1、 江苏科技大学前言前言铁水预处理（普通、特殊）铁水预处理（普通、特殊）炉外精炼炉外精炼钢的连续铸造钢的连续铸造金属熔铸工艺学金属熔铸工艺学Email:金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.连续铸钢主要内容连续铸钢主要内容一、概 述二、连铸设备三、基础理论四、生产工艺五、在线检测六、工艺实践金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.连铸机设备连铸机设备弧形连铸机规格和参数弧形连铸机规格和参数 设备设备:钢包及钢包回转台钢包及钢包回转台中间包及中间包车中间包及中间包车结晶器和振动装置结晶器和振动装置冷却系统冷却系统拉坯校直装置拉坯校直装置辅助装置辅助装置电磁搅拌装置电磁搅拌装置盛钢桶盛钢桶中间包中间包(止
2、塞杆止塞杆)结晶结晶器器火焰切割火焰切割長流嘴浸入式浸入式水口水口模振模振引拔引拔钢坯钢坯金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.连铸浇注系统连铸浇注系统金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4 4 连铸的工艺要点连铸的工艺要点4.1 4.1 连铸钢水的准备连铸钢水的准备4.2 4.2 中间包和结晶器的冶金中间包和结晶器的冶金4.3 4.3 拉速的确定和控制拉速的确定和控制4.4 4.4 铸坯冷却的控制铸坯冷却的控制4.5 4.5 连铸操作工艺连铸操作工艺4.6 4.6 浇注事故分析浇注事故分析4.7 4.7 连铸技术经济指标连铸技术经济指标金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.要想使连铸生产稳定高效
3、地进行，并且保证铸坯质要想使连铸生产稳定高效地进行，并且保证铸坯质量，首先要准备好量，首先要准备好成分成分、温度温度、脱氧程度脱氧程度及及纯净度纯净度都合都合格的钢水。格的钢水。这里重点介绍这里重点介绍钢水温度钢水温度的要求的要求。另外，炼钢工序和连铸工序要紧密配合，步调一致。另外，炼钢工序和连铸工序要紧密配合，步调一致。4.1 4.1 连铸钢水的准备连铸钢水的准备 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.一、各元素含量控制一、各元素含量控制碳是钢中最基本的元素，对组织性能影响最大，尤其是需碳是钢中最基本的元素，对组织性能影响最大，尤其是需要在热处理状态下使用的钢，其影响更为突出。多炉连浇时，要在
4、热处理状态下使用的钢，其影响更为突出。多炉连浇时，各炉次间钢水含碳量的差别要求小于各炉次间钢水含碳量的差别要求小于 0.02%0.02%。锰也是钢中重要元素：锰也是钢中重要元素：Mn/SMn/S2424，可消除硫的危害。改善，可消除硫的危害。改善连铸钢水的流动性，应在成分允许的范围内适当增加连铸钢水的流动性，应在成分允许的范围内适当增加 Mn/SiMn/Si比，比，以把脱氧产物控制为液态。以把脱氧产物控制为液态。铝是钢水的强氧剂，铝是钢水的强氧剂，Al2O3Al2O3聚集，堵塞水口；聚集，堵塞水口；钢中微量元素：钢中微量元素：CuCu、SnSn、SbSb等元素在铸坯表面富集会产生等元素在铸坯表
5、面富集会产生细小表面晶间裂纹等。因此，对其含量有严格要求，如要求细小表面晶间裂纹等。因此，对其含量有严格要求，如要求 CuCu含量在含量在 0.02%0.02%以下，以下，SnSn含量在含量在 0.02%0.02%以下，以下，S S、P P含量在含量在 0.025%0.025%以下以下金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.二、洁净度二、洁净度 钢液的纯净度主要是指钢中气体氮、氢、氧和非金属夹钢液的纯净度主要是指钢中气体氮、氢、氧和非金属夹杂物的数量、形态和分布。杂物的数量、形态和分布。在当前炼钢及连铸水平下，一般认为，成品钢中的磷、硫、在当前炼钢及连铸水平下，一般认为，成品钢中的磷、硫、氧、氮、
6、氢总含量小于氧、氮、氢总含量小于 0.01%0.01%即为超洁净钢即为超洁净钢。最大限度地降低主原料带入转炉的硫。炼钢脱硫主要靠铁水最大限度地降低主原料带入转炉的硫。炼钢脱硫主要靠铁水预处理和钢水深脱硫预处理和钢水深脱硫最大限度地净化钢液：保护浇注；最大限度地净化钢液：保护浇注；宝钢炼钢厂采用了吹氩保护，设三重挡渣堰及过滤器，宝钢炼钢厂采用了吹氩保护，设三重挡渣堰及过滤器，采用镁钙质涂料和吸附氧化物的覆盖剂，效果良好采用镁钙质涂料和吸附氧化物的覆盖剂，效果良好。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.1 1、脱氧过程控制、脱氧过程控制预脱氧：预脱氧：Si Si 和和MnMn；SiO2SiO2增加钢
