煉鋼連鑄工藝流程的介紹

1、連鑄工藝流程介紹將高溫鋼水澆注到一個個的鋼錠模內(nèi)，而是將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆到一個或幾個用強(qiáng)制水冷帶有“活底”(叫引錠頭)的銅模內(nèi)(叫結(jié)晶器)，鋼水很快與“活底”凝結(jié)在一起，待鋼水凝固成一定厚度的坯殼后，就從銅模的下端拉出“活底”，這樣已凝固成一定厚度的鑄坯就會連續(xù)地從水冷結(jié)晶器內(nèi)被拉出來，在二次冷卻區(qū)繼續(xù)噴水冷卻。帶有液芯的鑄坯，一邊走一邊凝固，直到完全凝固。待鑄坯完全凝固后，用氧氣切割機(jī)或剪切機(jī)把鑄坯切成一定尺寸的鋼坯。這種把高溫鋼水直接澆注成鋼坯的新工藝，就叫連續(xù)鑄鋼。 【導(dǎo)讀】：轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連

2、續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺、中間包，結(jié)晶器、拉矯機(jī)等。本專題將詳細(xì)介紹轉(zhuǎn)爐（以及電爐）煉鋼生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補(bǔ)充指正。  連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。將裝有精煉好鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機(jī)與結(jié)晶振動裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。連鑄鋼水的準(zhǔn)備一、連鑄鋼水的溫

3、度要求：鋼水溫度過高的危害：出結(jié)晶器坯殼薄，容易漏鋼；耐火材料侵蝕加快，易導(dǎo)致鑄流失控，降低澆鑄安全性；增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；鑄坯柱狀晶發(fā)達(dá)；中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂 紋。鋼水溫度過低的危害：容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；連鑄表面容易產(chǎn)生結(jié)皰、夾渣、裂紋等缺陷； 非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內(nèi)在質(zhì)量。二、鋼水在鋼包中的溫度控制：根據(jù)冶煉鋼種嚴(yán)格控制出鋼溫度，使其在較窄的范圍內(nèi)變化；其次，要最大限度地減少從出鋼、鋼包中、鋼包運(yùn)送途中及進(jìn)入中間包的整個過程中的溫降。實際生產(chǎn)中需采取在鋼包內(nèi)調(diào)整鋼水溫度的措施：1）鋼包吹氬調(diào)溫2）加廢鋼調(diào)溫3）在鋼包中加熱鋼水技術(shù)4）鋼水包的保溫中間包

4、鋼水溫度的控制一、澆鑄溫度的確定澆鑄溫度是指中間包內(nèi)的鋼水溫度，通常一爐鋼水需在中間包內(nèi)測溫3次，即開澆后5min、澆鑄中期和澆鑄結(jié)束前5min,而這3次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫度。澆鑄溫度的確定可由下式表示（也稱目標(biāo)澆鑄溫度）：T=TL+T 。二、液相線溫度：即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的基礎(chǔ)。推薦一個計算公式：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 三、鋼水過熱度的確定鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質(zhì)量要求和澆鑄性能來確定。鋼種類別 &#

5、160;        過熱度非合金結(jié)構(gòu)鋼      10-20鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼      15-25高碳、低合金鋼    5-15四、 出鋼溫度的確定鋼水從出鋼到進(jìn)入中間包經(jīng)歷5個溫降過程：T總=T1+T2+T3+T4+T5T1出鋼過程的溫降；T2出完鋼鋼水在運(yùn)輸和靜置期間的溫降 (1.01.5/min)；T3鋼包精煉過程的溫降（610/min）；T4精煉后鋼水在靜置和運(yùn)往連鑄平臺的溫降(51.2/

