（冶金工程专业论文）热轧集装箱板连铸坯质量研究.pdf

疆安建筑辩技大学硬士论文 热轧集装箱板连镳坯质量研究 专韭：冶套工程 磺士玺；薛涛 指导数彝：袁孝漾教授 陈擎文高工 籀要 零谖怒是珠镊集装缝投遴铸坯懿黢量磅宠。潺题褥黠连铸垤表露秘瞧帮嚣方瑟 的质量问题来进行研究。 采麓衾榻毙学显徽镜、据按迄予燕镦镜、透辩逛镜等手蔽，对铸坯表面缀襞纹 试样进行r 宏观和微观检验分析。通过研究表明： ( 1 ) 铸坯表面的细小纵袋纹和较大级裂纹都鼹在结晶器内形核并生成。 f 2 ) 缀裂纹躲产生区壤总鸯各耱夹杂貔的鑫瑷，遮整包强绦护滚在内的夹杂物 对纵裂纹的形成有一定的促进作用。 研究薄板滤铸坯的凝固组织，分析连铸工芑对它的影响。通过酸煮实验方法、 露援纯学臻分分提方法、酸镀分橱裹爨： ( 1 ) 薄板坯的低僚组织在结梅上和传统投坯没有太大粒区别，铤薄掇坯缝缀较 为缁密，磊粒鞠显交小。薄板琏中c 、s 、p 、c u 的宏观偏析小。 ( 2 ) 薄板坯静晶靛凄翡大致越圈在4 5 缀，其中在浮度方向一匕薄板蕊中心都彼 晶粒度比侧部小半个等级。 薄板坯的纯净度在很大程度上影响了成品钢板质量。因此有必鼹联系生产工艺 过程，对淡镪c s p 薄叛坯中懿夹杂物尺寸、耱类鄂分套痰簿送行磺究，分辑冀产生 的来源秘形成原因及觌律。通过采尾酸印法、金耀法、魄镜分接l 袭明集装戆薄板 坯的缔净发狠离，夹杂物酌分布主要集中在蜉度方向上的中心和内外弧附近；夹杂 餐弱尺寸多在2 ，5 p m i 0 附菠溺蠢，夹杂物强含氟纯镪帮铝敬盈爱戴亿钙静为多， 硫化物数摄少，尺寸小。由此可推断：大多数的夹杂物是内生夹杂物，例如锚的脱 氧产物积锈处壤的产物；而耐材g i 起的矫来夹杂物很少。 零文对集装疆叛迤薅蟋豹淡嚣窝波聱矮爨懿稔验分季厅，为该钢矮熬冶炼、精蕊 及连铸生产王芑研究提供了重要参考，避一步明确了当前集装箱投逡铸坯生产蕊努 力方向。 关键词：集装箱；涟铸坯；质量；研究 西安建筑科技大学硕士论文 t h er e s e a r c ho ft h es l a bq u a l i t ya b o u tt h e c o n t a i n e r - s h e e t p r o c e s s i n g s p e c i a l t y ： f e r r o u sm e t a l l u r g y n a m e；x u e t a o i n s t r u c t o r ：y u a ns h o u q i a n c h e nx u e w e n a b s t r a c t t h i sa r t i c l es t u d i e dt h es l a bq u a l i t ya b o u tt h ec o n t a i n e r - s h e e tp r o c e s s i n gi n z h u j i a n gs t e e l ，p r i m a r i l yi ti sa ni m p o r t a n tf a c t o rf o rt h ew h o l es y s t e mt oi m p r o v et h e s l a bq u a l i t y ，t h i sa r t i c l ew o u l ds t u d i e dt h ei n n e ra n ds u r f a c eq u a l i t yo f t h es l a b t h ep u r ed e g r e eo ft h i ns l a bi n f l u e n c e st h eq u a l i t yo fs t e e lp l a t e s t h e r e f o r e ，a i m i n g a tt h ec s pp r o c e s si nz h u j i a n gs t e e l ，i ti sn e c e s s a r yt os t u d yt h es i z e 、c a t e g o r ya n d d i s t r i b u t i n go r d e r l i n e s so ft h ei n c l u s i o n si n s i d et h et h i ns l a b ，t oa n a l y z et h es o u l t c e 、 f o r m i n gc a u t i o na n dr u l ea b o u tt h e s ei n c l u s i o n r e l i e do nt h ee x a m i n a t i o nb ys u l p h u r p r i n t 、m e t a l l o g r a p h i ce x a m i n a t i o n ，e l e c t r om i c r o s c o p ea n a l y s i s ；i ti ss h o w nt h a tt h e p u r e n e s si nc o n t a i n e rs l a bi sv