第一篇：12級(jí)冶金專業(yè)(金屬凝固與連鑄連軋技術(shù))作業(yè)題

東北大學(xué)大連函授站2013-2014學(xué)年第一學(xué)期級(jí)專升本科《金屬凝固與連鑄連軋技術(shù) 》作業(yè)題

專業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：得分：

一、單項(xiàng)選擇題

1、下列哪種晶體結(jié)構(gòu)中原子數(shù)最少（A）。

A體心立方B面心立方C 密排六方

2、在均勻形核的開(kāi)始階段，形核率隨過(guò)冷度的增加而（A）。

A增加B減弱C不變

3、下列二元合金相圖不屬于勻晶的是（A）。

AAg-CuB Cu-NiCAg-Au4、過(guò)冷度越大，固溶體合金的形核率越大，越容易獲得(B)的晶粒。

A粗大B 細(xì)小C 不均勻

5、由一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗鈨煞N固相的轉(zhuǎn)變是（C）轉(zhuǎn)變。

A共晶B包晶C共析

6、滲碳體是一種（C）。

A穩(wěn)定化合物B不穩(wěn)定化合物C介穩(wěn)定化合物

7、在Fe-Fe3C相圖中，鋼與鐵的分界點(diǎn)的含碳量為（C）。

A2％B2.06％C2.11％

8、晶核在長(zhǎng)大時(shí)，其界面總是向（C）區(qū)域推進(jìn)。

A無(wú)畸變B 新晶粒C畸變

9、目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的各種形狀的小方坯結(jié)晶器銅管，其目的均在于減少(A)的厚度，以提高鑄機(jī)的拉速。

A．銅壁B．渣膜C．氣隙

10、連鑄比水量的概念是(A)。

A．二冷水總水量/(鑄坯單重×拉速)

B．二冷水流量/(冶金長(zhǎng)度×鑄坯單重)

C．結(jié)晶器水量/(拉速×鑄坯單重)

11、Cu在鋼中含量高時(shí)，可能使鑄坯產(chǎn)生的缺陷是(A)。

A．星狀裂紋B．縱裂C．結(jié)疤

12、弧形連鑄機(jī)弧形段內(nèi)外弧噴水量是(B)。

A．內(nèi)弧比外弧大B．外弧比內(nèi)弧大C．內(nèi)、外弧一樣

13、鑄坯的“干式冷卻”的概念是：(B)。

A．鑄坯噴水冷卻而不噴氣

B．鑄坯不噴水，靠輻射和輥?zhàn)永鋮s

C．鑄坯只噴氣，而不噴水

14、為減少裂紋，保證鑄坯質(zhì)量，盡量消除FeS共晶體的影響，通常規(guī)定鋼中Mn/S比應(yīng)大于(C)以上。

A．5∶10B．10∶15C．15∶2015、連鑄機(jī)結(jié)晶器的主要作用是(B)。

A．讓鋼液通過(guò)B．使鋼水形成一定厚度的坯殼C．便于保護(hù)渣形成渣膜

16.150mm×150mm連鑄坯，保持V＝1.5m/min，比水量1.5L/kg鋼時(shí)，凝固系數(shù)K＝29.5mm/min1/2。其液芯長(zhǎng)度為(A)。

A．[150/(2×29.5)]×1.5B．[(150×29.5)]×1.5C．150/(2×29.5)×1.5

17．鋼水凝固放出的熱量有過(guò)熱、潛熱、顯熱三種，其中(B)的放出速度直接關(guān)系到連鑄的生

產(chǎn)率。

A．過(guò)熱B．潛熱C．顯熱

18．鋼水凝固收縮分為三部分，其中對(duì)鑄坯產(chǎn)生裂紋影響大的是(C)。

A．液態(tài)收縮B．凝固收縮C．固態(tài)收縮

19．金屬的實(shí)際結(jié)晶溫度Tn與理論結(jié)晶溫度Ts之差值即：△T＝Ts-Tn，稱為(A)。

A．過(guò)冷度B．過(guò)熱度C．澆注溫度

20．連鑄坯的直接軋制工藝，即連鑄－(C)－軋制方式的組合。

A．切斷B．切斷－保溫C．切斷－加熱或補(bǔ)熱

21．若轉(zhuǎn)爐出鋼量為30t的四流150mm×150mm連鑄機(jī)，拉速為1.5m/min，鑄坯比重7.4t/m3，則其一爐鋼的澆注時(shí)間為(B)min。

A．30/(4×150×150×7.4×1.5)B．30/(4×0.15×0.15×7.4×1.5)C．30/(4×0.15×0.15×1.5)

22．為了防止鑄坯鼓肚，應(yīng)采用的技術(shù)是(A)。

A．密排輥列B．壓縮鑄造C．輕壓下技術(shù)

23．澆注溫度越高，拉坯速度越(B)。

A．快B．慢C．兩都都不是

24．采用輕壓下的技術(shù)主要改善鑄坯：(C)。

A．中心裂紋B．縱裂C．中心偏析

25．二冷強(qiáng)度過(guò)大，會(huì)使鑄坯的(B)擴(kuò)大。

A．邊部激冷層B．柱狀晶區(qū)C．中心等軸晶區(qū)

二、填空題

1．三種典型的晶體結(jié)構(gòu)有、。

2．純金屬鑄錠的宏觀組織通常有、晶區(qū)。

3．由一種組元組成的合金成為。

4．由一種液相轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞N固相的轉(zhuǎn)變是

5．珠光體是

6．碳溶解在稱為鐵素體。

7.鋼中含碳量增加時(shí)，8.提高二冷區(qū)冷卻效率的主要措施是保證足夠的結(jié)構(gòu)和水條件

9.連鑄坯的切割方法有兩種：和。

10.鑄坯的橫裂紋屬于

三、判斷題

1．金屬的純度越高，則過(guò)冷度越小。（x）

2．在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，合金的的結(jié)晶是平衡結(jié)晶。（x）

3．相圖上成分間隔和溫度間隔越大，合金的流動(dòng)性越差。（√）

4．鐵素體是碳溶解在γ-Fe中所形成的間隙固溶體。（x）

5、奧氏體是碳溶解在γ-Fe中所形成的間隙固溶體。（√）

6、晶粒越細(xì)，金屬的強(qiáng)度越高。（√）

7、結(jié)晶器的倒錐度過(guò)大，易產(chǎn)生氣隙，降低冷卻效果，過(guò)小增大摩擦力，加速銅板磨損。(x)

8、結(jié)晶器，又稱為連鑄機(jī)的一冷系統(tǒng)。(√)

9、立彎式連鑄機(jī)比弧形連鑄機(jī)，結(jié)晶器內(nèi)夾雜易上浮。(√)

10、結(jié)晶器長(zhǎng)度，主要取決于拉坯速度，結(jié)晶器出口安全坯殼厚度和結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度。(√)

四、簡(jiǎn)答題

1、什么叫固溶強(qiáng)化？ 在固溶體中，隨著溶質(zhì)濃度的增加，固溶體的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌

性有所下降，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化。

2、鐵碳合金中基本相有哪幾相？其機(jī)械性能如何？ 鐵素體：軟韌相，塑性好，強(qiáng)度和硬度低，奧氏體：塑性很好，具有順磁性。

滲碳體：硬度高，塑性差

3．寫出鐵碳相圖上共晶和共析反應(yīng)式及反應(yīng)產(chǎn)物的名稱。

共晶反應(yīng)：L→γ+ Fe3C，反應(yīng)產(chǎn)物為萊氏體。

共析反應(yīng)：γ→α+ Fe3C，反應(yīng)產(chǎn)物為珠光體。

4．弧形連鑄機(jī)有什么特點(diǎn)？

弧形連鑄機(jī)的特點(diǎn)是：鑄機(jī)的高度基本上等于圓弧半徑，鑄機(jī)高度低，僅為立式鑄機(jī)高度的三分之一；設(shè)備較輕，安裝和維護(hù)方便，基建投資低。鑄坯在被矯直前沒(méi)有附加的彎曲變形，坯殼承受鋼水靜壓力小，不易產(chǎn)生鼓肚和內(nèi)裂，但鋼水中非金屬夾雜物的上浮條件不好，有向內(nèi)弧側(cè)聚集的傾向。

5．結(jié)晶器長(zhǎng)度決定于哪些因素？

結(jié)晶器長(zhǎng)度決定的因素有：

(1)導(dǎo)出的熱流強(qiáng)度。以保證結(jié)晶器坯殼厚度；

(2)拉坯阻力。選擇長(zhǎng)度的原則應(yīng)保證出結(jié)晶器坯殼厚度的前提下，盡可能選用短結(jié)晶器，既可減少銅耗和造價(jià)，又可減少拉坯阻力，有利于提高鑄坯質(zhì)量

五、簡(jiǎn)述CSP、ISP、FTSR、CONROLL、QSP、TSP、CPR各類連鑄連軋技術(shù)特點(diǎn)。csp 可生產(chǎn)0.8mm或更薄的碳鋼、超低碳鋼

isp 可生產(chǎn)0.1mm或更薄的產(chǎn)品

ftsr 可生產(chǎn)低碳鋼 高碳鋼 包晶鋼

conroll 可生產(chǎn)低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 合金鋼 不銹鋼

qsp 可生產(chǎn)碳鋼 低合金鋼

六、計(jì)算題

1.150mm×150mm連鑄坯，結(jié)晶器長(zhǎng)度：L＝700mm，結(jié)晶器凝固系數(shù)K＝18mm/min，澆注過(guò)程中結(jié)晶器液面穩(wěn)定在離上口50mm。求鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間t和結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固速度V凝。(計(jì)算過(guò)程中小數(shù)點(diǎn)保留二位)解：結(jié)晶器有效長(zhǎng)度Lˊ＝700－50＝650mm

鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間：t＝Lˊ/V＝0.650/1.5＝0.43min

結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固速度V凝＝K/(2t)＝18/(2×0.43)＝13.64mm/min

答：鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間為0.43min，結(jié)晶器鋼水的凝固速度為13.64mm/min。

七、實(shí)踐實(shí)驗(yàn)題或作圖題

畫出鐵碳相圖

第二篇：2016冶金連鑄專業(yè)畢業(yè)論文資料

畢 業(yè) 課 題

課題名稱：

淺

議

連

鑄

坯

質(zhì)

量

控

制

學(xué)

號(hào)

姓

名

馬

軍

專業(yè)班級(jí)

指導(dǎo)教師

2011年 月 21

日

淺議CC坯質(zhì)量控制

摘 要

CC坯質(zhì)量決定著最終產(chǎn)品的質(zhì)量。從廣義來(lái)說(shuō)所謂CC坯質(zhì)量是得到合格產(chǎn)品所允許的CC坯缺陷的嚴(yán)重程度，CC坯存在的缺陷在允許范圍以內(nèi)，叫合格產(chǎn)品。CC坯質(zhì)量是從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)的：

(1)CC坯的純凈度：指鋼中夾雜物的含量，形態(tài)和分布。(2)CC坯的表面質(zhì)量：主要是指CC坯表面是否存在裂紋、夾渣及皮下氣泡等缺陷。CC坯這些表面缺陷主要是鋼液在結(jié)晶器內(nèi)坯殼形成生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的，與澆注溫度、拉坯速度、保護(hù)渣性能、浸入式水口的設(shè)計(jì)，結(jié)晶式的內(nèi)腔形狀、水縫均勻情況，結(jié)晶器振動(dòng)以及結(jié)晶器液面的穩(wěn)定因素有關(guān)。

