冶金缺陷

冶金缺陷

9.1 取样

9.1.1 总则

下列信息关于板坯取样的：

a)当决定取样的类型时，要考虑下面的因素： 1. 代表性 2. 样品的制备 3. 样品的处理 4. 碎片的损失 b) 样品的数量

样品的数量要看取样的目的：

? 检查:

? 铸坯内部质量 ? 设备状态 ? 检验:

? 一定产品尺寸对 内部质量的影响

? 决定不同的

缺陷来源 下面因数要考虑: 1. 人员要求 2. 耗时 3. 设备容量 4. 耗材 5. 储放 6. 损耗 c) 取样位置

? 样品在铸坯的位置:

至少3 /炉容，流数 数量

至少 1 / 炉容，流数 至少1 / 流

从铸坯什么位置取样决定于客观的目的:

检查 铸坯内部质量 设备状态

? 检验

产品尺寸对内部质量的

影响 开始 中部 / 每炉 完毕 缺陷来源 角部区域

样品的位置和序号

例 中包更换 位置 每炉中部 每炉中部

板坯切头头部中部尾部切尾样品Nr.1铸坯头部尾端部铸坯中部尾端部

23铸坯尾部开始端开始端

横截面位置

最重要的样品位置如下: 1. 整个铸坯宽度 2. 铸坯宽度的1/2处 4. 8〞 (200 mm) 铸坯边缘

) ) ) )

横向

3. 8〞 (200 mm) 铸坯中心线

5. 6〞 (150 mm) 铸坯中心线 ） 6. 6〞 (150 mm) 铸坯边缘 - xy 面 yz 面

? z = 厚度方向 ? y = 铸造方向

) 纵向

)

? x = 宽度方向

板坯的样品位置

6”(150mm) 4”(100mm)板坯长度 4”(100mm)

d)样品标记

8”(200mm)

样品要记录它们的来源（炉，流），它们在板坯和截面上的位置能很容易辨认。 标记类型:

? 热压 ? 冷压 ? 颜色标志 ? 粉笔标志 记录样品位置:

? 手工草图 ? 尺寸数据 ? 照片

9.1.2硫印

a) 介绍

铸坯的硫夹杂物的分布 可通过硫印来揭示.

一般, 此方法 把浸满饱和稀硫酸溶液的相纸正确放置在已准备好的光滑钢样上 。硫化物会同钢样表面上的稀硫酸发生化学反应 ，且生成硫化氢 (H2S) ，它能够与氯化银或溴化银发生反应，它会在接触的相纸表面产生

黑褐色的硫化银痕迹 。此区域要比钢的腐蚀区域大一点 。化学反应包括下列反应:

H2SO4 + MnS = H2 + MnSO4 H2S + 2AgCl = Ag2S + 2HCl

在相纸移离钢样后, 把它投放在海波溶液中停止化学反应并溶解未反应完的银的银盐。

钢样上硫印质量和详细揭示取决于一些可改变的因素：包括硫印表面的光滑， 在钢样表面的干扰元素， 作此硫印的人员的仔细和技能， 操作程序的细节和作硫印的材料的质量。 b) 样品的准备

要取得高质量的硫印，要用下面的程序：

? 在制备表面用高质量的打磨设备打磨的粗超度不超过 16级 (16微

英寸 / 0.40 mm 算术平均) 的面。 ? 最终打磨, 取一 0.2 mil (0.0002 英寸 / 0.005 mm) 面. 继续在

样品样品表面交叉打磨，直到观察不到明显火花为止 (这道工序需4-5次). ? 清除边缘的毛刺和渣粒， 但要小心不要把边缘弄圆。.

? 用甲醇全面清洗样品表面，除去油脂和加工油(可能含硫化物). 用

压缩空气吹干.

c)材料

一个照像暗室.带有水槽。流动水和照像冲印设备能够密封和冲洗相片。

一洁净玻璃容器, 有2%的硫酸溶液 (例如. 2.441 立方英寸 (40 ml) 酸添122.047 立方英寸 (2,000 ml) 蒸馏水). 不可用自来水，因为外部元素可能影响成分. 因为温度

oo

可能不同, 溶解应在 31 —36F (17—20C) .

