谱写连铸坯常见的表面“缺点”

1.表面纵裂纹

定义与外观

沿拉坯方向，铸坯表面中心位置附近产生的裂纹，裂纹长10～1500mm，宽0.1～3.5mm，深＜5mm。

成因及危害

在结晶器弯月面区（钢液面下170mm）左右，钢液凝固在固相线以下发生δ→γ转变，导致凝固厚度生产的不均匀性，由于热收缩使坯壳产生应力梯度，在薄弱处产生应力集中，坯壳在表面形成纵向凹陷，从而形成纵向裂纹。简言之，结晶器弯月面区凝固壳厚度不均匀性是产生表面纵裂纹的根本原因，在二冷区铸坯裂纹进一步扩展。导致表面纵裂纹指数增加的因素有：（1）钢水成分◆[S]＞0.020%，[P]＞0.017%；◆Mn/S降低；◆[C]=0.12～0.17%;包晶反应钢δ→γ转变，收缩大，气隙形成，坯壳折皱，结晶器热流不稳定，坯壳厚度生产不均匀性加重；(2)拉速增加；(3)保护渣熔化性能不良、液渣层过厚或过薄导致渣膜厚薄不均，使局部凝固壳过薄。液渣层厚度＜10 mm;(4)结晶器液面波动≥5mm;（5）结晶器热流和冷却 ◆低碳钢 结晶器热流＞60Cal/cm2；◆中碳钢结晶器热流＞41Cal/cm2；（6）结晶器锥度不合适；（7）结晶器钢液流动 ◆水口不对中；◆水口插入深度不合适。（8）结晶器振动 ◆振痕深；◆负滑脱时间增大。

