連鑄坯質(zhì)量基礎(chǔ)知識(shí)

連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)鋼水中常常見元素素及基本本概念鋼中殘留留元素及及其控制制鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固二冷區(qū)的的傳熱與與凝固連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制主要內(nèi)容容（一））1.鋼水中常常見元素素及基本本概念碳（C）：碳是是鋼中最最基本的的對(duì)鋼的的組織性性能影響響最大的的元素，，鋼中含含碳量增增加，屈屈服點(diǎn)和和抗拉強(qiáng)強(qiáng)度升高高，但塑塑性和沖沖擊性降降低，當(dāng)當(dāng)碳量0.23%超過時(shí)，，鋼的焊焊接性能能變壞，，因此用用于焊接接的低合合金結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼，含含碳量一一般不超超過0.20%。碳鋼的的含碳量量為0.0218~2.11%，超過此此值稱為為鐵。此此外，碳碳能增加加鋼的冷冷脆性和和時(shí)效敏敏感性。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念硅（Si）：在煉煉鋼過程程中加硅硅作為還還原劑和和脫氧劑劑，所以以鎮(zhèn)靜鋼鋼含有0.15%~0.30%的硅。如如果鋼中中含硅量量超過0.50%~0.60%,硅就算合合金元素素。硅能能顯著提提高鋼的的彈性極極限，屈屈服點(diǎn)和和抗拉強(qiáng)強(qiáng)度，故故廣泛用用于作彈彈簧鋼。。在調(diào)質(zhì)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼鋼中加入入1.0%%~1.2%%的硅，強(qiáng)強(qiáng)度可提提高15%~20%。硅和鉬鉬、鎢、、鉻等結(jié)結(jié)合，有有提高抗抗腐蝕性性和抗氧氧化的作作用，可可制造耐耐熱鋼。。含硅1%~4%的低碳鋼鋼，具有有極高的的導(dǎo)磁率率，用于于電器工工業(yè)做矽矽鋼片。。硅量增增加，會(huì)會(huì)降低鋼鋼的焊接接性能。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念錳（Mn）：在煉煉鋼過程程中，錳錳是良好好的脫氧氧劑和脫脫硫劑，，一般鋼鋼中含錳錳0.30%~0.50%。在碳素素鋼中加加入0.70%以上時(shí)就就算“錳錳鋼”，，較一般般鋼量的的鋼不但但有足夠夠的韌性性，且有有較高的的強(qiáng)度和和硬度，，提高鋼鋼的淬性性，改善善鋼的熱熱加工性性能。含含錳11%~14%的鋼有極極高的耐耐磨性，，用于挖挖土機(jī)鏟鏟斗，球球磨機(jī)襯襯板等。。錳量增增高，減減弱鋼的的抗腐蝕蝕能力，，降低焊焊接性能能。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念磷（P）：在一一般情況況下，磷磷是鋼中中有害元元素，增增加鋼的的冷脆性性，使焊焊接性能能變壞，，降低塑塑性，使使冷彎性性能變壞壞。因此此通常要要求鋼中中含磷量量小于0.040%，優(yōu)質(zhì)鋼鋼要求更更低些。。硫（S）：硫在在通常情情況下也也是有害害元素。。使鋼產(chǎn)產(chǎn)生熱脆脆性，降降低鋼的的延展性性和韌性性，在鍛鍛造和軋軋制時(shí)造造成裂紋紋。硫?qū)?duì)焊接性性能也不不利，降降低耐腐腐蝕性。。所以通通常要求求硫含量量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼鋼要求小小0.030%。在鋼中中加入0.08~0.20%的硫，可可以改善善切削加加工性，，通常稱稱易切削削鋼。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念鉻（Cr）：在結(jié)結(jié)構(gòu)鋼和和工具鋼鋼中，鉻鉻能顯著著提高強(qiáng)強(qiáng)度、硬硬度和耐耐磨性，，但同時(shí)時(shí)降低塑塑性和韌韌性。鉻鉻又能提提高鋼的的抗氧化化性和耐耐腐蝕性性，因而而是不銹銹鋼，耐耐熱鋼的的重要合合金元素素。鎳(Ni))：鎳能提提高鋼的的強(qiáng)度，，而又保保持良好好的塑性性和韌性性。鎳對(duì)對(duì)酸堿有有較高的的耐腐蝕蝕能力，，在高溫溫下有防防銹和耐耐熱能力力。但由由于鎳是是較稀缺缺的資源源，故應(yīng)應(yīng)盡量采采用其他他合金元元素代用用鎳鉻鋼鋼。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念鉬(Mo))：鉬能使使鋼的晶晶粒細(xì)化化，提高高淬透性性和熱強(qiáng)強(qiáng)性能，，在高溫溫時(shí)保持持足夠的的強(qiáng)度和和抗蠕變變能力(長(zhǎng)期在高高溫下受受到應(yīng)力力，發(fā)生生變形，，稱蠕變變)。