連鑄考試重點

1、連鑄概念：連鑄為連續(xù)鑄鋼(CC-Continuous Casting)簡稱，是將精煉后的鋼水用連鑄機澆注、冷凝、矯直、切割得到鑄坯的生產(chǎn)工序，是連接煉鋼和軋鋼的中間環(huán)節(jié)。連鑄主要設備包括：鋼包(盛鋼桶)回轉臺、中間包(罐)、結晶器(一次冷卻)、結晶器振動機構、二次冷卻裝置、拉坯矯直裝置(拉矯機)、切割裝置和鑄坯運出裝置等。advantages of CC& IC Considerable energy savings. Less scrap produced, i.e. improved yield. Improved labor productivity. Improved qual

2、ity of steel. Reduced pollution. Reduced capital costs. Increased use of purchased scrap when output is maximized.1.3 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性1)簡化了鋼坯生產(chǎn)工序，縮短了工藝流程，節(jié)省投資；a. 省去了脫模、整模、鋼錠均熱、初軋開坯等工序。b. 薄板連鑄機，又省去了粗軋機組。 2) 提高了金屬收得率和成材率；由于在一個機組上連續(xù)澆注出鋼坯來，可以提高金屬收得率達7%-8%，成材率提高10%-15%，成本可以降低約10%-12%；3)降低了能源消耗。據(jù)日本資料介紹，連鑄的能源消耗僅為模

3、鑄工藝的13.5%-20.8%；4)生產(chǎn)過程機械化、自動化程度高，改善勞動條件?？梢圆捎糜嬎銠C自動控制，易于實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；5)提高鑄坯質量，擴大品種。連鑄坯斷面比較小，冷卻速度大，枝晶間距小，偏析程度小，尤其沿鑄坯長度方向化學成分均勻。此外，除沸騰鋼外幾乎所有鋼種均可以采用連鑄工藝生產(chǎn)，而且質量很好。6)與軋鋼銜接良好。1.臺數(shù)：凡是共用一個鋼包(盛鋼桶)同時澆注一流或多流鑄坯的一套連鑄設備，稱為一臺連鑄機。2.機組：一臺鑄機中具有獨立傳動和工作系統(tǒng)，當其它機組出現(xiàn)故障時仍可照常工作的一套連鑄設備稱為一個機組。一臺連鑄機可以是單機組，也可以是多機組。3.流數(shù)：對于每臺連鑄機來說，同時能澆注鑄坯

4、的總根數(shù)叫連鑄機流數(shù)。凡一臺連鑄機只有一個機組，又只能澆注一根鑄坯叫一機一流。如能同時澆注兩根以上的鑄坯叫一機多流。凡一臺連鑄機具有多個機組又分別澆注多根鑄坯的，稱為多機多流。一機多流與多機多流相比，設備重量輕，投資省，但一機多流如有一流出事故，可造成全機停產(chǎn)，且生產(chǎn)操作及流間配合困難。近年來，方坯最高澆8流，多數(shù)用24流。板坯最多澆4流，多數(shù)用l2流。連鑄比：指連鑄合格坯產(chǎn)量占合格鋼總產(chǎn)量的百分比。 從上世紀50年代連鑄工業(yè)化開始，60年來連鑄機發(fā)展經(jīng)歷了由立式、立彎式到弧形的演變過程，目前連鑄機型采用最多的是全弧形和弧形帶直線段(或者是立彎式)。連鑄機可以按照多種形式分類：1)按照連鑄機結

5、構外形或鑄坯運行軌跡分：立式、立彎式、直結晶器多點彎曲式、直結晶器弧形、弧形、橢圓形和水平連鑄機。2)按照連鑄機所澆注斷面大小和外形分：厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圓坯、異型鋼坯及橢圓形鋼坯連鑄機和薄帶連鑄機等。3)按鋼水的靜壓頭(鑄機垂直高度與鑄坯厚度比值H/D)分：高頭型、標準頭型、低頭型和超低頭型連鑄機等。4)連鑄機按一個機組共用一個大包所能澆注坯數(shù)分：臺®機®流。單流或一機一流，雙流或者一機二流或者二機二流；多機多流。5)按拉速分類有：高拉速和低拉速連鑄機。主要區(qū)別在于：高拉速時鑄坯帶液芯矯直，低拉速時鑄坯全凝固矯直。1.7立式連鑄機特點基本特征：連鑄機主要設備