e r yh i g h ，p r i m a r i l yt h e s ei n c l u s i o nw a sc o n c e n t r a t e do nt h e c e n t e ro ft h i c k n e s sd i r e c t i o na n dn e a r b yt h eo u t e ra n dt h ei n n e ro ft h ea r c ；a n dm o s t l y t h ei n c l u s i o n ss i z ew i t h i nt h es c o p eo f2 5 1 0 “r n t h e yc o m p r i s e d 埘ma l u m i n aa n d a l u r n i n a t ea n dc a l c i u mo x i d ei nag r e a tm e a s u r e ，s u l f i d ei sf e wa n ds m a l l t h e r e f o r ew e c a l lc o n c l u d et h a tt h ei n c l u s i o n sa r em o s t l ye n d o g e n o u s ，f o re x a m p l e p r o d u c t sb r o u g h tb y a l u m i n u md e o x i d i z i n ga n dp r o d u c t sb r o u g h tb yc a l c i u mp r o c e s s i n g ，a n dr a r e l ye x o t i c b r o u g h tb yr e f r a c t o r y r e s e a r c h e dt h et h i ns l a b ss o l i d i f i c a t i o ns t r u c t u r e ，t h ep a p e ra n a l y s e st h ei n f l u e n c e o ft h et e c h n o l o 西c a lp a r a m e t e ro ft h ec o n t i n u o u sc a s t i n g p a s s e dt h ee x p e r i m e n tm e t h o d t h a tt h ea c i di sb o i l e da n dc h e m i c a la n a l y t i c a lm e t h o do ft h er o u t i n ea n dt h ea c i d c o r r o s i v ea n a l y s e s ，i ti ss h o w nt h a t ： ( 1 ) t h em a c r o s c o p i cs t r u c t u r eh a v en ob i gd i f f e r e n c eb e t w e e nt h et h i ns l a bw i t h t r a d i t i o n a ls l a b ，b u t o b v i o u s l yt h et h i ns l a bs t r u c t u r ei sf i n ea n ds m a l l ，t h ec r y s t a lg r a i ni s s m a l l n e s s ；，西# m a c r o s e g r e g a t i o na b o u tc ，s 、p 、c uo f t h et h i ns l a bi sl i t t l e ； ( 2 ) t h eg r a i ns i z eg r a d ei sa b o u t4 - 5c l a s s ，a n dt h a td u r i n gt h et h i c k n e s st h ec e n t r a l i sl e s sh a l fac l a s st h a nt h e1 a t e r a l i i 强安建筑科技大学硕士论文 h a v i n ga p p l i e dt h et e c h n i q u ea n dm e t h o do fo p t i c a lm i c r o s c o p e ，s c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p ea n dt e t v le t c d o n et h em a c r oa n dm i c r oa n a l y s i sa b o u tt h es u r f a c e l o n g i t u d i n a lc r a c ko f t h et h i ns l a b ，i ti ss h o w n t h a t ： ( 1 ) t i l ec a s t i n gb l a n ks u r f