結(jié)構(gòu)鋼鋼中加入入鉬，能能提高機(jī)機(jī)械性能能。在在工具鋼鋼中可提提高紅性性。鈦(Ti))：鈦是鋼鋼中強(qiáng)脫脫氧劑。。它能使使鋼的內(nèi)內(nèi)部組織織致密，，細(xì)化晶晶粒；降降低時(shí)效效敏感性性和冷脆脆性。改改善焊接接性能。。在鉻18鎳9奧氏體不不銹鋼中中加入適適當(dāng)?shù)拟佲?，可避避免晶間間腐蝕。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念釩(V)：釩是鋼鋼的優(yōu)良良脫氧劑劑。鋼中中加0.5%%的釩可細(xì)細(xì)化組織織晶粒，，提高強(qiáng)強(qiáng)度和韌韌性。釩釩與碳形形成的碳碳化物，，在高溫溫高壓下下可提高高抗氫腐腐蝕能力力。鎢(W)：鎢熔點(diǎn)點(diǎn)高，比比重大，，是貴生生的合金金元素。。鎢與碳碳形成碳碳化鎢有有很高的的硬度和和耐磨性性。在工工具鋼加加鎢，可可顯著提提高紅硬硬性和熱熱強(qiáng)性，，作切削削工具及及鍛模具具用。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)細(xì)化晶粒粒和降低低鋼的過過熱敏感感性及回回火脆性性，提高高強(qiáng)度，，但塑性性和韌性性有所下下降。在在普通低低合金鋼鋼中加鈮鈮，可提提高抗大大氣腐蝕蝕及高溫溫下抗氫氫、氮、、氨腐蝕蝕能力。。鈮可改改善焊接接性能。。在奧氏氏體不銹銹鋼中加加鈮，可可防止晶晶間腐蝕蝕現(xiàn)象。。鈷(Co))：鈷是稀稀有的貴貴重金屬屬，多用用于特殊殊鋼和合合金中，，如熱強(qiáng)強(qiáng)鋼和磁磁性材料料。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念銅(Cu))：銅能提提高強(qiáng)度度和韌性性，特別別是大氣氣腐蝕性性能。缺缺點(diǎn)是在在熱加工工時(shí)容易易產(chǎn)生熱熱脆，銅銅含量超超過0.5%%塑性顯著著降低。。當(dāng)銅含含量小于于0.50%對(duì)焊接性性無影響響。鋁(Al))：鋁是鋼鋼中常用用的脫氧氧劑。鋼鋼中加入入少量的的鋁，可可細(xì)化晶晶粒，提提高沖擊擊韌性，，如作深深沖薄板板的08Al鋼。鋁還還具有抗抗氧化性性和抗腐腐蝕性能能，鋁與與鉻、硅硅合用，，可顯著著提高鋼鋼的高溫溫不起皮皮性能和和耐高溫溫腐蝕的的能力。。鋁的缺缺點(diǎn)是影影響鋼的的熱加工工性能、、焊接性性能和切切削加工工性能。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念硼(B)：鋼中加加入微量量的硼就就可改善善鋼的致致密性和和熱軋性性能，提提高強(qiáng)度度。氮(N)::一般認(rèn)為為,鋼中的氮氮是有害害元素,但是氮作作為鋼中中合金元元素的應(yīng)應(yīng)用,已日益受受到重視視。氮能能提高鋼鋼的強(qiáng)度度，低溫溫韌性和和焊接性性，增加加時(shí)效敏敏感性。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念稀土(Xt)：稀土元元素是指指元素周周期表中中原子序序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元元素。這這些元素素都是金金屬，但但他們的的氧化物物很象““土”，，所以習(xí)習(xí)慣上稱稱稀土。。鋼中加加入稀土土，可以以改變鋼鋼中夾雜雜物的組組成、形形態(tài)、分分布和性性質(zhì)，從從而改善善了鋼的的各種性性能，如如韌性、、焊接性性，冷加加工性能能。在犁犁鏵鋼中中加入稀稀土，可可提高耐耐磨性。。2.鋼中殘留留元素及及其控制制鋼中微量量元素分分為兩類類：一類類為有意意加入的的元素素，如如為改善善機(jī)械切切削性能能加入S、Pb、Se、Te，為抗腐腐蝕加Cu等。另一一類是由由煉鋼爐爐料和澆澆注過程程帶入的的元素，，如來自自爐料的的元素有有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，來自結(jié)結(jié)晶器的的Cu，來自保保護(hù)渣的的S等。在鋼的成成分中不不是有意意加入的的元素，，而是隨隨原料帶帶入的元元素，在在冶煉過過程中又又沒能去去除而殘殘留于鋼鋼中稱為為殘留元元素。如如Cu、Sn、Sb、As等，其中中Cu、Sn的危害最最大，因因此殘留留元素含含量必須須嚴(yán)格限限制。Cu、Sn含量限制制在0.20%以下。殘留元素素的綜合合作用比比較復(fù)雜雜，通常常以Cu當(dāng)量來表表述這種種復(fù)雜的的作用，，即：Cu′==(Cu+10Sn－Ni－2S)<<0.20%其中，10Sn包括了As和Sb的隱蔽作作用。殘留元素素對(duì)鋼的的質(zhì)量影影響主要要有：1)鑄坯表面面裂紋；；2)鑄坯內(nèi)部部裂紋；；3)鑄坯偏析析加重；；為此，要要提高鋼鋼坯質(zhì)量量，減少少殘留元元素的影影響，可可以從以以兩個(gè)方方面來控控制。