6、如中間包、結晶器及其振動裝置等均上下依次序排列在一條垂直線上。主要優(yōu)點：鑄坯四面冷卻均勻；非金屬夾雜物易于上浮；成分和夾雜物偏析較??；主體設備結構均簡單，可省去一套矯直裝置；占地面積小，設備緊湊；二次冷卻裝置和夾輥等結構簡單，便于維護；鑄坯在結晶凝固過程中，不受任何機械外力作用。高溫鑄坯無彎曲變形，鑄坯表面和內部裂紋少，為獲得高質量鑄坯創(chuàng)造更有利的條件；適于優(yōu)質鋼、合金鋼和對裂紋敏感鋼種的澆注。主要缺點：鑄機機身很高，由此帶來一系列問題：鋼水靜壓大，極易使凝固坯殼產(chǎn)生鼓肚變形，從而導致鑄坯質量惡化。機身高達2040m，基建費用高，安裝維修不方便。因不能把鑄機高度增加過高，故只能低速澆注，不能延

7、長冶金長度，生產(chǎn)率低；隨著生產(chǎn)率進一步提高，鑄坯尺寸增大，拉速需加快，使立式連鑄機還要加高，其缺點會更加突出，發(fā)展受到嚴重限制。只適于澆注小斷面鑄坯。1.7 水平連鑄機目前其工藝和裝備在國外已較為成熟，正在向擴大鋼種、斷面形狀和尺寸方向發(fā)展。主要特征：結晶器、二次冷卻區(qū)、拉矯機、切割裝置等設備安裝在水平位置上，在澆注過程中鑄坯始終保持水平運動，不受彎曲或矯直，屬無氧化澆注。主要優(yōu)點：高度最低，設備簡單、投資省、維護方便；鋼水靜壓力小，避免了鑄坯的鼓肚變形；中間包與結晶器全封閉，實現(xiàn)無氧化澆注，鑄坯的清潔度高，夾雜物含量少；沒有彎曲矯直產(chǎn)生裂紋的可能性，鑄坯質量好；適合澆注特殊鋼、高合金鋼。主要

8、缺點：澆注的鑄坯斷面小，它受拉坯時的慣性力限制；結晶器石墨套和分離環(huán)價格較高，增加了鑄坯成本規(guī)格的表示方法： 弧形連鑄機規(guī)格表示方法為：aRb-C a1臺連鑄機的機組數(shù)，若機組數(shù)為1可省略； R機型為弧形或橢圓形連鑄機； b連鑄機的圓弧半徑，m；若橢圓形鑄機為多個 半徑之乘積，也表示可澆注坯的最大厚度： 坯厚= b/(3036)mm C表示鑄機拉坯輥輥身長度，mm，還表示可容納 鑄坯的最大寬度： 坯寬=C-(150200)mm例如：(1) 3R5.25-240 表示此臺連鑄機為3機，弧形連鑄機，圓弧半徑為5.25m，拉坯輥身長為240mm。(2) R10-2300 表示此連鑄機為1機，弧形連鑄

9、機，圓弧半徑為10m，拉坯輥輥身長度為2300mm，(澆注板坯的最大寬度為2300-150200)=(21502100)mm。(3) R3×4×6×12-350(也有寫作R3/4/6/12-350)表示該連鑄機為1機橢圓形連鑄機，四段弧半徑分別為3m、4m、6m和12m，拉坯輥輥身長度為350mm。中間包是連鑄機鋼水包和結晶器之間鋼水過渡的裝置，用來穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對坯殼的沖刷，以利于非金屬夾雜物上浮，從而提高鑄坯質量。中間包是由鋼板焊結的殼體，其內襯有隔熱層、永久層和工作層中間包冶金：將鋼包精煉中采用的措施移植到中間包，把中間包作為鋼包與結晶器之間的一個精煉反

10、應器，以進一步凈化鋼水，提高鑄坯質量。引錠桿由引錠頭、過渡件和桿身組成。根據(jù)電磁攪拌器在鑄機冶金長度上的不同安裝位置有以下3種方式：結晶器電磁攪拌MEMS：安裝在結晶器銅管外面。二冷區(qū)電磁攪拌SEMS：安裝在鑄坯外面。凝固末端電磁攪拌FEMS：安裝在鑄坯外面，用于方坯連鑄。鑄坯斷面:小方坯,大方坯矩形坯板坯圓坯小方坯：£150mm×150mm；大方坯：(151mm×151mm)(450mm×450mm)；矩形坯：(150mm×l00mm)(400mm×630mm)；板坯：150mm×600mm300mm×2640m