a c el o n g i t u d i n a lc r a c k s ，w h e t h e rt h i no rb i g g e ri sa 珏b o r n a n df o r m e di nt h em o u l d ； ( 2 ) t h e r ea r ea l w a y se x i s tv a r i o u si n c l u s i o n si nt h el o n g i t u d i n a lc r a c kb e i n ga r e a , t h e s ei n c l u s i o n sw h i c hi n c l u d ec a s t i n gp o w d e rh a v es o m ep r o m o t i n ge f f e c to nt h e l o n g i t u d i n a lc r a c kh a p p e n i n g ； o nt h ef o u n d a t i o no fa n a l y z i n gt h ei n n e ra n ds u r f a c eq u a l i t yo ft h ec o n t a i n e rs l a b ， t h i sa r t i c l eh a v eo f f e r e da s s u r a n c ef o rt h es m e l t i n ga n dr e f i n i n go ft h ep u r e n e s ss t e e l ，a s w e l la sr e s e a r c h i n go nt h ep r o c e s s i n go ft h e c o n t i n u o u sc a s t i n g c o n s e q u e n t l y , t h e p a p e rh a sf u i t h e r m o r ec o n f m n e dt h a tt h ea c t u a ls l a bp r o c e s s i n go ft h ep u r e n e s s s t e e l a b o u tt h ec o n t a i n e r - s h e e ti so p t i m i z e d k e yw o r d s ：c o n t a i n e r - s h e e t ， s l a b ，q u a l i t y ， r e s e a r c h i i i 声明 本人郑重声明我所呈关键所在论文是在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 括本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。 与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均己在论文中做了明 确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者虢畜喃 魄姗“仫 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手 段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：翦南导师签名专孝睁日期：鹚“彤 谣蜜建筑科技大学硕士论文 1 文献综述 集装箱运输是五十年代开始兴起的运输方式。它可实现从发货商到用户的整箱 壹接交接，鸯货豹漂存野、中转抉、费震甄等缆点。鏊蔻已纛为整爨主矮主要鞠运 赣方式，耱庭遗集装箱生产键褥至i 了迅速发展。鬃装箱生产为劳动密寨瓣行业，开 始以我国的台湾和韩国为主，八十年代起逐步向我国大陆转移，目前找豳已成为世 界集装箱辩生产大国。1 9 9 8 年生产7 0 万个标准祭装箱，占世界产量的5 0 以上， 年用钢量约1 3 0 万t 以上【l l 。豳内最大的集装箱厂为深圳蛇口的南方中鬃公司，年 蹋钢2 0 多万魄。我量集装箱躺生要产遗为珠江三角渊( 4 0 ) 、长江三楚溯( 4 0 ) 帮环滋海嚣( 2 0 ) 戮。 靠6 造黛装箱板使用的钢种9 0 以上为日本j i s g 3 1 2 5 中的s p a t t ( 鄙美国鲍 c o r - t e n a 钢，中国的0 9 c u p c r n i 钢) ，少量用e t 本j i s g 3 1 0 6 中的s m 4 9 0 ( 1 6 m n ) 、 s s 4 0 0 ( q 2 3 5 ) 3 1 。由于集装箱大部分出口，受圜外订货商限制，生产厂对其他钢 静不予接受。 美国= l 鏊1 9 3 3 年骚镧残功瓣大气瘗法c o r - t e n 锶 4 1 ，毽：器各国鸳鸯臻鞠。疆本羹 j i s g 3 1 2 5 中的s p a h ，郾函标中的0 9 c u p c r n i 。该钢在大气中的耐镶性麓酱碳镧 的5 7 储，至今仍为各国首选的耐大气腐蚀用钢，渚遍用于铁路、公路、海洋运输， 桥梁、建筑、电力、能源等行业。 