①對(duì)入爐的的廢鋼要要嚴(yán)格管管理，采采用精選選爐料或或爐料搭搭配使用用，以減減少爐料料帶入的的微量元元素，控控制銅當(dāng)當(dāng)量在0.20%以下。②此外控制制連鑄坯坯合適的的表面溫溫度，避避免熱應(yīng)應(yīng)力，減減少鑄坯坯表面的的氧化，，以減輕輕銅的富富集。Pb鉛Se硒Te碲As砷Sb銻Zn鋅Sn錫2.鋼中殘留留元素及及其控制制鋼液的結(jié)結(jié)晶過程程鋼液澆注注的實(shí)質(zhì)質(zhì)就是完完成鋼從從液態(tài)向向因態(tài)的的轉(zhuǎn)變，，也就是是鋼的結(jié)結(jié)晶過程程，也稱稱為鋼的的凝固。。鋼液的結(jié)結(jié)晶應(yīng)滿滿足的兩兩個(gè)條件件：①一定的過過冷度，，此為熱熱力學(xué)條條件。液液態(tài)金屬屬是在理理論結(jié)晶晶溫度T0以下Tn才開始結(jié)結(jié)晶的，，Tn就稱為實(shí)實(shí)際結(jié)晶晶溫度，，也稱為為平衡結(jié)結(jié)晶溫度度。金屬屬在T0以下仍保保持液態(tài)態(tài)的現(xiàn)象象稱為過過冷現(xiàn)象象，T0與Tn之差就稱稱為過冷冷度。具具有一定定過冷度度是金屬屬結(jié)晶的的必要條條件，也也是結(jié)晶晶的熱力力學(xué)條件件。過冷冷度越大大，液相相的結(jié)晶晶趨勢(shì)就就越大，，為得到到結(jié)晶所所必需的的過冷度度，必須須使液態(tài)態(tài)金屬的的溫度降降低，將將結(jié)晶潛潛熱散發(fā)發(fā)出去。。3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論②必要的晶晶核，此此為動(dòng)力力學(xué)條件件。液態(tài)的結(jié)結(jié)晶必須須有核心心。形核核有均質(zhì)質(zhì)形核和和非均質(zhì)質(zhì)形核兩兩部分。。均質(zhì)形形核，是是在純金金屬的液液相中直直接產(chǎn)生生晶核。。鋼液是是合金，，其內(nèi)部部懸浮著著許多高高熔點(diǎn)的的因態(tài)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，可可能成為為自然的的核心，，即異質(zhì)質(zhì)形核。。鋼液形成成晶核后后即迅速速長(zhǎng)大，，開始長(zhǎng)長(zhǎng)大時(shí)具具有與金金屬晶體體結(jié)構(gòu)相相同的規(guī)規(guī)則外形形，隨后后由于傳傳熱的不不穩(wěn)定，，使晶粒粒向傳熱熱最快的的方向優(yōu)優(yōu)先生長(zhǎng)長(zhǎng)，于是是形成樹樹狀晶。。我們希希望鋼液液在結(jié)晶晶過程中中形成細(xì)細(xì)晶粒組組織，這這就要求求在形核核數(shù)量和和晶粒長(zhǎng)長(zhǎng)大速度度上加以以控制。。過熱度度的大小小是影響響晶粒度度的因素素。另外外通過人人地加入入異質(zhì)晶晶核的辦辦法來增增加晶核核數(shù)量也也可以得得到細(xì)晶晶粒組織織。（如如結(jié)晶器器電磁攪攪拌、微微量元素素的加入入等等技技術(shù)。））3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論選分結(jié)晶晶與偏析析選分結(jié)晶晶又稱選選擇結(jié)晶晶。合金金元素在在固、液液相中的的溶解度度是有差差異的，，一般而而言在固固相中的的溶解度度小于在在液相中中的溶解解度。因因此合金金元素在在固相鋼鋼中分配配的濃度度要小，，而在液液相鋼（（母液））中分配配的濃度度要大，，所以在在鋼的結(jié)結(jié)晶過程程中，于于結(jié)晶前前沿會(huì)有有溶質(zhì)大大量析出出并積聚聚，固相相中溶質(zhì)質(zhì)濃度就就低于原原始濃度度，這種種現(xiàn)象即即所謂選選分結(jié)晶晶。隨著著母液溶溶質(zhì)的不不斷富集集而使?jié)鉂舛炔粩鄶嗌仙?，，隨溫度度的不斷斷下降，，鋼液最最終會(huì)全全部凝固固，所以以最后凝凝固部分分的溶質(zhì)質(zhì)含量會(huì)會(huì)高于原原始濃度度。顯然然在最終終凝固結(jié)結(jié)構(gòu)中溶溶質(zhì)濃度度分布是是不均勻勻的，這這種成分分不均勻勻的現(xiàn)象象稱為偏偏析。分析一根根鑄坯，，通常會(huì)會(huì)發(fā)現(xiàn)鑄鑄坯中心心溶質(zhì)濃濃度較高高，即所所謂的中中心偏析析。3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論中心偏析析影響因因素主要影響響因素：：①冷卻速度度。加大大冷卻速速度，縮縮短凝固固時(shí)間，，使溶質(zhì)質(zhì)元素沒沒有足夠夠時(shí)間析析出。②溶質(zhì)元素素的偏析析傾向。。用已凝凝固金屬屬中的濃濃度與液液相中的的濃度相相比，比比值越小小，說明明偏析的的傾向越越大。