11、m；圓坯：f80mm450mm。對高拉速連鑄機，鑄機半徑相當大，為了減小鑄機半徑，而采用帶液芯多點矯直在連鑄過程中必須使鋼水與空氣隔絕，這就是無氧保護澆注技術。解決了什么問題：鋼水從鋼包注入中間包或者從中間包注入結晶器的過程中，不可避免地要與空氣接觸發(fā)生氧化反應和吸收氣體。如果不采取措施，即使鋼水經(jīng)過了各種處理，鋼水的純度很高，還是會發(fā)生二次氧化，往往在鑄坯、鋼板和成品加工過程中出現(xiàn)種種表面或內部缺陷，使其機械性能變壞。、結晶器是連鑄機的關鍵部件，其作用是：在盡可能高的拉速下，保證出結晶器坯殼厚度，通過結晶器的振動，使坯殼脫離結晶器壁而不被拉斷和拉漏；保證坯殼均勻穩(wěn)定生成，鑄坯周邊厚度均勻；使

12、鋼液逐漸凝固成所需要規(guī)格、形狀的坯殼； 通過調整結晶器的參數(shù)，使鑄坯不產(chǎn)生脫方、鼓肚和裂紋等缺陷。良好的結晶器應具有下列性能：(1)良好的導熱性。能使鋼液快速凝固，形成足夠厚度的坯殼。結晶器長度較短，一般不超過1m，在這樣短的距離內要能帶走大量熱量，要求它必須具有良好導熱性能。若導熱性能差，會使出結晶器的坯殼變薄，為防止拉漏，只好降低拉速，因此結晶器具有良好的導熱性是實現(xiàn)高拉速的重要前提；(2)結構剛性要好。結晶器內壁與高溫鋼液接觸，外壁通冷卻水，其壁厚又很薄(僅有1020mm)，因此在厚度方向溫度梯度極大，熱應力很大，其結構必須具有較大剛度，不易變形；(3)裝拆和調整方便。為了能快速改變鑄坯

13、尺寸或快速修理結晶器，以提高連鑄機的生產(chǎn)能力，現(xiàn)代結晶器都采用了整體吊裝或在線調寬技術；(4)工作壽命長。結晶器在高溫狀況下伴隨有鑄坯和結晶器內壁之間的滑動摩擦，因此結晶器內壁的材質應有良好的耐磨性和較高的再結晶溫度；(5)振動時慣性力要小。為提高鑄坯表面質量，結晶器的振動廣泛采用高頻率小振幅，最高已達400次/min，在高頻振動時慣性力不可忽視，過大的慣性力不僅影響到結晶器的強度和剛度，進而也影響到結晶器運動軌跡的精度； (6)結晶器結構要簡單，以便于制造和維護；(7)有良好的剛性和加工性，易于制造；(8)成本要低。材質：結晶器內層是鋼水凝固時進行熱交換并使鋼水成型的關鍵部件，要求其內壁材質

14、導熱系數(shù)要高，膨脹系數(shù)要低，在高溫下有足夠的強度和耐磨性，塑性還要好，易于加工。紫銅板導熱性能良好，但強度和硬度都低，尤其在高溫下強度就更低，因而其壽命較短。為了提高壽命，普遍采用銅合金制作結晶器內壁，如：銅銀合金、銅-鉻-鋯-砷合金、銅-鎂-鋯合金等。結晶器的冶金作用1保證凝固坯殼均勻生長；2液相穴夾雜物上浮和排除；3結晶器微合金化；4結晶器喂包芯線，通過中間包塞棒和SEN喂入含有90%Al粉和鐵粉的包芯線；5結晶器喂稀土絲。凝固組織的控制從結晶器冷卻水到鋼水之間存在六個熱阻，即冷卻水與銅板、銅板、氣隙、保護渣膜、坯殼、坯殼與鋼水。氣隙的熱阻最大，坯殼熱阻次之，銅板熱阻最小。結晶器保護渣的作

15、用(1) 覆蓋鋼水絕熱保溫(2) 隔絕空氣，防止鋼液特別是彎月面的二次氧化(3) 凈化鋼液界面，吸收溶解上浮到鋼渣界面上的非金屬夾雜物(4)在結晶器壁與連鑄坯殼之間形成一層渣膜起潤滑作用，減小拉坯阻力，防止結晶器壁與凝固殼的粘結；(5)充填坯殼與結晶器壁之間的氣隙，改善結晶器傳熱，控制傳熱的速度和均勻性(4) protection of the liquid steel surface in the mould from oxidation by air(5) thermal insulation of the liquid steel surface(6) absorption of oxi

16、de inclusions which float to the surface(7) to encourage uniform heat transfer between the strand and the mould(8) to form a lubricating film between the fragile steel shell and Mould在實施二次冷卻的過程中，如何控制鑄坯表面溫度處于要求范圍并使波動最小，以獲得良好的鑄坯內外部質量? The main purpose is to extract heat from the solidifying strand. Th

