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無縫鋼管管坯的低倍組織缺陷——管坯疏松和縮孔的產生與那些因素有關?

   2019-10-21 和平55
核心提示:無縫鋼管連鑄圓管坯的中心疏松和縮孔的產生,可以看成是連鑄圓管坯外層的柱狀晶向中心生長,在鑄坯中心區相遇而造成“搭橋”,因“搭橋”的存在而阻止了橋上面的鋼水向橋下面的鋼水凝固收縮的補充,當橋下面的鋼水全部凝固后,就留下了許許多多的小孔隙。由此不難理解,鋼水凝固的時問越長,越有利于鋼水的補縮。
無縫鋼管連鑄圓管坯的中心疏松和縮孔的產生,可以看成是連鑄圓管坯外層的柱狀晶向中心生長,在鑄坯中心區相遇而造成“搭橋”,因“搭橋”的存在而阻止了橋上面的鋼水向橋下面的鋼水凝固收縮的補充,當橋下面的鋼水全部凝固后,就留下了許許多多的小孔隙。由此不難理解,鋼水凝固的時問越長,越有利于鋼水的補縮。因此,連鑄過程中,為了確保鑄坯質量,避免產生因過大的鋼水凝固行程而引起的不允許存在的管坯疏松和縮孔,應該避免采用過大的拉坯速度。方形、八角形和圓形截面的連鑄坯,許可拉坯速度,A(m/min)可分別按νA下各式計算:

νA=300/DF

νA=270/DB

νA=240/DY

式中DF、 DB、 DY——分別為方坯的邊長、八角坯的內接圓直徑、圓坯的直徑,mm。

這些公式適用于在長度為600-800mm的連續式結晶器中澆注鎮靜鋼。

值得注意的是,近幾年冶煉技術和連鑄技術得到了快速發展,采用了諸如潔凈鋼冶煉、中間包冶金、液位控制、電磁攪拌、氣一霧冷卻、液壓壓下等技術,拉坯速度與以上公式計算的速度相比有了很大的提高。

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連鑄圓管坯的中心疏松和縮孔的程度,除與拉坯速度有關以外,還與鋼的過熱溫度、連鑄坯的二次冷卻條件和鋼的化學成分有關。

一般認為,減小連鑄圓管坯的柱狀晶區面積而增加等軸品區面積有利于減輕連鑄圓管坯的中心疏松程度和減小縮孔。連鑄圓管坯的柱狀晶區的區域面積隨著鋼的過熱溫度的增高而增大。在澆注大斷面的連鑄圓管坯時,取向結晶的晶粒生長速度比澆注小斷面的連鑄圓管坯時要快一些,這就使得大斷面的連鑄圓管坯不僅會在中心等軸區內形成疏松,而且還會使疏松擴展到柱狀晶區內。這種柱狀品區內的連鑄圓管坯疏松往往會導致連鑄圓管坯在柱狀晶之間產生裂紋。該裂紋的橫向磨片表現主要是蜘蛛網狀的形式,這也可能是大斷面的連鑄圓管坯進行斜軋穿孔時更容易形成內折缺陷的重要原因之一。為了避免連鑄圓管坯產生這種內部缺陷,鋼的過熱溫度應降低到使鋼水澆鑄能夠順利進行的程度,這樣就能獲得相當大的中心等軸晶區和很小的柱狀晶區。

連鑄圓管坯的中心疏松程度隨著鑄坯二次冷卻速度的加快而增大,這是因為從液態金屬的凝固面上優先形成的晶粒所造成的。這些晶粒在向凝固點方向快速冷卻時,抑制著液態金屬的運動。因此,為了避免連鑄圓管坯產生嚴重的中心疏松,二次冷卻區的水量應盡可能小一些,其下限應以不拉斷鑄坯為準。此外,小的冷卻水a也是避免連鑄圓管坯產生冷卻應力裂紋的先決條件。

低合金無縫鋼管的連鑄圓管坯中心疏松要比高合金鋼輕微。其原因在于不同的鋼種有不同的收縮特性,低合金鋼水的流動性比高合金鋼水的好一些。

連鑄與軋制相結合(連鑄+液心壓下)可以進一步消除連鑄圓管坯的中心疏松和縮孔,同時也可以改善連鑄圓管坯的鑄態組織。


 
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