③溶質(zhì)元素素在固體體金屬中中的擴(kuò)散散速度。。偏析的大大小可用用偏析量量來表示示：B=C÷〔（C1+C2+C3+C4）÷4〕3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論中心偏析析的控制制生產(chǎn)工藝藝中，可可采取以以下措施施來控制制偏析：：①增加鋼液液的冷凝凝速度。。②合適的鑄鑄坯斷面面。③采用各種種方法控控制鋼液液的流動(dòng)動(dòng)。④電磁攪拌拌。（打打碎樹狀狀晶、細(xì)細(xì)化晶粒粒）⑤工藝因素素。（適適當(dāng)降低低注溫與與注速））⑥降低鋼液液中硫、、磷含量量。3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論4結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固1、結(jié)晶器器內(nèi)坯殼殼的形成成圖1彎月面的的形成鋼水澆到到結(jié)晶器器，在鋼鋼水表面面張力的的作用下下，鋼水水與銅壁壁接觸形形成一個(gè)個(gè)半徑很很小的彎彎月面。。在彎月月面根部部附近，，冷卻速速度很快快（100度/秒）初生生坯殼很很快形成成。隨著著冷卻不不斷進(jìn)行行，坯殼殼逐步加加厚。已已凝固的的坯殼開開始收縮縮，企圖圖離開結(jié)結(jié)晶器的的內(nèi)壁，，但這時(shí)時(shí)坯殼尚尚薄，在在鋼水的的靜壓力力下仍緊緊貼于內(nèi)內(nèi)壁，由由于冷卻卻的不斷斷進(jìn)行，，坯殼進(jìn)進(jìn)一步加加厚，到到其強(qiáng)度度、剛度度能承受受鋼水靜靜壓力時(shí)時(shí)，坯殼殼開始脫脫離結(jié)晶晶器內(nèi)壁壁，從而而形成氣氣隙。隨隨著坯殼殼下降，，形成氣氣隙區(qū)的的坯殼在在熱流作作用下溫溫度回升升，強(qiáng)度度變小，，在鋼水水靜壓力力下的坯坯殼變形形，形成成皺紋與與凹陷再再貼進(jìn)銅銅壁，如如此反復(fù)復(fù)進(jìn)行，，直到坯坯殼拉出出結(jié)晶器器。2.結(jié)晶坯坯坯殼厚度度的生長(zhǎng)長(zhǎng)決定于于傳熱速速率，而而傳熱速速率決定定于結(jié)品品器內(nèi)鋼鋼水熱量量傳給冷冷卻水所所克服的的熱阻，，結(jié)晶器器熱阻可可分為：：⑴鋼水與凝凝固殼界界面的村村流傳熱熱的熱阻阻；⑵凝固殼的的傳導(dǎo)傳傳熱的熱熱阻⑶凝固夫與與結(jié)品器器界圓熱熱阻(包括氣隙隙的輻射射和村流流傳）⑷結(jié)晶器銅銅壁的傳傳導(dǎo)傳熱熱的熱阻阻；⑸冷卻水與與銅壁的的對(duì)流傳傳熱的熱熱阻鋼水熱量量傳給冷冷卻水要要克服上上述5個(gè)方面的的熱阻，，其中(1)、(4)、(5)項(xiàng)熱阻較較小，在在澆注過過程中變變化不大大，而第第(2)項(xiàng)是隨坯坯殼厚度度的增加加而變化化的。最最大的熱熱阻是來來自于坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器壁壁之間的的氣隙，，氣隙熱熱阻占總總熱阻的的84％以上。。4結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固圖1凝固氣隙隙的形成成3、結(jié)晶器器的傳熱熱機(jī)構(gòu)主要是講講述結(jié)晶晶器是如如何將熱熱量傳給給冷卻水水的？⑴結(jié)晶器中中心液體體經(jīng)水口流流入結(jié)晶晶器的鋼鋼流．會(huì)會(huì)引起鋼鋼液在結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)做對(duì)流運(yùn)動(dòng)，，這種對(duì)對(duì)流運(yùn)動(dòng)動(dòng)把液體體鋼的過過熱傳給給已凝固固的鋼殼殼。⑵已凝固坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器銅銅壁的傳傳熱當(dāng)鋼液澆澆鑄到結(jié)結(jié)品器時(shí)時(shí)，鋼水水與結(jié)晶晶器銅壁壁接觸形形成了‘鋼液一一凝固殼殼—銅壁”交交界面，，這種交交界面而而分為以以下三種情況況：①?gòu)澰旅娴降脚鳉ら_開始形成成點(diǎn)：鋼鋼水很快快凝成坯坯殼。②凝固殼與與銅壁緊緊密接觸觸區(qū)：此此時(shí)坯殼殼靠傳導(dǎo)導(dǎo)方式傳傳熱給銅銅壁。③壞殼收縮縮與鋼壁壁產(chǎn)生氣氣隙區(qū)：：坯殼表表面靠輻輻射和對(duì)對(duì)流傳熱(或氣體層層導(dǎo)熱)進(jìn)行。⑶銅壁與水水之間的的傳熱結(jié)晶器與與冷卻水水界面?zhèn)鱾鳠峥赡苣苡腥N種情況：：①?gòu)?qiáng)制對(duì)流流區(qū)：傳傳熱良好好②核態(tài)沸騰騰區(qū)：當(dāng)當(dāng)銅壁溫溫度夜125——130℃時(shí)，水開開始在表表面蒸發(fā)，，水中凝凝聚有氣氣泡。