17、e spray nozzles can be designed, arranged and the waterflow-rates controlled to give an optimum surface temperaturewhich is necessary to achieve the required surface quality. The spray water contributes to the cooling of the strand supportrollers although these are all internally cooled 二冷系統(tǒng)裝置的作用(1)

18、帶液芯的鑄坯從結晶器中拉出后，采用水或汽霧的直接冷卻，使鑄坯快速凝固以進入拉矯區(qū)；(2)對帶有液芯未完全凝固的鑄坯起支撐與導向作用，防止鑄坯發(fā)生鼓肚變形和漏鋼；(3)在上引錠桿時對引錠桿起支撐導向作用；(4)對于帶直結晶器弧形連鑄機，二冷區(qū)第一段把直坯彎成弧形坯；(5)采用多輥拉矯機時，二冷區(qū)部分夾輥本身又是驅動輥，起到拉坯作用；(6)對于橢圓形連鑄機，二冷區(qū)本身又是分段矯直區(qū)。二次冷卻區(qū)的冷卻強度：一般用比水量來表示。比水量的定義：在單位時間內消耗的冷卻水量與通過二次冷卻區(qū)鑄坯重量的比值，單位為升/公斤(L/kg)鋼。比水量因鋼種、鑄坯尺寸和鑄機形式不同而變化。扇形段包括弧形段(扇形段16段

19、)、矯直段(78段)和水平段(915段)金屬結晶時實際結晶溫度與平衡(理論)結晶溫度之差稱為過冷度、與模鑄比較，連鑄凝固過程的特點是(1) 連鑄坯凝固是熱量釋放傳遞的過程，也是強制快速冷卻過程(2) 連鑄坯邊下行、邊散熱傳熱、邊凝固，形成了很長的液相穴(3)連鑄坯凝固是沿液相在凝固溫度區(qū)間把液體轉變?yōu)楣腆w的過程(4)連鑄坯凝固是分階段的凝固過程。一次冷卻區(qū)：鋼水在結晶器內形成足夠厚且均勻的坯殼，保證出結晶器不拉漏；二次冷卻區(qū)：噴水(水氣)冷卻以加速內部熱量的傳遞使鑄坯完全凝固；三次冷卻區(qū)：使鑄坯溫度均勻化柱狀晶區(qū)(帶)形貌特征：一般垂直連鑄坯表面向內生長，由簡單變復雜，由細變粗，由一次晶生長成

20、二次晶、三次晶，直到多次晶。產(chǎn)生原因：連鑄坯進入二冷區(qū)，表面受到水或氣水強烈冷卻，造成表面和心部有較大溫度梯度，形成垂直表面的單向傳熱，晶體最快生長方向是向中心優(yōu)先生長，向其他方向長大的晶體則受到彼此妨礙而被抑制，形成了柱狀晶帶。柱狀晶細長而致密。澆注溫度高，柱狀晶帶寬；二冷區(qū)冷卻強度加大，增加溫度梯度，也促進柱狀晶發(fā)展；鑄坯斷面加大，溫度梯度減小，減小柱狀晶寬度。可以采取如下措施來增加等軸晶組織：*(1)結晶器中加入鋼帶或微型鋼塊，減小鋼水過熱度；(2)結晶器中噴吹金屬粉末，減小鋼水過熱度，加入形核劑，增加形核核心，擴大等軸晶區(qū)；(3)加速凝固技術； (4)控制二冷區(qū)冷卻，減小柱狀晶區(qū)寬度；

21、(5)采用電磁攪拌技術。與傳統(tǒng)的模鑄相比，連鑄對鋼水質量有著嚴格要求，主要體現(xiàn)在對鋼水成分、純凈度和溫度三個方面的要求。連鑄鋼水的澆注溫度，一般是指中間包內鋼水溫度，連鑄比模鑄要求嚴格，原因如下：(1)合適澆注溫度是順利連鑄的基礎澆注溫度過低容易引起中間包水口凍結堵塞，結晶器保護渣熔化不良或結殼等，使?jié)沧⒅袛唷沧囟冗^高容易引起鋼包水口失控，使出結晶器坯殼減薄和厚度不均，容易造成漏鋼；耐火材料侵蝕加快，易致注流失控，降低安全性。(2)合適澆注溫度是獲得良好鑄坯質量的基礎澆注溫度過高加劇鋼水二次氧化，增加鑄坯中非金屬夾雜物；加劇包襯耐材侵蝕，使非金屬夾雜物增多；鋼水從空氣中吸氧和氮，增加非金屬

