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1、安徽冶金科技职业学院ANHUI VOCATIONAL COLLEGE OF METALLURGY AND TECHNOLOGY毕业论文钢坯质量对轧钢的影响及分析学生姓名 系部名称 冶金工程系 专业名称 冶金技术 班级名称 11冶金技术 指导教师 2013年12月 钢坯质量对轧钢的影响及分析 谢双权摘要：在钢铁行业生产系统中，钢的质量与轧钢息息相关的，只有钢坯、铸坯的质量提从而才能轧出合格的产品。并且轧制对钢坯质量的即（钢坯、铸坯、锻坯等）的缺陷会在轧制时产生相应的缺陷。以及钢坯质量、铸坯质量对轧钢生产的影响。关键词：铸坯、钢坯质量、钢坯0.绪论： 一般轧制工序使用的钢坯有连铸坯、轧坯和锻坯，基
2、本上轧钢生产对这些坯料都是有一样要求，都从钢种化学成份、外形尺寸、钢坯的表面和内部质量的要求。对钢种与化学成分的要求首先钢坯的牌号和化学成分应符合有关标准规定，对不同的钢种在钢的残余元素含量上有相应的要求，而这些要求是保证线材质量所必须的。尤其我个人认为对轧制而言主要是要化学成份要均匀当然有害元素多，或气体含量多，都会在在轧制中造成无法挽救的后果。对钢坯的外形尺寸要求有：钢坯断面形状及允许偏差，定尺长度，短尺的最短长度及比例，弯曲，扭转等。这些要求是考虑了充分发挥轧机生产能力，保证加热与轧制顺利并考虑供坯的可能性和合理性等综合因素确定的1.轧钢对钢坯表面质量与内部质量的要求1.1对钢坯表面质量
3、的要求：（1）钢坯端面不得有缩孔，尾孔和分层；（2）钢坯表面应无裂缝，折叠，耳子，结疤，拉裂和夹杂等缺陷；（3）钢坯表面缺陷必须沿纵向加工清除，清除处应圆滑，无棱角。1.2对钢坯内部质量的要求： （1）钢坯低倍组织不得有肉眼可见的缩孔，分层，气泡，裂缝，白点等； （2）对优质碳素结构钢和弹簧钢，轴承钢，冷镦钢等合金钢种，根据需方要求，可以做高倍检验，检查脱碳层，检查钢种非金属夹杂，检查晶粒度是否达到规定的要求。连铸坯最常见的表面缺陷是针孔及氧化结疤。针孔要求磨去，严重时报废。100*100的高碳钢方坯允许有2mm深的针孔。氧化结疤局部磨光即可清除。连铸坯的内部质量常以偏析、中心疏松和内部裂纹的
4、有无和轻重为判断依据。2.钢坯的缺陷分类及影响2.1表面缺陷生成原因及影响 （1）裂纹：冶炼成分，开坯时的加热，轧制都有可能造成钢坯裂缝，多见于轴承钢，弹簧钢等高碳钢初轧坯，连铸坯也可见此类缺陷。在开坯的轧制中裂缝被放大成裂口，轧制到成品会形成折叠和裂纹的缺陷，裂缝直接影响钢材的后续生产。生成原因：钢坯上未消除的裂纹（无论纵向或横向）、皮下气泡及非金属夹杂物都会在轧制成线材后造成裂纹缺陷。钢坯上的针孔如不清除，经轧制被延伸、氧化、熔接就会造成成品的线状发纹。合金含量高的高碳钢盘条或合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等），影响：裂纹严重地破坏钢材的连续性，是钢材不允许存在的