(3)CC坯的內(nèi)部質(zhì)量：是指CC坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)，以及裂紋、偏析、疏松等缺陷程度。二冷區(qū)冷卻水的合理分配、支撐系統(tǒng)的嚴(yán)格對(duì)中是保證鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵。

(4)CC坯的外觀形狀：是指CC坯的幾何尺寸是否符合規(guī)定的要求。與結(jié)晶器內(nèi)腔尺寸和表面狀態(tài)及冷卻的均勻程度有關(guān)。本文從以上四個(gè)方面對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中CC坯的質(zhì)量控制采取的措施進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：CC坯、質(zhì)量、控制

淺議CC坯質(zhì)量控制

Abstract Casting billet quality determines the quality of the final product.From the generalized casting billet quality is for so-called get qualified products allowed by the severity of casting billet defects, the defects of continuous casting slab in allowing scope, call of qualified products.Casting billet quality from the following several aspects to evaluate:(1)Is dramatically: refers to the continuous casting slab in steel inclusion content, form and distribution.(2)The surface of continuous casting slab quality: mainly refers to the existence of casting billet surface cracks, slag inclusion and subcutaneous bubble etc defects.These surface defects casting billet is mainly in the crystallizer liquid steel solidified shell produces in the process of forming growth, and pouring temperature, throwing speed, protection of slag, into the design, crystallization type spout the inner chamber shape, water, seam uniform mould oscillation and mould the liquid surface stability factors.(3)The internal quality of casting billet: refers to whether has the correct casting billet solidification structure, and crack, segregation, loose defects such as degree.Two cold district cooling water rationing, supporting system for the strict is the guarantee of billet quality in the key.(4)The appearance of continuous casting slab shape: refers to the geometric size of casting billet compliance with requirements.And the mould cavity dimensions and within the uniform cooling surface state and depend on.This article from the above four aspects to actual production of casting billet quality control measures taken for instructions.Keywords: casting billet, quality, control淺議CC坯質(zhì)量控制

目 錄

摘 要.............................................1 目 錄.............................................3 ⒈ CC坯純凈度與產(chǎn)品質(zhì)量..........................4 1.1純凈度與質(zhì)量的關(guān)系............................4 1.2提高純凈度的措施..............................4 ⒉CC坯的表面質(zhì)量.................................5 2.1表面裂紋......................................5 2.2表面夾渣......................................6 2.3皮下氣泡與氣孔................................7 ⒊CC坯內(nèi)部質(zhì)量...................................7 3.1中心偏析......................................7 3.2中心疏松......................................8 3.3內(nèi)部裂紋......................................8 ⒋CC坯的外觀形狀.................................9 4.1鼓肚變形.....................................9 4.2菱形變形.....................................9 4.3圓鑄坯變形...................................10 參靠文獻(xiàn)............................................11 淺議CC坯質(zhì)量控制

⒈CC坯純凈度度與產(chǎn)品質(zhì)量

1.1純凈度與質(zhì)量的關(guān)系

純凈度是指鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。與模鑄相比，CC的工序環(huán)節(jié)多，澆注時(shí)間長(zhǎng)，因而夾雜物的來(lái)源范圍廣，組成也較為復(fù)雜；夾雜物從結(jié)晶器液相穴內(nèi)上浮比較困難，尤其是高拉速的小方坯夾雜物更難于排除。夾雜物的存在破壞了鋼基體的連續(xù)性和致密性。大于50μm的大型夾雜物往往伴有裂紋出現(xiàn)，造成CC坯低倍結(jié)構(gòu)不合格，板材分層，并損壞冷軋鋼板的表面等，對(duì)鋼危害很大。夾雜物的大小、形態(tài)和分布對(duì)鋼質(zhì)量的影響也不同，如果夾雜物細(xì)小，呈球形，彌散分布，對(duì)鋼質(zhì)量的影響比集中存在要小些；當(dāng)夾雜物大，呈偶然性分布，數(shù)量雖少對(duì)鋼質(zhì)量的危害也較大。

例如：從深沖鋼板沖裂廢品的檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，裂紋處存在著100~300μm不規(guī)則的CaO-Al2O3和Al2O3的大型夾雜物。

再如，由于CC坯皮下有Al2O3夾雜物的存在，軋成的汽車薄板表面出現(xiàn)黑線缺陷，導(dǎo)致薄板表面涂層不良。

還有用于包裝的鍍錫板，除要求高的冷成型性能外，對(duì)夾雜物的尺寸和數(shù)量也有相應(yīng)要求。國(guó)外生產(chǎn)廠家指出，對(duì)于厚度為0.3mm的薄鋼板，在1m2面積內(nèi)，粒徑小于50μm的夾雜物應(yīng)少于5個(gè)，才能達(dá)到廢品率在0.05%以下，即深沖2000個(gè)DI罐，平不到1個(gè)廢品?？梢?jiàn)減少CC坯夾雜物數(shù)量對(duì)提高深沖薄板鋼質(zhì)量的重要性。

對(duì)于極細(xì)的鋼絲（如直徑為0.01~0.25mm的輪胎鋼絲）和極薄鋼板（如厚度為0.025mm的鍍錫板）中，其所含夾雜物尺寸的要求就可想而知了。此外，夾雜物的尺寸和數(shù)量對(duì)鋼質(zhì)量的影響還與鑄坯的比表面積有關(guān)。一般板坯和方坯單位長(zhǎng)度的表面積（S）與體積（V）之比在0.2~0.8。隨著薄板與薄帶技術(shù)的發(fā)展，S/V可達(dá)10~50，若在鋼中的夾雜物含量相同情況下，對(duì)薄板薄帶鋼而言，就意味著夾雜物更接近鑄坯表面，對(duì)生產(chǎn)薄板材質(zhì)量的危害也越大。所以降低鋼中夾雜物就更為重要了。

1.2提高純凈度的措施

提高鋼的純凈度就應(yīng)在鋼液進(jìn)入結(jié)晶器之前，從各工序著手盡量減少對(duì)鋼液的污染，并最大限度促使夾雜物從鋼液中排除。為此應(yīng)采取以下措施：

⑴無(wú)渣出鋼。轉(zhuǎn)爐應(yīng)擋渣出鋼；電爐采用偏心爐底出鋼，阻止鋼渣進(jìn)入盛鋼桶。⑵根據(jù)鋼種的需要選擇合適的精煉處理方式，以純凈鋼液，改善夾雜物的形態(tài)。

-6⑶采用無(wú)氧化澆注技術(shù)。經(jīng)過(guò)精煉處理后的鋼液氧含量已降到20×10以下；在盛鋼桶→中間罐→結(jié)晶器均采用保護(hù)澆注；中間罐使用雙層渣覆蓋劑，鋼液與空氣隔絕，避免鋼液的二次氧化。

⑷充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用。采用吹A(chǔ)r攪拌，改善鋼液流動(dòng)狀況，消除中間罐死區(qū)；加大中間罐容量和加深熔池深度，延長(zhǎng)鋼液在中間罐停留時(shí)間，促進(jìn)夾雜物上浮，進(jìn)一步凈化鋼液。

⑸）CC系統(tǒng)選用耐火度高，融損小，高質(zhì)量的耐火材料，以減少鋼中外來(lái)夾雜物。⑹充分發(fā)揮結(jié)晶器的鋼液凈化器和鑄坯表面質(zhì)量控制器的作用。選用的浸入式水口應(yīng)有合理的開(kāi)口形狀和角度，控制注流的運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)夾雜物的上浮分離；并輔以性能良好的保護(hù)渣，吸收溶解上浮夾雜凈化鋼液。

另外，還可以向結(jié)晶器內(nèi)喂入包芯合金線，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)微合金化，這不僅提高了合金的吸收率，而且能精確控制鋼液成分，調(diào)整凝固結(jié)構(gòu)，改善夾雜物形態(tài)，有利于鋼 4 淺議CC坯質(zhì)量控制 的質(zhì)量。

⑺采用電磁攪拌技術(shù)，控制注流的運(yùn)動(dòng)。計(jì)算指出，在靜止?fàn)顟B(tài)下，大于1mm的渣粒上浮速度約100~200cm/s；而注流向下流動(dòng)速度為60~10cm/s；可見(jiàn)結(jié)晶器液相穴內(nèi)注流流股沖擊區(qū)域夾雜物上浮是有困難的；有部分夾雜物很可能被凝固的樹(shù)枝晶所捕集。實(shí)際上在鑄坯表面以下10~20cm處往往夾雜物含量較高。安裝電磁制動(dòng)器可以抑制注流的運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)夾雜物上浮，提高鋼液的純凈度。

⒉CC坯的表面質(zhì)量

CC坯表面質(zhì)量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整，也是影響金屬收得率和成本的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。CC坯表面缺陷形成的原因較為復(fù)雜，但總體來(lái)講，主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固所控制。

2.1表面裂紋

表面裂紋就其出現(xiàn)的方向和部位，可以分為面部縱裂紋與橫裂紋；角部縱裂紋與橫裂紋；星狀裂紋等。

2.1.1縱向裂紋

縱向裂紋在板坯多出現(xiàn)在寬面的中央部位，方坯多發(fā)生在棱角處。表面縱裂紋直接影響鋼材質(zhì)量。若鑄坯表面存在深度為2.5mm，長(zhǎng)度為300mm的裂紋，軋成板材后就會(huì)形成1125mm的分層缺陷。嚴(yán)重的裂紋深度達(dá)10mm以上，將造成漏鋼事故或廢品。

其實(shí)早在結(jié)晶器內(nèi)坯殼表面就存在細(xì)小裂紋，鑄坯進(jìn)入二冷區(qū)后，微小裂紋繼續(xù)擴(kuò)展形成明顯裂紋。由于結(jié)晶器彎月面區(qū)初生坯殼厚度不均勻，其承受的應(yīng)力超過(guò)了坯殼高溫強(qiáng)度，在薄弱處產(chǎn)生應(yīng)力集中致使縱向裂紋。坯殼厚度不均勻還會(huì)使小方坯發(fā)生菱變，圓坯表面產(chǎn)生凹陷，這些均是形成縱裂紋的決定因素。

影響坯殼生長(zhǎng)不均勻的原因很多，但關(guān)鍵仍然是彎月面初生坯殼生長(zhǎng)的均 勻性，為此應(yīng)采用以下措施：

⑴結(jié)晶器采用合理的倒錐度。坯殼表面與器壁接觸良好，冷卻均勻，可以避免產(chǎn)生裂紋和發(fā)生拉漏。

⑵選用性能良好的保護(hù)渣。在保護(hù)渣的特性中粘度對(duì)鑄坯表面裂紋影響最大，高粘度保護(hù)渣使縱裂紋增加。

⑶浸入式水口的出口傾角和插入深度要合適，安裝要對(duì)中，以減輕注流對(duì)鑄坯坯殼的沖刷，使其生長(zhǎng)均勻，可防止縱裂紋的產(chǎn)生。

⑷根據(jù)所澆鋼種確定合理的澆注溫度及拉坯速度。⑸保持結(jié)晶器液面穩(wěn)定。

⑹鋼的化學(xué)成分應(yīng)控制在合適的范圍。

2.1.2角部裂紋

角部縱裂紋常常發(fā)生在鑄坯角部10~15mm處，有的發(fā)生在棱角上，板坯的寬面與窄面交界棱角附近部位，由于角部是二維傳熱，因而結(jié)晶器角部鋼水凝固速度較其他部位要快，初生坯殼收縮較早，形成了角部不均勻氣隙，熱阻增加，影響坯殼生長(zhǎng)，其薄弱處承受不住應(yīng)力作用而形成角部縱裂紋。

