連鑄基礎知識及提高連鑄坯質量措施.doc

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1、連鑄基礎知識及提高連鑄坯質量措施1.鋼水由液體轉變?yōu)楣腆w的條件是什么?我們把一杯水(如20°C)放在-20°C的冷床里,當水的溫度降到0°C時,杯子里就有晶體出現,此吋是水和水的晶體共存,溫度仍是0°C,貝有當水完全結冰后,杯子整個溫度下降到與冷庫溫度相同。所以,把水開始結冰的溫度叫凝固溫度。鋼水的凝固結晶過程也同水樣,當溫度降到凝固溫度(1535°C)時,就有晶體出現。由此可知,要實現液體轉變?yōu)楣腆w的過程,必須滿足兩個條件,即一定的過冷度和結晶核心。所謂過冷度,就是實際溫度低于凝固溫度的度數。如純鐵,只有過冷度達到295

2、°C時,液體金屬屮許多體積很小、近程有序排列的原子集團才能形成胚胎晶核作為結晶核心而逐漸長大。然而在實際牛產屮,把鋼水澆到模子里,結晶所需的過冷度只有幾度,這是因為:1)模子溫度低,鋼水溫度高,模壁提供了冷卻動力。2)模型表而的凸凹不平,提供了“依托”,有利晶核形成。3)鋼水屮懸浮的質點也可作為結晶核心。2?鋼水凝固過程中的收縮包括哪些?鋼水由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài),隨著溫度下降,收縮可分為:(1)液態(tài)收縮:由澆注溫度降到液相線溫度的收縮。對于低噬翅一般為1%;(2)凝固收縮:液體完全變?yōu)楣腆w的體積收縮。對丁?鋼一般為3?4%。體

3、積收縮會在鋼錠屮留下縮孔。⑶

4、古

5、態(tài)收縮:從I古I相線溫度冷卻到室溫的收縮。一般為7?8%。固態(tài)收縮表現為整個鋼錠的線收縮,它與鋼冷卻過程的相變有關。對鋼錠產牛裂紋有重要影響。液體鋼密度為7.Og/cm3,固體鋼密度為7.8g/cm3,則液體變?yōu)楣腆w收縮量為:((7.8-7.0)/7.0)X100%=11.4%,其中液態(tài)收縮量約1%,凝固收縮3?6%,固態(tài)收縮7?8%。凝固時3?4%的體積收縮在鋼錠屮會留下縮孔,采用保護帽使縮孔集屮在鋼錠頭部。而連鑄吋鋼水不斷補充到液相,故連鑄坯屮無集屮縮孔。而帶液芯的鑄坯繼續(xù)凝固時的線收

6、縮對鑄坯質量和牛產安全性有重要影響。因此結晶器應保持一定的倒錐度,二次冷卻區(qū)支承轆的轆縫從上到下應符合鑄坯線收縮的規(guī)律。也就是說帶液芯的鑄坯在許多對銀子所構成的內外弧包絡面空間運行?餛間的開口度應隨鑄壞冷卻過程的線收縮而減小。如帶直立段的立彎式板坯連鑄機,在二次冷卻區(qū)布置有99對輾子,要使輻子開口度從上到下呈連續(xù)遞減,這在機械結構上是有困難的。因此,把輾間距開口度設定呈階梯形收縮。如厚250mm板坯,結晶器上口窄面厚度為258mm,卜?口厚為257mm,出結晶器后分成10個階梯減到第99對輻間距為253価。3.連鑄坯凝固過

7、程有哪些特點?與模鑄比較,連鑄凝固過程的特點是:(1)連鑄坯凝固是熱量傳遞過程。鋼水澆入結晶器邊傳熱、邊凝固、邊運行,形成了液相穴相當長的連鑄坯(板坯長20多米),為加速凝固,在連鑄機內布置了3個冷卻區(qū):一一次冷卻區(qū):鋼水在結晶器內形成足夠厚且均勻的坯殼,保證出結晶器不拉漏。一二次冷卻區(qū):噴水冷卻以加速內部熱量的傳遞使鑄壞完全凝固。一三次冷卻區(qū):使鑄坯溫度均勻化。(2)連鑄坯凝固是沿液相在凝固溫度區(qū)間把液體轉變?yōu)楣腆w的過程。連鑄坯可看成是液相很長的鋼錠,以一個固定速度在連鑄機內沿弧形軌道運動。鑄坯在運動小凝固。實質上是沿液

8、相固液界面的潛熱釋放和傳遞過程。而在凝尚界面的晶體強度非常?。▋H1?3N/mm2),由變形到斷裂的應變?yōu)?.2?0.4%。因此,當鑄坯所受的外力(如鼓肚力、矯直力、熱應力等)超過上述臨界值,就在固液界面產牛裂紋,并沿柱狀晶擴展,直到凝固殼能抵抗外力為止。這是鑄坯產牛內裂紋的原因。(3)連鑄坯凝固是分階段的凝固過程。凝固牛長經歷了三個階段:一鋼水在結晶器形成初牛坯殼。—帶液芯的鑄坯在二次冷卻區(qū)穩(wěn)定牛長。一臨近凝固末期的液相加速牛長。在凝同過程屮,結晶器注流在液相引起的流動和混合對鑄壞凝間有重要影響。研究指出:液相上部為強制對

9、流區(qū),對流區(qū)高度決定于注流方式、浸入式水口類型和鑄坯斷面。在液相下部液體流動主要是坯殼收縮、晶體下沉所引起的自然對流,或者是由鑄坯鼓肚所引起的流動。流動對鑄坯結構、夾雜物上浮及溶質元素偏析有重要影響。(4)己凝固坯殼在連鑄機內冷卻可看成是經歷形變迪處理。凝固殼一方面受到力的作用,另一?方面受到噴水冷卻,隨溫度的降低發(fā)牛和變,組織也發(fā)牛變化,可能發(fā)牛硫化物、氮化物質點在晶界沉淀,增加高溫脆性,是鑄坯產牛表面裂紋的根源。因此,應深入認識上述四個方面相互聯系和相互制約的規(guī)律,才能在設備和工藝上制訂正確的對策,使連鑄機達到牛產效率

10、高和鑄坯質量好的H的。4?鋼水凝固放出的熱量包括哪幾部分?鋼水從澆注溫度冷卻到室溫放出的熱量包括三部分:(1)鋼水過熱:鋼水從澆注溫度冷卻到凝固溫度放出的熱量。(2)凝固潛熱:鋼水從液相線溫度(TJ冷卻到固相線溫度(TJ放出的熱量s⑶物理顯熱:鋼從尚相線溫度冷卻到室溫放出的熱量。凝固潛熱主要決定于鋼成分

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