5、缺陷，轧制(锻造)时必然在钢坯上产生裂纹。为了防止裂纹的产生，要求正确设计钢锭模和保温帽尺寸，并采用性能优良的保护渣、保温剂(发热剂)和绝热板，把裂纹控制在钢锭头部，以保证在开坯时切掉。控制浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止裂纹产生。 （2）针孔：设备问题居多，坯料表面出现针眼大小的气孔，多见于连铸坯。经过再次轧制后在粗轧就会出现拉裂状表面发现缺陷。 生成原因：常出现在钢坯制坯时或轧制温度的波动。合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等）。影响：针孔严重地破坏钢材表面。轧制(锻造)时必然在钢坯上产生针孔。为了防止针孔的产生，要求正确设计钢锭模和保温帽尺寸，并采用性能优良的
6、保护渣、保温剂(发热剂)和绝热板，把针孔控制在钢锭头部，以保证在开坯时切掉。控制浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止针孔产生。 （3）修磨凹坑：在高温下，对磨球将比较软的涂层剪切或者挤压，到一定程度又硬化，对磨球越过硬化的区域。 生成原因：在轧制后期轧制温度的波动或轧槽与导卫板安装不正。合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等）。影响：较深的缺陷修磨后高宽比不合，轧后易形成折叠。 （4）修磨棱角：钢坯修磨机造成的缺陷。 生成原因：在轧制后期轧制温度的波动或轧槽与导卫板安装不正。合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等）。影响：轧制后易造成折叠与钢材的最后形
7、状。 （5）脱方：钢坯部分修磨过重导致脱方。 生成原因：卫装置安装或者调整不当，轧辊调整不当或钢料使用不合理，金属在孔型中过盈充满而从辊缝溢出。导板偏斜、磨耗严重，失去扶持作用，轧件在孔型中不稳定而倾斜倒钢。影响：轧制过程容易发生倒钢而产生折叠。 （6）角不满：钢坯角部没充满，或圆角半径过大，形如缺角。 生成原因：轧辊调整不当或钢料使用不合理，金属在孔型中过盈充满而从辊缝溢出，导板偏斜、磨耗严重，失去扶持作用，轧件在孔型中不稳定而倾斜倒钢，影响：角不满可出现在一个角或几个角，钢坯的局部或全长。这种钢坯易出现咬边的现象。 （7）剪切缺陷，压扁，剪切后钢坯端部的宽展超过标准要求；切斜，钢坯端部截面
8、与纵向轴线不垂直；长短尺，没有按定尺剪切；毛头，钢坯端部漏切。生成原因：剪刃间隙调整不当，固定剪刃的底座变形，剪切速度偏差大，剪刃多次修磨后尺寸误差大。影响：这种钢坯在粗轧机组中容易出现轧制问题，拖拉导卫，堆钢。如果长尺（超过9米）或者短尺（短于5.5米）会给加热炉出钢带来困难。上面的尺寸是针对加热炉说的（8）清理不良。宽深比不合，钢坯清理宽深比小于5：1；漏检，清理前缺陷未检查出来，漏清理。生成原因：生产指挥不当，在轧制后期清理设备不良。影响：钢坯在轧制中很容易出现重皮疤的缺陷。（9）尺寸超差。钢坯断面正确，但尺寸超过规定标准；钢坯断面不正确，呈菱形、梯形、平形四边形、多边形、错面凸起等，超
9、出标准规定。生成原因：剪刃间隙调整不当，固定剪刃的底座变形，剪切速度偏差大，剪刃多次修磨后尺寸误差大。影响：容易形成包边折叠缺陷与成品钢的形状。 2.2内部缺陷生成原因及影响 （1）气囊：沸腾钢坯剪切断面出现类似缩孔的缺陷。 生成原因：钢坯加热温度不均匀，钢坯上未消除的皮下气泡会在轧制成钢材后造成缺陷。影响：有这种缺陷的钢坯表面容易发生鼓包、撕裂、剪切宽展面大等现象，轧制中容易出现重皮疤，小裂口等问题。 （2）内裂：钢坯内部的裂纹。 生成原因：钢坯上未消除的裂纹（无论纵向或横向）、皮下气泡及非金属夹杂物都会在轧制成钢材造成内裂缺陷。影响：有这种缺陷的钢坯在轧制中容易出现“爆肚”的现象，易造成堆