? 用柯达 AD 相纸, 4 级(柯达彩色胶卷 RC), 表面F (4 或5级),

快速的冲洗和吹干程序也会满意, 尤其对低碳钢来说. 用一张足够大的超过样品的边缘至少1/2英寸(10 mm). ? 要用玻璃器皿塑料夹具和塑料辊. 不可用橡胶制品，因橡胶可能含

硫.

d) 程序

? 为了得到最好的结果, 应在具有安全灯光的暗室下进行. 但是.，如

没有这些条件，在柔和灯光下快速冲印也可。 ? 用软铅笔绘出它们的轮廓. 这将有助于确定样品上相关的硫印地位

置. ? 完全的浸没相纸到酸液中2分钟.有感光乳剂的面朝上， 在此间用

软毛刷清除样品表面的脏物。

? 拿出相之后，等约10秒钟把过量的溶液耗干。 仔细的放置相纸有

乳剂的面朝下. 然后，轻轻的用塑料辊挤压掉所有的气泡。 最好的结果一般是通过辊子从中心到边缘 挤压而获得的。在自此操作中任何滑动都回导致细节图的模糊。 ? 把相纸放置5分钟后，然后小心的用单独器皿里的水漂洗。 而后在

海波溶液中浸泡15分钟 。,用清水冲洗20分钟，有乳剂面朝下干燥。如用柯达彩色相纸，尊循此方法。 ? 每个部分仅作一个硫印 。如想获得第二个硫印，照上面的方法重新

制作。 ? 用丢弃的样品作一个的大量的研磨标准样板。按定期或当更换材料

和程序时检查样品标准，。

e) 硫印的编号

从编号上, 要能清楚地看到铸坯原始 (炉, 铸机), 样品在铸坯和截面的位置

很容易推断

例

炉次号 铸机号 内侧边 边缘

铸造方向

到底端的距离

9.2 表面缺陷

这个内容是处理以下冶金表面缺陷的： ? 纵向裂纹 ? 横向裂纹 ? 角裂纹 ? 星状裂纹 ? 针孔 ? 皮下气泡 ? 磨痕 ? 刮痕 ? 压痕 ? 碎片痕迹

让冶金缺陷可见的方法: 1. 检查火焰切割切口 手工对角线火焰切口 2. 根据不同的缺陷来打磨.

) ) )

) 冶金缺陷 ) ) ) )

) 机械缺陷 )

3. 机械打磨

顶面和每个边的整个表面 4. 喷沙 5. 酸蚀 6. 穿刺检测

地表或火焰切割面 7. 磁性检测

地表或火焰切割面

8. 其它方法: (操作中不准备用) 热成像仪

高压漏通量检测 激光技术

冶金表面缺陷

9.2.1 纵向裂纹

分级 级 1 = 弱 2 = 中 3 = 强

连铸坯上缺陷的评估 质量特征:

板坯宽面裂纹的数量和 缺陷的分级 纵向裂纹 a) 裂纹定义

典型的纵向裂纹发生在铸坯的内侧，长度上有几英寸到几码。且部分能够交错和分叉。 它们主要发生铸坯的中部，且常伴随轻度的表面压痕。 长度上有几英寸到几码，裂纹深为0.078—0.787〞 (2 mm - 20 mm). 深的纵向裂纹能从炙热的板坯表面的黑色条纹辨认。要作准确的判断，不能让铸坯冷却下来。 b) 发生位置

在大多数情况下,纵向裂纹是结晶器或结晶器下形成的，可能会由二次冷却 过量而增加。 c) 原因和消除

? 结晶器的窄面锥度调节得太小。 ? 结晶器窄边的下部高度磨损。

? 缺乏铸流侧面导向 (锥度调得太小，铜板和侧面的铸坯导辊之间的横

移量太小) ? 由于连铸保护渣而形成表面压痕，中包温度太高。

? 由于结晶器中不好的流动形式,而导致的太小坯壳生长速度 。由于浸

入式水口的缺陷，错位，扭曲和不正确的插入深度。. ? 超标的硫化物。

9.2.2

横向裂纹

裂纹长度 达 7.874〞 7.874 – 39.370〞 超过 39.370〞

(200 mm)

(200 - 1000 mm)

(1000 mm)

