小鋼錠凝固結構(Small ingot solidification structure)是指在鑄坯斷面中心出現的5-10cm有規則的凝固橋，並伴隨有疏鬆和縮孔，尤其是小方坯。
基本介紹
- 中文名：小鋼錠凝固結構
- 外文名：Small ingot solidification structure
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 出現在：小方坯
簡介,形成過程,鋼錠疏鬆、縮孔缺陷形成,降低鋼錠疏鬆的措施,
簡介
小鋼錠凝固結構(Small ingot solidification structure)是指在鑄坯斷面中心出現的5-10cm有規則的凝固橋，並伴隨有疏鬆和縮孔，尤其是小方坯。
形成過程
它的形成過程如圖1所示。
圖1圖中1為柱狀晶規則生長；2為柱狀晶不穩定生長，導致局部區域柱狀晶優先生長；3為在某一局部區域兩邊相對生長的柱狀晶相連線，或者等軸晶的下沉，被柱狀晶捕集而形成搭橋；4為液相穴鋼液被凝固橋隔開，橋下而的殘餘鋼液凝固時要收縮，得不到上而鋼水的補充面形成疏鬆和縮孔，並伴隨有嚴重的中心偏析的區域；5為鋼液完全凝固。小方坯鑄坯凝固結構中mini-ingot的形成，加劇了溶質元素(S、P、Mn、C)的中心偏析，在熱加工或熱處理時，導致不均勻的轉變產物，會產生脆性和斷裂，這對於鑄坯用於軋制棒、絲產品是一個特殊問題。
鋼錠疏鬆、縮孔缺陷形成
鋼錠疏鬆是由於鋼錠凝固過程中某些微小封閉區域鋼液冷凝收縮得不到填充所致。收縮傾向大的鋼種，疏鬆程度亦大。疏鬆通常與偏析伴生。鋼中氣體、非金屬夾雜及硫、磷等雜質元素含量高時，疏鬆程度加重。
在鑄錠的中部和頭部以及晶界等地方，常有一些巨觀或微觀的收縮孔洞，通稱縮孔。縮孔分為集中縮孔和分散縮孔，集中縮孔多產生在鑄錠的頭部和中部，分散性小縮孔分布在晶界和枝晶間，一般稱為縮松或疏鬆；肉眼分辨不清的縮孔則稱為顯微疏鬆。
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，困其自身的液態收縮和凝固收縮，在金屬內部產生孔洞，此孔洞困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。分散性疏鬆的形成原因與縮孔基本上相同，它是在同時凝固的條件下，在最後凝固的枝晶和晶粒之間，固液態收縮和凝固收縮產生的孔洞得不到補縮而造成的。
降低鋼錠疏鬆的措施
選擇合理的錠型，提高鋼液的純淨度，控制適宜的注溫、注速，有利於減輕疏鬆程度。增大鋼錠軋制的壓縮比，可顯著降低疏鬆評級和減弱其不良影響。
1.防止縮孔、疏鬆的方法
1)防止鋼錠產生疏鬆和縮孔的基本原則、是在由下而上地進行順序凝固的條件下，對固液相區窄的鋼種，適當提高澆溫、並在帽口加保溫劑或發熱劑，實旋高溫慢注，以增加液體流動性，使其及時補縮，如生產Q460鋼，在鋼包擴容後。鋼水量增加，但生產工藝跟進不及時，致使在澆注時間延長、澆注溫度降得過低的條件下，多次出現鋼錠縮孔，後調整注溫，該鋼種的鋼錠質量才得到改善 對固液相區寬的鋼種。適當降低其澆注溫度，採用低溫快注，並於帽口處加保溫劑或發熱劑。加強帽口補縮鋼液的流動性，並防止錠身粗大枝晶粒過多，影響鋼液補縮，而形成縮孔。
2)加晶棱變質劑。外力振動也可減少樹枝晶。擴大等軸晶區．防止搭橋疏鬆、縮孔現象發生，提高鋼錠質量。
3)合理設計錠模。適當增加錠模高度作帽口，加強帽口保溫效果。推遲帽口凝固時間，使鋼錠補縮充分，如對P20、40Mn2、40CrMnMo、40Cr等類型的易形成疏鬆、縮孔的鋼．在使用≥20t錠型時．採用大帽口澆注。並於帽口部分加發熱劑或保護渣等。效果顯著，很少有縮孔現象出現。
4)對易產生縮松的大錠．應加強精煉效果，使金屬中含氣量和夾雜物儘量減少，並於澆注前對鋼錠模進行烘烤和乾燥。
2.減少小疏鬆和縮孔影響鋼板質量的對策
1)鋼錠加熱溫度要均勻，以防局部溫差過大，從而在鋼錠缺陷處產生過多應力集中，造成錠身內部裂紋，從而加大缺陷級別，影響成品質量。
2)防止鋼錠加熱溫度過高和保溫時間過長，使錠身缺陷處晶粒過分長大，從而降低鋼錠缺陷處強韌性，造成軋制時鋼板自缺陷嚴重處拉裂，形成廢品。
3)對已知疏鬆嚴重的鋼錠，可採用二次成材，開坯工藝可多道次小壓下軋制，減少加工拉裂，並對疏鬆進行初步壓合；在二次成材軋制時，可對強韌性已有所提高的板坯實行強壓下，進一步焊合內部缺陷，以提高生產綜合成材率和產品質量。
4)對疏鬆一般的鋼錠一次成材時，可在軋機能力範圍內，實施低速大壓下，從而使變形區中心部承受較強的三向壓應力，以預防拉應力造成拉裂，增加變形滲透，使板料內部接觸面積增大，效果深入板厚中心處，從而達到使疏鬆缺陷閉鎖至最後疏鬆界面的焊合。