角部縱裂紋產(chǎn)生關(guān)鍵在結(jié)晶器。通過(guò)試驗(yàn)指出，倘若將結(jié)晶器窄面銅板內(nèi)壁縱向 5 淺議CC坯質(zhì)量控制

加工成凹面，呈弧線狀，這樣在結(jié)晶器1/2高度上，角部坯殼被強(qiáng)制與結(jié)晶器壁接觸，由此熱流增加了70%，坯殼生長(zhǎng)均勻，因而避免了鑄坯凹陷和角部縱裂紋。

另外，還發(fā)現(xiàn)當(dāng)板坯寬面出現(xiàn)鼓肚變形時(shí)，若鑄坯窄面能隨之呈微凹時(shí)，則無(wú)角部縱裂紋發(fā)生；這可能是由于窄面的凹下緩解了寬面凸起時(shí)對(duì)角部的拉應(yīng)力。

小方坯的菱變會(huì)引起角部縱裂紋。為此結(jié)晶器水縫內(nèi)冷卻水流分布要均勻，保持結(jié)晶器內(nèi)腔的正規(guī)形狀、正確尺寸、合理倒錐度和圓角半徑及規(guī)范的操作工藝，可以避免角部裂紋的發(fā)生。

2.1.3橫向裂紋

橫向裂紋多出現(xiàn)鑄坯的內(nèi)弧側(cè)振痕波谷處，通常是隱避看不見(jiàn)的。經(jīng)金相檢查指出，裂紋深7mm，寬0.2mm，處于鐵素體網(wǎng)狀區(qū)，也正好是初生奧氏體晶界。晶界處還有AlN或Nb（CN）的質(zhì)點(diǎn)沉淀，因而降低了晶界的結(jié)合力，誘發(fā)了橫裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)奧氏體晶界沉淀質(zhì)點(diǎn)粗大，呈稀疏分布，板坯橫裂紋產(chǎn)生的廢品減少。鑄坯矯直時(shí)，內(nèi)弧側(cè)受拉應(yīng)力作用，由于振痕缺陷效應(yīng)而產(chǎn)生應(yīng)力集中，如果正值 脆化溫度區(qū)，促成了振痕波谷處橫裂紋的生成。當(dāng)鑄坯表面有星狀龜裂紋時(shí)，由于受矯直應(yīng)力的作用，以這些細(xì)小的裂紋為缺口擴(kuò)展成橫裂紋；若細(xì)小龜裂紋處于角部，則會(huì)形成角部橫裂紋。還有，澆注高碳鋼和高磷硫鋼時(shí)，若結(jié)晶器潤(rùn)滑不好，摩擦力稍有增加也會(huì)導(dǎo)致坯殼產(chǎn)生橫裂紋。減少橫裂紋可從以下幾方面著手：

⑴結(jié)晶器采用高頻率，小振幅振動(dòng)；振動(dòng)頻率在200~400次，振幅2~4mm，是減少振痕深度的有效辦法。振痕與橫裂紋往往是共生的，減小振痕深度可降低橫裂紋的發(fā)生。

⑵二冷區(qū)采用平穩(wěn)的弱冷卻，矯直時(shí)鑄坯的表面溫度要高于質(zhì)點(diǎn)沉淀溫度或高于γ→α轉(zhuǎn)變溫度，避開(kāi)低延性區(qū)。

⑶降低鋼中S、O、N的含量，或加入Ti、Zr、Ca等元素，抑制C-N化物和硫化物在晶界的析出，或使C-N化物的質(zhì)點(diǎn)變相，以改善奧氏體晶粒熱延性。

⑷選用性能良好的保護(hù)渣；保持結(jié)晶器液面的穩(wěn)定。⑸橫裂紋往往沿著鑄坯表皮下粗大奧氏體晶界分布，因此可通過(guò)二次冷卻使鑄坯表面層奧氏體晶粒細(xì)化，降低對(duì)裂紋的敏感性，從而減少橫裂紋的形成。

2.1.4星狀裂紋

星狀裂紋一般發(fā)生在晶間的細(xì)小裂紋，呈星狀或呈網(wǎng)狀。通常是隱藏在氧化鐵皮之下難于發(fā)現(xiàn)，經(jīng)酸洗或噴丸后才出現(xiàn)在鑄坯表面。主要是由于銅向鑄坯表面層晶界的滲透，或者有AlN，BN或硫化物在晶界沉淀，這都降低了晶界的強(qiáng)度，引起晶界的脆化，從而導(dǎo)致裂紋的形成。減少鑄坯表面星狀裂紋的措施：

⑴結(jié)晶器銅板表面應(yīng)鍍鉻或鍍鎳，減少銅的滲透。⑵精選原料，降低Cu、Zn等元素的原始含量，以控制鋼中殘余成分ω（Cu）＜0.20%。⑶降低鋼中硫含量，并控制ω（Mn）ω（S）＞40，有可能消除星狀裂紋。⑷控制鋼中的Al、N含量；選擇合適的二次冷卻制度。

2.2表面夾渣

表面夾渣是指在鑄坯表皮下2~10mm鑲嵌有大塊的渣子，因而也稱皮下夾渣。就其夾渣的組成來(lái)看，錳-硅酸鹽系夾雜物的外觀顆粒大而淺；Al2O3系夾雜物細(xì)小而深。若不清除，會(huì)造成成品表面缺陷，增加制品的廢品率。夾渣的導(dǎo)熱性低于鋼，致使夾渣 6 淺議CC坯質(zhì)量控制

處坯殼生長(zhǎng)緩慢，凝固殼薄弱，往往是拉漏的起因，一般渣子的熔點(diǎn)高易形成表面夾渣。

保護(hù)渣澆注時(shí)，夾渣的根本原因是由于結(jié)晶器液面不穩(wěn)定所致。因此水口出孔的形狀、尺寸的變化、插入深度、吹A(chǔ)r氣量的多少、塞棒失控以及拉速突然變化等均會(huì)引起結(jié)晶器液面的波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致夾渣；就其夾渣的內(nèi)容來(lái)看，有未熔的粉狀保護(hù)渣，也有上浮未來(lái)得及被液渣吸收的Al2O3夾雜物，還有吸收溶解了的過(guò)量高熔點(diǎn)Al2O3等。

皮下夾渣深度小于2mm，鑄坯在加熱過(guò)程中可以消除；皮下夾雜深度在2~5mm時(shí)，熱加工前鑄坯必須進(jìn)行表面精整。為消除鑄坯表面夾渣，應(yīng)該采取的措施為：

⑴要盡量減小結(jié)晶器液面波動(dòng)，最好控制在小于，保持液面穩(wěn)定； ⑵浸入式水口插入深度應(yīng)控制在（125±25）mm的最佳位置；

⑶浸入式水口出孔的傾角要選擇得當(dāng)，以出口流股不致攪動(dòng)彎月面渣層為原則； ⑷間罐塞棒的吹A(chǔ)r氣量要控制合適，防止氣泡上浮時(shí)，對(duì)鋼渣界面強(qiáng)烈攪動(dòng)和翻動(dòng)；

⑸選用性能良好的保護(hù)渣，并且ω（Al2O3）原始含量應(yīng)小于10%，同時(shí)控制一定厚度的液渣層。

2.3皮下氣泡與氣孔

在鑄坯表皮以下，直徑約1mm，長(zhǎng)度在10mm左右，沿柱狀晶生長(zhǎng)方向分布的氣泡稱為皮下氣泡；這些氣泡若裸露于鑄坯表面稱其為表面氣泡；小而密集的小孔叫皮下氣孔，也叫皮下針孔；在加熱爐內(nèi)鑄坯皮下氣泡表面被氧化，軋制過(guò)程不能焊合，產(chǎn)品形成裂紋；若埋藏較深的氣泡，也會(huì)使軋后產(chǎn)品形成細(xì)小裂紋；鋼液中氧、氫含量高也是形成氣泡的原因。為此要采取以下措施：

⑴強(qiáng)化脫氧，如鋼中溶解ω（Al）＞0.008%，可以消除CO氣泡的生成。

⑵凡是入爐的一切材料，與鋼液直接觸所有耐火材料，如盛鋼桶、中間罐等及保護(hù)

-6渣，覆蓋劑等必須干燥，以減少氫的來(lái)源。如不銹鋼中含氫量大于6×10，鑄坯的皮下氣泡數(shù)量驟然大增。

⑶采用全程保護(hù)澆注，若用油作潤(rùn)滑劑時(shí)應(yīng)控制合適的給油量。⑷選用合適的精煉方式降低鋼中氣體含量。⑸中間罐塞棒的吹 氣量不要過(guò)大，控制合適。

⒊ CC坯內(nèi)部質(zhì)量

鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量是指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)、偏析程度、內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。凝固結(jié)構(gòu)是鑄坯的低倍組織，即鋼液凝固過(guò)程中所形成的等軸晶和柱狀晶的比例。鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)是密切相關(guān)的。

3.1中心偏析

鋼液在凝固過(guò)程中，由于溶質(zhì)元素在固液相中的再分配形成了鑄坯化學(xué)成分的不均勻性，中心部位ω（C）、ω（P）、ω（S）含量明顯高于其他部位，這就是中心偏析，中心偏析往往與中心疏松和縮孔相伴存在的，從而惡化了鋼的力學(xué)性能，降低了鋼的韌性和耐蝕性，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品質(zhì)量。

中心偏析是由于鑄坯凝固末期，尚未凝固富集偏析元素的鋼液流動(dòng)造成的。鑄坯 7 淺議CC坯質(zhì)量控制 的柱狀晶比較發(fā)達(dá)，凝固過(guò)程常有“搭橋”發(fā)生。方坯的凝固末端液相穴窄尖，“搭橋”后鋼液補(bǔ)縮受阻，形成“小鋼錠”結(jié)構(gòu)。因而周期性，間斷地出現(xiàn)了縮孔與偏析。板坯的凝固末端液相穴寬平，盡管有柱狀晶“搭橋”，鋼液仍能進(jìn)行補(bǔ)充；當(dāng)板坯發(fā)生鼓肚變形時(shí)，也會(huì)引起液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)元素的鋼液流動(dòng)，從而形成中心偏析。為減小鑄坯的中心偏析，可采取以下措施：

⑴降低鋼中易偏析元素ω（P）、ω（S）的含量。應(yīng)采用鐵水預(yù)處理工藝，或盛鋼桶脫硫，將ω（S）量降到0.01%以下。

⑵控制低過(guò)熱度的澆注，減小柱狀晶帶的寬度，從而達(dá)到控制鑄坯的凝固結(jié)構(gòu)。⑶采用電磁攪拌技術(shù)，消除柱狀晶“搭橋”，增大中心等軸晶區(qū)寬度，達(dá)到減輕或消除中心偏析，改善鑄坯質(zhì)量。

⑷防止鑄坯發(fā)生鼓肚變形，為此二冷區(qū)夾輥要嚴(yán)格對(duì)?。粚挵迮鞯膴A輥?zhàn)詈貌捎枚喙?jié)輥，避免夾輥?zhàn)冃巍?/p>