分类 级 1 = 弱 2 = 中 3 = 强

在火焰切割面缺陷的评估 质量特征: 横向裂纹 a) 缺陷描述

在多数情况下, 横向裂纹由结晶器的振痕形成. 横向裂纹一般以裂纹线出现, 更多的是在铸坯的内侧而非外侧。

裂纹长度为 0.394—3.937″ (10 to 100 mm), 裂纹深度为 0.020—0.157″ (0.5 to 4 mm).如不利用技术设备很难从炙热的铸坯表面辨认出来. 大的横向裂纹的评估通常是等铸坯冷却下来进行的。 为了检查，在铸坯的宽面上要划一个浅的痕迹。. b) 原始位置

多数情况下 ，横向裂纹是由于过大的磨擦力而形成于结晶器的下部。铸流导向的高机械力和热应力可能会使它增加。 c) 原因和消除

? 由于结晶器使用不当的保护渣而产生高的摩擦力；

? 由于不正确的调节和喷嘴的阻塞，二冷区不好的冷却条件，。 ? 由于不正确的铸坯导向（辊偏移，辊高度磨损，辊粘接)，导致铸坯的

高度摩擦 ? 驱动辊的压力太大。

? 喷射冷却太强烈 (区II - VI – 表面温度1652°F (900°C)) ? 不合适的振动频率和振幅。 ? 结晶器锥度太大。 ? 结晶器液面波动严重 ? 超标的硫化物。

9.2.3

分级

级 裂纹宽度 角裂纹

裂纹的数目和位置 每线数目和级别 裂纹宽度 达 0.008″

(0.2 mm)

0.008 – 0.078″ (0.2 - 2.0 mm) 超过 0.078″

(2.0 mm)

1 = 弱 2 = 中 3 = 强 4 = 边缘破损 板坯缺陷的评估 质量特征: 角裂纹 a) 缺陷描述

达0.020〞 (0.5 mm)

0.020 – 0.078〞 (0.5 —2.0 mm) 0.078—0.157〞 (2 — 4 mm) 超过 0.157〞

(4 mm)

每个板坯边的缺陷数量和级别

在大多数情况下, 角裂纹连续出现在整个坯体上, 但很少同时在边缘出现。

此裂纹长度为0.118 —1.118〞 (3 —30 mm)，裂纹深度为0.039—0.394〞 (1.0—10 mm). 如果仔细检查，可在红热的板坯表面上辨认深的角裂纹。最终的评估角裂纹要等铸坯冷却下来进行。

长度大于 1.181〞 (30 mm) 的角裂纹要作为角部漏钢来处理。它能够持续的发生于窄面边缘。 b) 发生位置

在大多数情况下, 角裂纹出现在结晶器的下部区域。

它们能够在弯曲和矫直的压力下以及在二冷区铸坯边缘的过度冷却而增加。 c) 原因和消除

? 由于不合适保护渣导致结晶器边缘冷却过度。

? 铸坯边缘的过度摩擦力 (由于污染而导致的结晶器间隙过大等)。 ? 由于不正确的调节喷嘴导致窄边的冷却过度(横向喷溅) ? 不正确的调节弯曲和矫直区而导致的大的机械应力。 ? 结晶器窄边铜板锥度太大。 ? 不正确的对中。 ? 超标的硫成分。

9.2.4

分级 1 = 弱 2 = 强

板坯火焰切割面的裂缺陷评估

裂纹宽度 达 0.020″ 超过 0.020″

(0.5 mm)

(0.5 mm)

星状裂纹

质量特征: 铸坯每个宽边的裂纹数目和级别 星状裂纹 a) 缺陷描述

自大多数情况下 ,星状裂纹一般发生在接近边缘处。但更多的发生在板坯的中心。 它们可能不规则的分布或集中于一点。

裂纹长度为0.197—0.787″ (5 — 20 mm), 裂纹深度为0.020—0.197″ (0.5 - 5.0 mm).

