Skip to content Skip to footer

[科普中国]-钢锭缩孔

简介

钢锭缩孔是镇静钢钢锭头部中心部位的漏斗状空腔。它是不可避免的钢液冷凝收缩的结果。缩孔应控制在钢锭冒口线以上,以便开坯或轧制后切除。有时因浇注工艺不当会使缩孔尖细的底部伸入锭身,在加工成材后的该部位横向低倍试片上,呈现出形状不规则的中心小孔洞,称为缩孔残余。缩孔和缩孔残余都是钢材技术标准中所不允许存在的缺陷,生产中必须切除干净。缩孔,特别是伸入锭身的缩孔,必然降低钢锭的成材率。缩孔的形成倾向与钢种、锭型及注温、注速有关。高碳钢、硅锰钢(如60Si2Mn等)等缩孔较重,而低碳钢、铬不锈钢(如0Cr13等)则缩孔较轻。小钢锭和高宽比大、锥度小的钢锭缩孔缺陷一般也较重;注温高或注速快,会助长缩孔发展。为消除缩孔影响,普通碳素钢的钢锭切头率一般为6%~17%,合金钢钢锭切头率一般为15%~20%1。

影响钢锭缩孔的因素

(1)金属性质

金属的收缩率随其本身的性质不同而异。所以,不同的钢种,在生产条件相似的前提下,缩孔的产生机率不同。一般,金属从浇温降至室温的过程中,要经历液态,凝固和固体三种收缩。但最终的缩孔大小,主要是从液态和凝固收缩决定的。固态下的收缩反而减小缩孔。

(2)钢锭形状和尺寸的影响

不同锭型的钢锭收缩形状不同,产生缩孔的机率也不同,一般上大下小钢锭模下部钢液凝固较快,上部钢液最后凝固,使收缩凹陷集中在上部利于补缩。另外,钢锭模的高宽比合适,可以改善缩孔分布,高度大而细长的钢锭,缩孔容易深入钢锭本体。

(3)浇注温度,浇注速度等工艺影响

一般提高浇铸温度和速度,会加大钢锭断面的温度梯度,增大柱状晶带和粗化晶粒。对一定的金属,存在着一定的凝固温度范围,在这温度范围内如降低温度,则铸锭的晶粒显著地减小,如果在此范围内升高温度,则晶粒显著地增大2。

减小钢锭缩孔深度的措施

为了减小钢锭中的缩孔深度,应尽量促使钢锭模内钢液自下而上、由表及里的顺次凝固,以利于保温帽内的钢液充分进行补缩。主要措施有:

(1)选择合理的锭型。上大下小的钢锭缩孔较浅,细而长的钢锭缩孔较深。对于高碳钢和合金钢要求钢锭高宽比3%;

(2)采用保温帽和发热剂,使钢锭冒口部位钢水较长时间保持为液态,以便对锭身部分不断补缩,减小缩孔深度;

(3)采用上小下大敞口钢锭模挂绝热板、加保护渣和防缩孔剂“三位一体”热帽技术,能进一步改善冒口形状,使钢锭切头率降至12%以下;

(4)控制合适的注温、注速和正确进行补注操作。注温偏低,钢液流动性差,不利于补缩;而注温过高,钢液态收缩增加,还容易引起钢锭表面裂纹和焊模、焊底板等问题。注温一般应保证钢水过热度在40~60℃。注速应与注温相配合,低温快注,高温慢注。补注时间一般不少于钢锭本体浇注时间的2/3,对于收缩量比较大的中、高碳钢、高硅钢等,补注时间必须大于锭身的浇注时间。沸腾钢及半镇静钢钢锭,在冷凝过程中有大量CO气体析出,并在钢锭中形成一定数量的气泡,补偿了钢液的冷凝收缩,一般不出现缩孔缺陷。3

结语

钢锭的疏松、缩孔与钢种有关,也与浇注温度、浇注速度等工艺因素密切相关。要想有好的钢板质量,必须根据不同的钢种严格执行相宜的钢锭浇注工艺,对已知有缺陷的钢锭可采取相应的措施,以减少缺陷影响,尽可能提高钢板质量,减少废品产生,降低生产成本,保证生产效益4。