鋼錠縮孔

鋼錠縮孔

鋼錠縮孔是鎮靜鋼鋼錠頭部中心部位的漏斗狀空腔。縮孔的形成一般是在液體金屬由澆注溫度降至凝固溫度的過程中,因其自身的液態收縮和凝固收縮,在金屬內部產生孔洞,此孔洞因種種原因沒能得到補縮,故在最後凝固的地方形成縮孔。因此,金屬的體積收縮率越大,則縮孔也越大。

簡介

鋼錠縮孔是鎮靜鋼鋼錠頭部中心部位的漏斗狀空腔。它是不可避免的鋼液冷凝收縮的結果。縮孔應控制在鋼錠冒口線以上,以便開坯或軋制後切除。有時因澆注工藝不當會使縮孔尖細的底部伸入錠身,在加工成材後的該部位橫向低倍試片上,呈現出形狀不規則的中心小孔洞,稱為縮孔殘餘。縮孔和縮孔殘餘都是鋼材技術標準中所不允許存在的缺陷,生產中必須切除乾淨。縮孔,特別是伸入錠身的縮孔,必然降低鋼錠的成材率。縮孔的形成傾向與鋼種、錠型及注溫、注速有關。高碳鋼、矽錳鋼(如60Si2Mn等)等縮孔較重,而低碳鋼、鉻不鏽鋼(如0Cr13等)則縮孔較輕。小鋼錠和高寬比大、錐度小的鋼錠縮孔缺陷一般也較重;注溫高或注速快,會助長縮孔發展。為消除縮孔影響,普通碳素鋼的鋼錠切頭率一般為6%~17%,合金鋼鋼錠切頭率一般為15%~20% 。

影響鋼錠縮孔的因素

(1)金屬性質

金屬的收縮率隨其本身的性質不同而異。所以,不同的鋼種,在生產條件相似的前提下,縮孔的產生機率不同。一般,金屬從澆溫降至室溫的過程中,要經歷液態,凝固和固體三種收縮。但最終的縮孔大小,主要是從液態和凝固收縮決定的。固態下的收縮反而減小縮孔。

(2)鋼錠形狀和尺寸的影響

不同錠型的鋼錠收縮形狀不同,產生縮孔的機率也不同,一般上大下小鋼錠模下部鋼液凝固較快,上部鋼液最後凝固,使收縮凹陷集中在上部利於補縮。另外,鋼錠模的高寬比合適,可以改善縮孔分布,高度大而細長的鋼錠,縮孔容易深入鋼錠本體。

(3)澆注溫度,澆注速度等工藝影響

一般提高澆鑄溫度和速度,會加大鋼錠斷面的溫度梯度,增大柱狀晶帶和粗化晶粒。對一定的金屬,存在著一定的凝固溫度範圍,在這溫度範圍內如降低溫度,則鑄錠的晶粒顯著地減小,如果在此範圍內升高溫度,則晶粒顯著地增大 。

減小鋼錠縮孔深度的措施

為了減小鋼錠中的縮孔深度,應儘量促使鋼錠模內鋼液自下而上、由表及里的順次凝固,以利於保溫帽內的鋼液充分進行補縮。主要措施有:

(1)選擇合理的錠型。上大下小的鋼錠縮孔較淺,細而長的鋼錠縮孔較深。對於高碳鋼和合金鋼要求鋼錠高寬比<3.5,錐度>3%;

(2)採用保溫帽和發熱劑,使鋼錠冒口部位鋼水較長時間保持為液態,以便對錠身部分不斷補縮,減小縮孔深度;

(3)採用上小下大敞口鋼錠模掛絕熱板、加保護渣和防縮孔劑“三位一體”熱帽技術,能進一步改善冒口形狀,使鋼錠切頭率降至12%以下;

(4)控制合適的注溫、注速和正確進行補註操作。注溫偏低,鋼液流動性差,不利於補縮;而注溫過高,鋼液態收縮增加,還容易引起鋼錠表面裂紋和焊模、焊底板等問題。注溫一般應保證鋼水過熱度在40~60℃。注速應與注溫相配合,低溫快注,高溫慢注。補註時間一般不少於鋼錠本體澆注時間的2/3,對於收縮量比較大的中、高碳鋼、高矽鋼等,補註時間必須大於錠身的澆注時間。沸騰鋼及半鎮靜鋼鋼錠,在冷凝過程中有大量CO氣體析出,並在鋼錠中形成一定數量的氣泡,補償了鋼液的冷凝收縮,一般不出現縮孔缺陷。

結語

鋼錠的疏鬆、縮孔與鋼種有關,也與澆注溫度、澆注速度等工藝因素密切相關。要想有好的鋼板質量,必須根據不同的鋼種嚴格執行相宜的鋼錠澆注工藝,對已知有缺陷的鋼錠可採取相應的措施,以減少缺陷影響,儘可能提高鋼板質量,減少廢品產生,降低生產成本,保證生產效益 。

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