1、第九章 连铸工艺,连铸钢水的温度要求钢水温度过高的危害：出结晶器坯壳薄，容易漏钢；耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达；中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：容易发生水口堵塞，浇铸中断；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。,9.1 连铸钢水的准备,9.2 中间包钢水温度的确定,浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）：
2、T=TL+T,液相线温度液相线温度，即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：T=1536-78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+5.0%Cu+3.1%Ni+1.3%Cr+3.6%Al+2.0%Mo+2.0%V+18%Ti,钢水过热度的确定钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。 钢种类别 过热度 非合金结构钢 10-20 铝镇静深冲钢 15-25 高碳、低合金钢 5-15,出钢温度的确定,钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程： T总=T1+T2+T3+T4+T5T1出钢过程的温降；T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降(1.01.5/min)
3、；T3钢包精炼过程的温降（610/min）；T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(51.2/min）;T5钢水从钢包注入中间包的温降。,拉速控制作用:拉坯速度是指每分钟拉出的铸坯长度. 拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速. 拉速确定原则:一、确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的 静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm,9.3 拉速的确定和控制,影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。 钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低 碳钢、
4、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低；就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。 钢水过热度：一般连铸规定允许最大的钢水过热度，在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高。,钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。 1、一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。 2、一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水2L/mm.min。进出水温差不超过80C，出水温度控制在45-500C为宜，水压控制在0.4-0.6
5、Mpa.,9.4 铸坯冷却的控制,9.4.1 一冷确定：,9.4.2 二冷确定：,1、二冷作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却. 2、二冷强度确定原则:二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低.因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量.,3、二冷水量与水压: 对普碳钢低合金钢，冷却强度为：1.0-1.2L/Kg钢.
6、 对低碳钢、高碳钢,冷却强度为：0.6-0.8L/Kg钢. 对热裂纹敏感性强的钢种，冷却强度为:0.4-0.6L/Kg钢. 水压为0.1-0.5MPa,9.5 连铸过程检测与自动控制, 连铸坯的质量评价 连铸坯的纯净度及控制 连铸坯表面质量及控制 连铸坯内部质量及控制 连铸坯形状缺陷及控制,连铸坯的质量评价,评价连铸坯质量是从以下几方面： 连铸坯的纯净度 连铸坯的表面质量 连铸坯的内部质量 连铸坯的外观性质,连铸机的机型不同，连铸坯内夹杂物的数量也有明显的差异。如按1Kg铸坯重计算铸坯夹杂物的数量：立式铸机： 0.04mg/kg；立弯式铸机：0.46mg/kg；弧形铸机： 1.75mg/kg；
7、水平铸机： 1.35mg/kg。,根据示踪试验所测定的数据，铸坯中夹杂物来源比例为：出钢过程钢液氧化产物占10%；脱氧产物占15%；熔渣卷入约占15%；注流的二次氧化占40%左右；耐火材料的冲刷约占20%；中间罐渣占10%。,提高钢纯净度的措施, 无渣出钢 选择合适的精炼处理方式 采用无氧化浇注技术 充分发挥中间罐冶金净化器的作用 选用优质耐火材料 充分发挥结晶器的作用 采用电磁搅拌技术，控制注流运动,9.5.1 连铸坯表面质量及控制,连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是否需要精整，也是影响金属收得率和成本的重要因素，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，
8、但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制。,9.5.2 连铸坯内部质量及控制,铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。凝固结构是铸坯的低倍组织，即钢液凝固过程中形成等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关。,9.5.3 减少铸坯内部裂纹的措施,采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术 二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧 二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀 合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构,9.5.4 连铸坯形状缺陷及控制,鼓肚变形带液心的铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳中钢液静压力作用下，发生鼓胀
9、成凸面的现象，称之为鼓肚变形。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量，用以衡量铸坯彭肚变形程度。,减少鼓肚应采取措施, 降低连铸机的高度 二冷区采用小辊距密排列；铸机从上到下辊距应由密到疏布置； 支撑辊要严格对中 加大二冷区冷却强度 。 防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选用多节辊。,菱形变形 菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。是指铸坯的一对角小于90，另一对角大于90；两对角线长度之差称为脱方量。,应对菱变的措施, 选用合适锥度的结晶器 结晶器最好用软水冷却 保持结晶器内腔正方形，以使凝固坯壳为 规规正正的形状 结晶器以下的600mm距离要严格对弧；并确保二冷区的均匀冷却 。 控制
10、好钢液成分。,圆铸坯变形 圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有：1）圆形结晶器内腔变形；2）二冷区冷却不均匀；3）连铸机下部对弧不准；4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下。,可采取相应措施： 及时更换变形的结晶器 连铸机要严格对弧 二冷区均匀冷却 可适当降低拉速,9.5.5 夹杂物的控制,(3)钢包精炼渣成分控制不管采用何种精炼方法（如RH、LF、VD），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。合适的钢包渣成分CaO/ Al2O31.51.8，CaO/ SiO2=813，（FeO+MnO）5。高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝酸
11、盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物，降低总氧。,(5)中间包控流装置 中间包不是简单的过渡容器，而是一个冶 金反应容器，作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水 中间包促进夹杂物上浮其方法：1）增加钢水在中间包平均停留时间t：tw/（abv）中间包向大容量深熔池方向发展。2）改变钢水在中间包流动路径和方向，促进夹杂物上浮。,（6）中间包复盖剂中间包是钢水去除夹杂物理想场所。钢水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。 碳化稻壳； 中性渣：（CaO/SiO2=0.91.0）； 碱性渣：（CaO+MgO/SiO23）； 双层渣。 渣中（SiO2）增加，钢水中TO增加。生产洁净钢应用碱性复盖剂。,（7）碱性包衬钢水
12、与中间包长期接触，钢水与包衬的热力学性能必须是稳定的，这是生产洁净钢的一个重要条件。包衬材质中SiO2增加，铸坯中总氧TO是增加，因此生产洁净钢应用碱性包衬。对低碳Al -K钢，中间包衬用Mg-Ca质涂料（Al2O30），包衬反应层中Al2O3可达21，说明能有效吸附夹杂物。,(8)钢种微细夹杂物去除 大颗粒夹杂（50m）去除， 采用中间包控流技术； 小颗粒夹杂（50m）去除：中间包钙质过滤器中间包电磁旋转,(9)防止浇注过程下渣和卷渣 加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源； 结晶器渣中示踪剂变化； 铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹杂物占41.6%二次氧化占 39%，脱氧产物为20%,(11)结晶器
13、钢水流动控制,9.5.6 中间包冶金,当前对钢产品质量的要求变得更加严格。中间包不仅仅只是生产中的一个容器，而且在纯净钢的生产中发挥着重要作用。70年代认识到改变中间包形状和加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物去除率的目的；安装挡渣墙，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和上浮。80年代发明了多孔导流挡墙和中间包过滤器。,在防止钢水被污染的技术开发中，最近已有实质性的进展。借助先进的中间包设计和操作如中间包加热，热周转操作，惰性气氛喷吹，预熔型中间包渣，活性钙内壁，中间包喂丝，以及中间包夹杂物行为的数学模拟等，中间包在纯净钢生产中的作用体现得越来越重要。在现代连铸的应用和发展过程中，中间包的作用显得越来越重要，其内涵在被不断扩大，从而形成一个独特的领域中间包冶金。,中间包冶金的最新技术, H型中间包 离心流中间包中间包吹氩去夹杂的陶瓷过滤器电磁流控制,