裂纹严重时会造成漏钢和钢坯废品。

预防及消除方法

防止纵裂纹产生的根本措施就是使结晶器弯月面区域坯壳厚度均匀生长。

（1）       尽量降低钢中[S]、[P]含量，提高Mn/S。

（2）       合适的拉坯速度。

（3）       合适的保护渣  ◆ η·ν=2～4  ◆液渣层厚度10～15mm◆高结晶温度的保护渣◆均匀渣膜厚度（150μm/0.3～0.5kg/m2）。

（4）       保证结晶器钢水流动合理性 ◆结晶器液面波动±3～±5mm◆水口对中◆合适的水口插入深度。

（5）       保证结晶器初始坯壳均匀生长 ◆合适结晶器锥度◆结晶器弱冷◆热顶结晶器。

（6）       合适的结晶器振动 ◆合适的负滑脱值 ◆合适的频率和振幅 ◆振动偏差（纵向、横向＜0.2mm）。

（7）       良好的连铸机设备状况，保证出结晶器铸坯运行良好 ◆结晶器与零段、二冷区上部对弧要准◆冷却均匀性良好。

检查与处置

用肉眼检查；

进行火焰清理，缺陷严重部位切除判废。      

2.角部纵裂纹

定义与外观

沿拉坯方向，在距铸坯角部（棱边）0～15mm处产生的裂纹，裂纹长10～1500mm，宽0.1～3.5mm，深＜5mm。

成因及危害

   成因：

（1）与形成表面纵裂的原因基本相同。

（2）钢流对角部冲击过强。

（3）沿结晶器高度水缝厚度不均匀，造成结晶器角部冷却不良。

（4）结晶器圆角半径太小。

预防及消除方法

（1）与形成表面纵裂的预防及消除方法基本相同。

（2）保证浸入式水口对中良好，减少钢流对角部的过强冲击。

（3）装配结晶器时，保证冷却水缝厚度一致，使之冷却均匀。

（4）合适的圆角半径。

裂纹严重时会造成漏钢和钢坯废品。

检查与处置

用肉眼检查；

进行火焰清理，缺陷严重部位切除判废。

3.表面横裂纹

定义与外观

生成于铸坯面部的横向裂纹，简称为表面横裂纹。与振痕共生，深度2～7mm，长度较短，一般在5～50mm之间，裂纹处常常被FeO覆盖。

成因及危害

产生于结晶器初生坯壳形成振痕的波谷处，振痕越深，则横裂纹越严重，由于：◆冷却速度降低，晶粒粗大；◆奥氏体晶界析出沉淀物（AlN），产生晶间断裂；◆沿振痕波谷处元素呈正偏析。这样，振痕波谷处，奥氏体晶界脆性增大，为横裂纹产生提供了条件。铸坯运行过程中，受到外力（弯曲、矫直、鼓肚、支撑辊不对中等）作用时，刚好处于低温脆性区的铸坯表面处于受拉伸应力作用状态，如果坯壳所受的ε临＞1.3%，在振痕波谷处就产生裂纹。导致表面横裂纹指数增加的因素有：（1）钢水成分 ◆[C]=0.08～0.15%，坯壳厚度生长不均匀性强，振痕深，表面易产生凹陷或横裂纹◆[N]含量高；（2）结晶器振动 ◆振痕深度增加◆负滑脱时间增加；（3）结晶器液面波动增加；（4）保护渣消耗量低，坯壳易与铜壁发生粘结；（5）二冷强度不合理，铸坯在脆性区矫直；（6）铸坯横向温差大，尤其是角部温度。

裂纹严重时会造成漏钢和钢坯废品。

预防及消除方法

（1）作好保护浇铸，尽量降低钢中[N]含量。

（2）采用高频率（100～400/min），小振幅（±2～4mm）的结晶器振动机构，降低振痕深度。

（3）降低结晶器液面波动±3～5mm。

（4）合适的保护渣用量和粘度，既要减欠振痕，又要防止坯壳粘结，最少为0.5kg/t钢。

（5）调整二冷水分布，在矫直前铸坯表面温度＞900℃，避开脆性区。

（6）根据钢种的不同，二冷配水量分布应使铸坯表面温度分布均匀，应尽量减少铸坯表面和边部温差。

（7）良好的铸机对弧精度和设备状态。   

检查与处置

   用肉眼检查；

   进行火焰清理，缺陷严重部位切除判废。

 4角部横裂纹

定义与外观

生成于铸坯角部的细小横向裂纹，称为角部横裂纹。与振痕共生，通常深度为2～4mm，长度较短，一般在5～20mm之间，裂纹处常常被FeO覆盖。

成因及危害

   （1）结晶器锥度太大。

   （2）结晶器表面划伤。

   （3）结晶器出口与零段对弧不准。

（4）铸坯角部冷却太强，矫直时表面温度小于900℃。

   （5）当铸坯角部有星状裂纹时，受到矫直力的作用，就会以这些星状裂纹为缺口，形成角部横裂纹。

   （6）振痕太深。

裂纹严重时会造成钢坯废品。

预防及消除方法

（1）合适的结晶器锥度。

   （2）处理事故、送引定或放入冷料等操作时避免结晶器表面损伤或划伤。

   （3）结晶器出口与零段严格对弧，结晶器振动装置周围无杂物，无偏振，保证振动正常。

   （4）调整二次冷却，防止铸坯角部冷却太强，矫直时表面温度大于900℃。

   （5）采取与预防星状裂纹产生的措施。

（6）采用高频率（100～400/min），小振幅（±2～4mm）的结晶器振动机构，降低振痕深度。

检查判断

   进行火焰清理，缺陷严重部位切除判废。

5.星状裂纹

定义与外观

   裂纹位于铸坯表面常被FeO覆盖，经酸洗后才能被发现，表面裂纹分布无方向性，形貌呈网状，深度可达1～4mm，有的甚至达20mm。

成因及危害

（1）铜渗漏：在结晶器下部，铜板渣层破裂，发生固/固摩擦接触，Cu局部粘附在坯壳上，Cu的熔点为1040℃，Cu熔化沿奥氏体晶界渗透，晶界被破坏而失去塑性，产生热脆。

铜富集：由于高温铸坯表面铁被氧化，在FeO皮下形成Cu的富集相熔点低，形成液相沿晶界穿行，在高温（1100～1200℃）具有最大的裂纹敏感性。

（2）奥氏体晶界玷污：由于结晶器弯月面初生坯壳在张力和静压力的作用下奥氏体晶界裂开，固/液界面富集溶质的液体进入裂纹，加上晶界析出物，污染了晶界成为晶界薄弱点，是产生星状裂纹的起点。