7、水粘度增加钢水粘度 形成液态硅酸锰形成液态硅酸锰终脱氧：终脱氧：AlAl；AlAl2 2O O3 3 降低钢水流动性降低钢水流动性 粘结水口或塞棒粘结水口或塞棒复合脱氧：复合脱氧：Ca Ca 和和AlAl2 2O O3 3 形成液态渣形成液态渣 63/SiMn15.01.0/AlCa金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、保护浇注、保护浇注无渣出钢：偏心炉底；挡渣球无渣出钢：偏心炉底；挡渣球保护浇注：保护渣；炉盖保护浇注：保护渣；炉盖 长水口，浸入式水口；氩封水口接头长水口，浸入式水口；氩封水口接头 炉外精炼炉外精炼 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.浇注温度浇注温度:指钢水进入结晶器时
8、的温度指钢水进入结晶器时的温度.也可以指中间包内的钢水也可以指中间包内的钢水温度温度.通常一炉钢水需在中间包内测温通常一炉钢水需在中间包内测温3 3次，即开浇后次，即开浇后5min5min、浇铸中、浇铸中期和浇铸结束前期和浇铸结束前5min,5min,而这而这3 3次温度的平均值被视为平均浇铸温次温度的平均值被视为平均浇铸温度。度。钢水的浇铸温度要求钢水的浇铸温度要求:(:(在一定范围内的合理温度在一定范围内的合理温度)在尽可能高的拉速下，保证铸坯出结晶器时形成在尽可能高的拉速下，保证铸坯出结晶器时形成足够厚度足够厚度的的坯壳，使连铸过程安全的进行下去；坯壳，使连铸过程安全的进行下去；在结晶器
9、内在结晶器内,钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯壳厚度钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量。能均匀的生长，保证铸坯表面质量。三、浇注温度的确定三、浇注温度的确定 中间包钢水温度的控制中间包钢水温度的控制金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.钢水温度过高的危害：钢水温度过高的危害：出结晶器坯壳薄，容易漏钢；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；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；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达；铸坯柱状晶发达；中心偏析加重，易产生中心线裂纹。
10、中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：钢水温度过低的危害：容易发生水口堵塞，浇铸中断；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；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，影响铸坯内在质量非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（浇注温度也称目标浇注温度）（浇注温度也称目标浇注温度）：T T浇浇=T=TL L+T T 式中：式中：T TL L液相线温度液相线温度 T T 钢水过热度钢水过热度1 1、液相线温度、液相线温度T TL L 液相线温度，即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的液相线温度，即开始凝固的
11、温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式基础。推荐一个计算公式 (普碳钢和低合金钢普碳钢和低合金钢)TL=1537-88%C+8%Si+5%Mn+30%P+25%S+5%Cu+4%Ni+2%Mo+2%V+1.5%Cr 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、钢水过热度、钢水过热度T T的确定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。钢种类别钢种类别 过热度过热度非合金结构钢非合金结构钢 10-2010-20铝镇静深冲钢铝镇静深冲钢 15-2515-25高碳、低合金钢高碳、低合金钢 5-155-15金属熔铸工艺学连铸F
12、eb.2011.四、出钢温度的确定四、出钢温度的确定 钢水过程温降分析钢水过程温降分析 钢水从出钢到进入中间包经历钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程：个温降过程：T总总=T1+T2+T3+T4+T5 T1 出钢过程的温降；出钢过程的温降；T2 出完钢钢水在运输和静置期间的温降出完钢钢水在运输和静置期间的温降 (1.01.5/min)；T3 钢包精炼过程的温降（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精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降 (0.51.2/min）;T5 钢水从钢包注入中间包的温降钢水从钢包注入中间包的温降。金属熔铸工艺学连铸Feb.