22、夾雜物；使柱狀晶發(fā)達，中心偏析加重；產(chǎn)生鑄坯鼓肚、內裂、中心疏松和偏析等缺陷。澆注溫度過低結晶器表面鋼水凝殼，導致鑄坯表面產(chǎn)生夾渣、裂紋等缺陷；鋼水發(fā)粘使非金屬夾雜物難于上浮排除，降低鋼的純凈度，影響鑄坯內在質量。實際生產(chǎn)中采取在鋼包內調整鋼水溫度的措施：(1)鋼包吹氬調溫；(2)加廢鋼調溫；(3)在鋼包中加熱鋼水技術；(4)鋼水包的保溫。影響鋼液溫度變化因素1. Radiation losses from the tapping stream.2. Alloy additions to the ladle.3. Heat losses to ladle and tundish refract

23、ories (can be controlled bypreheating).4. Radiation losses from steel surfaces in ladle and tundish (can be limitedby use of slag cover and lids.5. Heat losses by radiation during gas stirring (can be minimised byusing optimum gas flow rates).6. Heat losses during degassing.7. Heat input at the ladl

24、e arc furnace.8. Radiation losses from the ladle to tundish teeming stream/refractoryshroud.9. Radiation losses from the casting stream/submerged entry nozzle.10. Heat losses can also be accelerated by adding scrap as a coolant鋼水溫度控制的對策 (1) 穩(wěn)定出鋼溫度，提高終點溫度的命中率。(2) 減少鋼液傳遞過程的溫降。紅包出鋼；縮短鋼包出鋼前的等待時間；鋼包液面加覆蓋

25、劑；鋼包加絕熱層和鋼包加蓋；加速鋼包周轉；減少中間包的熱損失。(3) 應充分發(fā)揮精煉設施的溫度和時間的協(xié)調作用。 鋼液純凈度主要是指鋼中氣體(N2、H2、O2)含量和非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。提高鋼水純凈度的措施工藝操作上可采取的措施：(1)無渣或少渣出鋼：前后擋渣，防止出鋼時鋼渣大量下到鋼包；(2)鋼包精煉：使用真空處理，根據(jù)鋼種選擇合適的精煉方法，以均勻溫度、微調成分、降低氧含量、去除氣體夾雜物等；(3)無氧化澆注：鋼水經(jīng)鋼包處理后，鋼中總氧含量可由130ppm下降到20ppm以下。如鋼包®中間包注流不保護或保護不良，則中間包鋼水中總氧量又上升到60100ppm范圍；(4)

26、中間包冶金：充分發(fā)揮中間包冶金凈化器作用，采用大容量深熔池，加擋墻和壩促進夾雜物上??；(5)選用優(yōu)質耐火材料；(6)充分發(fā)揮結晶器的作用；(7)采用EMS+EMBR技術，控制注流運動；(8)SEN+保護渣：保護渣應能充分吸收夾雜物。SEN材質、水口形狀和插入深度均應有利于夾雜物上浮分離。連鑄坯缺陷 連鑄坯夾雜物的來源外來夾雜是在鋼的輸運過程中形成的：脫氧精煉后鋼水接觸空氣和氧化渣產(chǎn)生二次氧化；二次氧化產(chǎn)物、渣和耐火材料的卷入。內生夾雜是鋼包中溶解于鋼水中的氧與加到鋼水中的脫氧元素如Al或Si反應形成的。經(jīng)脫氧和精煉后的鋼水中，內生夾雜物尺寸一般比較小，對鋼的性能沒有什么危害。外來夾雜在鋼水注入

27、到結晶器之前常以大顆粒存在，能被去除的機會有限，更具危害性。連鑄坯表面缺陷主要是鋼水在結晶器內凝固及坯殼形成和生長過程中產(chǎn)生的，與澆注溫度、拉坯速度、保護渣性能、浸入式水口的設計、結晶器振動以及結晶器液面的穩(wěn)定等因素有關。The mould powder is expected to fulfil the following functions: protection of the liquid steel surface in the mould from oxidation by air thermal insulation of the liquid steel surface absorption of oxide inclusions which float to the surface to encourage uniform heat transfer between the strand and the mould to form a lubricating film between the fragile steel shell andMould主要指連鑄坯是否具有正確的凝固結構以及中心縮孔、中心疏松、中心偏析和裂紋等缺陷的程度。提高鑄坯內部質量技術措施(1)控制鑄坯結構：擴大鑄坯中心等軸晶區(qū)，抑制柱狀晶生長，減輕中心偏析和中心疏松。為此采用鋼水低過熱度澆注