6、min）；T5鋼水從鋼包注入中間包的溫降。T出鋼 = T澆+T總控制好出鋼溫度是保證目標(biāo)澆鑄溫度的首要前提。具體的出鋼溫度要根據(jù)每個鋼廠在自身溫降規(guī)律調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)每個鋼種所要經(jīng)過的工藝路線來確定。拉速的確定和控制一、拉速控制作用:拉速定義:拉坯速度是以每分鐘從結(jié)晶器拉出的鑄坯長度來表示。拉坯速度應(yīng)和鋼液的澆注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行,而且可以提高連鑄生產(chǎn)能力,改善鑄坯的質(zhì)量.現(xiàn)代連鑄 追求高拉速。二、拉速確定原則:確保鑄坯出結(jié)晶器時的能承受鋼水的靜壓力而不破裂，對于參數(shù)一定的結(jié)晶器，拉速高時，坯殼薄；反之拉速低時則形成的坯殼厚。一般，拉速應(yīng)確保出結(jié)晶器的坯

7、殼厚度為12-14mm。影響因素：鋼種、鋼水過熱度、鑄坯厚度等。1）機(jī)身長度的限制根據(jù)凝固的平方根定律，鑄坯完全凝固時達(dá)到的厚度： 又機(jī)身長度： 得到拉速： 2）拉坯力的限制拉速提高，鑄坯中的未凝固長度變長，各相應(yīng)位置上凝固殼厚度變薄，鑄坯表面溫度升高，鑄坯在輥間的鼓肚量增多。拉坯時負(fù)荷增加。超過拉拔轉(zhuǎn)矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。3）結(jié)晶器導(dǎo)熱能力的限制根據(jù)結(jié)晶器散熱量計算出，最高澆注速度：板坯為2.5米/分方坯為3-4米/分4）拉坯速度對鑄坯質(zhì)量的影響（1）降低拉速可以阻止或減少鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析（2）提高拉速可以防止鑄坯表面產(chǎn)生縱裂和橫裂（3）為防

8、止矯直裂紋，拉速應(yīng)使鑄坯通過矯直點時表面溫度避開鋼的熱脆區(qū)。5）鋼水過熱度的影響一般連鑄規(guī)定允許最大的鋼水過熱度，在允許過熱度下拉速隨著過熱度的降低而提高，如圖1所示。6）鋼種影響：就含碳量而言，拉坯速度按低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼的順序由高到低。就鋼中合金含量而言，拉速按普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼順序降低。 第四節(jié) 鑄坯冷卻的控制鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻即一冷確定，其冷卻效果可以由通過結(jié)晶器壁傳出的熱流的大小來度量1）一冷作用：一冷就是結(jié)晶器通水冷卻。其作用是確保鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)形成一定的初生坯殼。2）一冷確定原則：一冷通水是根據(jù)經(jīng)驗，確定以在一定工藝條件下鋼水在結(jié)晶器內(nèi)能夠形成足夠的坯殼厚

9、度和確保結(jié)晶器安全運(yùn)行的前提。通常結(jié)晶器周邊供水2L/mm·min。進(jìn)出水溫差不超過8，出水溫度控制在45-500。3）二冷作用:二次冷卻是指出結(jié)晶器的鑄坯在連鑄機(jī)二冷段進(jìn)行的冷卻過程.其目的是對帶有液芯的鑄坯實施噴水冷卻,使其完全凝固,以達(dá)到在拉坯過程中均勻冷卻.4）二冷強(qiáng)度確定原則:二冷通常結(jié)合鑄坯傳熱與鑄坯冶金質(zhì)量兩個方面來考慮.鑄坯剛離開結(jié)晶器,要采用大量水冷卻以迅速增加坯殼厚度,隨著鑄坯在二冷區(qū)移動,坯殼厚度增加,噴水量逐漸降低.因此,二冷區(qū)可分若干冷卻段,每個冷卻段單獨進(jìn)行水量控制.同時考慮鋼種對裂紋敏感性而有針對性的調(diào)整二冷噴水量.二、連鑄坯表面質(zhì)量及控制 （

10、一）連鑄過程質(zhì)量控制1）提高鋼純凈度的措施（1）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式（3）采用無氧化澆注技術(shù)（4）充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用（5）選用優(yōu)質(zhì)耐火材料（6） 充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用（7） 采用電磁攪拌技術(shù)，控制注流運(yùn)動（二）連鑄坯表面質(zhì)量及控制連鑄坯表面質(zhì)量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整，也是影響金屬收得率和成本的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。連鑄坯表面缺陷形成的原因較為復(fù)雜，但總體來講，主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固所控制，如圖14所示。 圖14  連鑄坯表面缺陷示意圖（三）連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量是指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)、