13、2011.1、T1 钢水从炼钢炉的出钢口流入钢包这个过程的温降分析：钢水从炼钢炉的出钢口流入钢包这个过程的温降分析：热量损失形式：热量损失形式：钢流辐射热损失、对流热损失、钢包吸热。钢流辐射热损失、对流热损失、钢包吸热。影响因素：影响因素：出钢时间、出钢温度及钢包的使用状况。出钢时间、出钢温度及钢包的使用状况。降低热量损失的措施：降低热量损失的措施：尽量降低出钢温度尽量降低出钢温度 减少出钢时间减少出钢时间 维护好出钢口，使出钢过程中最大程度保持钢流的完整性维护好出钢口，使出钢过程中最大程度保持钢流的完整性 钢包预热钢包预热 保持包底干净保持包底干净金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2、T2
14、 出完钢钢包内钢水到精炼开始前经过的运输和静置过程中出完钢钢包内钢水到精炼开始前经过的运输和静置过程中产生的温降分析：产生的温降分析：热量损失形式：热量损失形式：钢水上表面通过渣层的热损失、钢包包衬吸热。钢水上表面通过渣层的热损失、钢包包衬吸热。影响因素：影响因素：钢包的容量、包衬材质及温度，钢包的运输距离。钢包的容量、包衬材质及温度，钢包的运输距离。降低热量损失的措施：降低热量损失的措施：钢包烘烤、充分预热钢包烘烤、充分预热 减少留置时间减少留置时间 在钢包内加入合适的保温剂在钢包内加入合适的保温剂3、T3 钢包精炼过程的温降分析钢包精炼过程的温降分析 热量损失取决于二次精炼的时间和方法。热
15、量损失取决于二次精炼的时间和方法。例如例如:向钢包中吹向钢包中吹Ar,由于由于Ar气的搅拌强化了对流传热，同时气的搅拌强化了对流传热，同时Ar气气本身还吸热本身还吸热,所以随着吹所以随着吹Ar时间的延长及时间的延长及Ar气量的增加气量的增加,热量损失热量损失会增大会增大.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4 4、T4 钢包精炼结束钢水在静置和运往连铸平台的温降分析钢包精炼结束钢水在静置和运往连铸平台的温降分析：热量损失形式：热量损失形式：钢水上表面通过渣层的热损失、钢包包衬吸热。钢水上表面通过渣层的热损失、钢包包衬吸热。热量损失大小：热量损失大小：钢包内衬吸热降低钢包内衬吸热降低 加了保温剂
16、，温降减小加了保温剂，温降减小5、T5 钢水从钢包注入中间包过程中产生的温降分析：钢水从钢包注入中间包过程中产生的温降分析：热量损失形式：热量损失形式：辐射热损失、对流热损失、钢包吸热。辐射热损失、对流热损失、钢包吸热。影响因素：影响因素：钢流保护状况；中间包的容量、材质、钢流保护状况；中间包的容量、材质、烘烤温度及保温措施烘烤温度及保温措施降低热量损失的措施降低热量损失的措施：钢流需保护，采用长水口钢流需保护，采用长水口 减少浇铸时间减少浇铸时间 充分预热中间包内衬充分预热中间包内衬 中间包钢液面添加保温剂中间包钢液面添加保温剂 提高连浇炉数提高连浇炉数金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.T
17、出钢出钢=T浇浇+T总总 控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。每个钢种所要经过的工艺路线来确定。钢水温度控制要点钢水温度控制要点1、出钢温度控制：、出钢温度控制：提高终点温度命中率提高终点温度命中率确保从出钢到二次精炼站，钢包钢水温度处于目标范围之内确保从出钢到二次精炼站，钢包钢水温度处于目标范围之内2、充分发挥钢包精炼的温度与时间的协调作用、充分发挥钢包精炼的温度与时间的协调作用3、控制和
18、减少从钢包到中间包的温度损失、控制和减少从钢包到中间包的温度损失 采用长水口保护浇铸；钢包、中间包加保温剂采用长水口保护浇铸；钢包、中间包加保温剂 出钢温度的确定出钢温度的确定金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4、钢水在钢包中的温度控制、钢水在钢包中的温度控制根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施：实际生产中需采取在钢包
19、内调整钢水温度的措施：钢包吹氩调温。钢包吹氩调温。加废钢调温。加废钢调温。在钢包中加热钢水技术。在钢包中加热钢水技术。钢水包的保温。钢水包的保温。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4.2 4.2 中间包与结晶器冶金中间包与结晶器冶金一、中间包冶金一、中间包冶金 冶金工作者在中间包上采取了一系列的技术措施来强化和扩大中间包的冶金功冶金工作者在中间包上采取了一系列的技术措施来强化和扩大中间包的冶金功能，从而使中间包由一种简单的钢液过渡容器变成了一种重要的钢液精炼设备。能，从而使中间包由一种简单的钢液过渡容器变成了一种重要的钢液精炼设备。中间包冶金的概念包括中间包冶金的概念包括:1 1 净化、洁净