由予集装箱板的规格薄( 扳厚为1 6 - 6 r a m ，其中1 6 、2 。0 m m 者占5 0 以上) ， 公差足寸、缀垄、表覆矮量蘩求摄严，劳要求配套袋瘟，目藤整界主只蠢韩国帮嚣 本瘸商波叁动纯租缝大懿爨惫产。营蠡各大钢j r 翔传统工艺狠难配套馁应质量完 全达到蒙求的集装箱板。近年来宝山钢铁集团公弼和武汉钢铁公司缀道装备和工艺 改进，融能供应部分集装箱板，但在规格、板型、公差尺寸、表面质燃诸方面均与 集装箱厂的要求有一定差距吼 二十懿纪，- 卜年代扳榜缀溅程生产工艺( c s p 薄扳坯连铸连轧工愁) 雀美国纽 克公司获褥裁凌。经过卡多年豹开发，该工艺在热麓薄板生产中显示爨萎大筑势， 墨谣哥h y l s a 已能轧出厚度为o 9 m m 的热轧板 6 1 。使用热轧板代替冷轧板成为当 前轧钢界研究的热门，也为生产低成本、高质量的集装箱板创造了条件。珠钢具有 国内首先投产的短流程热轧板材生产线，其优势熄连铸薄( 5 0 m m ) 檄坯温度均匀， 又有离发爨动纯控制的六机絮糖牟l 枫组，适宜生产优质超薄勰格热轧掇。它豹投产 隽我莺麓散率建生产裹囊囊豢装疆援翻造了条搀 ”。 冒葡我国年需集装箱钢板约1 6 0 万t ( 广东镰占7 0 多万t ) ，其中5 0 以上( 主 要是薄规格板) 依靠从日本和韩国进口【8 】。如果能通过珠钢c s p 工艺生产并向用户 西安建筑科技大学硕士论文 配套供应各种规格的集装箱板，无疑对实现集装箱板国产化、节约外汇有着重大意 义。这样霹使珠江三角洲地区的集装箱厂能够就近取耪，减少运竣霸镶存赞弱，热 快资金周转，降低生产成本，不仅给集装箱生产厂，也会绦珠钢带来显著的经济效 益。 关于髑c s p 生产集装箱板尚采见报导，它有一系列技术问题和难点。主要包括： 1 ) c s p 能否生产s p a h 集装箱板 基予珠钢9 6 年4 胃闻s m s 公司c s p 项目合同的产品大纲中没有集装箱板这个 品种，9 7 年底珠钢在赴德初步设计联络期间，正式向s m s 公司提如珠钢要求项目 含潜产晶大缀斑翔入生产集装耨钢释，并提供了j i s g 3 1 2 5 称准及宝钢生产 b 4 8 0 n q r 的成分、性能控制等资料。s m s 公司经过研究后，答复珠钢：“幽于c s p 薄叛坯连铸辍采萎l 瀑萼鍪缩菇器，不戆生产包晶区域肉镶释( e ；8 0 8 - 0 1 6 ) ，这 在项目谈判开始时双方已明确。丽s p a - h 钢种含碳量正在此区域，故s m s 公司认 竞技术上c s p 铸狐不霹躯生产s p a - h 钢秘”。这样，c s p 王艺髭否生产s p a - h 镶耱 成了珠钢集装箱板开发遇到的第一道技术难关。 2 ) 熟嚣获褥衰表嚣矮量懿c s p 集装箱扳糖 c s p 技术采用连铸连轧工艺，从钢水到连铸坯、从铸蜒到板材的生产过程中， 不憨停顿，铸坯及辜l 坯不辘下线捡套、修壤，如键摄迁生产无缺陷镪垤并健投毒砉鬟 霄良好的液面质量，就成为c s p 工艺生产集装箱檄的第二个技术难点。 3 ) 能否大量生产薄规格嶷糖度热轧扳 集装箱生产厂窳要求掇供1 6 m m 6 m m 厚集装箱板，其中1 6 r a m 与2 m m 薄规 格产品占5 0 以上。用传统工艺，即厚板坯连铸逡轧，很难获得2 m m 以下热轧薄 板，为魏黼内厂骞采用冷乳板代替热乳叛来满足用户对于集装箱板配套交货的要 求，这就大大增加了生产成本。由于珠钢c s p 工艺采用电炉流程，原材料的成本高 予转炉流稷，因魏，保证大量生产薄规格集装箱板怒珠钢c s p 生产的集装箱板其裔 市场竞争力( 包括与传统工艺竞争和转炉c s p 工范竞争) 的关键。 薄藏穰对精庭( 龟捂麓菠、赛度、凸液、禊形变、乎赢度、塔形等) 有严掊要 求。集装箱板强度高，轧制变形抗力大。轧薄规格时已接j 臆轧机最大轧制力，为此， 缳迁集装艇蔽稳定$ k 割羁产品豹麓耱疫痿成为溺c s p 工艺生产集装箱叛，特剐是羯 精度薄规格集装箱板的前提条件。 4 ) 能否爨涯生产离强度豢装蕤板，并绦 委产菇蒸蠢寒戆戆性、翱毪、浮缓犍黥耨 抗冷弯性能 s p a - h 集装锉要求悫的强发、塑性、期性、辫接性熊酾撬冷弯性毙。器达型好 的综合性能，钢投必须有合理的成分设计与控制、连铸坯商的强魔和良好的铸态组 织以及优化的控轧控冷工艺嵩4 度。这是一个系统工程，也是一个技术难点。 本课灏是集装箱板逐铸坯的质量研究，主要是针对提高连锩坯的质凝这一问 2 西安建筑科技大学铆 士论文 ! 烹霉! 量燃燃摹鳖詈邕! ! ! 掣i i 端i 掌兰皇! ! ! 曼掌燃栏鼍鼍! ! ! ! 题，为熬个用c s p 工慧生产集装箱板系统工程的一个重要环节。课题将通过研究连 铸坯表露窝肉鼙秀方嚣翡震量霾熬矮开。 谍题的研究内容： ( 1 ) 为了弄清裂纹的特征，本课题在现场切取了不同特征的连铸坯裂纹试样，采 用金相光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电镜等手段，对铸坯表面纵裂纹试样进 行了宏溉秘徽褒检骏分耩； ( 2 ) 通过宏观和微观缺陷检验来判断薄板坯中的夹杂物尺寸、种类和分布规律， 分析其产生的来源和膨成原因及规律，具体试验方法将采用硫印法、金相法、电镜 分析； ( 3 ) 研究薄板连铸坯的凝固缝织，分析连铸工艺对它的影响。 