连铸坯表面缺陷形成机理及预防措施研究

连铸坯表面缺陷形成机理及预防措施研究

亢少华 熊鹏飞

山西省通才工贸有限公司 山西临汾 043400

摘要：随着钢铁产业的发展和技术水平的提高，连铸技术已经成为钢铁生产的主要生产工艺之一。连铸坯的表面质量直接影响后续轧制和热处理工艺的质量和效率，表面缺陷对于钢铁制品品质和使用寿命都会产生不良影响。

关键词：连铸坯；表面缺陷；机理；预防措施

1连铸坯在钢铁生产中的作用

钢铁生产过程包括炼铁、炼钢、轧钢等步骤，而炼钢作为生产的核心工序，主要包括两个方面：冶炼和浇铸。其中冶炼主要是利用相关技术体系，冶炼出钢水，并且保证化学指标和质量都符合相关标准。在生产连铸坯时，浇铸直接影响成品的质量，如果操作不当，就会影响钢铁连铸坯的质量，严重时会出现直接废弃的情况，从而造成严重的经济损失。另外，在钢铁冶炼生产过程中，长期以来都是采用的钢坯生产模式，并且铸模法生产出钢锭之后开坯而成，也就是将钢水注入到事先准备的钢坯中，等到冷却脱模以后，进行开坯从而形成钢坯。钢铁连铸坯生产技术却是将钢水注入到搭配不同水冷结晶器中，并根据形状形成特定的钢坯。其成本较低且效率高，为钢铁冶炼生产的发展，提供了重要的技术支持。

2缺陷形态和特点

凹坑深度和直径通常是缺陷严重程度的主要评估指标。较浅的凹坑一般不会影响铸坯的使用，而深度较大的凹坑可能会影响铸坯的机械性能和外观质量。

气泡通常是气体在液态金属中的沉积或不溶解而形成的。气泡的大小和数量通常是评估缺陷严重程度的关键指标，较大的气泡容易导致铸坯出现裂纹和变形。

夹杂物是铸坯中常见的表面和内部缺陷之一，会影响铸坯的力学性能和使用寿命。夹杂物的形状、大小和数量是评估缺陷严重程度的主要指标。

烧伤是由于铸坯表面过度氧化而形成的缺陷。烧伤的程度通常由颜色和深浅来衡量，深色和较深的烧伤可能会影响铸坯的表面质量和耐腐蚀性能。

粘皮是铸坯表面常见的缺陷之一，通常是铸坯涂料处理不当或铸造条件不合适导致的。粘皮的形状和厚度是评估缺陷严重程度的主要指标。

3表面缺陷的形成机理

3.1凹坑

凹坑通常是由于金属表面受到外力或液态金属中的流动而引起的。在铸造过程中，液态金属在流动过程中可能会受到不均匀的扰动，从而在铸坯表面形成凹坑。此外，一些铸造工艺和设备参数也可能对凹坑的形成产生影响，如模具不平整、浇注温度过高等。

3.2气泡

气泡的形成通常是由于金属中存在气体或气体溶解度不足。当液态金属在流动或冷却过程中受到扰动时，其中的气体可能会聚集成气泡，从而形成铸坯表面的气泡缺陷。此外，氧化物和其他杂质的存在也可能导致气泡。

3.3夹杂物

夹杂物通常是铸坯中的杂质、氧化物或其他异物导致的。在液态金属冷却过程中，这些杂质可能会凝固在铸坯表面或内部，形成夹杂物缺陷。除了杂质和氧化物外，不合适的浇注速度和温度、模具表面不平整等因素也可能导致夹杂物的形成。

4表面缺陷预防措施

4.1建立喷吹式脱硫站

相关生产企业可以根据自身的实际生产情况，来建立一个新的喷吹式的脱硫站。根据脱硫技术方面的分析，脱硫站的深度脱硫任务需要同其他的脱硫站共同进行分担，即要满足铁水在经过脱硫以后，硫的含量要不超过0.010%。可以将CaO作为铁水脱硫剂，主要是因为其在价格方面比较便宜，并且不需要对其采取特殊的防护措施，可以在最大程度上使生产成本得到有效降低，同时还能增强铁水脱硫的效果。

4.2钢水温度控制

(1）钢铁连铸坯的生产，对于温度的要求十分严格，因此要想对磷、硫等含量进行严格把控，必须对钢水温度进行严格的控制，避免受到温度的影响，引发钢铁连铸坯质量缺陷。同时，在钢水精炼操作时，需要对钢水的化学元素含量进行严格的把控，将其中的硅、镁、铝等化学元素作为关注的重点，并且对钢水进行脱氧处理。达到相关标准后，才能进行真空熔炼，这样才能保证良好的钢铁连铸坯生产质量。实际操作中还需要注重钢水温度的控制，以及钢铁连铸坯表面的均匀性，可以利用吹氢工艺提升钢铁连铸坯的质量。