熱熱流值增增加很快快，銅壁壁有過熱熱現(xiàn)象。。③膜態(tài)沸騰騰區(qū)：熱熱流越過過某一極極限值，，導(dǎo)致銅銅壁表面面溫度突突然升高，這這對(duì)結(jié)晶晶器是不不允許的的，會(huì)使使結(jié)品器器永久變變形結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)凝固示示意圖4結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素⑴澆注速度度澆注速度度及相應(yīng)應(yīng)的在結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)鋼水停停留時(shí)間間的影響響都可以以用下列列方法來來解釋：：①在極短的的凝固時(shí)時(shí)間內(nèi)，，還殼相相對(duì)較薄薄，坯殼殼被鋼水水靜壓力力緊緊地地壓到結(jié)結(jié)晶器壁壁上，因因此增加加了熱流流。②在較短的的停留時(shí)時(shí)間內(nèi)，，鑄坯的的表而溫溫度較高高，因此此鑄壞表表面與結(jié)結(jié)晶器壁壁之間的的溫度梯梯度較大大，熱流流提高。。③由于鑄壞壞表面溫溫度較高高，相對(duì)對(duì)減少了了坯殼的的收縮。。由于坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器壁壁接觸良良好，提提高熱流流。提高拉速速使結(jié)晶晶器導(dǎo)出出平均熱熱流增加加。但單單位鋼水水質(zhì)量從從結(jié)晶器器內(nèi)導(dǎo)出出的熱量量減少，，致使坯坯殼減薄薄。拉速對(duì)結(jié)結(jié)晶器熱熱流的影影響⑵結(jié)晶器冷冷卻強(qiáng)度度圖3.4--4凝固坯殼殼形成示示意圖結(jié)晶器銅銅壁溫度度靠冷卻卻水調(diào)節(jié)節(jié)，銅壁壁壘溫度度過高銅銅開始行行再結(jié)晶晶使硬度度和強(qiáng)度度降低，，要求結(jié)結(jié)晶器具具有一定定的冷卻卻強(qiáng)度和和合適的的進(jìn)出水水溫度、、冷卻均均勻。另外，對(duì)對(duì)結(jié)晶器器冷卻水水質(zhì)有一一定要求求。熱流流通過銅銅板傳給給冷卻水水．銅板板冷面溫溫度很可可能超過過100℃℃；而使水水產(chǎn)生沸沸騰，水水垢沉積積形成絕絕熱層，，熱阻增增加，熱熱流下降降。因此此結(jié)晶器器必須使使用要求求很高的的水。影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素結(jié)晶器的的冷卻強(qiáng)強(qiáng)度并不不是越大大越好，，如果結(jié)結(jié)晶器冷冷卻強(qiáng)度度超過一一般推薦薦范圍時(shí)時(shí)，結(jié)晶晶器冷卻卻強(qiáng)度就就是一個(gè)個(gè)必須考考慮的因因素了。。在澆注注“收縮縮敏感””型鋼種種時(shí)應(yīng)注注意采用用“弱冷冷卻”制制度。⑶結(jié)晶器設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)①結(jié)晶器錐錐度：為為了得到到均勻的的坯殼，，隨著鑄鑄坯往下下移，結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)部形狀狀應(yīng)符合合坯殼冷冷卻收縮縮，使坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器壁壁有良好好的潤(rùn)滑滑。②結(jié)晶器的的長(zhǎng)度1#機(jī)812mm2#機(jī)800mm3#機(jī)1.04m4#機(jī)1.0m③結(jié)晶器銅銅板厚度度主要要影響結(jié)結(jié)晶器壽壽命和鑄鑄坯表面面質(zhì)量，，特別是是在彎月月面處銅銅板的厚厚度影響響該處的的熱面溫溫度，因因此對(duì)渣渣圈的厚厚度和振振痕深度度、結(jié)晶晶器熱流流都有影影響。影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素⑷結(jié)晶器材材質(zhì)一般結(jié)晶晶器熱面面使用溫溫度為200一300℃℃，特殊情情況時(shí)，，最高高處可J達(dá)500℃℃。這就要要求結(jié)晶晶器材質(zhì)質(zhì)導(dǎo)熱性性好，抗抗熱疲勞勞，強(qiáng)度度高，，高溫下下膨脹小小，不易易變形。。純銅導(dǎo)導(dǎo)熱件好好、但彈彈性權(quán)極極限低且且易產(chǎn)生生永久變變形，所所以多采采用強(qiáng)度度高的銅銅合金，，如Cu—Cr、Cu—Ag合金等。。