連鑄坯表面振痕形成機理綜述(一)
  發(fā)布時間:2013年09月18日 點擊數(shù):

  經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展踱启,連鑄技術取得了長足的進步,但井不完美检痰,作為連鑄過程產(chǎn)品的連鑄坯還存在著各種各樣的缺陷预愤。在眾多的表面缺陷中欺抗,振痕的形成被認為是決定鑄坯表面質(zhì)量的一個非常關鍵的環(huán)節(jié)离例。
  從60年代到上個世紀90年代以來礼预,針對不同的工藝條件和操作方式第步,人們從不同的角度提出了各種各樣的振痕形成的機理脑融。
1喻频、振痕的典型形態(tài)
  振痕是由于結晶器的周期性振動而拄鑄錠表面產(chǎn)生的間距均勻有一定深度的橫向皺折,其典型的形貌如下圖所示肘迎。



  通過對不同連鑄條件下鑄坯表面撮痘進行金相分析甥温,最常見的振痕形態(tài)基本上可分為兩種:凹陷狀振痕和鉤狀振痕,其典型的形貌如下圖所示妓布。



2姻蚓、 敞開澆注鑄坯振痕形成機理
2.1  撕裂一愈合機理
  在敞開澆注并且結晶器采用Junhans振動模式時,Savage在1961年觀察到結晶器向上振動時匣沼,存在凝固坯殼跟隨結晶器壁向上運動并露出彎月面的現(xiàn)象狰挡,據(jù)此他認為存在坯殼和結晶器壁問的“粘結”。此時,初生坯殼運動方向與拉坯方向相反加叁,導致初始凝固坯殼被撕裂倦沧,內(nèi)部鋼液則部分填充于裂縫處。當結晶器向下運動時它匕,裂縫處的鋼液凝固愈合刀脏,從而在鑄坯表面形成振痕。
  該概念模型的提出處于連鑄技術的發(fā)展早期超凳,缺乏嚴格認真的分析,不能解釋鑄坯表面非常規(guī)則并且具有良好周期性的振痕形成耀态。由于其具有明顯的局限性轮傍,已基本被學術界拋棄。
2.2  機械變形機理
  該機理是Samarasekera和Brimacombe在1982年提出的首装。他認為在方坯連鑄過程中创夜,采用油潤滑及自由澆鑄條件下,彎月面附近區(qū)域的熱流較大仙逻,導致此處結晶器受熱膨脹變形驰吓,在彎月面以上區(qū)域產(chǎn)生一倒錐度。隨著結晶器的振動系奉,在負滑移期間檬贰,結晶器內(nèi)壁將初始凝固坯殼向里向下推動,促使初始坯殼變形缺亮。在正滑移期間翁涤,若初始凝固坯殼強度較高,鋼液靜壓力還不足以推動初始凝固坯殼向結晶器壁方向移動萌踱,鋼液就溢過向里向下變形的初始坯殼葵礼,形成帶鉤狀的振痕;當凝固坯殼強度低時并鸵,在鋼液靜壓力的作用下鸳粉,坯殼被推向結晶器壁,形成凹陷狀的振痕园担。
  通過數(shù)學模型計算(連鑄傳熱和應力)以及實驗(測量結晶器振動過程拉坯阻力)届谈,結晶器在彎月面處產(chǎn)生的倒錐度的變形已經(jīng)得到證實,因此這一模型有一定的道理粉铐。但是疼约,在一些采用極難變形結晶器(比如強度較大的結晶器銅板,銅板背面采用加強筋等)的連鑄時蝙泼,仍然會產(chǎn)生較深的振痕程剥,這是這一機理不能解釋的。
2.3  二次彎月面機理
  Edward s.Szekeres在撕裂一愈合的基礎上提出這一機理,他認為振痕的形成并不在鋼水表面與結晶器壁接觸的彎月面處织鲸,而是在彎月面之下的“二次彎月面”處舔腾。
  在結晶器向上振動時期,上部凝殼粘接在結晶器壁并與之一起向上運動搂擦,而此時下部凝殼則以拉坯速度向下運動稳诚,這樣在兩者之間的鋼液就直接暴露在結晶器壁上,形成一個“二次彎月面”瀑踢。同時扳还,上部凝殼由于受結晶器的冷卻作用向下生長。Szekeres認為初生的坯殼并不存在Savage所說的“撕裂”過程橱夭,因為這兩部分凝殼本身并沒有連接在一起氨距。
  運動速度達到最大時,上部凝殼與下部凝殼焊合棘劣,同時由于負滑脫的脫模作用使焊合的凝殼脫離結晶器壁俏让,形成新的“下部凝殼”以拉坯速度向下運動。上下兩部分凝固殼在焊合的過程中就形成了一道振痕茬暇。
  負滑脫的結束首昔,新的“下部凝殼”已經(jīng)完全形成,同時上部鋼水液面又與結晶器壁直接接觸糙俗,形成新 的“彎月面凝殼”勒奇,粘附在結晶器壁上。以上過程循環(huán)往復臼节,于是在一個振動周期就形成一道振痕撬陵。
  根據(jù)這一解釋,是形成“鉤狀”還是“凹狀”振痕取決于上下兩部分凝固殼的形狀和它們的焊合情況网缝。顯然巨税,上下兩部分凝殼越厚,下部凝殼向內(nèi)彎曲得越厲害粉臊,越容易形成鉤狀振痕草添。相反,上下兩部分凝殼越薄扼仲,則下部凝殼向內(nèi)彎曲得程度就越輕越容易形成“凹狀”振痕远寸。
  這一機理相對于撕裂一愈合機理和機械變形機理有如下的一些優(yōu)點:可以解釋生產(chǎn)中出現(xiàn)的結晶器向上振動過程中初生坯殼突出液面的情況;在沒有負滑脫時仍然形成振痕的情況屠凶;可以同時解釋“鉤狀”和“凹狀”振痕的形成驰后。相比較而言。在自由澆注并采用油潤滑的情況下矗愧,二次彎月面處形成振痕的說法因其能解釋最多的實驗和生產(chǎn)現(xiàn)象灶芝,最具有可信性。但由于該機理提出的時間相對較晚,缺乏足夠的定量化支持夜涕,這也是有待完善的地方犯犁。


                      ——本文摘自萬方數(shù)據(jù)庫

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