连铸坯缺陷钢的高温脆化特性

在连铸坯的缺陷中，各种表面和内部的裂纹占了相当大的比例。裂纹的发生多与钢的高温特性及凝固过程中各种力学行为有关。钢的高温脆化特性是指高温铸坯的韧性特征或脆化倾向。高温下铸坯的塑性和强度变化可以分成两个脆化区：

1、1300℃到固相线温度范围内的高温脆化区。该区延展性的降低是由于晶粒间析离出液相膜引起的，特别是硫化物FeS和MnS，以及磷和其他易偏析元素都将促使形成这种低熔点相。碳含量的变化也会使钢在该区的延展性降低。

2、700~900℃的脆化区。对大多数钢来说，这是发生γ相向α相转变的温度范围，可以通过各种措施控制其程度。当铸坯处于这个温度区时，应避免进行弯曲和矫直。

连铸坯缺陷其常见缺陷现象如下：

1、在连铸坯中常见的缺陷一般疏松、中心疏松、锭型偏析、一般点状偏析、边缘偏析、皮下气泡、内部气泡、缩孔残余、翻皮、白点、轴心晶问裂缝、非金属夹杂物、异金属夹杂物、表面裂纹、1/2半径（或对角线）处裂纹和心部裂纹等。以上各项均按结构钢低倍组织缺陷评级标准评定。

2、连铸坯低倍检验常见缺陷中心疏松、中心偏析、缩孔、表面角部裂纹表面边部裂纹、1/2半径（对角线）处裂纹、中心裂纹、皮下气泡、非金属夹杂物等。

3、连铸并经锻轧后的钢坯，低倍检验常见缺陷一般疏松、中心疏松、方框偏析；显微镜下检验非金属夹杂物等。

值得强调的是，连铸坯允许有“裂纹”。国内外某些企业将连铸坯的裂纹，按轻重程度分为4级，通常以2级以下作为机械工程设备关键部件用钢坯。通常即使是级别最低的裂纹，也易用肉眼发现，具有一定长度和数量；2级裂纹长度可达5～10 mm；3级裂纹长的可达10～20mm；4级裂纹长的可达20mm以上。实践表明，具有2级以上裂缝的管坯，其制管成材率较低，而1.5级裂缝则对制管成材率影响不大。

评价连铸轧钢坯质量，主要有4项指标，即铸坯几何形状、表面质量、内部组织致密度和钢的清洁度。而这4项指标的好坏又与连铸机设计、采取的工艺以及铸坯凝固的特点密切相关。连铸坯在浇铸和凝固过程中经受冷却、弯曲、矫直、拉引、夹持和钢液静压头等热应力和机械应力的作用，使其容易产生各种裂纹缺陷，而连铸坯的凝固特点使之易产生中心偏析和疏松等内部缺陷，再加上钢水中的夹杂物在结晶器内上浮分离的条件总不如模铸那么充分，特别是在整个浇铸过程中造成钢水污染的因素也较模铸时复杂得多，因此，非金属夹杂物，特别是大型夹杂物便成了危害连铸坯质量的重要缺陷之一。但连续铸钢|炼铁的突出特点是过程可以控制，加上迄今为止已弄清了几乎所有的质量缺陷的成因，因此，可以直接采取有效的措施防止或减轻这些质量缺陷。

目前，主要采取的预防连铸坯缺陷的措施和新技术有：

1、采用大包下渣检测技术，主要目的是杜绝大包渣进入中间包，提高中间包钢水的洁净度。

2、采用结晶器电磁制动技术，减弱铸流冲击，提高质量。

3、结晶器液面自动控制。

4、压缩铸造技术。

5、电磁搅拌。

6、开发铸坯表面缺陷检测技术。

7、铸坯质量管理。

根据钢种和产品用途不同，对连铸坯中心缺陷有严格要求，板坯中心缺陷严重会引起中厚板横向性能尤其是冲击韧性不合格，管线钢抵抗，氢脆（HIC）裂纹能力恶化。对于中高碳大方坯轧制棒材或线材产品常常会因中心缺陷严重使大方坯低倍检验不合格而导致产品合格率降低。因此减轻铸坯中心缺陷至不使产品产生废品，这是提高连铸坯内部质量的一个重要任务 。

低倍组织是反映连铸坯(或称矩形坯)内在质量的一项重要内容，特别是对于优质钢连铸坯尤为重要，均匀、致密的低倍组织是减少和杜绝钢材内在缺陷、提高钢材使用性能的基础保证。石钢转炉厂矩形坯连铸机自2002年7月投产以后，在连铸坯低倍组织控制上做了很多积极的探索，取得了较好效果 。

从结晶器拉出来带有液芯的坯壳，在连铸机内边传热、边凝固、边运行而形成很长液相穴的铸坯（少则几米多则十几或二十几米），由于受凝固、传热、传质和工艺的限制，沿液相穴路径常常发生钢水补缩不好，在铸坯完全凝固后，沿铸坯轴向（拉坯方向）某些局部区域常常发现疏松、缩孔和偏析，常称为中心缺陷。

内部缺陷包括：

1.中心疏松

2.中心缩孔

3.中心宏观偏析

4.V形偏析（半宏观偏析）

这些缺陷会对轧制产品，尤其是对中厚板性能带来危害：

1.制对铸坯中心硫化物夹杂物延伸使横向性能变坏；

2.板材冲击韧性下降造成钢材断裂；

3.中心偏析易形成低温转变产物（马氏体和硫化物），造成管线钢氢致裂纹（HIC）；

4.高碳钢铸坯中心C、Mn偏析会发生碳化物和马氏体沉淀，引起抗拔脆断；

5.铸坯中心疏松和偏析会引起钢轨呈“S”型断裂；

6.中心疏松缩孔偏析会使合金钢铸坯低倍检验不合格 。