| 连铸坯振痕的形成机理及电磁控制技术 |
http://www.yn56.com 2007-11-7 10:44:11 采编:zhangfeng |
(上海大学，上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室，上海 200072) 在连铸中引入结晶器的振动，被认为是连铸得以工业化应用的关键技术革命。结晶器振动可以有效改善铸坯的润滑，避免坯壳与结晶器的粘结和拉漏，使连铸过程得以稳定顺利进行。同时，结晶器振动却会使铸坯表面产生周期性的横向皱折，即振痕。鉴于振痕存在的普遍性，一般地，非异常的振痕并不视为铸坯的表面缺陷。 随着技术的日益成熟，连铸朝着近终形、高速度、高质量方向发展，对铸坯质量的要求不断提高，振痕受到越来越多的关注。由于振痕处几何形状、显微组织以及合金成分的不连续，使之成为铸坯表面裂纹形成的密集区，也是轧制过程的裂纹诱发区。但对于一些难连铸钢种，比如包晶钢、不锈钢等，振痕对铸坯表面质量的影响尤其突出。在高拉速条件下，振痕对铸坯表面质量的决定作用也日益凸现。弄清铸坯表面振痕形成的机理，从而提出有针对性的减轻甚至消除振痕的技术，对于无缺陷铸坯的生产和实现高速连铸连轧，具有非常重大的意义。 本文综述了关于振痕形成机理及其控制技术方面的一些研究工作，着重介绍了上海大学在这一领域的相关工作。 连铸坯振痕形成机理 通过对铸坯表面振痕进行金相分析，一般根据形态将振痕分为凹陷状和钩状两种。从连铸技术进入工业化生产一直到今天，针对不同的工艺条件和操作方式，人们从不同的角度提出了一些机理，来解释上述两种振痕形成的主要原因。 从研究历史发展的角度看，比较典型的振痕形成机理有如下的一些： （1）撕裂—愈合机理。该机理认为，初生坯壳与结晶器壁间存在着“粘接”，当结晶器向上振动时带着粘结的坯壳一起运动并将其拉裂，内部钢液则部分填充于裂缝处，当结晶器向下运动时，裂缝处的钢液凝固愈合，从而在铸坯表面形成振痕。 该概念模型的提出处于连铸技术的发展早期，缺乏严格认真的分析，尽管由于其开拓性的工作屡被引用，却不能解释铸坯表面具有良好周期性的振痕形成。 （2）二次弯月面机理。Edward S. Szekeres在撕裂-愈合的基础上提出这一机理，他也认为结晶器和凝固坯壳之间存在粘接，这样当结晶器向上振动时粘接的上部坯壳和未粘接的下部坯壳之间会形成钢水“二次弯月面”，振痕就形成于两段坯壳的连接处。在这个过程中，钢水的表面张力和坯壳的强度决定了所形成振痕的形态。 在自由浇注并采用油润滑的情况下，二次弯月面处形成振痕的说法因能解较多的实验和生产现象，具有其合理性。但在保护渣润滑条件下振痕的形成，该机理没有相应的解释。同时，由于该机理提出的时间相对较晚，缺乏足够的定量化支持。 （3）结晶器变形与坯壳机械作用机理。J. K. Brimacombe研究小组认为，由于弯月面附近区域热流较大，导致此处结晶器受热膨胀变形，在弯月面上部产生一倒锥度。在结晶器向下振动的负滑脱期间，结晶器壁将初生坯壳向里向下推动，使初生坯壳变形。在结晶器向上振动的正滑脱期间，若凝固坯壳强度较低，在钢液静压力的作用下，坯壳被回推向结晶器壁，形成凹陷状的振痕；当初生坯壳强度较高时，钢液静压力不足以推回初生坯壳，钢液就溢过初始坯壳，形成带钩状的振痕。 通过数学模型计算以及实验，结晶器在弯月面处产生的倒锥度变形已经得到证实。但是，在一些采用极难变形结晶器（比如强度较大的结晶器铜板，铜板背面采用加强筋等）的连铸时，仍然会产生较深的振痕，这是这一机理不能解释的。 （4）保护渣道动态压力作用模型。这一机理也由Brimacombe小组提出。与第（3）种机理一样，他们也认为，在结晶器振动的过程中，初生坯壳也存在着推离——回复结晶器壁的运动，从而产生了凹陷和勾状两种振痕。与上述机理不同的是，他们认为，在液态保护渣道内产生的“动态压力”才是坯壳变形的真正驱动力。 Brimacombe小组计算了结晶器振动过程中保护渣道内的压力变化情况，某种程度上定量地分析了振痕的成因，是目前关于浸入式水口保护浇注下振痕形成的比较一致的认识。基于他们的工作，近几年发展了很多模型来精确计算连铸过程振痕的深度。可以说 (续) |
|||||||||||||