10、钢。 （3）尾孔：钢坯的鱼尾没切净称尾孔，又称机械缩孔。 生成原因：常出现在钢坯制坯时或轧制温度的波动。合金含量高的钢坯加热工艺不当（预热速度过快，加热温度过高等）。影响：轧制过程中钢坯的端部很容易劈开造成无法通过导卫堆钢。 （4）夹杂：在冶炼过程中混入非金属夹杂物，它破坏了金属基体的连续性。常见于不锈钢连铸坯。夹杂物和基体的塑性不同经过初轧大压下的轧制很容易暴露出来，粗轧处可见明显的三角状裂纹，成品表面可见夹杂。但由于夹杂物离多表面多有，一定距离所以检查难度较大 生成原因：钢板有裂纹部位的氧含量较高。轧机在轧制过程中，出现辊面氧化膜剥落被碾入带钢或表面板坯化学成分的影响。 影响：条状夹杂物破
11、坏了带钢金属的连续性，直接的影响到热轧板材的拉伸性能。 （5）内部气孔：多见于连铸坯，坯料表面没有看到。 生成原因：钢坯加热温度不均匀，钢坯上未消除的皮下气泡会在轧制成钢材后造成缺陷影响：经过再次轧制后，离表面较近的，会出现拉裂，较深的，可能能轧制成成品，但在随后的拉拔，冲压中会继续开裂。 2.3钢坯化学成份对轧制产生影响 （1)钢的化学成分是决定钢材质量的重要因素之一，尤其对钢材的性能影响较大，同时影响加工工艺过程。为了保证钢材质量均匀，性能一致，因此对既定的钢种、钢号要求其成分在一定范围内波动。 (2)1Cr17，铁素体不锈钢，生产中中宽展变形大，而且成份要求C小于0.12，SI小于0.7
12、5，Cr是118，由于冶炼是电炉，用废钢铁为原料，实际冶炼中，C的含量有的小到0.03，有的是0.12，波动很大。Cr是1618。这样轧制是如果先后的生产不同炉回的同样钢种，由于变形抗力改变，延伸、宽展改变，造成在高速轧机中秒流量前后出现偏差。会出现堆钢轧废，要是勉强不堆钢，也会出现划伤折叠的问题。 (3)对碳的影响是，对低碳钢盘条，碳的质量分数每增加0.1%，则强度极限提高78.4MPA，而伸长率降低4%。因此，要求碳的质量分数波动范围尽可能的小，不仅要求同一浇铸批号的碳的质量分数波动小。3.铸坯质量问题3.1 铸坯的纯净度(夹杂物数铸坯质量问题量、形态、分布等) （1）铸坯的纯净度主要取决
13、于钢水进入结晶器之前的处理过程，即在浇注前把钢水搞“干净”些；同时浇铸时要控制工艺，不让夹杂物随钢水下行。 （2）铸坯纯净度的控制是从熔炼开始(电炉、转炉)到炉外精炼、中间包冶金、保护浇注以及电磁搅拌工艺的全过程控制。 影响：影响现在工艺下钢水及铸坯的纯净度的主要因素，提高铸坯的纯净度可提高轧制出的钢材质量.与钢材种类及品质。经过再次轧制后，离表面较近的，会出现拉裂，较深的，可能能轧制成成品，但在随后的拉拔，冲压中会继续开裂。3.2铸坯的表面缺陷(裂纹、夹渣、气孔等) 铸坯的表面缺陷主要取决于钢水在结晶器内的凝固过程，它与结晶器内坯壳的形成过程、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能等因素