20、钢水的功能净化、洁净钢水的功能 2 2 调节钢水温度，均匀钢水温度。调节钢水温度，均匀钢水温度。3 3 改善钢水流动改善钢水流动 4 4 中间包内可以进行吹氩、喂丝、加热，起到微调成分，调节温度等冶中间包内可以进行吹氩、喂丝、加热，起到微调成分，调节温度等冶金功能。金功能。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.中间包及中间包车中间包及中间包车中间包作用：中间包作用：介于大包和结晶器之间，接受来自大包的钢水，并向结晶器分流，起到减压、稳流、除渣、储钢分流、均匀温度和成分以及冶金的作用；结结 构：构：呈“T”型，由包体、包盖组成，底部设有滑动水口机构，浸入式水口及夹持装置，并设溢流槽。金属熔铸工艺学
21、连铸Feb.2011.1 1、设置挡渣墙、设置挡渣墙图 5-5a所示。使用中取得了如下效果：提高了钢的清洁度；提高了钢的清洁度；使中间包流场均匀，消除了使中间包流场均匀，消除了死区；增大了钢水停留时间；死区；增大了钢水停留时间；增大了钢增大了钢 渣相互作用时渣相互作用时间；减少了水口堵塞间；减少了水口堵塞。随后，他们又对上述挡墙设备进行了改进，如图 5-5b所示，从图中看出，钢水向上流动的比例增大，避免了钢水在较短时间内流入水口。之后又设计安装了开有向上倾角的隔板，并取消了挡墙，如图 5-5c所示。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、防湍流垫改善中间包流动状态、防湍流垫改善中间包流动状
22、态防湍流垫防湍流垫安装在中间包底部的钢包注流冲击区，它使从钢包长水口冲出的钢流向注流中心折回，在防湍流垫内重复循环以消耗掉注流的动能，从而降低了注流速度，防止湍流的产生。容量大型化容量大型化 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3 3、向中间包底部吹气、向中间包底部吹气通过中间包底部的多孔砖向中间包内吹入惰性气体，如图 5-7所示，由于气泡上升运动，钢水的上升运动远大于不吹气时的运动，同时夹杂物上浮运动速度增大，无疑这对去除夹杂物更为有利。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4 4、中间包过滤技术、中间包过滤技术为了提高钢的清洁度，防止和减轻水口堵塞，近年来，美国、日本和我国相继开展了钢水过滤
23、技术的开发研究工作金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.5 5、中间包加热技术、中间包加热技术采用中间包内加热可保持最佳过热度浇铸、补充合金微调所需热量。n等离子体加热等离子体加热等离子加热的原理是利用氩气或氮气在电弧下离解成为等离子体的高温气体作为加热源，对中间包钢水进行加热。其特点是温度高，能量集中，功率调节快，温度控制精确，能量利用率高（大于 80%），气体选择灵活，不含对钢水有害的杂质。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.n电感应加热电感应加热感应加热法具有设备结构简单、加热速度快、电热效率高、成本低、操作方便等优点，但在浇铸初期钢水温度控制难度较大。由于感应加感应加热器安装在中间包下部
24、热器安装在中间包下部更接近结晶器更接近结晶器，从钢水的热流来看，其位置较为合理，同时，借助于电磁力可以搅拌钢水电磁力可以搅拌钢水，取代吹氩，因此有利于夹杂物上浮。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.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。（1）绝热保温；（2）吸收上浮夹杂；（3）隔绝空气l碳化稻壳；l中性渣：（CaO/SiO2=0.91.0）；l碱性渣：（CaO+MgO/SiO23）；l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。6 6、中间包覆盖剂、中间包覆盖剂金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.7 7、成分微调及夹杂物变性处理、成分微调及
25、夹杂物变性处理 向中间包内喂入各种合金包芯线各种合金包芯线，改变钢中夹杂物形态或调整某些微量合金元素或易氧化元素的含量8 8、复合工作衬净化钢液、复合工作衬净化钢液 中间包内净化钢液，法国索拉克钢铁公司研制了一种中间包钢液净化复合工作衬，这种中间包衬的主要成分为氧化钙、氧化钙、氧化镁和二氧化硅氧化镁和二氧化硅天然原材料作中间包衬材料。镁质材料垫层具有良好的隔热性能，能减少中间包内钢水的热损失；钙镁质材料表层除具有吸收钢中 Al2O3夹杂物的作用外，还具有脱硫、脱氮的作用。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.二、结晶器冶金二、结晶器冶金结晶器被称为连铸机的“心脏”，其作用是使钢水均匀快速地冷却，