（3）铸坯在运行过程中进一步受到张力作用（鼓肚、不对中、冷却不均匀等），裂纹进一步扩展。

（4）H2过饱和析出：当钢水中[H]＞5.5ppm会出现网状裂纹废品，当[N]＞10～11ppm，网状裂纹废品增加。

（5）晶间硫化物脆性：奥氏体晶界富集（Fe、Mn）S，熔点980～1000℃，晶界形成硫化物液体薄膜，在外力作用下形成网状裂纹。

裂纹严重时会造成漏钢和钢坯废品。

预防及消除方法

（1）采用硬度高、耐磨性好的Cu-Ag、Cr-Zr-Cu铜板+镀Ni Fe或镀Cr或复合镀层结晶器；及时更换结晶器。

（2）控制钢中残余元素如Cu＜0.2%。

（3）根据钢种成分对裂纹的敏感性，将C、S、Mn/S含量控制在合理的范围。

（4）保证合金、Ar、包衬、保护渣、覆盖剂等材料干燥。

（5）浇铸工艺条件：合适的浇铸温度，拉速，二冷水量，使用粘度合适的保护渣，在铸坯与结晶器间隙中形成稳定的渣膜。

（6）良好的连铸机设备状况（与防纵裂纹措施相同）。

检查判断

   用肉眼检查（经酸洗）；

   必须进行火焰清理，缺陷严重部位切除判废。

 6 表面夹渣

定义与外观

    镶嵌于铸坯表面或皮下的渣疤称为夹渣。形状不规则，深浅不一，嵌入较浅的夹渣可能被二冷水冲刷掉，在铸坯表面形成凹坑。

成因及危害

（1）结晶器液面急剧波动，造成保护渣卷入并镶嵌于坯壳处。

（2）保护渣性能不良，渣条多，渣条未捞净，卷入并镶嵌于坯壳处。

（3）钢水夹杂物多，流动性不好，中包水口壁上高熔点的大块附着物突然脱落进入结晶器钢水。

      夹渣部位坯壳薄，容易破裂导致漏钢；夹渣铸坯轧制后，钢材表面遗传为结疤。

预防及消除方法

（1）稳定结晶器液面操作。

（2）根据不同钢种使用专用保护渣；保护渣保持干燥，避免库存时间太长，防止保护渣实效。

（3）严格执行喂Si-Ca线和钢水软吹氩操作制度，提高钢水纯净度。

检查处理

   用肉眼检查（经酸洗）；

   必须进行火焰清理或修磨，缺陷严重部位切除判废。

7表面折叠（振痕异常）

定义与外观

    振痕外凸、铸坯表面起皱、粘渣，皮下有微小裂纹存在，严重时出现搭结现象，在铸坯表面有横向的折叠痕迹，严重时有横向裂纹。

成因及危害

（1）结晶器内悬挂使凝固壳撕裂，由于结晶器强冷，在撕裂处漏出的钢水立刻凝固在表面形成折叠痕迹。

（2）结晶器振动参数不当。

（3）结晶器润滑不良，坯壳与铜壁粘结。

（4）结晶器出口与二次冷却段对弧不良。

振痕下谷部分布着大量的微观裂纹，裂纹在高温下被氧化，形成氧化铁夹杂。这带来轧制过程中裂纹不能焊合，轧材上出现结疤及掉块现象。

预防及消除方法

（1）降低负滑脱率，优化结晶器振动参数。

（2）调整结晶器保护渣的理化性能，提高润滑，降低铸坯与结晶器之间的机械作用力，。

（3）结晶器出口与二次冷却段严格对弧。

检查处理

   用肉眼检查；

   必须进行火焰清理，清理不合格直接判废。

 8划伤

定义与外观

沿浇铸方向，在铸坯表面出现连续或断续的沟槽状机械损伤，尤其在铸坯外弧、侧弧出现居多。

成因及危害

（1）铸坯高温强度低。

（2）足辊、二冷段辊子、支座上粘有冷钢（尤其是漏钢造成的冷钢），造成铸坯被冷钢划伤。

（3）二冷段辊子、切前辊、切后辊不能正常运转，造成铸坯被辊子划伤。

（4）铸坯跑偏，被导槽划伤。

（5）拉矫辊表面有异物或不光滑。

增加了火焰清理量，划伤严重者造成废品。

预防及消除方法

（1）浇铸前清理足辊、二冷段辊子、支座上的冷钢，控制漏钢。

（2）浇铸前检查足辊、二冷段辊子、切前辊、切后辊，保证其正常运转。

（3）浇铸前检查结晶器、喷嘴、喷淋管，防止铸坯跑偏。

（4）浇铸前检查拉矫辊表面状况，保证光滑无异物。 

检查处理

   用肉眼检查；

   深度超标要进行火焰清理，严重者切除判废。

9 脱方

定义与外观

        当方坯横截面上两个对角线长度不相等时称为脱方。

成因及危害

（1）结晶器老化，坯壳冷却不均匀。

（2）结晶器四面水缝厚度不均匀，坯壳冷却不均匀。

（3）结晶器水缝被异物堵塞，坯壳冷却不均匀。

（4）喷嘴堵塞，二冷区铸坯四个面冷却不均匀。

（5）浸入式水口不对中。

（6）结晶器渣膜厚度不均。

脱方到一定程度会在钝角部位产生对角线裂纹。脱方严重会造成漏钢。脱方过大，即当a－b＞7～10mm时，在轧钢加热炉内推钢时可能会发生堆钢，在轧制时角部可能会产生折叠或不能咬入孔型。