⑸在鑄坯的凝固末端采用輕壓下技術(shù)，來(lái)補(bǔ)償鑄坯最后凝固的收縮，從而抑制殘余鋼水的流動(dòng)，減輕或消除中心偏析。

在鑄坯的凝固末端設(shè)置強(qiáng)制冷卻區(qū)?？梢苑乐构亩?，增加中心等軸晶區(qū)，中心偏 ⑹析大為減輕，效果不亞于輕壓下技術(shù)。強(qiáng)制冷卻區(qū)長(zhǎng)度與供水量可根據(jù)澆注需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2中心疏松

在鑄坯的斷面上分布有細(xì)微的孔隙，這些孔隙稱為疏松。分散分布于整個(gè)斷面的孔隙稱為一般疏松，在樹(shù)枝晶間的小孔隙稱為枝晶疏松；鑄坯中心線部位的疏松即中心疏松。一般疏松和枝晶疏松在軋制過(guò)程中均能焊合；惟有中心疏松伴有明顯的偏析，軋制后，完全不能焊合。如不銹鋼其斷面壓縮比雖達(dá)1:16，仍然不能消除中心疏松缺陷；若中心疏松和中心偏析嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致中心線裂紋；在方坯上還會(huì)產(chǎn)生中心星狀裂紋。中心疏松還影響著鑄坯的致密度。

根據(jù)鋼種的需要控制合適的過(guò)熱度和拉坯速度；二冷區(qū)采用弱冷卻制度和電磁攪拌技術(shù)，可以促進(jìn)柱狀晶向等軸晶轉(zhuǎn)化，是減少中心疏松和改善鑄坯致密度的有效措施，從而提高鑄坯質(zhì)量。

3.3內(nèi)部裂紋

鑄坯從皮下到中心出現(xiàn)的裂紋都是內(nèi)部裂紋，由于是在凝固過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋，也叫凝固裂紋。從結(jié)晶器下口拉出帶液心的鑄坯，在彎曲、矯直和夾輥的壓力作用下，于凝固前沿薄弱的固液界面上沿一次樹(shù)枝晶或等軸晶界裂開(kāi)，富集溶質(zhì)元素的母液流入縫隙中，因此這種裂紋往往伴有偏析線，也稱其為“偏析條紋”。在熱加工過(guò)程中“偏析條紋”是不能消除的，在最終產(chǎn)品上必然留下條狀缺陷，影響鋼的力學(xué)性能，尤其是對(duì)橫向性能危害最大。

3.3.1皮下裂紋

一般在距鑄坯表面20mm以內(nèi)，與表面相垂直的細(xì)小裂紋，都稱其為皮下裂紋。裂紋大都靠近角部，也有在菱變后沿?cái)嗝鎸?duì)角線走向形成的。主要是由于鑄坯表面層溫度反復(fù)變化導(dǎo)致相變，沿兩相組織的交界面擴(kuò)展而形成的裂紋。

3.3.2矯直裂紋

帶液心的鑄坯進(jìn)入矯直區(qū)，鑄坯的內(nèi)弧表面受張應(yīng)力作用，矯直變形率超過(guò)了凝固前沿固液界面的臨界允許值，從晶間裂開(kāi)，形成裂紋。

3.3.3壓下裂紋 淺議CC坯質(zhì)量控制

壓下裂紋是與拉輥壓下方向相平行的一種中心裂紋。當(dāng)壓下力過(guò)大時(shí)，既使鑄坯完全凝固也有可能形成裂紋。

3.3.4中心裂紋

在板坯橫斷面中心線上出現(xiàn)的裂紋，并伴有P、S元素的正偏析，也稱其斷面裂紋。在加熱過(guò)程中裂紋表面被氧化，將使板坯報(bào)廢。這種缺陷很少出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)危害極大。

3.3.5中心星狀裂紋

在方坯斷面中心出現(xiàn)呈放射狀的裂紋為中心星狀裂紋，其形成原因主要是：由于凝固末期液相穴內(nèi)殘余鋼液凝固收縮，而周圍的固體阻礙其收縮產(chǎn)生拉應(yīng)力，中心鋼液凝固又放出潛熱而加熱周圍的固體而使其膨脹，在兩者綜合作用下，使中心區(qū)受到破壞而導(dǎo)致放射性裂紋。

為減少鑄坯內(nèi)部裂紋應(yīng)采取以下措施： ⑴對(duì)板坯CC機(jī)可采用壓縮澆鑄技術(shù)，或者應(yīng)用多點(diǎn)矯直技術(shù)、連續(xù)矯直技術(shù)均能避免鑄坯內(nèi)部裂紋發(fā)生。

⑵二冷區(qū)夾輥輥距要合適，要準(zhǔn)確對(duì)弧，支撐輥間隙誤差要符合技術(shù)要求。⑶二冷區(qū)冷卻水分配要適當(dāng)，保持鑄坯表面溫度均勻。⑷拉輥的壓下量要合適，最好用液壓控制機(jī)構(gòu)。

⒋CC坯形狀缺陷

4.1鼓肚變形

帶液心的鑄坯在運(yùn)行過(guò)程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼在鋼液靜壓力作用下，發(fā)生鼓脹成凸面的現(xiàn)象，稱之為鼓肚變形。板坯寬面中心凸起的厚度與邊緣厚度之差叫鼓肚量，用以衡量鑄坯鼓肚變形程度。高碳鋼在澆鑄大、小方坯時(shí)，于結(jié)晶器下口側(cè)面有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生鼓肚變形，同時(shí)還可能引起角部附近的皮下晶間裂紋。板坯鼓肚會(huì)引起液相穴內(nèi)富集溶質(zhì)元素鋼液的流動(dòng)，從而加重鑄坯的中心偏析；也有可能形成內(nèi)部裂紋，給鑄坯質(zhì)量帶來(lái)危害。

鼓肚量的大小與鋼液靜壓力、夾輥間距、冷卻強(qiáng)度等因素有密切關(guān)系。鑄坯液相穴高度越高，鋼液的靜壓力越大。例如澆鑄200mm厚的板坯，拉坯速度在1.2m/min，立式CC機(jī)最終凝固鋼水靜壓力是弧形CC機(jī)的1.5倍。鼓肚量隨輥間距的4次方而增加，43隨坯殼厚度的3次方而減小，即鼓肚量∝（輥間距）/（坯殼厚度）。為減少鼓肚應(yīng)采取以下措施：

⑴降低CC機(jī)的高度，也就是降低了液相穴高度，減小了鋼液對(duì)坯殼的靜壓力； ⑵二冷區(qū)夾輥采用小輥距密排列；鑄機(jī)從上到下輥距應(yīng)由密到疏布置； ⑶支撐輥要嚴(yán)格對(duì)中；

⑷加大二冷區(qū)冷卻強(qiáng)度，以增加坯殼厚度和坯殼的高溫強(qiáng)度； ⑸防止支撐輥的變形，板坯的支撐輥?zhàn)詈眠x用多節(jié)輥。

4.2菱形變形

菱形變形也叫脫方。是大、小方坯特有的缺陷。菱形變形是指鑄坯的一對(duì)角小于90°另一對(duì)角大于90°；兩對(duì)角線長(zhǎng)度之差稱為脫方量。用兩對(duì)角線長(zhǎng)度之差與對(duì)角線平均長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)對(duì)角線平均長(zhǎng)度衡量菱形變形程度。倘若脫方量小于3%時(shí)，方坯的鈍角處導(dǎo)出的熱量少，角部溫度高，坯殼較薄，在拉力的作用下會(huì)引起角部裂紋；如果脫方量大于6%時(shí)，鑄坯在加熱爐內(nèi)推鋼會(huì)發(fā)生堆鋼現(xiàn)象，或者軋制時(shí)咬入孔型困 9 淺議CC坯質(zhì)量控制

難，易產(chǎn)生折疊缺陷。因此鑄坯的脫方量控制在3%以下。

從結(jié)晶器到二冷區(qū)，鑄坯的菱變還會(huì)定期輪換方向，即在一定周期內(nèi)由原來(lái)的鈍角轉(zhuǎn)換成銳角。鑄坯發(fā)生菱形變形主要是由于結(jié)晶器四壁冷卻不均勻，因而形成的坯殼厚度不均勻，引起收縮的不均勻，這一系列的不均勻?qū)е铝髓T坯的菱形變形。在結(jié)晶器內(nèi)由于四壁的限制鑄坯仍然能保持方形；可一旦出了結(jié)晶器，如果二次冷卻仍然不夠均勻，支撐又不充分，那么鑄坯的菱變會(huì)進(jìn)一步地發(fā)展，更為嚴(yán)重；既便是二冷能夠均勻冷卻，由于坯殼厚度的不均勻造成的溫度不一致，坯殼的收縮仍然是不均勻的。菱形變形也會(huì)有發(fā)展。

引起結(jié)晶器冷卻不均勻的因素較多，如冷卻水質(zhì)的好壞、流速的大小、進(jìn)出水溫度差、結(jié)晶器的幾何形狀和錐度等都影響結(jié)晶器冷卻的均勻性。在實(shí)際生產(chǎn)中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

⑴選用合適錐度的結(jié)晶器，并應(yīng)根據(jù)鋼種、拉坯速度等參數(shù)的不同而有所區(qū)別。對(duì)高碳鋼用結(jié)晶器錐度可大些，低碳鋼則可小些；對(duì)小方坯結(jié)晶器錐度在 為0.4%~0.6%宜。倘若采用多級(jí)結(jié)晶器最為理想。

⑵結(jié)晶器最好用軟水冷卻；如果水質(zhì)好，結(jié)晶器水縫冷卻水流速在5~6m/s，可以抑制間歇沸騰，而且出水溫度還可以高一些，進(jìn)出水溫度差以不大于12°C為宜；倘若冷卻水質(zhì)差，水速大于10Mm/s才能抑制間歇沸騰，但出水溫度不能高。

⑶結(jié)晶器以下的600mm距離要嚴(yán)格對(duì)?。徊⒋_保二冷區(qū)的均勻冷卻

⑷控制好鋼液成分。試驗(yàn)指出，ω(C)=0.08%~0.12%，菱變2%~3%時(shí)，隨鋼中ω(C)的增加菱變趨于緩和，并且ω(Mn)/ ω(S)＞30時(shí)有利于減少菱變。

4.3圓鑄坯變形

圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊形。圓坯直徑越大，變成橢圓的傾向越嚴(yán)重。形成橢圓變形的原因有：

⑴圓形結(jié)晶器內(nèi)腔變形； ⑵二冷區(qū)冷卻不均勻； ⑶CC機(jī)下部對(duì)弧不準(zhǔn)；

⑷拉矯輥的夾緊力調(diào)整不當(dāng)，過(guò)分壓下。淺議CC坯質(zhì)量控制

參考文獻(xiàn)

《現(xiàn)代CC新工藝、新技術(shù)與鑄坯質(zhì)量控制》當(dāng)代中國(guó)音像出版社 田燕翔主編 《連續(xù)鑄鋼原理與工藝》 冶金工業(yè)出版社 蔡開(kāi)科 程富士主編 《連續(xù)鑄鋼實(shí)訓(xùn)》 冶金工業(yè)出版社 馮捷 賈艷主編