26、钢水均匀快速地冷却，以形成厚度均匀、表面良好的初以形成厚度均匀、表面良好的初生坯壳，从而保证连铸的顺利进生坯壳，从而保证连铸的顺利进行。行。设计结晶器的根本目的，就在于使从结晶器出来的铸坯具有一定厚度的均匀坯壳，在机械应力和热应力的综合作用下，既不会拉断，也不致产生歪扭变形和裂纹等质量缺陷。结晶器本体由结晶器铜管、外水套、内水套和冷却水系统组成，足辊用于支撑导向坯壳很薄的铸坯。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.1 1、保证凝固坯壳均匀生长、保证凝固坯壳均匀生长合适的浸入式水口合适的浸入式水口形状、出口倾角以形状、出口倾角以及浸入深度。及浸入深度。电磁制动技术电磁制动技术液面自动控制技术液面自
27、动控制技术保护渣保护渣电磁搅拌技术电磁搅拌技术金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、液相穴夹杂物上浮与排除、液相穴夹杂物上浮与排除结晶器液相穴中的夹杂物，一部分随环流水平流动带到钢渣界面，一部分随冲击流股带入液相穴深处。前者有利于保护渣吸收，而后者夹杂物能否顺利上浮主要取决于流股冲击深度。采用电磁制动技术，抵消流股向下的冲力；向结晶器吹 Ar。试验表明，经中间包塞棒或浸入式水口向结晶器吹 Ar量为 5L/min，气泡能均匀分布在结晶器内，如吹 Ar量超过了 10L/min，就会引起结晶器“沸腾”；合适的保护渣性能有利于充分吸收上浮的夹杂金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3 3、结晶器微
28、合金化、结晶器微合金化结晶器喂包芯线结晶器喂稀土丝金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4 4、凝固组织的控制、凝固组织的控制在结晶器内加微型冷却剂（如微细铁末），喂入薄钢带或喷入金属粉末，以降低钢水过热度，使结晶器内钢水在液相线温度凝固，增加铸坯等轴晶区，改善铸态组织，减轻中心偏析。电磁搅拌金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.一、拉速定义一、拉速定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示.拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。二、拉速控制的意义二、拉速控制的意义：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.三、拉速确定：三、
29、拉速确定：1 1、确定原则、确定原则: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8-15mm。4.3 4.3 拉速的确定和控制拉速的确定和控制金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、影响因素、影响因素 A、机身长度（液穴长度）的限制 根据凝固的平方根定律，铸坯完全凝固时达到的厚度又 机身长度 得到拉速 B、拉坯力的限制 拉速提高，铸坯中的未凝固长度变长，各相应位置上凝固壳厚度变薄，铸坯表面温度升高，铸坯在辊间的鼓肚量增多。拉坯时负荷增加。超过拉拔转矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高
30、。C、结晶器导热能力的限制 根据结晶器散热量计算出，最高浇注速度 板坯为2.5米/分 方坯为3-4米/分DKtLvt22L KvD金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.D、拉坯速度对铸坯质量的影响 （1）降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析 （2）提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂 （3）为防止矫直裂纹，拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避开钢的热脆区。E、钢水过热度的影响 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。F、钢种影响 就含碳量而言，拉坯速度按低 碳钢、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
31、。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3 3、经验公式、经验公式L铸坯断面周长；F铸坯断面面积；S速度系数。FLSv金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.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为前提。通常结晶器周边供水2L/mm.min。进出水温差不超过10 0C，出水温度控制在45-50 0C为宜，水压控制在0.4-0.7Mpa.4.4 4.4 铸坯冷
32、却的控制铸坯冷却的控制一、一冷确定一、一冷确定金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.二、二冷确定二、二冷确定金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.1、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