预防及消除方法

（1）及时更换结晶器。

（2）保证结晶器修砌质量，不变形，保证四面水缝厚度均匀。

（3）提高结晶器冷却水水质，防止水缝被异物堵塞。

（4）及时清理喷嘴，保证二冷区铸坯四个面均匀冷却。

（5）保证浸入式水口对中良好。

（6）保护渣加入应少、勤、匀。

检查处理

   用肉眼检查，用卡尺测量；

   对严重脱方缺陷作判废处理。

10鼓肚

定义与外观

    铸坯的凝固壳鼓胀成凸面，主要发生在铸坯的两个侧弧面，凸出最大可达15mm。

成因及危害

（1）高温、高拉速。

（2）二冷强度不够，回温太快，凝固壳薄，受到内部钢水静压力的作用，产生鼓肚变形。

（3）拉矫机压下量过大。

    鼓肚达到一定程度会造成漏钢和内裂，加重钢坯偏析。

预防及消除方法

（1）避免钢水高温、高拉速浇铸。

（2）合理的二冷强度、冷却均匀，保证足够的均匀的凝固壳厚度。

（3）合理的拉矫机压下量。

检查处理

   用肉眼检查，用卡尺测量；

   鼓肚超标缺陷者判废。

11 弯曲

定义与外观

    铸坯纵向不平直现象称为弯曲。

成因及危害

（1）连铸事故造成卧坯，铸坯在二冷室停留时间过长，温低无法矫直。

（2）浇铸过程中铸坯冷却不均匀。

（3）码垛前，整吊铸坯两端没有加固定套，垛周围环境温低，传热快，铸坯向外弯曲。

（4）码垛时垛底不平整，铸坯受压变形。

    弯曲严重会造成坯料入炉和咬入轧机困难。

预防及消除方法

（1）处理事故要迅速，避免卧坯。

（2）保证结晶器、二冷水冷却均匀。

（3）冬季气温较低，码垛前，整吊铸坯两端加固定套。

（4）码垛前，垛底应保证平整。

检查处理

   用肉眼检查，用卷尺测量；

   严重者判废。

12 切割不良

定义与外观

铸坯端面切割不平整、切斜严重或表面出现明显的切割沟槽称为切割不良。

成因及危害

（1）割枪烧嘴角度安装不当。

（2）割枪的夹紧装置松动或脱落。

（3）燃气压力波动过大。

   严重时造成端部切除，形成短尺；造成标识打印不清；。

预防及消除方法

（1）割枪烧嘴角度安装合理。

（2）割枪的夹紧装置满足工艺要求。

（3）稳定燃气压力。

检查处理

   用肉眼检查；                 

   对超标者进行端部切除。

13切割瘤

定义与外观

   在铸坯端面下部堆积或悬挂的长条形切割熔融物称为切割瘤。

成因及危害         

   火焰切割时，因燃气压力不足，造成切割后的熔化物堆积或悬挂。

     切割瘤易在轧材表面形成结疤或凹坑。

预防及消除方法

切割时确保燃气压力满足工艺要求。

检查处理

   用肉眼检查；

   进行火焰清理。

14重接

定义与外观

    铸流经短暂停浇后，中包水口再次开浇造成的铸坯重新连接。铸坯重接部位渣钢混浇，常有钢筋连接，颜色异常，有明显的结痕。

成因及危害

（1）连铸带杆操作。

（2）换浸入式水口。

（3）处理漏钢事故。

（4）结晶器液面波动过大。

    造成铸坯断裂。

预防及消除方法

（1）连铸带杆操作、换浸入式水口、漏钢造成的重接坯必须挑出。

（2）保证良好的设备状态，稳定操作，减少漏钢事故。

（3）保证中包液面稳定，稳定浇注操作，避免结晶器液面波动过大。

检查处理

