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钢水沿结晶器周边逐渐凝固成坯壳,连铸坯裂纹

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随着市场竞争的日趋激烈,产品的质量已经成为占有市场的主要砝码,连铸坯作为炼钢厂的终端产品,其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量,据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约70%为连铸坯裂纹,连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一,下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析:

连铸过程是一个不均匀的冷却过程,其不均匀体现在自结晶器至二次冷却的全过程,具体表现在:

当问题出现的时候,勇于打破传统,跳出舒适区,才能够挖掘新的可能性。

一、铸坯凝固过程的形成

在结晶器弯月面处冷却形成的初始坯壳因凝固收缩而脱离结晶器壁,随后钢液的静压力又将之压向结晶器,使两者之间成为一个接触—脱离—接触的动态变化过程。在坯壳表面形成的保护渣膜厚度也是不均匀的,导致结晶器内坯壳所受冷却的不均匀和生长的不均匀,是导致板坯表面裂纹和皮下裂纹产生的主要原因。在结晶器中所做的多方面努力如液面控制,改善保护渣特性等措施只能在一定程度上减轻这种冷却的不均匀性,无法根本消除。

在钢铸过程中,结晶器振动系统是必不可少的一环,它的效率直接影响着产出的钢坯质量。传统的结晶器振动系统弊端明显可以有突破么?来看看皮尔磁的解决方案。

铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭,而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小,当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时,在固液界面就产生裂纹,这就形成了铸坯内部裂纹。而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却,由于铸坯线收缩,温度的不均匀性,坯壳鼓肚、导向段对弧形不准,固相变引起质点如在晶界的沉淀等,容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变,从而产生裂纹就是表面裂纹。

在二次冷却区带液芯的铸坯接受喷雾冷却,导致冷却和通过空气进行辐射传热,喷嘴的喷雾冷却和导辊的冷却均为不均匀冷却,如果冷却不均匀性严重,会导致已有表现细小裂纹的扩展,板坯鼓肚,并造成多种内裂纹。冷却不适当还会导致液芯延长、铸坯表面温度不适当,在板坯矫直时表面温度处于高温脆性区,容易产生表现横裂纹,在初始凝固冷却不均匀的振痕波谷位置尤为严重。对于一些含有碳氮化物形成元素Al、Nb、V、Ti、Cr、Mo的微合金钢,这一问题尤其要引起关注。

什么是连铸机?

二、连铸坯裂纹形态和影响因素

利用钢的高温特性,可以对连铸过程中以下方面提供指导:

yaboapp体育官网,高温钢水连续不断地浇注到一个或一组水冷铜制结晶器内,钢水沿结晶器周边逐渐凝固成坯壳,待钢液面上升到一定高度,坯壳凝固到一定厚度后拉矫机将坯拉出,并经二次冷却区喷水冷却使铸坯完全凝固,由切割装置根据轧钢要求切成定尺。这种使高温钢水直接浇注成钢坯的工艺过程称为连铸。

连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹,表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等,内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。

结晶器中初生坯壳的凝固冷却和应力应变位于高温脆性区,利用数值计算,可以得出结晶器中钢液及坯壳中的温度场,速度场及应力场,从而分析得出影响铸坯应力的主要因素,应用钢的高温特性试验,可以测量得出高温下产生裂纹的临界应变及应力,由此对铸坯应力的主要影响因素进行调整、控制。

Yabovip,结晶器振动装置是连铸生产的核心,结晶器振动装置的作用是使结晶器做周期性振动,以防止初生坯壳与结晶器壁产生黏结而被拉破,振动曲线一般按正弦规律变化,以减少冲击,其振幅和频率应与拉速紧密配合,以保证铸坯的质量和产量。

连铸坯裂纹的影响因素:

在连铸二次冷却区,由于间断的喷雾冷却作用,使铸坯表面温度呈周期性变化,会产生一定的热应力,同时钢水静压力造成铸坯鼓肚,导辊不对中造成铸坯产生额外应力,通过高温特性测试,可以研究循环加热与冷却对钢的高温特性的影响,据此提出为避免产生裂纹,保持铸坯表面温度高于脆性温度区,在铸机机械和冷却制度的设计上应遵循的原则和应该采取的措施。

传统结晶器振动系统存在弊端

连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程,它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的,铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统的对弧准确性。铸坯凝固过程坯壳形成裂纹,从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为:

信息来源:全球铁艺网

目前国内常见的结晶器振动系统有机械式正弦振动系统和液压或电动非正弦振动系统两种。

1、连铸机设备状态方面有:

机械式正弦振动技术其动力源有电机减速机构成,其振动曲线单一,振幅、频率调节困难,限制了钢坯质量的进一步提升;液压或电动非正弦振动系统虽然解决了正弦振动系统的一系列问题但目前国内技术仍不成熟,存在使用寿命短,设备能耗高,系统有功功率低等各种问题。

1)结晶器冷却不均匀

研制出一种操作性能强,使用寿命长,设备能耗低的振动伺服系统,是成为业内人士亟需解决的问题。

2)结晶器角部形状不当。

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