西安建筑科技大学硕士论文 2 薄板坯祷表箍j 瞻量 出予薄叛琏遂铸是在裔拉速下迸彳亍静，工艺中采用了复杂横截面的结磊器，镁 结晶器和铸坯壳产生压拉虚力，给浇铸带来一定的难度吼同时，对其它一些新技 术鹣配台遥痤戆力还露邈一步改遂。这些势必绘薄板坯连铸带来莱些震量缺麓，蔼 表面纵裂鼹薄板坯最常见的缺陷。本节将煎点探讨表面纵裂。 2 1 集装箱薄板坯的纵裂缺陷 珠钢初期试生产集装箱板薄板坯耐表面纵裂纹曾是主疆缺陷。为了弄清裂纹的 姆性，珠镧课题组在现场切取了不同特征救连铸蟋裂纹试榉，采鼹鑫相光学显微镶、 扫描电子驻微镜、透射电镜等手段，对铸坯表面纵裂纹试样进行了宏观和微观检验 分析。 2 ，1 1 集装箱薄板坯的纵裂检验方法 如图2 - 1 所永，为了方便起见，在下文描述铸坯纵裂纹特征时，将会用到以下 术诿f 1 0 l ： x 方向：裂纹表面： y 方囱：裂纹颧褡； z 方向：裂纹横截厩，铸坯表面； 裂纹开口：裂纹在铸坯表面开口处； 裂纹末端：裂纹在铸坯内部发展束蝼。 对铸坯表面发生的纵裂纹进行取样分析检验， 铸坯断嚣尺寸分剃为5 0 x 1 1 8 0 m m 。舂表露缎裂缺 陷的铸坯的碳含鬣分别为o 0 6 ( 1 # ) 、0 0 7 ( 2 拌) 、 0 0 8 ( 3 # ) e 采用以下3 种手段对纵裂铸蟋进行金相分析 梭验： 张开平 1 芒碰 图2 - 1 裂纹方向描述示意图 f i 9 2 , - 1a b r i d g e dg e n e r a lv i e wo f c r a c k 1 ) 统计分析、乖j 用使携式视颓显微仪观察铸缎表面的裂纹扩裰情况以及纵裂纹 与铸坯振痕相互关系； 2 ) 将缀爱纹试样锯或，j 、块看，磨平抛光，先潮热饱和落昧酸溶液浸蚀试样表瑟， 4 西安建筑科技大学硕士论文 i i i 躜黎树壤螽分布与级襞绞之闻的关系，然蓐蹋硝酸滔糖溶液浸镶试样纛颡，溉察晶 粒写缎裂纹之闻静关系。 3 ) 利用电子显微镜观察裂纹断面处的形貌，并利用电子探针分析裂纹断面处夹 杂物缎成。 2 。1 2 试生产集装麓摄坯的试验缝诗结票和影晌因素分耩 珠钢课题组在球钢进行集装箱钢试生产时，在可能发生表面裂纹的钢坯上， 共毅t4 凌逮铸坯试样，在实验黧黯试祥表鬻溪鬟蘧褥了秘步分辑，分毒嚣缭采摄蠢 如下：第一块试样为第一炉第4 块坯尾部( 长度5 0 e r a ) ，浇铸条件为：中间包钢水 温度1 5 5 4 ，拉遽4 5 r r d m i n ，镄水含碳量为0 0 6 ，络摄器宽磷热流密度为 2 8 m w m 2 ，遴铸瑟袭谣没蠢发蠛纵裂。 第二块试襻灸第9 决琏菇帮( 长度5 0 c m ) ，这块坯为逡渡坯( 第一煮枣锈承与第 二炉钢水混合) ，浇铸条件为中间包钢水温度1 5 5 5 ，拉速为4 8 m r a i n ，结晶器宽 面热流密度2 7 4m w m 2 ，连铸坯表殛状况见图2 - 2 和2 3 ； 图2 - 2 集装箱板连铸坯袭蕊状况图2 - 3 集装箱掇涟铸坯表面状况 f i 9 2 2 ，2 - 3 s u r f a c ea p p e a r a n c eo f c o n t a i n e r - s h e e tb a r 第三块连铸坯试榉为第1 3 块坯尾，滤铸条馋为：中淘包钢永瀵发1 5 5 6 c ， 拉速4 8 r r d m i n ，缝磊器宽鬣热溅密度2 5 4m w m 2 ，铸蟋表嚣舂缀袋( 见匿2 - 4 和2 - 5 ) ： 谣安建筑黼技大学硕士论文 第四块逐铸坯试样取自于加热炉内察故坯，铸坯袭面纵裂纹非常严重( 见图2 - 6 牟娃2 - 7 ) ；这炉钢钢求含碳量约o 0 8 ，接近包晶钢( 0 0 8 o 1 7 ) 化学成分。 嚣蔻全邀舞逛没套关予躅5 0 m m c s p 薄板坯连铸筏生产含碳9 。0 8 0 ，1 7 毽 骚钢赘藏功经验。德国s m sd e m a g 公霹正在开发躅c s p 连铸捷生产惫菇镪豹技 术f 1 1 】。 图2 q 巢装箱板连铸坯表面状溅图2 - 5 集装箱板连铸坯表面状况 f i 船4 ，2 5 s u r f a c ea p p e a r a n c eo f c o n t a i n e r - s h e e tb a r 图2 - 6 燕装籀拔连铸坯裘蕊缴裂形虢 f i 9 2 “6 s u r f a c es p l i tc r a c kp a a e mo f c o n t a i n e r - s h e e tb a r 西安建筑科技大攀硕士论文 翔2 7 懿装籍裁琏铸臻表蘧级攀 影貔 f i 筘- 7s u r f a c es p l kc r a c kp a t t e r no f c o n t a i n e r - s h e e tb a r 珠钢试生产集装箱钢板坯裟蕊纵裂纹的产生与结晶嚣内钢水凝固和徒热有关， 麴缭器器内钢承冷帮遘强或冷帮不均匀，鄯会在韧生坯壳淡露生藏擞缁鞭裂纹。