連鑄坯缺陷鋼的高溫脆化特性

在連鑄坯的缺陷中，各種表面和內(nèi)部的裂紋占了相當(dāng)大的比例。裂紋的發(fā)生多與鋼的高溫特性及凝固過(guò)程中各種力學(xué)行為有關(guān)。鋼的高溫脆化特性是指高溫鑄坯的韌性特征或脆化傾向。高溫下鑄坯的塑性和強(qiáng)度變化可以分成兩個(gè)脆化區(qū)：

1、1300℃到固相線溫度范圍內(nèi)的高溫脆化區(qū)。該區(qū)延展性的降低是由于晶粒間析離出液相膜引起的，特別是硫化物FeS和MnS，以及磷和其他易偏析元素都將促使形成這種低熔點(diǎn)相。碳含量的變化也會(huì)使鋼在該區(qū)的延展性降低。

2、700~900℃的脆化區(qū)。對(duì)大多數(shù)鋼來(lái)說(shuō)，這是發(fā)生γ相向α相轉(zhuǎn)變的溫度范圍，可以通過(guò)各種措施控制其程度。當(dāng)鑄坯處于這個(gè)溫度區(qū)時(shí)，應(yīng)避免進(jìn)行彎曲和矯直。

連鑄坯缺陷其常見(jiàn)缺陷現(xiàn)象如下：

1、在連鑄坯中常見(jiàn)的缺陷一般疏松、中心疏松、錠型偏析、一般點(diǎn)狀偏析、邊緣偏析、皮下氣泡、內(nèi)部氣泡、縮孔殘余、翻皮、白點(diǎn)、軸心晶問(wèn)裂縫、非金屬夾雜物、異金屬夾雜物、表面裂紋、1/2半徑（或?qū)蔷€）處裂紋和心部裂紋等。以上各項(xiàng)均按結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。

2、連鑄坯低倍檢驗(yàn)常見(jiàn)缺陷中心疏松、中心偏析、縮孔、表面角部裂紋表面邊部裂紋、1/2半徑（對(duì)角線）處裂紋、中心裂紋、皮下氣泡、非金屬夾雜物等。

3、連鑄并經(jīng)鍛軋后的鋼坯，低倍檢驗(yàn)常見(jiàn)缺陷一般疏松、中心疏松、方框偏析；顯微鏡下檢驗(yàn)非金屬夾雜物等。

值得強(qiáng)調(diào)的是，連鑄坯允許有“裂紋”。國(guó)內(nèi)外某些企業(yè)將連鑄坯的裂紋，按輕重程度分為4級(jí)，通常以2級(jí)以下作為機(jī)械工程設(shè)備關(guān)鍵部件用鋼坯。通常即使是級(jí)別最低的裂紋，也易用肉眼發(fā)現(xiàn)，具有一定長(zhǎng)度和數(shù)量；2級(jí)裂紋長(zhǎng)度可達(dá)5～10 mm；3級(jí)裂紋長(zhǎng)的可達(dá)10～20mm；4級(jí)裂紋長(zhǎng)的可達(dá)20mm以上。實(shí)踐表明，具有2級(jí)以上裂縫的管坯，其制管成材率較低，而1.5級(jí)裂縫則對(duì)制管成材率影響不大。

評(píng)價(jià)連鑄軋鋼坯質(zhì)量，主要有4項(xiàng)指標(biāo)，即鑄坯幾何形狀、表面質(zhì)量、內(nèi)部組織致密度和鋼的清潔度。而這4項(xiàng)指標(biāo)的好壞又與連鑄機(jī)設(shè)計(jì)、采取的工藝以及鑄坯凝固的特點(diǎn)密切相關(guān)。連鑄坯在澆鑄和凝固過(guò)程中經(jīng)受冷卻、彎曲、矯直、拉引、夾持和鋼液靜壓頭等熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的作用，使其容易產(chǎn)生各種裂紋缺陷，而連鑄坯的凝固特點(diǎn)使之易產(chǎn)生中心偏析和疏松等內(nèi)部缺陷，再加上鋼水中的夾雜物在結(jié)晶器內(nèi)上浮分離的條件總不如模鑄那么充分，特別是在整個(gè)澆鑄過(guò)程中造成鋼水污染的因素也較模鑄時(shí)復(fù)雜得多，因此，非金屬夾雜物，特別是大型夾雜物便成了危害連鑄坯質(zhì)量的重要缺陷之一。但連續(xù)鑄鋼|煉鐵的突出特點(diǎn)是過(guò)程可以控制，加上迄今為止已弄清了幾乎所有的質(zhì)量缺陷的成因，因此，可以直接采取有效的措施防止或減輕這些質(zhì)量缺陷。

