第一篇 炼钢—精练—连铸过程钢洁净度控制 1
1 钢洁净度概论 1
1.1 钢洁净度概念 1
1.2 钢中夹杂物的类型、特点和来源 2
1.2.1 钢中夹杂物的类型 2
1.2.2 连铸坯中夹杂物的特点和来源 3
1.3 钢中夹杂物评价 4
1.3.1 钢中总氧法 4
1.3.2 钢中非金属夹杂物评级法 6
1.3.3 硫印法 6
1.3.4 X射线透射法 7
1.3.5 超声波扫描仪分析法 8
1.3.6 电解法 9
1.3.7 金相显微镜观察法 10
1.3.8 图像分析法 13
1.3.9 电子探针分析法 14
1.3.10 钢中酸溶铝含量和总铝含量比 16
1.4 钢中夹杂物对钢材品质的不利影响 17
1.4.1 钢中夹杂物对深冲用冷轧薄板品质的影响 17
1.4.2 钢中夹杂物对中厚板品质的影响 20
1.4.3 钢中夹杂物对长材产品品质的影响 21
1.5 钢中夹杂物对钢材品质的有利影响 24
1.6 热加工对钢中夹杂物形态的影响 26
1.6.1 铸态钢中夹杂物形态 26
1.6.2 轧制过程中夹杂物变形 26
1.7 对高品质钢洁净度的基本要求 27
2 炼钢过程终点氧含量控制 30
2.1 转炉冶炼低碳钢终点氧含量控制 30
2.1.1 转炉吹炼终点氧含量的影响因素 30
2.1.2 转炉终点氧含量对RH脱碳结束氧含量的影响 32
2.1.3 降低终点氧含量的措施 33
2.1.4 转炉冶炼低碳钢终点氧预报模型 35
2.2 转炉冶炼中碳钢终点氧含量控制 36
2.2.1 终点氧含量的影响因素 36
2.2.2 转炉终点氧含量统计预测模型 38
2.3 转炉冶炼高碳钢终点氧含量控制 39
3 钢中氧的转换——脱氧和夹杂物生成 40
3.1 硅镇静钢脱氧 40
3.2 硅铝镇静钢脱氧 42
3.3 铝镇静钢脱氧 44
3.3.1 加铝方法 44
3.3.2 钢水中Al2O3夹杂物的形成与去除 44
3.3.3 Al2O3夹杂物的不利影响 47
3.4 细晶粒钢脱氧 47
4 夹杂物形态控制——钙处理 49
4.1 钙处理的热力学基础 49
4.2 氧化物夹杂形态控制 50
4.2.1 重钙处理 51
4.2.2 轻钙处理 53
4.3 硫化物夹杂控制 55
4.4 超微细夹杂物控制 56
4.5 钙处理夹杂物变形效果 57
4.6 钙的加入方法 58
5 钢水中夹杂物的去除——钢包精炼 61
5.1 夹杂物去除机制 61
5.2 钢包渣冶金控制 62
5.3 LF精炼钢水中夹杂物的去除 64
5.3.1 低碳铝镇静钢LF精炼 64
5.3.2 管线钢LF精炼 70
5.3.3 高碳钢LF精炼 72
5.3.4 LF精炼软吹搅拌去除夹杂物 77
5.3.5 LF精炼钢水总氧含量预测模型 78
5.4 RH真空精炼钢水中夹杂物的去除 78
5.4.1 RH精炼过程的操作模式 78
5.4.2 RH处理过程钢水中夹杂物变化 79
5.4.3 影响RH脱氧夹杂物去除的因素 82
5.4.4 RH处理超低碳铝镇静钢总氧含量预报模型 84
6 浇注过程钢水二次氧化 92
6.1 二次氧化定义 92
6.2 浇注过程中二次氧化源 93
6.2.1 钢水与空气的二次氧化 93
6.2.2 钢水与炉渣、钢包顶渣、中间包覆盖剂的二次氧化 96
6.2.3 钢水与耐火材料的二次氧化 100
6.3 非稳态浇注对二次氧化的影响 101
6.3.1 浇注过程中下渣、卷渣现象 101
6.3.2 浇注过程非稳态浇注的二次氧化现象 102
6.4 二次氧化对中间包钢水夹杂物的影响 106
6.5 中间包钢水总氧含量预测模型 107
6.6 防止二次氧化的措施 110
7 中间包钢水流动控制 111
7.1 中间包操作过程的钢水流动现象 111
7.1.1 中间包钢水流动描述 111
7.1.2 钢包注流冲击区 112
7.1.3 注流卷入空气 113
7.1.4 旋涡 113
7.1.5 流动不稳定性和波的形成 113
7.2 中间包钢水夹杂物的去除 114
7.3 中间包流动形态控制 118
7.3.1 中间包无控制流动 118
7.3.2 中间包控制流动 118
7.4 中间包控制装置的冶金效果 119
7.5 非稳态浇注对中间包钢水洁净度的影响 122
7.5.1 非稳态浇注 122
7.5.2 中间包卷渣 122
8 结晶器流动控制 125
8.1 结晶器钢水流动与铸坯表面缺陷 125