33、整二冷喷水量.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3、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.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金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4.5 4.5 连铸生产工艺连铸生产工艺金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.1.1.上引锭杆上引锭杆 油缸驱动引锭杆放到中间轨道送入拉矫机引锭杆经二冷段入结晶器上100-150mm反 向 至 结 晶 器 下 口150mm处拉矫机引锭杆夹紧定位完成安装操作.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2
34、.2.开开 浇浇 精炼处理后钢水连铸回转台加保温盖转至浇注工位中间包小车至浇注工位中间包基座下降水口与结晶器对中开大包水口中间包加保温剂开中间包滑动水口实现开浇金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.钢包浇注钢包浇注 钢包就位-滑动水口-长水口-中间包中间包浇注中间包浇注(塞棒/水口-滑动水口-浸入式水口-结晶器)(1)塞棒开浇 (2)定径口开浇n正常浇注正常浇注金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.开浇操作要求开浇操作要求:好好;快快;稳稳好好中间包烘烤好；水口烘烤好；中间包烘烤好；水口烘烤好；快快钢包、中间包就位快；钢包开浇快；钢包、中间包就位快；钢包开浇快；稳稳中间包开浇稳；拉矫机启动要稳。中
35、间包开浇稳；拉矫机启动要稳。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3.3.启车拉矫启车拉矫启启 车车:从中间包开浇到拉矫机启动时间为10-15s,开始拉坯速度为0.5m/min。2min后达正常速度,之后根据钢水过热度调整拉速,启动拉矫机同时结晶器振动,二冷喷水;加保护渣加保护渣:中间包开浇后加保护渣,勤加少加,均匀覆盖;0.5-0.6kg/t;拉拉 坯坯:结晶器液面波动80-120mm3mm;矫矫 直直:铸坯在高温下通过拉矫机连续矫直,使弧形坯变成直线铸坯.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4.4.脱引锭杆脱引锭杆 引锭杆头部凹槽与注入结晶器钢水接触凝固成凸台，将铸坯与引锭杆挂接一起，拉出拉
36、矫机后，将引锭头抬起，实现铸坯与引锭杆分离。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.5.5.切切 割割 铸 坯 切 割 长 度 由PLC系统自动调节，当满足用户和下部工序要求时，夹钳夹住铸坯并与之同步，切割枪开始工作，切割完毕，夹钳松开，切割机复位。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.6.6.钢包更换钢包更换 根据回转台上重力传感器指示的钢水状态，在浇注近结束时控制滑动水口开度，根据大包下渣检测装置测定下渣情况，关闭水口。大包提起，脱长水口，回转180，将待浇钢包旋至中间包上方，实现多炉连浇。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.7.7.中间包更换中间包更换 根据包衬和浸入式水口寿命决定，一般10-
37、15次。更换过程：更换过程：大包长水口关闭后，提升并脱长 水 口，至 中 间 包 液 面 高 度200mm时，关中包滑动水口并停拉矫，中包升起至待机位，另一预热好的中包开到浇钢位，机座下降，对中水口，按开浇操作进行。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.8.8.停停 车车 大包和中包滑动水口关闭。当中包水口关闭时向结晶器内加冷钢，以加速尾坯凝固。降低拉速到0.5m/min，同时二冷强度下降。待尾坯凝固后，将其拉出。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4.6 4.6 浇注事故分析浇注事故分析一、钢包滑动水口故障一、钢包滑动水口故障：1、不能自动开浇：烧氧引流2、钢包注流失控金属熔铸工艺学连铸Feb