這些合合金高溫溫下抗磨磨損能力力強(qiáng)，使使結(jié)晶器器壁壽命命比純純銅高幾幾倍、其其性能比比較見下下表：銅合金性性能比較較影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素⑸結(jié)晶器形形狀和類類型高速連鑄鑄機(jī)當(dāng)今今連鑄發(fā)發(fā)展的方方向，但但仍需解解決提高高凝固傳傳熱效率率的難題題，一種種行之行行效的方方法是改改進(jìn)結(jié)晶晶器形狀狀及振動(dòng)動(dòng)方式.例如：4#機(jī)康卡斯斯特的convex凸形結(jié)晶晶器。凸凸形結(jié)晶晶器頂部部四壁為為凸形，，向下逐逐漸變成成平面。。壁間夾夾角上部部96度，中部部93度，出口口90度。⑹結(jié)晶器潤(rùn)潤(rùn)滑結(jié)晶器潤(rùn)潤(rùn)滑可以以減小拉拉坯阻力力，并對(duì)對(duì)由于潤(rùn)潤(rùn)滑劑充充滿氣隙隙而改善善傳熱。。敞開撓注注時(shí)用油油(小方坯常常用菜子子油)作潤(rùn)滑劑劑，油在在高8F裂化分解解為碳?xì)錃浠衔镂?，它充充滿氣隙隙改善傳傳熱。用保護(hù)渣渣進(jìn)行潤(rùn)潤(rùn)滑時(shí)．．保護(hù)渣渣在結(jié)晶晶器鋼液液面上形形成液渣渣層，由由于結(jié)晶晶器振動(dòng)動(dòng)，液渣渣從彎月月四滲漏漏到坯殼殼與銅壁壁之間氣氣隙處，，形成均均勻渣膜膜，起潤(rùn)潤(rùn)滑作用用。影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素⑺鋼水過熱熱度據(jù)測(cè)試，，結(jié)晶器器熱流與與鋼水過過熱度幾幾乎無關(guān)關(guān)。過熱熱度對(duì)銅銅板溫溫度影響響很小。。但過熱熱度增加加，注流流使初生生坯殼沖沖擊點(diǎn)處處減薄，，增加加了坯殼殼厚度的的不均勻勻性；且且出結(jié)晶晶器坯殼殼溫度有有所增加加，降低低了高高溫坯殼殼強(qiáng)度，，增加了了斷裂的的幾率。。過熱度對(duì)對(duì)鑄坯低低倍結(jié)構(gòu)構(gòu)有重要要影響。。低過熱熱度澆注注鑄坯中中心等等軸晶區(qū)區(qū)寬。過過熱度高高，推遲遲了鋼水水在鑄坯坯中的局局部凝固固進(jìn)程．．出結(jié)結(jié)晶器坯坯殼局部部較薄，，增加了了拉漏的的危險(xiǎn)性性影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素8、鋼水成成分碳對(duì)結(jié)晶晶器平均均熱流的的影響對(duì)結(jié)晶器器導(dǎo)出熱熱量的研研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，鋼中中碳含量量對(duì)連鑄實(shí)實(shí)際操作作的影影響是非非常重要要的。。由右圖可可以看出出．當(dāng)鋼鋼中碳含含量在0．1%時(shí)，熱流流值最小小，此此時(shí)，結(jié)結(jié)晶器銅銅壁溫度度波動(dòng)較較大，可可達(dá)100℃℃。觀察漏漏鋼坯殼殼得出出，凝固固殼最薄薄，坯殼殼內(nèi)表面面有折皺皺，外表表面粗糙糙甚至有有凹陷陷。隨著著碳含量量的增加加([C]]＞0．15％)，結(jié)晶器器導(dǎo)出熱熱流增大大，坯坯殼折皺皺減輕。。當(dāng)[C]]＞o．25％時(shí)，熱熱流基本本不變，，坯殼表表面趨于于平滑、、坯殼厚厚度均勻勻。通常常認(rèn)為，，這是因因?yàn)閇c]＝0．1％左右時(shí)時(shí)，開始始發(fā)生包包晶反應(yīng)應(yīng)，坯殼殼經(jīng)歷了了б-y的相變并并伴隨隨有最大大的線收收縮(O．38％)。由于收收縮使坯坯殼向里里彎曲，，造成坯坯殼表表面與結(jié)結(jié)晶器壁壁間出現(xiàn)現(xiàn)縫隙，，而引起起熱流減減少繼而而使坯殼殼的生生長(zhǎng)減緩緩，使坯坯殼厚度度生長(zhǎng)不不均勻。。[c]＞0．15％時(shí)，更更多的的液體直直接轉(zhuǎn)變變?yōu)閅相，由包包晶反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生的的線收縮縮就不太太顯著了了，收收縮減輕輕．氣隙隙減?。畟鳠峋鶆?，坯坯殼就變變得平滑滑了。。影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素5二冷區(qū)的的傳熱與與凝固1、二冷與與鑄坯質(zhì)質(zhì)量（1）冷印不不均勻，，導(dǎo)致坯坯殼溫度度回升，，鑄坯易易產(chǎn)生中中間裂紋紋或皮皮下裂紋紋。(2)鑄坯矯直直時(shí)表面面溫度過過低(如小于900℃℃)，易產(chǎn)生生表而而橫裂紋紋。（3)冷卻強(qiáng)度度不夠，，鑄坯帶帶液心矯矯直易產(chǎn)產(chǎn)生矯直直裂紋。。(4)二冷區(qū)鑄鑄坯表面面溫度過過高，板板坯易產(chǎn)產(chǎn)生鼓肚肚變形而而使中心心偏析析加重。。(5)二冷強(qiáng)度度過大，，促使柱柱狀品發(fā)發(fā)達(dá)易形形成穿晶晶結(jié)構(gòu)．．使中心心硫松松和偏析析加劇。。