   用肉眼检查（经酸洗）；

   必须进行火焰清理，清理不合格直接判废。

定义与外观

    在连铸坯横断面中心位置附近出现直径大于3mm的孔洞，称为缩孔。

成因及危害

（1）浇注温度高，钢液过热度大。

（2）拉速高。

（3）二次冷却强度控制不当。

（4）电磁搅拌参数不当。

    与大气相通的缩孔在被加热时，其内壁受到氧化，轧制过程中不能被焊合，在钢材中形成残留。

预防及消除方法

（1）控制合适的浇注温度，实现低过热度浇注。

（2）控制合适的拉速。

（3）采用合适的二次冷却强度。

（4）采用合适的电磁搅拌参数。

检查处理

   用肉眼或低倍检查；

   按照相关标准进行判定。

 16中心偏析

定义与外观

    在酸浸低倍试样上的中心部位表现为暗黑色斑点，被称为中心偏析。用光学显微镜观察，偏析斑点处存在大量的硫化物夹杂。

成因及危害

    中心偏析由于钢液由外向内逐次结晶过程中将钢液中的低熔点物质，如磷、硫元素推向中心所形成。

（1）高拉速。

（2）高过热度。

（3）钢水中磷、硫元素含量高。

（4）电磁搅拌参数不当。

破坏了钢组织的连续性和致密性，轧制过程不能被焊合消除，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）控制合适的拉坯速度。

（2）根据钢种控制合适的浇注温度，保证钢水过热度≤25℃。

（3）控制钢中磷、硫元素含量。

（4）采用合适的电磁搅拌参数。

检查处理

   用硫印或低倍进行评级判断。

17中心疏松

 在酸浸低倍试样上的中心部位表现为分散的暗点和孔隙，被称为中心疏松。

成因及危害

由于铸坯凝固时体积收缩引起的组织部致密及中心部位因最后凝固气体析集和夹杂物的聚集而形成，偏析斑点处存在大量的硫化物和氧化物夹杂。

（1）高拉速。

（2）高过热度。

（3）钢水中磷、硫元素含量高。

（4）吹氩制度、保护浇注执行不好，钢水纯净度低。

（5）电磁搅拌参数不当。

破坏了钢组织的连续性和致密性，轧制过程不能被焊合消除，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）控制合适的拉坯速度。

（2）根据钢种控制合适的浇注温度，保证钢水过热度≤25℃。

（3）控制钢中磷、硫元素含量。

（4）严格执行吹氩制度和保护浇注，提高钢水纯净度。

（5）采用合适的电磁搅拌参数。

检查处理

   用硫印或低倍进行评级判断。

18 非金属夹杂物

定义与外观

    来自于冶炼和浇注过程中的物理化学产物、耐火材料侵蚀产物或卷入钢液的保护渣被称为非金属夹杂物，在酸浸低倍试样上表现为暗黑色斑点以及腐蚀过重的空隙。

成因及危害

（1）吹氩制度执行不好，造成脱氧产物上浮排除不充分。

（2）保护浇注执行不好，造成钢液被二次氧化。

（3）中间包液位低，造成中间包下渣、卷渣。

（4）结晶器液面波动大，造成保护渣被卷入钢液。

（5）耐火材料质量差。

（6）中间包液面波动大加剧耐材侵蚀。

破坏了钢的连续性和致密性，轧制过程不能被焊合消除，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）严格执行吹氩制度，保证脱氧产物充分上浮排除，提高钢水纯净度。