第三篇：連鑄連軋及人工智能技術(shù)課程總結(jié)報(bào)告

連鑄連軋及人工智能技術(shù)課程總結(jié)報(bào)告

本課程主要講述了連鑄坯的熱送熱裝技術(shù)、CSP連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別與優(yōu)勢(shì)，薄板坯連鑄連軋、CSP產(chǎn)品特征，還有熱軋板帶無(wú)頭軋制、半無(wú)頭軋制技術(shù)的設(shè)備、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)；之后講述了什么是人工智能技術(shù)，人工智能技術(shù)包括的具體內(nèi)容，以及在連鑄連軋工藝中的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)深入了解了CSP工藝過(guò)程及人工智能技術(shù)，以及人工智能技術(shù)在連鑄連軋中的應(yīng)用潛能。下面從學(xué)習(xí)的先后順序進(jìn)行本課程的分析、歸納和總結(jié)。

其一，從CSP工藝與傳統(tǒng)工藝的比較可以看出，CSP工藝的流程短且緊湊通暢、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、占地面積少、設(shè)備成本低、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)比較穩(wěn)定，而最大的不同在于熱歷史：在CSP工藝中，板坯經(jīng)歷了由γ→α轉(zhuǎn)變的單向變化過(guò)程，而傳統(tǒng)板坯的熱歷史為γ（1）→α，α→γ（2），γ（2）→α過(guò)程，熱歷史、變形條件與過(guò)程的不同決定其再結(jié)晶、相變以及第二相粒子析出過(guò)程、狀態(tài)和條件的不同，從而使板坯的組織性能不同。在CSP生產(chǎn)線中，精軋機(jī)組與均熱爐緊密銜接，具有大壓下和高剛度軋制等特點(diǎn)，采用軋制潤(rùn)滑技術(shù)和先進(jìn)的板形厚度控制技術(shù)；直通式輥底隧道爐可保證坯料頭尾無(wú)溫降差；層流快速冷卻可保證薄板在長(zhǎng)度及寬度方向上溫度均一，有利于相變細(xì)化和組織強(qiáng)化。CSP工藝具有超薄規(guī)格板坯軋制的能力，經(jīng)輥底爐均熱和升溫的薄板坯溫度可達(dá)1100-1150℃，板坯厚度達(dá)到1.4mm。CSP工藝還具有鐵素體型鋼種的軋制能力，像低碳鋼、微碳鋼、超低碳鋼和無(wú)間隙原子鋼等，該技術(shù)的關(guān)鍵在于粗軋與精軋之間要有強(qiáng)力冷卻系統(tǒng)。

其二，介紹了半無(wú)頭軋制的工藝特點(diǎn)及連鑄連軋低碳鋼的組織與力學(xué)性能。半無(wú)頭軋制應(yīng)用于第二代薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線中，其特點(diǎn)是可消除穿帶、甩尾過(guò)程中因頭尾無(wú)張力而導(dǎo)致的頭尾厚度、凸度和板形不良等缺陷；提高軋輥壽命；避免薄規(guī)格板坯的“漂浮”等。其關(guān)鍵技術(shù)有采用動(dòng)態(tài)CVC軋機(jī)、動(dòng)態(tài)PC軋機(jī)、等；采用動(dòng)態(tài)變規(guī)格軋制技術(shù)；均勻軋輥磨損專用設(shè)備和技術(shù)；在卷取機(jī)前設(shè)置高速滾筒式飛剪；靠近末架精軋機(jī)近距離設(shè)置輪盤式卷取機(jī)；優(yōu)化鑄坯長(zhǎng)度和拉坯速度；采用工藝潤(rùn)滑等。采用CSP工藝生產(chǎn)的低碳鋼強(qiáng)度高、塑性好，成品板材晶粒細(xì)小均勻，氧化物、硫化物夾雜尺寸細(xì)小。

其三，講解了熱軋板帶無(wú)頭軋制、半無(wú)頭軋制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，主要闡述了無(wú)頭軋制技術(shù)的發(fā)展，熱帶無(wú)頭軋制技術(shù)、無(wú)頭軋制的中間坯連接技術(shù)（主要講述了感應(yīng)加熱連接技術(shù)與北科大康永林教授自主研發(fā)的模壓齒成形連接法）、板厚、板形和品質(zhì)控制技術(shù)、無(wú)頭軋制技術(shù)的應(yīng)用、CSP生產(chǎn)薄規(guī)格半無(wú)頭軋制技術(shù)等。

其四，講授了人工智能技術(shù)的概念、產(chǎn)生與發(fā)展、涵蓋的基本內(nèi)容及研究途徑，重點(diǎn)講述了人工智能技術(shù)在軋制中的應(yīng)用。人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。軋制中的人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)方法的不同在于它避開(kāi)了過(guò)去那種對(duì)軋制過(guò)程深層規(guī)律的無(wú)止境的探求，轉(zhuǎn)而模擬人腦來(lái)處理那些實(shí)實(shí)在在發(fā)生了的事情，它不是從基本原理出發(fā)，而是以事實(shí)和數(shù)據(jù)作依據(jù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程的優(yōu)化控制。目前人工智能中的專家系統(tǒng)是應(yīng)用最活躍、最有成效的一個(gè)研究領(lǐng)域。它是一種具有特定領(lǐng)域內(nèi)大量知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)、模擬人類專家求解問(wèn)題的思維過(guò)程求解領(lǐng)域內(nèi)的各種問(wèn)題。例如，工字鋼孔型設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)、熱軋鋼材組織和性能預(yù)測(cè)及控制專家系統(tǒng)、帶鋼厚度偏差診斷與監(jiān)控專家系統(tǒng)等；還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論及協(xié)同智能系統(tǒng)在軋制中的應(yīng)用也日益受到人們的關(guān)注。其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)具有高度的超大規(guī)模連續(xù)時(shí)間動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，在處理非線性結(jié)構(gòu)性問(wèn)題方面顯示了突出優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)讓我對(duì)CSP工藝及人工智能技術(shù)在連鑄連軋過(guò)程中的應(yīng)用有了比較全面且深刻的認(rèn)識(shí)。雖然我的研究領(lǐng)域是鑄造工藝，但科學(xué)都是相通的，相信在這門課所展現(xiàn)給我的一些現(xiàn)代科學(xué)與傳統(tǒng)工業(yè)的完美結(jié)合會(huì)對(duì)我以后的研究大有啟發(fā)。

第四篇：連鑄連軋課程論文1

概述薄板坯連軋連軋技術(shù)在高強(qiáng)度鋼產(chǎn)品方面的應(yīng)用

摘要：近幾年，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展，如何利用該技術(shù)來(lái)生產(chǎn)新的高強(qiáng)度鋼，來(lái)滿足社會(huì)日益發(fā)展的需要成為目前研究的重點(diǎn)。本文簡(jiǎn)要介紹一下薄板坯連鑄連軋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和常見(jiàn)微合金元素在薄板坯連鑄連軋技術(shù)中的應(yīng)用；綜述了近年我國(guó)在利用薄板坯連鑄連軋工藝進(jìn)行低成本高強(qiáng)度微合金化鋼的研發(fā)方面的進(jìn)展，指出該技術(shù)今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：薄板坯連鑄連軋；高強(qiáng)度鋼；優(yōu)勢(shì)；微合金；應(yīng)用

薄板坯連鑄連軋是近十幾年來(lái)世界鋼鐵工業(yè)取得的重要技術(shù)進(jìn)步，目前在全球范圍已得到廣泛推廣應(yīng)用。然而，隨著TSCR流程產(chǎn)能的不斷擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的變化以及與常規(guī)連鑄連軋流程板帶產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)TSCR流程的板帶產(chǎn)品研發(fā)提出了新的挑戰(zhàn)，這就是如何根據(jù)新流程的特點(diǎn)不斷研究開(kāi)發(fā)出低成本、高性能的熱軋板帶產(chǎn)品。

又由于微合金化技術(shù)是提高鋼材綜合性能的有效的技術(shù)措施，于是國(guó)內(nèi)外在這方面做了大量研究，通過(guò)對(duì)鋼中微合金化元素的固溶、析出、相變組織形成以及板帶力學(xué)性能關(guān)系的研究，逐步形成了TSCR流程微合金化技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了一批具有較低成本的高性能、高強(qiáng)度微合金化板帶新產(chǎn)品。薄板坯連鑄連軋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

薄板坯連鑄連軋的工藝過(guò)程與常規(guī)厚板坯連鑄連軋工藝的最大不同在于熱歷史不同。在薄板坯連鑄連軋工藝過(guò)程中，從鋼水冶煉、澆鑄到熱連軋板卷成品約為2h，板坯經(jīng)歷了由高溫到低溫、由γ→α單向變化過(guò)程，而常規(guī)連鑄連軋工藝中板坯的熱歷史為γ（1）→α,α→γ（2）,γ（3）→α的3次反復(fù)相變過(guò)程。由于薄板坯和厚板坯連鑄連軋的熱歷史及變形條件與過(guò)程不同，決定其再結(jié)晶、相變以及第二相粒子析出過(guò)程和條件不同，從而對(duì)成品板材的組織性能具有不同的影響[ 1]。

拿漣鋼在CS P線上開(kāi)發(fā)的一種低合金高碳高強(qiáng)鋼65Mn來(lái)說(shuō)，所生產(chǎn)的65Mn的碳含量為 0.65％，屈服強(qiáng)度為490MPa，抗拉強(qiáng)度為870MPa，延伸率為18％。所生產(chǎn)的65Mn強(qiáng)度比傳統(tǒng)工藝生 產(chǎn)的65Mn強(qiáng)度提高了約40％—30％。金相檢驗(yàn)其組織為鐵素體和珠光體，在薄板試樣中發(fā)現(xiàn)了納米級(jí)珠光體。與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝比較，CSP生產(chǎn)的高碳鋼晶粒更細(xì)小。其細(xì)小的沉淀析出強(qiáng)化物也能 在試樣中發(fā)現(xiàn)[ 2]。

正是由于薄板坯連鑄連軋技術(shù)具有傳統(tǒng)工藝所沒(méi)有的巨大優(yōu)勢(shì)，使開(kāi)發(fā)新的鋼種出來(lái)產(chǎn)生了可能。例如，國(guó)內(nèi)外還未見(jiàn)其關(guān)于生產(chǎn)TRIP鋼的報(bào)道，如何利用現(xiàn)有的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線開(kāi)發(fā)TRI P鋼種并使之批量化生產(chǎn)，對(duì)鋼鐵企業(yè)、汽車工業(yè)及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。于浩等人在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬薄板坯連鑄連軋工藝試制了600MPa級(jí)C—Si—Mn系TRIP鋼，其力學(xué)性能檢測(cè)及組織分析結(jié)果表明，用此工藝生產(chǎn)600MPa級(jí)C—Si—Mn系TRI P鋼是可行的[ 3]。

由此可見(jiàn)，薄板坯連鑄連軋技術(shù)在開(kāi)發(fā)新鋼種方面具有巨大的潛力。常見(jiàn)微合金元素在薄板坯連鑄連軋技術(shù)中的應(yīng)用