38、.2011.二、中间包故障二、中间包故障1、开浇自动浇钢2、开浇后控制失灵3、水口结瘤堵塞金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.连续铸钢过程中，凝固坯壳出结晶器后，抵抗不住钢水静压力的作用，致使钢水从坯壳薄弱处流出造成的事故。发生漏钢事故会造成设备损坏、连铸停浇、钢水返回等问题,严重影响连铸机的正常生产。连铸漏钢的种类较多,有开浇漏钢、悬挂漏钢、粘结漏钢、卷渣漏钢和切断漏钢等。漏钢的情况不同,其产生的原因和机理也不尽相同。三、漏钢三、漏钢金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.漏钢的种类漏钢的种类(1)开浇漏钢。开浇后拉坯起步时由于引锭杆头部密封不良所致。(2)悬挂漏钢。结晶器角缝大、角垫板凹陷或铜
39、板划伤，使结晶器拉坯阻力增大，极易发生起步悬挂漏钢。(3)裂纹漏钢。在结晶器内坯壳产生严重纵裂、角裂或脱方(见鼓肚与菱变)，铸坯出结晶器造成的漏钢。(4)夹渣漏钢。由于在结晶器内渣块或异物裹入凝固壳局部区域，使坯壳厚度太薄而造成漏钢。(5)粘结漏钢粘结漏钢。由于结晶器保护渣润滑不良，使坯壳粘结在结晶器铜壁而拉断造成漏钢。(6)切割漏钢。当拉速太快，二次冷却太弱，致使铸坯内液相穴过长，铸坯切割后中心未凝固的钢液流出。某厂对所生产的500万t板坯统计表明各类漏钢所占比例为：开浇91，夹渣23，粘结455 0，裂纹227，鼓肚46，水口凝钢23，其他45。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸
40、工艺学连铸Feb.2011.引起漏钢的因素引起漏钢的因素(1)设备因素。结晶器磨损以致失去锥度，铸坯脱方严重，对弧不准，结晶器注流不对中等。(2)工艺操作因素。拉速过快，注温过高，水口不对中，结晶器液面波动太大，冷却强度不足等。(3)坯壳悬挂。结晶器铜板变形，内壁划伤，液渣膜润滑中断等。(4)异物嵌入凝固壳。如液面波动太大时结晶器未熔渣块卷入凝固壳。(5)保护渣性能不良。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.避免粘结漏钢措施避免粘结漏钢措施(1)改进自动润滑系统，提高润滑渣的质量(2)加强结晶器的在线管理，确定振动参数和合理的负滑脱率(3)减小结晶器液面波动，自动检测控制装置(4)降低钢水过热度
41、(5)开发利用漏钢预报系统，作到提前预防，避免粘结拉断的产生。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4.7 4.7 连铸技术经济指标连铸技术经济指标连铸比连铸比：rate of continuous casting productivity 连铸比是指连铸合格坯产量占钢总产量的百分比。此值代表了一个国家或钢铁企业连续铸钢技术发展的水平。平均连浇炉数平均连浇炉数：提高中间包的连浇炉数是提高连铸机生产率、降低操作费用的重要措施。多炉连浇是个综合指标，受多种因素的影响，也代表生产管理的水平。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.一、连铸过程自动检测连铸过程自动检测第五节第五节 连铸过程检测与自动控制连铸
42、过程检测与自动控制（一）中间包钢液温度测定1、中间包钢液温度的点测 用快速测温头及数字显示二次仪测量温度。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2 2、中间包钢液温度的连续测定 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（二）结晶器液面控制1、放射性同位素测量法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2、红外线结晶器液面测量法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3、热电偶结晶器液面测量法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.4、激光结晶器液面测量法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（三）连铸机漏钢预报装置金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（四）连铸二次冷却水控制金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（五）
43、铸坯表面缺陷在线检测1、工业电视摄象法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2、涡流检测法金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.二、连铸过程质量控制（一）提高钢纯净度的措施1、无渣出钢2、选择合适的精炼处理方式 3、采用无氧化浇注技术 4、充分发挥中间罐冶金净化器的作用 5、选用优质耐火材料 6、充分发挥结晶器的作用 7、采用电磁搅拌技术，控制注流运动 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（二）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，但总体来讲，主要是受结晶