因此，對(duì)對(duì)二冷區(qū)區(qū)的冷卻卻要求是是：①冷卻效率率要高，，以加速速熱量的的傳遞；；②噴水量合合適，使使鑄坯表表面溫度度分布均均勻。。③鑄坯在矯矯直前前盡可能能完全凝凝固。④矯直時(shí)鑄鑄壞表面面溫度應(yīng)應(yīng)大干900℃℃。⑤有良好的的鑄坯內(nèi)內(nèi)部質(zhì)量量。2、二冷區(qū)區(qū)傳熱根據(jù)鑄坯坯凝固熱熱平衡的的測(cè)定汁汁算，設(shè)設(shè)鋼水總總熱量為為100％，連鑄機(jī)內(nèi)內(nèi)各區(qū)散散熱的比比例為：：結(jié)晶器器16%一20％；二次次冷卻區(qū)區(qū)23％一28％；輻射射區(qū)50％-60％。可見見，結(jié)晶晶器帶走走的熱量量?jī)H占占鋼水完完全凝固固熱量的的20％左右，，所以帶帶液心的的坯先進(jìn)進(jìn)入二次次冷卻卻裝置接接受噴水水冷卻，，鑄坯才才能完全全凝固。。連鑄坯凝凝固與模模鑄鋼錠錠的不同同點(diǎn)是：：噴水冷冷卻可讓讓凝固速速度提提高20％。但并并不是隨隨著冷卻卻速度增增加，傳傳熱量成成比例增增加。因因?yàn)殇撲摰膶?dǎo)熱熱系數(shù)是是一定的的，由鑄鑄坯液心心向外的的傳熱速速度是隨隨坯殼殼厚度增增加而減減慢的。。因此，，要盡可可能改善善噴霧水水滴與鑄鑄坯表面面的熱熱交換，，以提高高二次冷冷卻效率率。二冷區(qū)鑄鑄坯表面面熱量傳傳遞方式式根據(jù)連連鑄機(jī)的的類型和和操作條條件不同同可能有有很大的的區(qū)別，，一般包包括以下下方式：：①純輻射25％；②噴霧水滴滴蒸發(fā)33％；③噴淋水加加熱25％；④輥?zhàn)优c鑄鑄坯的接接觸傳傳導(dǎo)17％。5二冷區(qū)的的傳熱與與凝固3、影響二二冷冷卻卻效果主主要有以以下幾點(diǎn)點(diǎn)因素：：⑴水滴速度度⑵鑄坯表面面溫度⑶水流密度度⑷水滴直徑徑⑸噴嘴使用用狀態(tài)⑹鑄坯表面面狀態(tài)表面溫度度與熱流流的關(guān)系系5二冷區(qū)的的傳熱與與凝固連鑄坯凝凝固是一一個(gè)傳熱熱過程在在連鑄機(jī)機(jī)內(nèi)，液液體鋼水水轉(zhuǎn)變?yōu)闉楣虘B(tài)的的半成品品鋼坯時(shí)時(shí)放出的的熱量包包括以下下3項(xiàng)。(1)鋼水過熱熱；指鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)晶晶器時(shí)的的溫度與與鋼的液液相線溫溫度之差差。前者者也叫澆澆鑄溫度度，一般般把開始始澆注10min左右經(jīng)均均勻混合合后在中中間包測(cè)測(cè)得的溫溫度當(dāng)作作澆鑄溫溫度。(2)凝固潛熱熱：指鋼水由由液相線線溫度冷冷卻到固固相線溫溫度，即即完成從從液相到到固相轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變的凝凝固過程程中放出出的熱量量。(3)物理顯熱熱：指從固相相線溫度度冷卻到到出鑄機(jī)機(jī)時(shí)，降降至室溫溫時(shí)放出出的熱量量。連鑄坯凝凝固傳熱熱的特點(diǎn)點(diǎn)上述熱量量的放出出是通過過輻射、、傳導(dǎo)和和對(duì)流三三種方式式進(jìn)行的的。鋼水水在連鑄鑄機(jī)個(gè)凝凝固傳熱熱是在三三個(gè)冷卻卻區(qū)內(nèi)實(shí)實(shí)現(xiàn)的，，即結(jié)晶晶器(一次冷卻卻)、包括輥輥?zhàn)永鋮s卻系統(tǒng)的的噴水冷冷卻區(qū)(二次冷卻卻)和向周圍圍環(huán)境輻輻射傳熱熱(三次冷卻卻)三個(gè)區(qū)域域連鑄坯凝凝固過程程的熱平平衡1、從熱平平街來看看，鋼水水經(jīng)過結(jié)結(jié)晶器---二冷區(qū)---輻射區(qū)大大約有50％的熱量量放出來來鑄坯才才能完全全凝固。。這部分分熱量的的放出速速度決定定了鑄機(jī)機(jī)生產(chǎn)率率和鑄壞壞質(zhì)量。。鑄坯切切割后大大約還有有50％的熱量量放出來來，為了了利用這這部分熱熱量，節(jié)節(jié)約能源源．我們們成功地地開發(fā)了了連鑄坯坯熱裝、、連鑄鑄坯直接接軋制工工藝。2、鑄機(jī)范范圍內(nèi)(鑄坯切割割前)主要依靠靠結(jié)晶器器和二次次冷卻系系統(tǒng)散熱熱，其中中：二冷冷區(qū)散出出熱量最最多。3、通過結(jié)結(jié)晶器在在1分鐘內(nèi)要要散出的的熱量、、最高時(shí)時(shí)可占總總需要散散熱量的的20％左右。。保證結(jié)結(jié)晶器有有足夠的的冷卻能能力十分分重要，，它對(duì)初初期坯殼殼的形成成具有決決定性影影響。增增加結(jié)晶晶器水流流量、降降低進(jìn)水水溫度、、增加冷冷卻水進(jìn)進(jìn)出溫差差可增加加結(jié)晶器器冷卻能能力．但但這也受受到一定定限制‘‘，水縫縫面積一一定時(shí)，，很大的的流量需需提高流流速來實(shí)實(shí)現(xiàn)．