（1）V元素

V微合金化技術(shù)是最早應(yīng)用于薄板坯連鑄連軋流程的微合金化技術(shù)。V在奧氏體中固溶度大、析出溫度低、對(duì)粗晶奧氏體再結(jié)晶的抑制作用小的特點(diǎn)，與薄板坯連鑄連軋流程加熱溫度低、加熱時(shí)間短、鑄造粗晶組織直軋的特點(diǎn)相適應(yīng)，特別是氮含量高的電爐一薄板坯連鑄連軋流程更有利于發(fā)揮釩的作用；已開(kāi)發(fā)出屈服強(qiáng)度275～550 MPa級(jí)各種用途的低合金高強(qiáng)度鋼；例如馬鋼和安徽工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的X60管線鋼[ 4]。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了釩及其碳氮化物在薄板坯連鑄連軋流程上對(duì)組織超細(xì)化的作用，由此開(kāi)發(fā)出了超細(xì)晶高成形性結(jié)構(gòu)鋼。例如珠鋼與鋼鐵研究總院在電爐一薄板坯連鑄連軋流程上采用V—N微合金化技術(shù)獲得鐵素體晶粒尺寸3～4μm，屈服強(qiáng)度可達(dá)到550 MPa級(jí)高成形性結(jié)構(gòu)鋼[ 5]。

（2）Nb元素 Nb微合金化技術(shù)在傳統(tǒng)流程中已得到廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其在薄板坯連鑄連軋流程上的應(yīng)用也寄予了厚望?；诖罅康脑囼?yàn)研究結(jié)果和工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，人們已認(rèn)識(shí)到鈮微合金化技術(shù)應(yīng)用于薄板坯連鑄連軋流程所面臨的混晶和無(wú)效Nb的問(wèn)題，并已找到解決問(wèn)題的辦法。目前，Nb微合金化技術(shù)已較廣泛地應(yīng)用于薄板坯連鑄連軋流程，采用薄板坯連鑄連軋Nb微合金化技術(shù)已開(kāi)發(fā)出系列低合金高強(qiáng)度鋼，包括QSt E34O～46OTM的高強(qiáng)度汽車結(jié)構(gòu)鋼、X52～X70的管線鋼以及石油套管用鋼J55、馬鋼開(kāi)發(fā)了低合金高強(qiáng)度鋼Q460D、邯鋼開(kāi)發(fā)了汽車大梁板H510等。

（3）Ti元素

由于Ti微合金鋼強(qiáng)度波動(dòng)大、性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，Ti微合金化技術(shù)在傳統(tǒng)流程上沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，受此影響基于薄板坯連鑄連軋流程的Ti微合金化技術(shù)的研究一直無(wú)人問(wèn)津。最近，珠鋼與北京科技大學(xué)合作，以Ti為微合金化元素，在普通集裝箱板SPA—H的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出組織和性能良好的屈服45O～700MPa級(jí)高強(qiáng)耐候鋼系列產(chǎn)品[ 6]。

（4）B元素

隨著薄板坯連鑄連軋技術(shù) 的廣泛應(yīng)用，人們逐步認(rèn)識(shí)到薄板坯連鑄連軋流程生產(chǎn)的熱軋板卷組織細(xì)化、強(qiáng)度偏高，不適于用做冷軋?jiān)系奶攸c(diǎn)，受在傳統(tǒng)流程上向低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼加入微量B能夠?qū)崿F(xiàn)晶粒粗化的經(jīng)驗(yàn)的啟發(fā)，開(kāi)始研究薄板坯連鑄連軋B微合金化技術(shù)。目前，人們已對(duì)B粗化鐵素體晶粒、降低強(qiáng)度的機(jī)理有了清楚的認(rèn)識(shí)，并普遍用B微合金化的方法解決薄板坯連鑄連軋冷軋?jiān)蠌?qiáng)度偏高的問(wèn)題，已批量生產(chǎn)出冷軋?jiān)嫌娩揝PHC、SPHD和SPHE。

同時(shí)，為完善薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)，我們需重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面著手：①深入研究上面四種常見(jiàn)元素在連鑄連軋技術(shù)中對(duì)鋼組織和性能的影響；②加強(qiáng)基于薄板坯連鑄連軋流程的復(fù)合微合金化技術(shù)的研究，特別是薄板坯連鑄連軋流程各種微合金元素的耦合作用，豐富和拓展薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)；③充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)低成本地生產(chǎn)各類高性能的低合金高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)而建立低成本高性能鋼的技術(shù)體系。利用薄板坯連鑄連軋技術(shù)開(kāi)發(fā)的高強(qiáng)度鋼種

（1）高強(qiáng)、超高強(qiáng)耐候鋼

高強(qiáng)耐候鋼主要用于車輛、橋梁和集裝箱等的制造，屬于高附加值的鋼材。因同時(shí)要求高強(qiáng)度、高耐蝕性以及良好成形性和焊接性能，故對(duì)其冶金工藝控制要求很高。國(guó)內(nèi)已有多家TSCR企業(yè)研制開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)及超高強(qiáng)耐候鋼板帶系列產(chǎn)品，其屈服強(qiáng)度在450～700MPa 級(jí)，不僅相對(duì)成本較低，而且具有良好的綜合性能。就拿廣州珠鋼同北京科技大學(xué)合作開(kāi)發(fā)的鋼來(lái)說(shuō)吧，在SPA—H普通耐候鋼成分的基礎(chǔ)上，添加成本最低的微合金元素Ti，通過(guò)合理調(diào)整化學(xué)成分、優(yōu)化熱連軋及控冷工藝，控制組織細(xì)化和析出強(qiáng)化，從而生產(chǎn)出性能良好的Ti微合金化高強(qiáng)及超高強(qiáng)耐候鋼系列產(chǎn)品，屈服強(qiáng)度在450～700MPa級(jí)[ 6]。其冶金成分特是不添加價(jià)高的Nb，V，Mo等合金元素，采用添加微量的合金元素Ti(Ti含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04％ ～0.13％)通過(guò)優(yōu)化控制熱連軋及冷卻卷取工藝參數(shù)，使鋼中形成大量彌散分布的納米析出粒子，從而形成強(qiáng)烈的析出強(qiáng)化效果，使鋼的強(qiáng)度達(dá)到高強(qiáng)和超高強(qiáng)。

（2）低碳貝氏體超高強(qiáng)鋼

利用TSCR線采用微合金化技術(shù)可以生產(chǎn)屈服強(qiáng)度600 MPa和700 MPa級(jí)低碳貝氏體超高強(qiáng)鋼，這類超高強(qiáng)鋼主要用于制造高空作業(yè)車、起重機(jī)吊臂等工程機(jī)械，以達(dá)到減輕結(jié)構(gòu)重量的作用。表1為在本鋼的TSCR線上研究開(kāi)發(fā)出的600 MPa和700 MPa級(jí)低碳貝氏體超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能[ 7]。

表1 本鋼TSCR線上生產(chǎn)的600 MPa和700 MPa級(jí)低碳貝氏體超高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能。

由表1可見(jiàn)，低碳貝氏體超高強(qiáng)鋼的屈服強(qiáng)度在655～845MPa，抗拉強(qiáng)度在720～870MPa，伸長(zhǎng)率在15.5％～22％，鋼板具有良好的塑性和強(qiáng)韌性。鋼的微觀組織由均勻細(xì)小的B+F構(gòu)成，B組織約占50％(體積分?jǐn)?shù))。

（3）高強(qiáng)汽車結(jié)構(gòu)用鋼

近年，在我國(guó)的一些TSCR線上研究開(kāi)發(fā)出Nb，V，Ti單一微合金化或復(fù)合微合金化技術(shù)，生產(chǎn)汽車大梁板或輪輞、輪輻用熱軋高強(qiáng)汽車用鋼。其中，生產(chǎn)汽車大梁板多采用低碳(c≤0.20％)+Nb微合金化技術(shù)生產(chǎn)。表2為邯鋼、珠鋼及馬鋼CSP線，本鋼FTSR線和濟(jì)鋼ASP線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的510 L汽車大梁板的冶金成分范圍[ 8-13]，表3為板材的力學(xué)性能。

表2 TSCR線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)微合金化5IOL鋼的成分范圍(w/％)

表3 TSCR線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)微合金化5IOL鋼的力學(xué)性能

從表2冶金成分看，前三個(gè)企業(yè)的510L均采用Nb微合金化，Nb含量≤0.045％，而后兩者(馬鋼和珠鋼)采用更經(jīng)濟(jì)、成本更低的微量Ti處理(Ti≤0.03％)。從表3力學(xué)性能來(lái)看，鋼板的抗拉強(qiáng)度在520～605MPa，均達(dá)到或明顯超過(guò)51OL的強(qiáng)度要求，并且均具有較高的強(qiáng)韌性、良好的塑性和成形性能[ 8-13]。

在珠鋼CSP線上，采用V微合金化開(kāi)發(fā)出屈服強(qiáng)度550 MPa級(jí)高強(qiáng)汽車板。表4為 V微合金化汽車用鋼的主要化學(xué)成分，表5為其力學(xué)性能?；瘜W(xué)成分設(shè)計(jì)采用低碳(C=0.05％)添加微合金元素V(0.12％)[ 14]，鋼板組織為超細(xì)晶組織，晶粒尺寸3—4 μm。隨板厚不同，屈服強(qiáng)度范圍在590～625 MPa，并具有良好的成形性能。該熱軋汽車板主要用于制造物流貨運(yùn)用半掛車車體結(jié)構(gòu)件。

表4 V微合金化汽車用鋼的主要化學(xué)成分

表5 V微合金化鋼的主要力學(xué)性能和組織

包鋼CSP線采用低成本的成分設(shè)計(jì)，C≤0.07％，Si≤0.40％，Mn≤1.6％，P≤0.015％，S≤0.00 5％通過(guò)熱軋工藝控制開(kāi)發(fā)出DP540MPa級(jí)熱軋雙相鋼。其屈服強(qiáng)度為355～460MPa，抗拉強(qiáng)度540～645MPa，延伸率28.0％～38.5％，該雙相鋼主要用于制造轎車及卡車車輪、汽車橫梁和縱梁等[ 15]。

（4）冷沖壓用鋼

目前我國(guó)已建成14條TSCR線，絕大多數(shù)建有冷軋和退火線，并在轉(zhuǎn)爐后建有RH處理爐，用以生產(chǎn)汽車和家電用冷軋深沖板。開(kāi)發(fā)生產(chǎn)超深沖IF(無(wú)間隙原子)鋼多采用Ti或Ti+Nb微合金化成分設(shè)計(jì)，有的企業(yè)在生產(chǎn)DQ級(jí)沖壓板時(shí)為了降低熱軋板的強(qiáng)度，采用加 B微合金化處理。

馬鋼CSP線和本鋼FTSR線的IF鋼化學(xué)成分和成形性能[ 7,16]見(jiàn)表6和7。均采用Ti微合金化處理，冷軋退火或熱鍍鋅后的板材具有良好的成形性能，可用于汽車內(nèi)板成形件。

表6 馬鋼CSP線和本鋼FTSR線的IF鋼化學(xué)成分

表7 馬鋼CSP線和本鋼FTSR線的IF鋼成形性能

（5）高性能管線鋼

管線鋼、石油套管用鋼是薄板坯連鑄連軋微合金化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的另一重要方向。根據(jù)TSCR線的工藝特征，國(guó)內(nèi)外已研究開(kāi)發(fā)出X46，X52，X60，X65，X70，X80等多種級(jí)別的石油天然氣用管線鋼以及J55石油套管用鋼。

例如本鋼和唐鋼的FTSR線以及包鋼的CSP線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的X65管線鋼[ 17-19]，成分設(shè)計(jì)均采用微量Nb+V+Ti復(fù)合微合金化方式，鋼板的力學(xué)性能均超過(guò)X65級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)，并具有良好的強(qiáng)韌性。鋼板的典型顯微組織為鐵素體+珠光體+針狀鐵素體。