14、有关。必须控制影响表面质量的各参数在目标 值以内，从而生产无缺陷的铸坯，这是热送和直接轧制的前提。 影响：对轧钢生产带来很多生产事故，导致轧钢生产综合效益降低。铸坯的表面缺陷严重地破坏钢材的连续性，是钢材不允许存在的缺陷，轧制(锻造)时必然在钢坯上产生裂纹。为了防止铸坯的表面缺陷的产生，要求正确设计钢锭模和保温帽尺寸，并采用性能优良的保护渣、保温剂(发热剂)和绝热板，铸坯的表面缺陷控制尽量在钢锭头部，以保证在开坯时切掉。控制浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止裂纹，夹渣、气孔的产生。条状夹杂物破坏了带钢金属的连续性，直接的影响到热轧板材的拉伸性能。对作业率、成材率、合格率的提高、成品性能的稳
15、定、成本消耗、员工的劳动强度等带来的一系列的影响。3.3铸坯内部缺陷(裂纹、偏析、夹杂、疏松和缩孔等)铸坯的内部缺陷包括内部裂纹、疏松与缩孔，主要取决于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统。合理的二次冷却水分布，支承辊的对中，防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量的前提，铸坯内部元素偏析，是与全过程有关的。生成原因；钢板有裂纹部位的氧含量较高。 影响：铸坯内部缺陷严重地破坏钢材的连续性，是钢材不允许存在的缺陷，轧制(锻造)时必然在钢坯上产生裂纹。为了防止铸坯内部缺陷的产生，要求正确设计钢锭模和保温帽尺寸，并采用性能优良的保护渣、保温剂(发热剂)和绝热板，把铸坯内部缺陷控制尽量在钢锭头部，以保证在开
16、坯时切掉。控制浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止裂纹，夹杂，缩孔的产生。条状夹杂物破坏了带钢金属的连续性，直接的影响到热轧板材的拉伸性能。3.4铸坯内部元素偏析 铸坯内部元素偏析，是与全过程有关的。因此为了获得良好的铸坯质量，可以根据钢种和产品的不同要求，在连铸的不同阶段，如钢包、中间包、结晶器和二冷区采用不同的工艺技术(包括电磁搅拌)，对铸坯质量进行有效的控制。 影响：容易产生柱状晶的“搭桥”现象，从而导致中心疏松和中心偏析的生成，破坏钢材的连续性，是钢材不允许存在的缺陷，以保证在开坯时切掉。控制浇铸速度不要太快，温度不要过高可以防止裂纹，夹杂，缩孔的产生。降低钢材的延伸率，严重影响到钢
17、板的质量。3.5中心偏析连铸坯生产过程中，中心区域是最后凝固的地带，钢液凝固过程中选份结晶所导致的低熔点元素向中心偏聚，加上生产过程中化学成份的控制不稳定，碳和合金元素偏析、各种缺陷都聚集在中心，使得中心区域存在偏析的同时，柱状晶发达、组织疏松、夹杂物聚集，严重时可导板坯中心线开裂。这些缺陷经低倍酸蚀后在中心部位呈现出一条明显连续的或断续的黑线，即中心偏析带。而后续的轧钢工艺也无法彻底改善这种缺陷，它在轧制过程中导致热轧分层，分层的缺陷直接在拉伸断口中呈现。影响：钢材成品的检验合格率，造成断口开裂，严重地破坏钢材的连续性，是钢材不允许存在的缺陷，严重影响试样的延伸率，一般会降低25%左右，而对强度的影响不明显。4.结语 由于轧制生产效率高、产量大、品种多的特点，轧制成为钢材生产中最广泛使用的主要成形方法，因此钢坯质量对轧钢有着重要的影响。不管是钢坯还是铸坯若存在某一个问题，那么就会对轧钢产生影响。问题越严重对结果的影响也越严重。控制好钢坯质量对轧钢非常重要，通过改变钢坯的方法可以改善轧钢后钢才的质量。 参考文献 1.钢铁冶金概论 出版社：冶金工业出版社 出版年：2001年 2.炼钢学 作者：张承武 出版社：冶金工业出版社 出版年：1996