11、偏析程度、內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。凝固結(jié)構(gòu)是鑄坯的低倍組織，即鋼液凝固過程中形成等軸晶和柱狀晶的比例。鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關(guān)，如圖15，圖16所示。 圖15  鑄坯內(nèi)部缺陷示意圖 圖16  “V”形偏析1）減少鑄坯內(nèi)部裂紋的措施（1）采用壓縮澆鑄技術(shù)，或者應(yīng)用多點矯直技術(shù)（2）二冷區(qū)采用合適夾輥輥距，支撐輥準(zhǔn)確對?。?）二冷水分配適當(dāng)，保持鑄坯表面溫度均勻（4）合適拉輥壓下量，最好采用液壓控制機(jī)構(gòu)2）夾雜物的控制從煉鋼    精煉    連鑄生產(chǎn)潔凈鋼，主要控制

12、對策是：（1）控制煉鋼爐下渣量  擋渣法（偏心爐底出鋼、氣動法、擋渣球）  扒渣法：目標(biāo)是鋼包渣層厚50mm，下渣2Kg/t（2）鋼包渣氧化性控制  出鋼渣中高（FeO+MnO）是渣子氧勢量度。（FeO+MnO）板胚TO（3）鋼包精煉渣成分控制不管采用何種精煉方法（如RH、LF、VD），合理攪拌強(qiáng)度和合理精煉渣組成是獲得潔凈鋼水的基礎(chǔ)。合適的鋼包渣成分：CaO/ Al2O31.51.8，CaO/ SiO2=813，（FeO+MnO）5。高堿度、低熔點、低氧化鐵、富CaO鈣鋁酸鹽的精煉渣，能有效吸收大顆粒夾雜物，降低總氧。（4）保護(hù)澆注  鋼水保護(hù)是防止鋼

13、水再污染生產(chǎn)潔凈鋼重要操作  保護(hù)澆注好壞判斷指標(biāo)：NN鋼包N中包；AlsAl鋼包Al中包   保護(hù)方法：中包密封充Ar；鋼包    中間包長水口，N1.5PPm甚至為零；中間包    結(jié) 晶器浸入式水口(5)中間包控流裝置  中間包不是簡單的過渡容器，而是一個冶金反應(yīng)容器，作為鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前進(jìn)一步凈化鋼水  中間包促進(jìn)夾雜物上浮其方法：    a.增加鋼水在中間包平均停留時間t：tw/（a×b××v）。中間包向大容量深熔

14、池方向發(fā)展。    b.改變鋼水在中間包流動路徑和方向，促進(jìn)夾雜物上浮。（6）中間包復(fù)蓋劑    中間包是鋼水去除夾雜物理想場所。鋼水面上復(fù)蓋劑要有效吸收夾雜物。  碳化稻殼；  中性渣：（CaO/SiO2=0.91.0）  堿性渣：（CaO+MgO/SiO23）  雙層渣渣中（SiO2）增加，鋼水中TO增加。生產(chǎn)潔凈鋼應(yīng)用堿性復(fù)蓋劑。（7）堿性包襯    鋼水與中間包長期接觸，鋼水與包襯的熱力學(xué)性能必須是穩(wěn)定的，這是生產(chǎn)潔凈鋼的一個重要條件。包襯材質(zhì)中SiO2增加

15、，鑄坯中總氧TO是增加，因此生產(chǎn)潔凈鋼應(yīng)用堿性包襯。    對低碳Al -K鋼，中間包襯用Mg-Ca質(zhì)涂料（Al2O30），包襯反應(yīng)層中Al2O3可達(dá)21，說明能有效 吸附夾雜物。（8）鋼種微細(xì)夾雜物去除  大顆粒夾雜（>50m）去除，采用中間包控流技術(shù)  小顆粒夾雜（<50m）去除：  中間包鈣質(zhì)過濾器  中間包電磁旋轉(zhuǎn)（9）防止?jié)沧⑦^程下渣和卷渣  加入示蹤劑追蹤鑄坯中夾雜物來源  結(jié)晶器渣中示蹤劑變化  鑄坯中夾雜物來源，初步估算外來夾雜物占41.6%二次氧化占 39%，脫氧產(chǎn)