目前，主要采取的預(yù)防連鑄坯缺陷的措施和新技術(shù)有：

1、采用大包下渣檢測(cè)技術(shù)，主要目的是杜絕大包渣進(jìn)入中間包，提高中間包鋼水的潔凈度。

2、采用結(jié)晶器電磁制動(dòng)技術(shù)，減弱鑄流沖擊，提高質(zhì)量。

3、結(jié)晶器液面自動(dòng)控制。

4、壓縮鑄造技術(shù)。

5、電磁攪拌。

6、開(kāi)發(fā)鑄坯表面缺陷檢測(cè)技術(shù)。

7、鑄坯質(zhì)量管理。

根據(jù)鋼種和產(chǎn)品用途不同，對(duì)連鑄坯中心缺陷有嚴(yán)格要求，板坯中心缺陷嚴(yán)重會(huì)引起中厚板橫向性能尤其是沖擊韌性不合格，管線鋼抵抗，氫脆（HIC）裂紋能力惡化。對(duì)于中高碳大方坯軋制棒材或線材產(chǎn)品常常會(huì)因中心缺陷嚴(yán)重使大方坯低倍檢驗(yàn)不合格而導(dǎo)致產(chǎn)品合格率降低。因此減輕鑄坯中心缺陷至不使產(chǎn)品產(chǎn)生廢品，這是提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的一個(gè)重要任務(wù) 。

低倍組織是反映連鑄坯(或稱矩形坯)內(nèi)在質(zhì)量的一項(xiàng)重要內(nèi)容，特別是對(duì)于優(yōu)質(zhì)鋼連鑄坯尤為重要，均勻、致密的低倍組織是減少和杜絕鋼材內(nèi)在缺陷、提高鋼材使用性能的基礎(chǔ)保證。石鋼轉(zhuǎn)爐廠矩形坯連鑄機(jī)自2002年7月投產(chǎn)以后，在連鑄坯低倍組織控制上做了很多積極的探索，取得了較好效果 。

從結(jié)晶器拉出來(lái)帶有液芯的坯殼，在連鑄機(jī)內(nèi)邊傳熱、邊凝固、邊運(yùn)行而形成很長(zhǎng)液相穴的鑄坯（少則幾米多則十幾或二十幾米），由于受凝固、傳熱、傳質(zhì)和工藝的限制，沿液相穴路徑常常發(fā)生鋼水補(bǔ)縮不好，在鑄坯完全凝固后，沿鑄坯軸向（拉坯方向）某些局部區(qū)域常常發(fā)現(xiàn)疏松、縮孔和偏析，常稱為中心缺陷。

內(nèi)部缺陷包括：

1.中心疏松

2.中心縮孔

3.中心宏觀偏析

4.V形偏析（半宏觀偏析）

這些缺陷會(huì)對(duì)軋制產(chǎn)品，尤其是對(duì)中厚板性能帶來(lái)危害：

1.制對(duì)鑄坯中心硫化物夾雜物延伸使橫向性能變壞；

2.板材沖擊韌性下降造成鋼材斷裂；

3.中心偏析易形成低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（馬氏體和硫化物），造成管線鋼氫致裂紋（HIC）；

4.高碳鋼鑄坯中心C、Mn偏析會(huì)發(fā)生碳化物和馬氏體沉淀，引起抗拔脆斷；

5.鑄坯中心疏松和偏析會(huì)引起鋼軌呈“S”型斷裂；

6.中心疏松縮孔偏析會(huì)使合金鋼鑄坯低倍檢驗(yàn)不合格 。