8.2 板坯结晶器钢水流动模式控制 125
8.3 结晶器卷渣 128
8.4 结晶器液相穴夹杂物上浮 131
8.5 浸入式水口结构对液相穴夹杂物上浮的影响 134
8.6 板坯结晶器使用电磁制动 135
8.7 浸入式水口堵塞物是铸坯中夹杂物的来源 137
8.7.1 水口堵塞的危害 137
8.7.2 浸入式水口堵塞的原因分析 137
8.7.3 铝镇静钢水口堵塞 138
8.7.4 硅镇静钢水口堵塞 140
8.7.5 含钛不锈钢堵水口 141
8.7.6 防止水口堵塞的措施 142
9 连铸坯中夹杂物 144
9.1 连铸坯中夹杂物分布特征 144
9.2 连铸坯中夹杂物的来源 148
9.3 连铸坯洁净度的评价 150
10 炼钢—精炼—连铸过程钢中夹杂物控制技术 154
10.1 转炉终点控制 154
10.2 防止出钢过程下渣 154
10.3 炉渣改性 154
10.4 脱氧夹杂物控制 155
10.5 钢包精炼 155
10.6 保护浇注 155
10.7 中间包钢水夹杂物上浮去除 155
10.8 非稳态浇注过程中防止下渣、卷渣 157
10.9 结晶器冶金 157
10.10 连铸机机型 158
参考文献 159
第二篇 连铸坯凝固过程铸坯表面质量控制 159
11 连铸坯凝固过程裂纹形成宏观分析 163
11.1 连铸坯裂纹类型 163
11.1.1 连铸坯表面裂纹 163
11.1.2 连铸坯内部裂纹 164
11.2 连铸坯裂纹产生机理 164
11.3 凝固过程外力作用对连铸坯裂纹产生的影响 165
11.3.1 结晶器坯壳与铜板摩擦力 165
11.3.2 钢水静压力产生鼓肚力 166
11.3.3 热应力 169
11.3.4 铸坯弯曲或矫直力 170
11.3.5 支撑辊不对中产生的附加应力 171
11.3.6 相变应力 172
11.4 钢的高温性能 172
11.5 冶金工艺性能 176
11.6 设备性能 176
12 铸坯表面纵裂纹的形成与防止 177
12.1 包晶钢概念 177
12.2 板坯表面纵裂纹的形成 178
12.2.1 板坯表面纵裂纹的宏观形貌 178
12.2.2 纵裂纹产生的位置 179
12.2.3 表面纵裂纹的微观形貌 180
12.2.4 结晶器坯壳生长的不均匀性 182
12.2.5 表面纵裂纹形成的原因 186
12.3 影响板坯表面纵裂纹形成的因素 189
12.3.1 钢水成分 189
12.3.2 钢水温度 191
12.3.3 拉速 191
12.3.4 结晶器冷却 192
12.3.5 二冷区冷却水量 196
12.3.6 结晶器液面波动 196
12.3.7 浸入式水口结构 198
12.3.8 结晶器保护渣 199
12.3.9 结晶器锥度 205
12.3.10 二冷区铸坯的支撑和对中 207
12.3.11 结晶器振动 207
12.3.12 结晶器电磁制动 207
12.4 防止纵裂纹产生的措施 208
13 铸坯表面横裂纹的形成与防止 209
13.1 铸坯表面振痕的形成 209
13.2 铸坯表面横裂纹的形成 210
13.2.1 铸坯表面横裂纹的宏观形貌 210
13.2.2 厚板坯横裂纹的微观形貌 211
13.2.3 CSP薄板坯表面横裂纹的形貌 213
13.2.4 铸坯横裂纹的形成机理 216
13.3 影响铸坯横裂纹形成的因素 217
13.3.1 钢水成分 217
13.3.2 结晶器振动 218
13.3.3 钢中第二相质点析出 221
13.3.4 结晶器液面波动 228
13.3.5 保护渣消耗 228
13.3.6 二冷强度 228
13.3.7 连铸机维修 229
13.3.8 矫直辊水平度管理 229
13.3.9 结晶器锥度 230
13.4 减少铸坯横裂纹产生的措施 230
14 铸坯网状裂纹的形成与防止 231
14.1 铸坯表面网状裂纹的特征 231
14.1.1 表面网状裂纹的宏观特征 231
14.1.2 网状裂纹的微观特征 231
14.2 铸坯表面网状裂纹形成的原因 236
14.3 影响铸坯表面网状裂纹形成的因素 237
14.3.1 钢中碳 237
14.3.2 钢中锰硫比 238
14.3.3 钢中铝和氮 238
14.3.4 钢中微合金元素 238
14.3.5 二冷强度 239
14.3.6 结晶器材质 240