16、物為20%（10）防止Ar氣泡吸附夾雜物對AlK鋼，采用浸入式水口吹A(chǔ)r防止水口堵塞，但吹A(chǔ)r會造成：  水口堵塞物破碎進(jìn)入鑄胚，大顆粒Al2O3軋制延伸會形成表面成條狀缺陷  1mmAr氣泡上浮困難，它是Al2O3和渣粒的聚合地，當(dāng)氣泡尺寸>200m易在冷軋板表面形成條狀缺陷。為解決水口堵塞問題，可采用：鈣處理改善鋼水可澆性鈣質(zhì)水口無C質(zhì)水口目前還是廣泛采用吹A(chǔ)r來防止堵塞。生產(chǎn)潔凈鋼總的原則是：鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前盡可能排除Al2O3。（11）結(jié)晶器鋼水流動控制三、連鑄坯形狀缺陷及控制（一）鼓肚變形帶液心的鑄坯在運(yùn)行過程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼中鋼液靜壓力作用下

17、，發(fā)生鼓脹成凸面的現(xiàn)象，稱之為鼓肚變形。板坯寬面中心凸起的厚度與邊緣厚度之差叫鼓肚量，用以衡量鑄坯彭肚變形程度。減少鼓肚應(yīng)采取措施 ：（1）降低連鑄機(jī)的高度（2）二冷區(qū)采用小輥距密排列；鑄機(jī)從上到下輥距應(yīng)由密到疏布置（3）支撐輥要嚴(yán)格對中（4）加大二冷區(qū)冷卻強(qiáng)度（5） 防止支撐輥的變形，板坯的支撐輥最好選用多節(jié)輥 圖17  鑄坯鼓肚示意圖（二）菱形變形菱形變形也叫脫方。是大、小方坯的缺陷。是指鑄坯的一對角小于90°，另一對角大于90°；兩對角線長 度之差稱為脫方量。應(yīng)對菱變的措施 ：（1）選用合適錐度的結(jié)晶器（2）結(jié)晶器最好用軟水冷卻（3）保持結(jié)晶器內(nèi)腔

18、正方形，以使凝固坯殼為規(guī)正正的形狀（4）結(jié)晶器以下的600mm距離要嚴(yán)格對??；并確保二冷區(qū)的均勻冷卻（5）控制好鋼液成分（三）圓鑄坯變形   圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴(yán)重。形成橢圓變形的原因有：（1）圓形結(jié)晶器內(nèi)腔變形（2）二冷區(qū)冷卻不均勻（3）連鑄機(jī)下部對弧不準(zhǔn)（4）拉矯輥的夾緊力調(diào)整不當(dāng)，過分壓下可采取相應(yīng)措施：（1）及時更換變形的結(jié)晶器（2）連鑄機(jī)要嚴(yán)格對?。?）二冷區(qū)均勻冷卻（4）可適當(dāng)降低拉速（四）夾雜物的控制提高鋼純凈度的措施：（1）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式（3）采用無氧化澆注技術(shù)（4）充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用（5）選用優(yōu)質(zhì)耐火材料（6）充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用（7） 采用電磁攪拌技術(shù)，控制注流運(yùn)動（五）間包冶金當(dāng)前對鋼產(chǎn)品質(zhì)量的要求變得更加嚴(yán)格。中間包不僅僅只是生產(chǎn)中的一個容器，而且在純凈鋼的生產(chǎn)中發(fā) 揮著重要作用。70年代認(rèn)識到改變中間包形狀和加大中間包容積可以達(dá)到延長鋼液的停留時間，提高夾雜物去除率的目的；安裝擋渣墻，控制鋼液的流動，實現(xiàn)夾雜物有效碰撞、長大和上浮。80年代發(fā)明了多孔導(dǎo)流擋墻和中間