44、器内钢液凝固所控制。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（三）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。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.1、减少铸坯内部裂纹的措施（1）采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术 （2）二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧 （3）二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀 （4
45、）合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2、夹杂物的控制从从炼炼钢钢精精炼炼连连铸铸生生产产洁洁净净钢钢，主主要要控控制制对对策策是是：(1 1)控控制制炼炼钢钢炉炉下下渣渣量量 l 挡挡渣渣法法（偏偏心心炉炉底底出出钢钢、气气动动法法、挡挡渣渣球球）；l 扒扒渣渣法法：目目标标是是钢钢包包渣渣层层厚厚 5 50 0m mm m，下下渣渣2 2k kg g/t t。(2 2)钢钢包包渣渣氧氧化化性性控控制制 出出钢钢渣渣中中高高（F Fe eO O+M Mn nO O）是是渣渣子子氧氧势势量量度度。l（F Fe eO O+M Mn nO O）板板坯坯T T
46、O O 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.(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）50m）去除，采用中间包控流技术；l小颗粒夹杂（50m）去除：中间包钙质过滤器中间包电磁旋转金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.(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%金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.(1 10
47、 0)防防止止A Ar r气气泡泡吸吸附附夹夹杂杂物物 对对A Al lK K钢钢，采采用用浸浸入入式式水水口口吹吹A Ar r防防止止水水口口堵堵塞塞，但但吹吹A Ar r会会造造成成：l 水水口口堵堵塞塞物物破破碎碎进进入入铸铸坯坯，大大颗颗粒粒A Al l2 2O O3 3轧轧制制延延伸伸会会形形成成表表面面成成条条状状缺缺陷陷 l 2 20 00 0m m易易在在冷冷轧轧板板表表面面形形成成条条状状缺缺陷陷。为为解解决决水水口口堵堵塞塞问问题题，可可采采用用：钙钙处处理理改改善善钢钢水水可可浇浇性性 钙钙质质水水口口 无无C C质质水水口口 目目前前还还是是广广泛泛采采用用吹吹 A A
48、r r 来来防防止止堵堵塞塞。生生产产洁洁净净钢钢总总的的原原则则是是：钢钢水水进进入入结结晶晶器器之之前前尽尽可可能能排排除除A Al l2 2O O3 3。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.(11)(11)结晶器钢水流动控制结晶器钢水流动控制金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.（四）连铸坯形状缺陷及控制1、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。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.减少鼓肚应采取措施 降低
49、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。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.2、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。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.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。控制好钢液成分。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.3、圆铸坯变形 圆
50、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。金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.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 金属熔铸工艺学连铸Feb.2011.三、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