近年，在鞍鋼和濟(jì)鋼的中薄板坯連鑄連軋線ASP上也相繼開(kāi)發(fā)出高級(jí)別管線鋼X70和X80。在成分設(shè)計(jì)上，鞍鋼2150ASP線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的X70采用C—Mn—Mo—Nb系(其中C=0.03％～0.06％，Nb=0.06％～0.08％，Mn≤1.70％)；X80采用C—Mn—Mo—Cr—Nb系(其中C=0.02％～0.05％，Nb=0.07％～0.11％，Mn≤1.90％)，適當(dāng)添加Cu，Ni等元素，工藝上采用潔凈鋼冶煉、連鑄技術(shù)、熱裝軋制技術(shù)和熱機(jī)械軋制技術(shù)，保證板材具有良好的強(qiáng)韌性匹配和良好的抗HIC性能。X70鋼的組織特征為針狀鐵素體，X80鋼的組織特征為在針狀鐵素體中分布大量細(xì)小的M／A島組織[ 20]。濟(jì) 4 鋼1700ASP線開(kāi)發(fā)生產(chǎn)X70管線鋼的合金成分設(shè)計(jì)采用Nb+Ti，Nb+V+Ti和 Nb+V+Ti+Mo3種微合金化方案，由此得到的組織分別為鐵素體+珠光體(晶粒尺寸4～10μm)、細(xì)小的鐵素體+珠光體(晶粒尺寸6～8μm)、鐵素體+貧珠光體+針狀鐵素體(晶粒尺寸5～8μ m)。鋼板的強(qiáng)度和韌性值隨復(fù)合微合金化種類的增加而提高，屈強(qiáng)比和塑性值相差不大[ 21]。結(jié)語(yǔ)

目前，薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)體系的框架已形成、各類微合金鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已基本建立隨著薄板坯連鑄連軋技術(shù)更廣泛地推廣應(yīng)用，基于薄板坯連鑄連軋流程的各類微合金化技術(shù)的基礎(chǔ)研究將進(jìn)一步深化、系統(tǒng)化、將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的不同于傳統(tǒng)流程的特殊規(guī)律，各類微合金化鋼的生產(chǎn)技術(shù)將進(jìn)一步完善、產(chǎn)品范圍將進(jìn)一步拓展、產(chǎn)品性能將進(jìn)一步提高，薄板坯連鑄連軋微合金化技術(shù)的發(fā)展將進(jìn)一步豐富和發(fā)展微合金化技術(shù)、增強(qiáng)薄板坯連鑄連軋技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力，為鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步作出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：連鑄連軋課程論文6

連鑄連軋技術(shù)

題目： 薄板坯連鑄連軋技術(shù)及高強(qiáng)度微合金鋼

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

學(xué)

院: 專

業(yè): 學(xué)

號(hào): 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 日

期:

摘 要

薄板坯連鑄連軋工藝的生產(chǎn)流程有別于傳統(tǒng)工藝流程。由于連鑄薄板坯沒(méi)有經(jīng)過(guò)α-γ和γ-α 和這兩個(gè)相變過(guò)程，因而導(dǎo)致軋前奧氏體晶粒粗大，不利于產(chǎn)品的組織細(xì)化和性能提高。另外，因軋前奧氏體中微合金元素的溶解量相對(duì)較高，故而軋后的沉淀強(qiáng)化效果較強(qiáng)。通過(guò)優(yōu)化道次變形量、軋制速度、軋制溫度、冷卻速率和卷取溫度等工藝參數(shù)可得到綜合性能優(yōu)良的微合金高強(qiáng)度的帶鋼產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：薄板坯；連鑄連軋；微合金化；高強(qiáng)度鋼；工藝參數(shù)

1．引言

薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)寬帶鋼是80年代末開(kāi)發(fā)成功的一項(xiàng)短流程工藝。該工藝能縮短生產(chǎn)周期、節(jié)約能源、提高鋼材收得率和生產(chǎn)率、降低基建和生產(chǎn)費(fèi)用、減少占地面積和操作人員；因而受到冶金界的青睞。但近年來(lái)的實(shí)踐和研究結(jié)果表明，用薄板坯連鑄連軋技術(shù)產(chǎn)的微合金高強(qiáng)度鋼仍存在一些影響產(chǎn)品質(zhì)量的問(wèn)題，如：原始組織細(xì)化不足，晶粒尺寸分布不均勻以及存在中心偏析和帶狀組織等。

本文歸納了薄板坯連鑄連軋的典型工藝（CSP）—（Compact Strip Production）工藝的特點(diǎn)，分析了存在的問(wèn)題，探討了對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和提高微合金高強(qiáng)度鋼產(chǎn)品質(zhì)量的途徑。

2薄板坯連鑄連軋工藝技術(shù)

世界上第一條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線即采用了CSP技術(shù)，它于1989 年由美國(guó)紐柯公司的克拉福茲維爾廠建成并投入使用。該工藝設(shè)備包括漏斗型結(jié)晶器、立彎式連鑄機(jī)、輥底式隧道均熱爐及5-6機(jī)架連軋機(jī)。鋼水經(jīng)連鑄機(jī)鑄成50-70mm厚的薄板坯，進(jìn)入均熱爐勻熱，再經(jīng)高壓水除鱗后進(jìn)入熱連軋機(jī)組軋制，然后冷卻后成卷，從鋼水澆鑄到成品離線僅需1.5小時(shí)。如圖1。

圖1 薄板坯連鑄連軋?jiān)O(shè)備圖

薄板坯連鑄連軋工藝以生產(chǎn)低碳鋼為主，其工藝過(guò)程與傳統(tǒng)連鑄-熱軋工藝相比，冶金差異顯著，因而得到的組織有所不同。因薄板坯厚度減薄，它在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的板坯，其二次、三次枝晶更短，某些試驗(yàn)已經(jīng)證明，枝晶間距已由230mm厚板坯的90-230μm 減小到50mm厚板坯的50-120μm。

2.1 CSP工藝技術(shù)(Compact Strip Production)CSP工藝也稱緊湊式熱帶生產(chǎn)工藝。CSP生產(chǎn)工藝流程一般為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉

鋼→鋼包精煉爐→薄板坯連鑄機(jī)→剪切機(jī)→輥底式隧道加熱爐→粗軋機(jī)(或沒(méi)有)→均熱爐(或沒(méi)有)→事故剪→高壓水除鱗機(jī)→小立輥軋機(jī)(或沒(méi)有)→精軋機(jī)→輸出輥道和層流冷卻→卷取機(jī)。

2．2 ISP工藝技術(shù)(Inline Strip Production)ISP工藝也稱在線熱帶鋼生產(chǎn)工藝。ISP生產(chǎn)線的工藝流程一般為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉→連鑄機(jī)→大壓下量初軋機(jī)→剪切機(jī)→感應(yīng)加熱爐→克日莫那爐→熱卷箱→高壓水除鱗機(jī)→精軋機(jī)→輸出輥道和層流冷卻→卷取機(jī)。

2.3 FTSR工藝技術(shù)(Flexible Thin Slab Rolling)FTSR工藝(Flexible Thin Slab Rolling)被稱之為生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的靈活性薄板坯軋制工藝。FTSR工藝流程一般為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉→薄板坯連鑄機(jī)→旋轉(zhuǎn)式除鱗機(jī)→剪切機(jī)→輥底式隧道式加熱爐→二次除鱗機(jī)→立輥軋機(jī)→粗軋機(jī)→保溫輥道→三次除鱗裝置→精軋機(jī)→輸出輥道和帶鋼冷卻段→卷取機(jī)。

2.4 CONROLL工藝技術(shù)

CONROLL工藝是奧鋼聯(lián)工程技術(shù)公司開(kāi)發(fā)的用于生產(chǎn)不同鋼種的連鑄連軋生產(chǎn)工藝。CONROLL工藝流程為：常規(guī)連鑄機(jī)→板坯熱裝(或直接)進(jìn)步進(jìn)梁式加熱爐→帶立輥可逆粗軋機(jī)→精軋機(jī)架→輸出輥道和層流冷→卷取機(jī)。

2.5 QSP工藝技術(shù)

QSP技術(shù)是日本住友金屬開(kāi)發(fā)出的生產(chǎn)中厚板坯的技術(shù)，開(kāi)發(fā)的目的在于提高鑄機(jī)生產(chǎn)能力的同時(shí)生產(chǎn)高質(zhì)量的冷軋薄板。QSP工藝生產(chǎn)流程一般為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉爐→薄板坯連鑄機(jī)→剪切機(jī)→輥底式隧道加熱爐→立輥軋邊機(jī)→粗軋機(jī)→高壓水除鱗機(jī)→精軋機(jī)→卷取機(jī)。

2.6 TSP工藝技術(shù)(Tippins-Samsung Process)傾翻帶鋼新技術(shù)，簡(jiǎn)稱TSP。TSP工藝流程一般為：電弧爐(AC或DC）或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉→薄板坯連鑄機(jī)→步進(jìn)式加熱爐→高壓水除鱗機(jī)→立輥軋邊機(jī)→單機(jī)架斯特克爾軋機(jī)→層流冷卻→卷取機(jī)。

2.7 CPR工藝技術(shù)(Casting Pressing Rolling)

CPR工藝即鑄壓軋工藝，用于生產(chǎn)厚度小于25mm的合金鋼和普碳鋼熱軋帶材。它利用澆鑄后的大壓下(60%的極限壓下量)，僅使用一組軋機(jī)，最終可生產(chǎn)厚度為6.0mm的薄帶卷，也可生產(chǎn)低碳鋼、管線鋼、鐵素體和奧氏體不銹鋼及高硅電工鋼等。該生產(chǎn)線包括一臺(tái)連鑄機(jī)、一臺(tái)感應(yīng)爐、除鱗機(jī)、一臺(tái)四輥軋機(jī)。工藝流程示意為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉爐→薄板坯鑄壓軋→感應(yīng)加熱爐→旋轉(zhuǎn)

式高壓水除鱗機(jī)→精軋機(jī)→層流冷卻→卷取機(jī)。

3Ti微合金化高強(qiáng)耐候鋼系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

高強(qiáng)耐候鋼的開(kāi)發(fā)，主要技術(shù)路線是晶粒細(xì)化和沉淀強(qiáng)化。微合金化在細(xì)化晶粒的同時(shí)，還能提供可觀的沉淀強(qiáng)化效果，鋼中常用的微合金元素有Nb、V和Ti。珠鋼根據(jù)集裝箱和汽車行業(yè)對(duì)高強(qiáng)耐候鋼的需求，結(jié)合珠鋼電爐薄板坯連鑄連軋流程產(chǎn)品組織和性能的特點(diǎn)，通過(guò)Ti微合金化技術(shù)，合理調(diào)整化學(xué)成分、優(yōu)化熱連軋工藝及冷卻工藝，開(kāi)發(fā)出綜合性能優(yōu)良、屈服強(qiáng)度450—700 MPa級(jí)的高強(qiáng)鋼系列產(chǎn)品。其主要生產(chǎn)工藝流程為：原料一電爐冶煉一鋼包精煉一薄板坯連鑄一均熱一熱連軋一層流冷卻一卷取。