14.4 钢中第二相质点析出行为 240
14.4.1 钢中微合金元素沉淀物（析出物）的析出 240
14.4.2 微合金元素析出物对钢裂纹的敏感性 244
14.5 连铸坯网状裂纹的控制 247
14.5.1 连铸冷却的控制 247
14.5.2 连铸机热工作状态 250
15 铸坯表面渣类缺陷的形成及防止 251
15.1 铸坯表面渣类缺陷的类型及形成 251
15.2 影响铸坯表面卷渣的因素 253
15.2.1 结晶器流动卷渣 253
15.2.2 浸入式水口结构 255
15.2.3 结晶器液面波动 256
15.2.4 非稳态浇注的干扰 258
15.3 防止铸坯夹渣缺陷产生的措施 258
16 连铸坯形状缺陷与防止 260
16.1 方坯菱形（脱方） 260
16.1.1 菱形定义 260
16.1.2 菱变产生的原因 261
16.1.3 影响方坯菱变的因素 263
16.2 圆坯的形状缺陷 267
16.3 板坯鼓肚 267
参考文献 269
第三篇 连铸坯内部缺陷的形成与控制 269
17 连铸坯凝固结构与控制 273
17.1 连铸坯凝固进程 273
17.2 连铸坯凝固结构 275
17.3 连铸坯低倍结构控制 278
17.3.1 凝固结构对产品性能的影响 278
17.3.2 凝固结构控制方法 279
18 连铸坯中心缺陷的形成与影响因素 283
18.1 连铸坯中心缺陷概述 283
18.1.1 连铸坯中心缺陷的形貌 283
18.1.2 连铸坯中心缺陷评价 283
18.1.3 连铸坯中心缺陷的危害 287
18.2 连铸坯中心缺陷的形成 288
18.2.1 连铸坯显微偏析 288
18.2.2 连铸坯中心宏观偏析 289
18.2.3 连铸坯中心区V形偏析 292
18.2.4 连铸坯中心疏松缩孔 293
18.2.5 铸坯中心缺陷形成的机理 297
18.3 影响连铸坯中心缺陷形成的因素 299
18.3.1 钢水过热度 299
18.3.2 铸坯低倍结构 299
18.3.3 拉速 300
18.3.4 冷却强度 301
18.4 防止铸坯中心缺陷产生的对策 301
18.4.1 工艺参数优化 301
18.4.2 铸坯中心缺陷最小化设计 303
19 连铸坯内部缺陷控制——电磁搅拌技术 305
19.1 连铸电磁搅拌冶金原理 305
19.1.1 打碎树枝晶，加速柱状晶向等轴晶过渡 305
19.1.2 加速凝固传热和过热度消除 306
19.1.3 改善铸坯洁净度 308
19.1.4 改善铸坯固液界面溶质再分配，减轻中心偏析 308
19.1.5 改善铸坯表面质量 308
19.2 结晶器的电磁搅拌（M-EMS） 308
19.3 方坯二冷区电磁搅拌（S-EMS） 311
19.4 板坯二冷区电磁搅拌（S-EMS） 312
19.4.1 不锈钢、硅钢板坯二冷区电磁搅拌 312
19.4.2 碳钢板坯二冷区电磁搅拌 314
19.5 凝固末端电磁搅拌（F-EMS） 316
20 连铸坯内部缺陷控制——凝固末端轻压下 320
20.1 轻压下概念 320
20.2 轻压下分类 320
20.3 轻压下冶金效果 321
20.4 轻压下数学模型解析 325
20.4.1 铸坯凝固传热数学模型 325
20.4.2 凝固过程溶质偏析模型 326
20.4.3 坯壳应变分析模型 327
20.4.4 压下力模型 327
21 连铸坯内部裂纹的形成与防止 330
21.1 连铸坯内部裂纹的类型 330
21.2 连铸坯凝固过程中内部裂纹的形成 330
21.2.1 连铸坯内部裂纹的形貌 330
21.2.2 连铸坯内部裂纹的形成 331
21.2.3 连铸坯内部裂纹产生的原因 332
21.3 连铸坯产生内部裂纹的力学判据 335
21.3.1 临界应力 335
21.3.2 临界应变 336
21.4 连铸坯凝固过程坯壳应变分析 339
21.4.1 鼓肚应变 339
21.4.2 矫直应变 341
21.4.3 支撑辊不对中应变 342
21.4.4 板坯凝固前沿所承受的总应变分析 343
21.4.5 铸坯凝固前沿总应变与内部裂纹 344
21.5 连铸坯内部裂纹的形成与防止 344
21.5.1 内部裂纹产生的位置 345
21.5.2 连铸坯内部裂纹产生的原因及防止措施 345
21.6 连铸坯内部裂纹的形成机理 349
参考文献 351