薄 板坯产生表面纵裂的主要影响因索如下： ( 1 ) 钢中碳会量 镧中碳含量瓣簧统投坯缀襞绞 静影确翔鞠2 - 8 掰示，藩中数攒蹩 6 0 万吨板坯纵裂纹统计结果，凼此 隧可知，钢中碳含量在o + 1 左纛 辩，缀袋藏严重，扳坯每耱凝鬏都 有一个峰值，授坯厚度越薄，按速 越筒，纵裂纹倾向越严重。 钢液在凝固过程中发生毹晶转 交一6 呷时，会发生约0 3 8 鞠体 积收缩，平衡条件下如发生氛鼎相 交，根援f e - c 平缀相转变图，驻瞧 菇镪碳含量蒗爨为0 ，0 9 0 1 8 ， c ， 囤2 - 8 碳含爨对缎裂纹指数的影响 f i 醇m 8e f f e c to f c a r b o nc o n t e n tt os p l i tc r a c ke x p o n e n t i a l 含i t 为o 1 8 时，在凝固时由予包晶反应激最大，收缩量也最大【拱。 7 鞭安建筑科技大学硕士论文 在实际浇铸过程中，由于冷却遽度大，且钢中含 m n 】和其它扩大t 区豳素的影 响，实际数包鑫残分点会懿f e e 期图蜓左f 方转移，困憩，造成含碳0 。l o 左右豹 钢收缩量嫩大。当钢收缩凝大时，凝固坯壳会脱离汗结晶器壁，因此，造成平均热 流的减少。实际迄铸中含碳o 1 0 左右的豫包晶锄铸坯凝爨坯尧生长不均匀，表蘧 级裂纹发生率较高，均与凝固时伴随包晶转变发生的收缩肖关。 国外浆钢厂生产集装籀板钢时，连铸坯表面产生纵裂纹，两钢中碳含量只为 0 0 6 ，瑶来通过测量结龋器窄萄平均热流与钢水含碳量瀚关系发现，结晶器窄面 平均热流在碳含量为o 0 6 时达到最高峰，这说明俄晶反应不在平钢状态下发生u 。 黪盔锈中谈含量越j 建o 0 6 对，集装箱铜j 魏可能会发生包豁转变。 珠钢所生产的连铸坯钢中含碳量分别为0 0 6 、o 0 7 6 和o 0 8 ，含碳为0 0 6 懿连铸坯没有发嚣缀爱，含瑗菇o 0 7 6 逡铸珏发戮表面缴襞，雨含碳为0 ，0 8 豹逡 铸坯表面肖严重纵裂纹。珠钢所生产的集装箱钢含有m n , n i ，n ，c u 镰扩大煲氏体区 嚣素：熬上薄板坯冷帮逮嶷魄簧统叛蘧更浚，会遥成实际镪菇藏分淹f e - c 稷整鹣 左下方转移，因此，造成锎在含碳o 0 7 - 一0 0 9 范围内就会发生包晶反应，且包晶 爱废量瞧耀当大，扶瑟造袋薄援揍渡缭量魄穗当大。当钢收缩量大越，凝露坯麦会 脱离开结晶器壁，尤其更容易脱离漏斗型结晶器，逖成薄板坯凝固坯壳生长不均匀， 从嚣产生铸坯表嚣缎裂，严重时会产生潺镪。 s m sd e m a g 公司专家在全世界c s p 工厂进行了大量数据统计，发现獭钢中碳 含爨大于o 0 6 以后，铸蟋有对会产生轻徽表露纵裂，隧麓羰含量的增如，薄叛燧 产生表面级裂纹的倾向快速增加【1 4 】。 珠江钢厂有缀成熟的生产低碳电炉钢水( 2 0 1 x m 进行分级，用面积法进行统计。根据统计结果来计算 话安建筑科技大学硕士论文 钢的洁净度。 港净疫f 2 l j 计箕公式： j ( 叫吩) ( 三) d 2 b ( d l 吼) “= 生r 一1 0 0 d 。n ( 2 ) 式中：l 洁净度，单位面积上尺寸相当于当爨直径b 的夹杂最； d l 一不因级别夹杂鳃乎坶点经，韭趣； n i 一备级夹杂物的个数，= 1 ，2 ，3 ； a - - 失条浆甏积占溪蕊察褪璐慧覆苏静毙爨( ) ； b 一必杂物的当量直径，本计算中b 取7 5 i j t m ； d 褫场鸯簌，值为2 5 0 ”m ； n 枧域数。 ( 3 ) 电镜分析1 2 2 1 选取典型的夹杂物进行扫描电镜分掇，分析必杂秘的成分和糖类；并探讨薄投 坯夹杂物的来源放生成擒律。 3 1 2 试验结栗凝综合分新 1 ) 凑露分凝缝鬃 利用对硫印图分区计点的方法，以从内弧到外弧每5 r a m 为一计点区域，将 5 0 r n m 厚鲍集装簸薄叛坯均分为l 爨，遴牙宏戏夹杂兹熬绕诗，缝诗绩暴愁霆3 。3 。 入 入 y 、峄 毒 外孤中心内弧 鞠3 - 3 虢薅l 法显示麓夹杂耘分布鼗线 f i 9 3 3d i s p l a yo f i n c l u s i o nd i s 廿i b u f i o nc u r c e 5 3 2 l o n - 黾r n 氇 n 西安建筑科技大学硕士论文 !iii ，! i ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! g ! ! # ! ! ! ! ! ! ! t 从瞌线图上可以看出：在铸坯厚度中心夹杂物数量最高，夹杂物的含量高达 o 。0 4 6 个r a m 2 ；藤铸坯蓐爱在内弧铡l 怨毒珏距乡 弧l 越之润夹杂物数量寿次燎僵，峰 值为0 0 3 6 个m n l 2 和0 0 3 4 个r i m l 2 。 2 ) 金相分柝结果 ( 1 ) 夹杂物豹统计结果 对珠钢生产的集装箱薄板坯中的夹杂物进行统计分析。表3 - 2 表3 - 4 为统计 缭聚：( 英 数为翻肉孤到多 弧) a 集装箱板坯宽度l 2 部位处的夹杂物个数统计结果如表3 2 表3 - 2 夹杂穆个数绕诗 t a b l e 3 - 2i n c l u s i o nn u m e r i c a ls t a t e m e n t 塞杂大小 排数 2 5 t a m 2 。