珠鋼高強(qiáng)耐候鋼主要在集裝箱、載重汽車等物流運(yùn)輸、工程機(jī)械制造行業(yè)應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明，高強(qiáng)耐候鋼在零部件沖壓、焊接和組裝成形等工序都表現(xiàn)出性能穩(wěn)定、強(qiáng)度較高，具有良好的加工成形性能，滿足工業(yè)制造工藝的要求；同時(shí)實(shí)現(xiàn)了減輕重量、提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本的目的[4]-[7]。

3.1 CSP廠生產(chǎn)鈮微合金化低合金高強(qiáng)度鋼的工藝

Nb微合金化對(duì)熱機(jī)械工藝是必不可少的。它能起強(qiáng)烈的奧氏體加工硬化作用，并像Mn那樣可以降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度，因此具有強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化作用。晶粒細(xì)化為其它強(qiáng)化機(jī)制的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)和提供了關(guān)鍵的前提條件。Nb微合金化還有促進(jìn)貝氏體組織的形成和析出強(qiáng)化作用。

CSP廠生產(chǎn)的Nb微合金HSLA鋼范圍很廣，覆蓋了屈服強(qiáng)度至700MPa的可成形熱軋薄板鋼。強(qiáng)度高至X70的API鋼種可以大規(guī)模生產(chǎn)。更高強(qiáng)度的微合金熱軋鋼和耐酸性氣體的管線鋼正在開(kāi)發(fā)當(dāng)中。薄板坯連鑄和直軋工藝生產(chǎn)的Nb微合金鋼具有均勻的細(xì)晶粒微觀組織，有很高水平的強(qiáng)度、塑性和韌性，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。CSP廠生產(chǎn)的熱軋帶鋼在不同工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用[8]。

3.2 釩微合金化技術(shù)——坯連鑄連軋高強(qiáng)度鋼

20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的V、Ti、Nb微合金化技術(shù)，以其顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。微合金化技術(shù)的發(fā)展對(duì)鋼鐵工業(yè)的進(jìn)步起到了巨大的推動(dòng)作用，有入把它稱為20世紀(jì)鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域最突出的物理冶金成就之一。在V、Ti、Nb三種微合金化元素中，般認(rèn)為V主要是通過(guò)沉淀強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度。

研究結(jié)果表明，為充分發(fā)揮V的沉淀強(qiáng)化作用，含釩鋼中增氮是十分必要的。含釩鋼中增氮。通過(guò)利用廉價(jià)的氮元素，優(yōu)化了釩的析出，顯著提離沉淀強(qiáng)化效

累，達(dá)到節(jié)約釩熙用量，降低成本的目的。釩氮鋼中V(CN)在奧氏體中析出，起到晶內(nèi)鐵素體核心作用，明顯細(xì)化鐵素體晶粒。釩在貝氏體中的析出起到明顯強(qiáng)化作用，提高了貝氏體的強(qiáng)度。釩氮徽合金化技術(shù)在高強(qiáng)度鋼筋、非調(diào)質(zhì)鋼、薄板坯連鑄連軋高強(qiáng)度帶鋼等產(chǎn)品中獲得廣泛應(yīng)用。

薄板坯連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)熱軋帶鋼工藝存在很大差異。首先，薄板坯連鑄連軋工藝因其近終形和快速凝固的特點(diǎn)，包晶區(qū)成分的鋼(C含量0．07％-0．15％范圍)無(wú)法采用此工藝生產(chǎn)，而這一成分范圍恰恰是傳統(tǒng)HSLA鋼的典型成分。為了適應(yīng)工藝條件的要求，薄板坯連鑄連軋技術(shù)生產(chǎn)的高強(qiáng)度鋼大多采用低碳含量設(shè)計(jì)(低于0．07％C)。其次，傳統(tǒng)的高強(qiáng)度熱軋帶鋼主要采用了Nb微合金化技術(shù)，通過(guò)對(duì)含Nb鋼的控軋控冷依靠晶粒細(xì)化和沉淀強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度。但對(duì)薄板坯連鑄連軋工藝。含Nb鋼因鑄坯裂紋問(wèn)題造成了生產(chǎn)上的困難，這一問(wèn)題至今仍未能得到很好的解決。另外，國(guó)際上薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線主要采用電爐工藝來(lái)冶煉。電爐鋼中較高的氮含量(80-100ppm)不僅加劇了含Nb鋼連鑄坯形成橫向裂紋的傾向，而且由于NbCN在奧氏體內(nèi)的析出，減弱了Nb的細(xì)化晶粒效果并降低Nb的強(qiáng)化作用。針對(duì)薄板坯連鑄連軋工藝的上述特點(diǎn)，其合金設(shè)計(jì)的原理必須作出相應(yīng)的調(diào)整。V-N微合金化技術(shù)的發(fā)展為高強(qiáng)度薄板坯連鑄連軋產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一條有效的途徑。目前，國(guó)際上針對(duì)薄板坯連鑄連軋工藝開(kāi)發(fā)的系列HSLA鋼采用V-N微合金化的技術(shù)路線。

屈服強(qiáng)度為350-550 MPa級(jí)的薄板坯連鑄連軋高強(qiáng)度鋼均采用了低碳(

4工藝參數(shù)對(duì)組織性能的影響

對(duì)低碳微合金鋼來(lái)說(shuō)，薄板坯連鑄連軋最終組織為晶粒細(xì)小的鐵素體和少量珠光體組織 其中還分布有合金元素的碳氮化合物沉淀，整個(gè)工藝過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響最終材料的組織和性能，下面對(duì)各種工藝參數(shù)的影響作簡(jiǎn)單歸納

4.1板坯加熱溫度

薄板坯在鑄后進(jìn)入隧道式加熱爐，其目的是使鑄坯達(dá)到一定的溫度，并保持溫度均勻一致，為隨后的開(kāi)坯粗軋作準(zhǔn)備，此均熱爐的溫度對(duì)板坯中合金元素的均勻分布，減少偏析有一定作用。但板坯加熱溫度的最大影響還是對(duì)粗軋段的熱變形，再結(jié)晶過(guò)程和晶粒長(zhǎng)大的作用，以及間接對(duì)連軋機(jī)組的軋制以前，關(guān)于板坯加熱溫過(guò)程和組織變化產(chǎn)生的影響度對(duì)組織和性能影響的研究，大多是針對(duì)再

加熱厚板坯工藝的。其結(jié)果說(shuō)明，過(guò)高的板坯加熱溫度特別是超過(guò)晶粒粗化溫度很多時(shí)，會(huì)引起最終鐵素體和珠光體組織的粗化并降低低溫韌性。但對(duì)鋼的強(qiáng)度影響不大，至于厚板坯加熱溫度的這種影響是否適用于薄板坯連鑄連軋，還有待進(jìn)一步探討。

4.2軋制溫度

直接軋制材料出現(xiàn)組織不均勻的原因不僅是由于未經(jīng)過(guò)α-γ和γ-α的相變過(guò)程而保持了粗大的奧氏體晶粒而且軋制時(shí)奧氏體再結(jié)晶行為的變化也是很重要的。在粗軋階段應(yīng)有足夠高的開(kāi)軋溫度和大的變形量，使奧氏體晶粒發(fā)生再結(jié)晶。細(xì)化晶粒但是溫度過(guò)高也會(huì)使再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大，一般認(rèn)為，盡量在發(fā)生再結(jié)晶的較低溫度區(qū)域開(kāi)軋能獲得最細(xì)的再結(jié)晶奧氏體晶粒。

4.3道次規(guī)程

傳統(tǒng)板坯生產(chǎn)的熱帶一般是將厚板坯軋制到成品厚度，而薄板坯連鑄連軋的板坯是從50-70mm軋到成品厚度，前者的總壓下率相當(dāng)于后者的3-5倍，兩者的顯著差異必然會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了獲得具有良好力學(xué)性能的細(xì)化鐵素體晶粒必須在γ-α相變之前使奧氏體組織盡可能細(xì)化 提高相變前的奧氏體位錯(cuò)密度 促進(jìn)鐵素體形核。因此，合理的安排道次規(guī)程是非常重要的。

在直接軋制工藝過(guò)程中，由于開(kāi)始時(shí)是在較粗大的奧氏體晶?；A(chǔ)上進(jìn)行熱變形，單位體積內(nèi)可再結(jié)晶形核的奧氏體有效晶界面積較少。此外，合金元素對(duì)再結(jié)晶的阻礙比冷裝工藝時(shí)大，因此，為了得到完全的再結(jié)晶細(xì)晶組織，需要比冷裝工藝更高的加工溫度和更大的變形量，已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明Nb-Ti微合金鋼熱直接軋制工藝的總變形量不足60%時(shí)，因粗大奧氏體晶粒的淬硬性強(qiáng)，會(huì)有大量貝氏體產(chǎn)生。

4.4冷卻速度

提高冷卻速率可以有效細(xì)化晶粒這是因?yàn)?，首先，提高冷卻速率會(huì)降低奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度，減少珠光體的體積并細(xì)化相變鐵素體組織從而改善強(qiáng)韌性。顯著提高低溫沖擊性能，其次，提高冷卻速率促使細(xì)小的VCN和NbCN在鐵素體中沉淀，有效地起到沉淀強(qiáng)化的作用。但是，冷卻速率過(guò)高時(shí)也會(huì)因增加游離態(tài)氮和形成貝氏體而使韌性一般來(lái)說(shuō)，冷卻速率控制在10-30℃可得降低到最好的強(qiáng)韌性結(jié)合.為了避免產(chǎn)生貝氏體和馬氏體，必須嚴(yán)格控制冷卻停止溫度 提高冷卻停止溫度 對(duì)最終鐵素體晶但會(huì)降低屈服強(qiáng)度，提高材料的粒尺寸的影響不大韌性，戈拉庭廠對(duì)HLSA80鋼的控制軋制研究結(jié)果表明，冷卻停止溫度應(yīng)高于500℃ 并且板材溫度超過(guò)640℃時(shí)冷卻速率應(yīng)為35℃/s，板材溫度低于640℃時(shí)，應(yīng)降低冷卻速率。

5.結(jié)語(yǔ)

（1）薄板坯連鑄連軋時(shí)，連鑄板坯在凝固后高溫直接入爐并緊跟著進(jìn)行帶鋼連軋，此時(shí)，微合金元素在奧氏體中的溶解量，相對(duì)于傳統(tǒng)工藝較高，軋后在鐵素體中以碳氮化合物的形式析出，能充分起到沉淀強(qiáng)化的作用。

（2）直接軋制工藝的連鑄薄板坯沒(méi)有經(jīng)過(guò)α-γ和γ-α這兩個(gè)相變過(guò)程，軋前奧氏體晶粒粗大，但由于鑄坯冷卻速率遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的鑄坯，其枝晶較短。（3）盡量在再結(jié)晶的較低溫度區(qū)域開(kāi)軋能獲得最佳韌性，終軋溫度一般控制在再結(jié)晶停止溫度以下。

（4）由于直接軋制工藝熱變形開(kāi)始時(shí)存在較粗大的奧氏體晶粒，單位體積內(nèi)可再結(jié)晶形核的奧氏體有效晶界面積較少，且合金元素對(duì)再結(jié)晶的阻礙比冷裝工藝時(shí)大，因此需要加大道次壓下量以細(xì)化奧氏體晶粒，為了保證再結(jié)晶的充分行 連軋機(jī)組軋制的前幾個(gè)道次可以采用較大壓下量。

（5）合理控制冷卻速率和卷取溫度，以保證材料的最終組織和性能，一般情況下，采用的10-30℃/s冷卻速率可得到最佳的強(qiáng)韌性結(jié)合。

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