2+CO+CO2 > 1 atm时，针状气孔/疏松就会在板坯/方坯表面上形成。找出表面和皮下针状气孔/疏松的形成原因并不困难。在实际生产中，皮下通常是指表面以下10mm的深度。根据经验，针状气孔/疏松是有关钢板/卷表面缺陷的最突出的问题。 下面看一个板坯针状气孔/疏松的例子，V和Nb复合微合金化含0.15%C的A572 Gr 50结构钢铸坯上角部出现针状气孔/疏松，如图1中所示，在14.3mm厚度上的上边部缺陷。该板坯要进行展宽轧制以满足板宽尺寸的需要。需要注意的是，只有采取了正确的火焰清理处理，才能发现板坯上的针状气孔/疏松。