星状裂纹仅能从冷却的板坯表面辨认而不能从炙热的表面辨认。在检查星状裂纹的时候要在板坯的宽面对角线上划一浅的划痕。 b) 发生位置

星状裂纹发生于结晶器的下部区域 。 随后, 它们可能由于高的热量和机械表面磨损而增加。 c) 原因和消除

? 由于侵蚀导致的铜渗透 (用铬-铜材料!)。 ? 润滑差的连铸保护渣。 ? 过度的二冷。

? 由于不正确的铸流导向而导致的的机械压力。 ? 错误的振动参数。

9.2.5 疤痕

分级 级

1 = 弱 2 = 强 连铸坯缺陷的评估 质量特征: 疤痕

a) 缺陷描述

疤痕 波动状在铸坯表面重叠，常出现在铸坯的中心区域。 但也出现在铸

板坯每个宽边的数量和级别 / 深度 达0.118〞

(3 mm)

超过 0.118〞 (3 mm)

坯的边区和接近边区。它们常出现在夹渣连接处 ，由于它比较尖和窄而像裂纹，它们形成疤痕组织压痕。

这些重叠的生深度达 0.197〞 (5 mm).较典型的在炙热的铸坯表面易辨认，因疤痕的波动较大。 b) 起始位置

疤痕是由于结晶器液面波动较大而形成于结晶器 . c) 原因和消除

? 浸入式水浸入深度低； ? 有缺陷的浸入式水口； ? 清洗浸入式水口；

? 结晶器过量的气体供应 (氩气管)；

? 急剧的打开和关闭中间包塞棒 (尤其是在开浇时)； ? 在取样和渣检时过分的沉浸；

? 由于不正确的除渣而引起的结晶器液面波动。

9.2.6 横向压痕

分级 级 1 = 弱 2 = 强 板坯缺陷的评估 质量特征: 横向压痕 a) 缺陷描述

横向压痕发生在整个铸坯的周围同一水平面上， 具有不规则的表面结构并伴有夹渣发生。

它们的发生宽度为 10-50 mm ，深度达10 mm. 可在热坯表面上辨认。 b) 发生位置

典型的横向压痕发生在结晶器的液面区域。 c) 原因和消除

? 在连铸操作不仔细或结晶器由剧烈的浇铸速度改变而引起的结晶器液

每块板坯上的数量和级别 深度 达0.118〞

(3 mm)

超过 0.118〞 (3 mm)

面的过度的升降； ? 不正确的结晶器保护渣；

? 由于不正确的除渣而引起结晶器液面的扰动。

9.2.7 表面针孔和皮下气泡

分类 级 1 = 弱 2 = 强

整个铸坯缺陷的评估 质量特征:

每个铸坯边数量和级别 深度

达0.118〞 超过0.118〞

(3 mm) (3 mm)

表面针孔和皮下气泡 a) 缺陷描述

一般的,表面针孔和皮下气泡分布在铸坯的表面。它们是圆形，球形和椭圆状 ，

直径为0.020 - 0.118〞 (0.5 --- 3 mm) ，很少在表面下 0.197〞(5 mm) 。他们不能从热坯表面辩认，但在铸坯冷态下通过对角线上的浅的划痕检查下是可见的。 b) 发生位置

这些孔和气泡在结晶器的钢液凝固时形成。 c) 原因和消除

? 在结晶器液面过度的搅动,导致进入球状的渣粒和渣中的气泡。 ? 由于浸入式水口进入太深 而引起的气泡。例，在浸入式水口的入口向

下进入过深。 ? 半镇静钢脱氧不充分, 可能导致轻微的沸腾反应(尤其在开始浇铸时) ? 钢液中过量的气体含量 (N,H) 。

9.2.8 夹渣

分类 级 1 = 弱 2 = 强

深

达 0.118〞

(3 mm)

超过 0.118〞 (3 mm)

铸坯基础面缺陷的评估 质量特征: 夹渣

a) 缺陷描述

在大多数情况下, 夹渣发生在开浇的区域和中包刚刚更换的铸坯开始区域 。偶尔它们在铸坯的延伸长度上形成。尺寸为 0.004〞到 0.197〞 (1.0 到5.0 mm), 有时回会更大; 它们也许会位于铸坯表面下达 0.394〞(10 mm) 的地方。 他们不能从热坯表面辩认，但在铸坯冷态下通过火焰切割面的对角线上的浅划痕检查是可辨别的。 b) 发生位置

夹渣起源于结晶器区域。 c) 原因和消除

? 耐火材料的过度磨损(浸入式水口和塞棒)；

? 由于过量的Al2O3, Ti (C, N) 等的形成而引起的结壳和凝结,导致钢液

中的渣的粘稠， ? 太低的浇铸温度会增加此倾向。 ? 浸入式水口位置太高。

? 由于结晶器浸入式水口的缺陷而导致的液面搅动, 浸入式水口浸入深

度不够和太强烈的浸入式水倾蚀； ? 劣质的连铸保护渣 (铝吸收不足)。

9.3

内部缺陷

这章详细的处理下面的内部缺陷: ? 纵向的放射状条纹:

? 横向的放射状条纹:: ? (半裂纹) ?