（2）做好连铸保护浇注避免钢液二次氧化。

（3）保证中间包液位≥800mm，避免中间包下渣、卷渣。

（4）调整拉速应缓慢进行，结晶器液面波动＜5mm，避免保护渣被卷入钢液。

（5）使用高质量的耐火材料。

（6）避免中间包液面剧烈波动。

检查处理

   用硫印或低倍进行评级判断。

   19气泡/针孔

定义与外观

  位于铸坯表皮以下，直径和长度各在1mm和10mm以上的向柱状晶方向生长的大气泡叫皮下气泡，比气泡小呈密集的小孔叫皮下针孔。若裸露在外面的叫表面气泡。

成因及危害

（1）钢水脱氧不良。

（2）合金料、炉衬、包衬等潮湿，造成钢水中的气体含量高。

（3）塞棒吹氩时，氩气未即时排出残留在钢中。

    在加热炉内，铸坯的表面气泡或皮下气泡内表面被氧化而形成脱碳层，轧制后不能焊合而形成表面缺陷。埋藏深的气泡很难被发现，会使产品产生裂纹废品。

预防及消除方法

（1）钢水脱氧满足工艺要求。

（2）合金料等入炉料应干燥，保证炉衬、包衬烘烤时间和烘烤温度，尽量降低钢中气体含量。

（3）控制合适的塞棒吹氩流量和强度，满足工艺要求。

检查处理

   用肉眼检查；

   按相关标准进行判定处理。

20中间裂纹

定义与外观

    发生在连铸方坯的柱状晶区，并沿柱状晶扩展，一般垂直于铸坯的两个侧面，严重时中心点的上下左右四个方向同时存在，该裂纹被称为中间裂纹。

成因及危害

该裂纹的产生与二次冷却产生的热应力有密切的关系。

（1）浇注温度高，钢液过热度大，拉速高。

（2）二次冷却制度不合理，造成铸坯表面回温严重。

（3）喷嘴/水条安装位置不当。

   钢坯加热时，裂纹会被氧化，轧制不能焊合，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）根据钢种，选择合适的浇注温度和拉速。

（2）采用合适的二次冷却制度。

（3）喷嘴/水条安装位置要符合工艺要求。

检查处理

   用硫印或低倍进行评级判断。

21中心裂纹

定义与外观

    在靠近中心部位的柱状晶区产生，一般产生在内弧一侧，在中心无等轴晶区时，裂纹可穿过中心，该裂纹被称为中心裂纹。

成因及危害

（1）浇注温度高，钢液过热度大。

（2）拉速高。

（3）二次冷却制度不合理，冷却太强。

（4）喷嘴/水条安装位置不当。

（5）电磁搅拌强度不合理。

（6）钢水中硫含量高。

（7）鼓肚严重。

钢坯加热时，裂纹会被氧化，轧制不能焊合，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）根据钢种，选择合适的浇注温度和拉速。

（2）采用合适的二次冷却制度。

（3）喷嘴/水条安装位置要符合工艺要求。

（4）合适的电磁搅拌强度，提高等轴晶率。

（6）控制钢水中的硫含量。

（7）采取避免铸坯鼓肚变形的措施。

检查处理

   用硫印或低倍进行评级判断。

22边部裂纹

定义与外观

    始于边部的细小等轴晶区，并沿柱状晶向内部扩展，主要产生在内、外弧侧的边部的裂纹，被称为边部裂纹。

成因及危害

    一般认为发生鼓肚的铸坯受到矫直应力的作用产生的。

（1）铸坯鼓肚严重。

（2）二次冷却制度不合理，冷却太强，铸坯矫直表面温度低。

钢坯加热时，裂纹会被氧化，轧制不能焊合，对钢材质量造成危害。

预防及消除方法

（1）采取避免铸坯鼓肚变形的措施。

（2）合理的二冷制度，保证铸坯表面矫直温度＞900℃。

检查处理

    用肉眼检查（经酸洗）。

    用硫印或低倍进行评级判断。