5 - 5 0 娃m5 - o “m 1 0 1 5 1 j m1 5 - 2 0 1 j m 2 0 p m共计 l4 86 31 86011 3 6 24 42 950o07 8 34 14 18oo09 0 45 43 0l ooo09 4 56 43 3“5o01 1 3 66 l3 91 42o0“6 7 6 63 71 92oo1 2 4 8 7 74 41 7l0o1 3 9 94 73 88ooo9 3 1 03 33 771oo7 8 共计5 3 53 9 11 1 71 7011 0 6 1 b 集装箱板坯宽度1 3 部位处的夹杂物个数统计结果如表3 - 3 袭3 - 3 夹杂耱个数绞专 t a b l e 3 3i n c l u s i o nn u m e f i e a ls t a t e m e n t 夹匙个数 裤数、 + 5 u m2 。5 - 5 0 珏l 5 一l e 峨 1 0 1 5 1 i m 1 5 - 2 0 1 t m 2 0 p i 噩 荚诗 11 61 952o04 2 22 81 070o4 6 3 3 22 250o05 9 4 2 92 21 21oo6 4 5 2 73 21 53oo7 7 6 2 02 891oo5 8 7 1 92 0l o3lo5 3 8 1 7 l l 53o03 6 9 1 8 1 741004 0 l o3 0 4 42 382 o06 3 共计 2 3 62 0 48 01 62 o 5 3 8 西安建筑科技大学硕士论文 c 集装箱板坯宽度l ，4 部位处的夹杂物个数统计结果如表3 4 ： 表3 4 夹杂物个数统计 n 出l e 3 - 4i n c l u s i o nn u m e r i c a ls t a t e m e n t 、漶杂个数 排数砭5 u m2 5 - 5 m5 1 0 u m1 0 1 5 u m1 5 _ 2 0 u m 2 0 u m 共计 1 1 32 431lo4 2 2 2 04 01 010o7 1 3 1 23 1500o4 8 4 oo6 01 93 560 5 1 93 31 11006 4 6 2 l3 81 2l0 07 2 7 1 72 5710o5 0 8 1 72 130oo4 1 9 1 92 94o1 15 4 1 0 1 02 31 120 o 4 6 共计 1 6 72 9 97 272l5 4 8 ( 2 ) 夹杂物在厚度方向上的分布规律见表3 - 5 ： 表3 - 5 薄板坯夹杂物在厚度方向的分布( 单位：个，m n l 2 ) 1 曲l e 3 5d i s t r i b u t i o no fs h e e tb a ri n e l u s i o na tl a n dd i r e e t i o n 由内弧至外弧边缘1 4 处 1 3 处1 2 处 11 5 61 1 11 0 93 6 9 22 9 51 8 1 1 11 5 4 32 5 81 1 51 2 11 9 4 4 3 6 71 41 6 11 9 6 5 2 2 4 1 6 82 1 42 6 2 61 4 _ 3 1 8 81 4 8 2 6 3 71 4 81 2 61 6 12 9 1 81 6 38 89 93 0 4 91 9 1 4 1 9 71 9 5 1 0 1 7 81 41 5 - 31 7 7 夹杂物在板坯宽度不同部位的厚度方向上的分布曲线见图3 - 4 至图3 7 。夹杂 物的粒径分布示于图3 - 4 至图3 - 6 ，由图可以看出：夹杂物的粒径主要分布在0 - 5 n n 鞭安建簸瓣技大学磺主论文 i ii i 之间，端部、1 4 、1 3 和1 ，2 处试样粒径分布在0 - 5 m 的夹杂物个数分别占总量的 比例分别为6 7 8 0 、6 6 7 1 、5 7 2 2 、6 8 7 9 ：o - 1 0 i i t m 的夹杂物含擞分别为9 1 4 4 、 9 2 9 7 、8 8 4 6 、9 3 6 6 ， 1 0 肚m 的夹杂物很少；从各试样的平均值来看，也可 潋褥溅虹缝论，夹杂物粒裰在0 - 5 h m 鲍平均傻为6 6 1 2 ， l o m 戆占9 1 8 0 。铸 坯骥戆箍戆 怒凳夹杂豹最多，洁净度为2 4 。l 令矗珏玉； 磊透蘩为冀次，洁净寝为2 l ，2 + m m 2 。在l ，4 和l ，3 处比较少。 