? 中心区域的层叠

? 中心偏析，中心缩孔 (洞) ? 非金属夹杂:

?

使内部缺陷可见的方法是:

靠近表面 内部 靠近表面 内部 靠近表面 内部

每个坯面数量和级别

? 硫印

9.3.1 纵向放射状条纹:

靠近表面 内部

分类: 根据标准 缺陷的评估

深腐蚀: 样品位置\横向边缘\内部纵向放射状条纹

靠近表面 a) 缺陷描述

内部的纵向放射状条纹靠近表面只是出现在铸坯的边缘区域, 大多数情况下靠近边缘. 深度为0.394—1.575〞 (10 - 40 mm), 内部的纵向放射状条纹被剩余的融化物充满，且可通过从边缘位置取的横向的样品的硫印而变得可见。 b) 发生位置

这些缺陷在结晶器的下部已经出现或由于铸坯壳的过度变形而在结晶器的下部到弯曲区的末端区域形成。 c) 原因和消除

? 结晶器锥度太大。 ? 结晶器铜板的过度磨损。 ? 侧面的铸流导向不足。 ? 1—4区域的二次冷却不足。 ? 铸机上部区域铸流导向不足。 ? 辊缝调整不合理。 ? 硫成分过量。

9.3.2 深处的内部纵向放射状条纹(不彻底的缺陷)

a) 缺陷描述

深处的内部纵向放射状条纹也只是出现在铸坯的边缘区域. 它们位于超过 1.575〞(40 mm) 深的铸皮面下 ，可能到达中心经常被未融的熔化物充满。通过从边缘区域取得横向样品的深度腐蚀而变得可见。 b) 发生位置

这些缺陷是由于铸壳的过度变形出现在弧行和矫直区 c) 原因和消除

? 在弧形区和矫直区不正确的铸流导向 ? 辊缝调整不合理

? 5 + 6 区 二次冷却不充分 ? 驱动辊的预压力太大 ? 连铸温度太高 ? 硫含量太高

横向放射状条纹: 靠近表面或深处

分级

根据标准 B.1, 2.2.10 缺陷的评估

深度腐蚀: 样品位置 \横轴\

9.3.3 靠近表面的内部横向放射状条纹

(不彻底的缺陷) a) 缺陷描述

靠近表面的内部横向放射状条纹大约位于铸坯表面下的 0.394—1.575〞(10 - 40 mm) 的位置。 他们常出现在铸坯的中心区域, 最深在端面下达3.937〞 (100 mm) 也可能形成于内弧和外弧。在大多数情况下，它们被未融物填充，可通过一个纵向的样品硫印辨识。 b) 发生位置

由于过度的铸壳变形这些缺陷出现在结晶器的下部足辊区和弯曲区。 c) 原因和消除

? 铸流导向调整不合理:

? 结晶器足辊和弯曲区对中不合理 ? 辊缝调整不合理

? 二冷区 2—4区冷却不充分 ? 硫含量的过量

9.3.4 深处的内部横向放射状条纹

1.1.1 (不彻底的缺陷)

a) 缺陷描述

深处的内部横向放射状条纹出现于 表面下约1.575’’ (40 mm) 。可能出现于铸坯的中心。最大可达端面的 5.905’’ (150 mm) ，也可能形成于内弧和外弧 。在大多数情况下，它们被未融物 填充，可通过一个从铸坯中心取得纵向的样品的深度腐蚀可辨识。 b) 发生位置