(2）由于钢支架的夹杂相对较多，这样钢材内的裂纹、中心的偏斜角及生产期间的稳定性，都成了影响钢铁连铸坯质量的重要因素，这时就需要做好调整，确保钢铁连铸坯组织的均匀性，并且减少晶粒。通常情况下，温度如果相对较低，就会阻止杂质上升，中间包水口出现堵塞的现象。另外，如果钢水温度相对较高的话，很容易产生喷发现象，这样钢铁连铸坯内部容易出现断裂，这时就需要对钢水温度进行严格的控制，需要在生产前，对钢水温度进行严格的检查，将中间包内的钢水温度控制在1550℃，模具内的温度控制在1500℃。总言之，钢水温度是保证钢铁连铸坯质量的关键，必须合乎标准以后，才能展开下一项的生产作业。

4.3优化生产工艺

首先，可以通过调整钢水温度、浇注速度、浇注位置等参数，控制铸坯的冷却过程。在铸造过程中，钢液在流动中会受阻力、热损失等的影响，导致铸坯表面的冷却速度不同，容易形成过热或过冷区域，进而引发表面缺陷。因此，调整这些参数可以控制铸坯的冷却过程，避免出现过热或过冷的区域，避免表面缺陷；其次，采用先进的冷却设备和定形装置，也可以改善铸坯的冷却和定形条件。连铸坯表面缺陷的产生主要是铸坯冷却不均匀或定形不完整导致的，因此，优化冷却和定形条件可以有效避免表面缺陷的产生。例如，可以采用高效的喷淋冷却系统、定形器、结晶器等先进设备，使铸坯在冷却和定形过程中得到更好的控制。

4.4内部质量控制

通常情况下，钢铁连铸坯生产都会经历高温环节。而且经过高温环节之后，普通的问题会逐渐消失，但是会产生另外的变形问题。因此，就需要在生产的时候，对成型板结构进行控制，需要先扩大包含成型板中心的轴向晶区，并且对柱状曲线率的生产效率进行严格的控制，这样可以有效地减少中心偏差或者松动问题。同时，还需要结合实际，采用钢水低过热的方法或电磁搅拌技术，对钢材质量进行改善。另外，对二次冷却质量的把控，可以利用计算机程序来控制，以此保证调整的精准性，确保钢铁连铸坯生产质量达到相关标准。

在对钢铁连铸坯内部质量控制时，一定要检查铸板是否产生变形的问题，检测其强度是否达到相关标准。另外，在钢铁连铸坯生产时，需要对距离和钢材弯曲问题进行优化，对钢水流动方向进行严格的控制，确保夹杂物可以上浮，使垫块处于均匀分布的状态，以此减少质量缺陷的产生。

4.5做好设备维护和保养

首先，设备的定期维护和保养非常重要。例如，对连铸机设备进行清洁、润滑、检查和更换磨损、老化的部件，都能确保设备正常运转，减少设备故障或磨损导致的铸坯表面缺陷。同时，也要定期维护和保养模具设备，如清理模具表面的积垢和杂质、检查模具表面的磨损情况等，从而确保模具表面的平整度和精度，避免产生粘皮、凹坑等表面缺陷；其次，对于铸造工艺中的冷却水、润滑油等辅助材料，需要定期更换和维护，避免这些材料对铸造过程产生不良影响，避免铸坯表面缺陷。

4.6漏钢预报技术

在钢铁连铸坯生产的时候，如果冷却时间不充分，或者作业温度出现过高的情况，就很容易产生连黏附性漏钢的问题，进而影响钢铁连铸坯的生产质量。另外，如果金属收得率降低，就会导致钢水在浇筑环节中，产生堵塞喷嘴和双浇的问题。如果情况较为严重，还会出现设备损坏的现象，进而容易出现中断的现象，这不仅会影响其生产质量，还会影响生产效益。为了避免各项问题的出现，需要采用漏钢预报技术对生产的结晶铜添加电热偶，电热偶对温度的感知相对较为敏感，在生产期间温度一旦产生变化，生产人员可以及时发现，尽快针对性的进行解决，避免出现漏钢现象，影响最终的生产质量。

结论

连铸坯表面缺陷的形成是一个复杂过程，需要综合考虑多种因素。通过研究，可以更加深入地了解连铸坯表面缺陷的形成机理，并提出相应的预防措施，从而提高产品质量和企业市场竞争力。

参考文献：

[1]陆继欢.铸坯纵向裂纹向热轧盘条表面缺陷的演变[J].上海金属,2023,45(2):82-87.

[2]王睿泽,孙铁强,宋超,等.基于改进YOLOv3算法的连铸坯表面缺陷检测[J].组合机床与自动化加工技术,2023,(1):75-78.