执肉强烈并蕊靛距离m m 图3 - 4 集装箱薄板垤夹杂物在1 4 她厚度方向上的分布 f i 9 3 4d i s t r i b u t i o no f c o n t a i n e r - s h e e tb a ri n c l u s i o na t1 4l a n dd i r e c t i o n 获蠹弧戮器程雏莲赛雌 图3 5 集装箱薄板坯夹杂物在l ，3 处厚度方向上的分布 f 1 9 3 5d i s t r i b u t i o no f c o n t a i n e r - s h e e tb a ri n c l u s i o na t1 3l a n dd i r e c t i o n p量篁蘸藏霉礤栽 n口目，麟糕霉壤髹 珏安建筑科技大学硕士论文 从内弧劐外弧的距离“蝴 豳3 - 6 集装箱薄板坯夹杂物在中心处簿度方向土的分布 f i 9 3 6d i s t r i b u t i o no f c o n t a i n e r - s h e e tb a ri n c l u s i o na t1 2l a n dd i r e c t i o n 5l o1 52 02 53 03 54 04 55 0 献蠹蠡裂多 彀熬难离n l r n 图3 7 煞装箱板坯不同部位夹杂物数量分布比较 f i 9 3 7c o m p a r i s o no f n u m e r i c a ln t e 8 , s l l r ed i s t r i b u t i o no f c o n t a i n e r - s h e e tb a ri n c l u s i o na td i v e r s i t yp o s i t i o n 整体来看，集装箱薄板坯在厚度方向上中心她出现夹杂物的麓峰，在边缘处出现 夹杂物的次高峰，而在距内外弧的蹰分之一和三分之一处麓剐不大。 ( 3 ) 夹杂物在宽度方向上的分布规律 由涪净度计算公式计算出各试样的洁净度，翔下表3 6 ： 表3 - 6 各试样的洁狰度 试样位置试稚洁净度( + r a m 2 ) a 面积比 边缘2 1 20 0 6 2 5 四分之一 1 4 50 0 4 1 7 三分之一 1 3 70 0 4 3 6 二分之一 2 4 10 0 6 5 4 铸坯平均德 1 8 。2 40 0 5 3 3 n鼍曩牛)岫赧嚣糕 麓们翡秘蚰饕0 p重一喊赫蓝嚣张撇 两焱建筑科技大学硕士论文 i i i i i i i 在铸坯宽度鳃不同部位匏蹙杂物数量见圈3 - 8 ，从圈3 堪可以看出：旋铸坯的宽 菠方淹一邑，铸坯溃部帮铸坯中闺夹杂麴豹含撬相对较裔，l ，3 和1 4 处夹杂秘含量稳 对较低：无论是从各试样的夹杂物的个数，还是从各试样中夹杂物所占的面积百分 比寐看，都可以褥出此结论；从夹杂物个数来看，在端部和中间夹杂物的个数分别 甍达2 l 。2 令r a m 2 秘2 4 。l 令盘鞋蘸，瑟在l 为粒l 麓处夹杂躲澳令鼗分爨为1 4 5 个勉越2 帮1 3 7 令触m 2 ；飙夹杂秘强占熬蕊积吾分院来看，在壤都秘中闽夹黎物静瑶积酉 分眈分别离达0 0 6 2 5 和0 0 6 5 4 。 3 0 薰 萋1 0 。 0 i ，4 赴l 3 齄l 艘赴 圈3 8 薄板坯宽度方向上夹杂物的分布 瓿b l e 3 一s d i s t r i b u t i o n o f s h e e t b a r i n c l u s i o na t b r e a d t h d i r e c t i o n f 4 ) 夹杂物类羹及影态 a 铝酸钙类夹杂物 主要的化学成分走：c a 0 4 6 + 1 8 、a 1 2 0 34 1 0 5 。腻于复合氧化物，不变形， 璺溶装番鑫立存在，在金穗遂缴镜鹗场串呈灰辐色，夹杂物较枣，尺寸为4 - 5 i j m 。箕 照片和能谱图见图3 - 9 、髑3 - 1 0 ，成分分析结果如表2 7 和畿2 培所示。 c a o s i 0 2 a 1 2 0 3 三元相图1 2 3 1 上巍得其熔毒匕濑度大约为1 5 0 0 c ，具有燃点商、硬度愈 的猿点。在镪的霉k 割过程审，与镪基侮稳魄，锅酸钙夹杂物的交形鬃熬小，困踅猩 夹杂键与铜基嚣交器露笼缀豢荔弓| 莛痤力集中，著罨致鼗微裂纹熬产生。英来源予 脱械剂，因为用铝脱氧和钙处溅时产生a l 2 0 3 和c a o ，从而形成此必必杂物。 捶b 銎3 - 9 镪酸锈夹杂物的尺寸、形虢( 蛰帮藏努( 磅 f i 9 3 * 9s i z e ，p a t t e m ( a ) a n dc o m p o n e n t ( b ) o f c a l c i u ma l u m i n a t ei n c l u s i o n 西安建筑科技大学硕士论文 表3 - 7夹杂物成分的电镜分析 e i e m e n w e i g h t k - r a t i oc n t s sa t o m i c m g 3 5 70 0 1 9 82 5 9 34 9 8 a l 3 4 。4 40 2 1 9 83 0 8 。4 6 4 3 2 2 s i2 3 20 0 t 2 11 7 0 92 7 9 s0 。8 00 0 0 5 87 5 50 8 4 c a5 2 2 70 4 8 5 24 7 5 ，9 8 4 41 6 f e6 6 l0 0 5 5 52 7 0 5 4 0 1 a b 圈3 1 0 锈酸钙爽杂秘的尺寸、澎貌( a ) 和簸分( f i 醪一1 0s i z e ，p a t t e m ( a ) a n dc o m p o n e n t ( b ) o