由于过度的铸壳变形这些缺陷出现在结晶器的足辊取下部和弯曲区。

c) 原因和消除

? 连铸弯曲和矫直区域的铸流导向调节不合理 ? 辊缝调节不合理

? 二冷区5 + 6区的冷却不充分 ? 驱动辊的预压力太大 ? 浇铸温度太高

9.3.5

分级 级别 1 = 弱 2 = 中 3 = 强 缺陷的检验

? 火焰切割表面的检查 ? 切割面的穿透检查 ? 铸坯的超声波检查

中心区域的层叠 a) 缺陷描述

层叠宽度 达 0.008

(0.2 mm)

中心区域的层叠

0.008—0.020 (0.2 - 0.5 mm) 约 0.020〞

(0.5 mm)

在大多数情况下, 中心区域的层叠是局部的, 少数情况下可能会连续而超过整个宽度 。它们常会覆盖铸坯长度上的一大部分，但也可能局限在火焰切割区。正常情况下它们时非常精细的 (0.004〞[0.1 mm]裂开宽度); 然而在特殊情况下可从火焰切割区和炙热的铸坯表面来辨识。大的层叠可能会裂1/32〞(mm)。细微的层叠仅能从交叉或纵向部位来辨识，或依靠独立的超声波来检查。 b) 发生位置

在连铸坯的下部区域或单独铸流的下游，在铸流完全冷却后，由于机械和热应力的作用层叠形式而变得活跃起来。 c) 原因和消除

? 在铸流导向区域不正确的辊缝(弯曲, 矫直段, 水平导向段) ? 由于偏析元素(C, Mn, S, H)而使中心区域变的脆弱 ? 连铸温度太高 ? 驱动辊的压力太高

? 热应力太高, 例在冷坯的火焰切割过程中。

9.3.6

偏析 缺陷的分级 根据标准 缺陷的评估

深度腐蚀; 样品位置横向轴

9.3.6.1 严重偏析

a) 缺陷描述

严重偏析是元素的高度集中,尤其是在铸坯中心区域的C, Mn, S, P 。它可能是局部的也可能是连续的超过整个铸坯宽度或长度。

经常地, 严重偏析常伴随着少量的偏析 (= \segregation). 严重偏析可通过铸坯的横下或纵向硫印而辨识。 b) 发生位置

严重偏析发生在此种情况下：铸流完全凝固后此使剩余的热量被低点的液体层吸收。 c) 原因和消除措施

? 连铸温度太高

? 在完整凝固区域不正确的辊缝调节I

? 连铸速度太高

? 不合适的浸入式水口形状(合适的: 铸流径直向下)

9.3.6.2 中心疏松 (缩孔),

a) 缺陷描述

中心疏松市中心区域的结构性孔隙，它们肉眼可见，如果它们聚集为一体称为缩孔。如果缺陷是明显的可从热坯的火焰切割面辨识。 b) 发生位置

中心疏松缩孔的形成是由于连铸后的铸坯凝固收缩而导致的大量收缩。 c) 原因和消除

? 在连铸终止前浇铸温度太高 ? 封顶太快。

9.3.7 非金属夹渣

靠近表面 深处 缺陷的分级

I通过显示屏来确定夹杂物云斑 根据标准 缺陷的评估

深度腐蚀， 样品位置: 边缘或横向 - 夹杂物云斑 ?

数量每平方英寸(dm2

非金属夹杂

靠近表面 深处的

a) 缺陷的定义

此缺陷包容了钢产品中的固态氧化物诸如 Al2O3如果它们位于铸坯

表面下1’’ (25 m 称为“靠近边面”，否则称为“深处的”。

靠近表面的非金属夹杂集中的形成于铸坯的中心和边缘区域 ，极少超过周

围。 低的非金属夹杂以 几 mm 的云状物富集，主要在铸流内侧形成。这些缺陷可通过深度腐蚀横向的对角线切割样品。 b) 发生位置

靠近表面的夹杂在结晶器中被传到铸壳而附着在凝固壳前。

低位的夹杂----精细的分布形式，起初被钢流带到下部而后又富集成群上

浮，在那里附着到凝固壳前。 c) 原因和消除

? 从大包到中间包的钢液保护不足 ? 过吹或重复吹的热量 ? 浸入式水口的不良泡沫

? 不合适的浸入式水口形状(合适的: 铸流径直向) ? 中间包的液面过于低。

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