而而流速過過高對(duì)水水壓和結(jié)結(jié)晶器結(jié)結(jié)構(gòu)要求求嚴(yán)格，，且水速速超過—定極限時(shí)時(shí)．對(duì)傳傳熱影響響也較小?。埠芎懿唤?jīng)濟(jì)濟(jì)‘故雖雖然結(jié)晶晶器冷卻卻能力很很重要，，但只能能達(dá)到一一定的冷冷卻程度度c。4、二冷帶帶走的熱熱過約占占總熱量量的16％—27％*其絕大部部分是二二冷水所所吸收。。二冷冷水調(diào)節(jié)節(jié)方面，，它的冷冷卻能力力可以在在較大范范圍內(nèi)變變化，壞壞殼在結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)形成以以后，控控制二冷冷強(qiáng)度是是使整個(gè)個(gè)鑄坯完完全凝固固的關(guān)鍵鍵。6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制1、連鑄坯坯的凝固固過程：：連鑄坯在在連鑄機(jī)機(jī)內(nèi)邊運(yùn)運(yùn)行邊凝凝固，形形成很大大的液相相穴。鑄鑄坯凝固固分以下下三個(gè)階階段：1.結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)形成初初生坯殼殼。2.二冷區(qū)坯坯殼穩(wěn)定定生長(zhǎng)。。3.液相穴末末端的加加速凝固固。2、連鑄坯坯的凝固固結(jié)構(gòu)：：一般情況況下，連連鑄坯從從邊緣到到中心也也是由激激冷層（（細(xì)小等等軸晶區(qū)區(qū)），柱柱狀晶區(qū)區(qū)和中心心粗大等等軸晶區(qū)區(qū)構(gòu)成。。1.表層細(xì)小小等軸晶晶區(qū)當(dāng)高溫的的鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)晶晶器后，，結(jié)晶首首先從銅銅壁開始始。由于于溫度較較低的銅銅壁有著著強(qiáng)烈的的吸熱和和散熱功功能，使使靠近銅銅壁的一一薄層鋼鋼液產(chǎn)生生極大的的過冷，，加上銅銅壁可作作為非均均質(zhì)形核核的基底底，因此此在這層層鋼液中中立即產(chǎn)產(chǎn)生大量量的晶核核，并同同時(shí)向各各個(gè)方向向生長(zhǎng)。。由于晶晶核數(shù)目目很多，，故鄰近近的晶粒粒很快彼彼此相遇遇，不能能繼續(xù)生生長(zhǎng)，這這樣便在在靠近銅銅壁處形形成很細(xì)細(xì)的薄層層等軸晶晶粒區(qū)。。細(xì)晶區(qū)的的晶粒十十分細(xì)小小，組織織致密，，機(jī)械性性能很好好。但由由于細(xì)晶晶區(qū)的厚厚度一般般都很薄薄，有的的只有幾幾個(gè)毫米米厚，因因此沒有有多大的的實(shí)際意意義。6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制2.柱狀晶區(qū)區(qū)在表層細(xì)細(xì)晶區(qū)形形成的同同時(shí)，一一方面由由于金屬屬凝固后后的收縮縮，使細(xì)細(xì)晶區(qū)和和銅壁脫脫離形成成氣隙，，使液態(tài)態(tài)金屬冷冷卻減慢慢，溫度度梯度變變行平緩緩，這時(shí)時(shí)開始形形成柱狀狀晶區(qū)。。這是因因?yàn)椋孩僭诮Y(jié)晶前前沿液體體中有適適當(dāng)?shù)倪^過冷度，，這一過過冷度很很小，使使之不不能生成成新的晶晶核，但但它有利利于靠近近液相的的某些晶晶粒長(zhǎng)大大。②垂直于銅銅壁方向向的散熱熱最快，，因而晶晶體沿其其相反方方向形成成柱狀晶晶。柱狀晶的的組織比比較致密密，但柱柱狀晶區(qū)區(qū)的性能能具有方方向性，，當(dāng)不同同方向生生長(zhǎng)的兩兩組柱狀狀晶相遇遇時(shí)會(huì)形形成柱狀狀晶界。。柱狀晶晶界是雜雜質(zhì)、氣氣體、縮縮孔較富富集的地地區(qū)，當(dāng)當(dāng)軋制時(shí)時(shí)容易沿沿這些弱弱面形成成裂紋。。因此，，我們應(yīng)應(yīng)對(duì)柱狀狀晶區(qū)進(jìn)進(jìn)行嚴(yán)格格控制，，避免形形成發(fā)達(dá)達(dá)的柱狀狀晶區(qū)。。6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制2.中心等軸軸晶區(qū)隨著柱狀狀晶的發(fā)發(fā)展，經(jīng)經(jīng)過散熱熱，鑄坯坯中心部部分的液液態(tài)金屬屬的溫度度全部降降至熔點(diǎn)點(diǎn)以下，，再加上上液態(tài)金金屬中雜雜質(zhì)等因因素的作作用，滿滿足了形形核時(shí)對(duì)對(duì)過冷度度的要求求，于是是在整個(gè)個(gè)剩余液液體中同同進(jìn)形核核。由于于此時(shí)的的散熱已已失去了了方向性性，晶核核在液體體中可以以自由生生長(zhǎng)，在在各個(gè)方方向上的的長(zhǎng)大速速度差不不多相等等，因此此即長(zhǎng)成成了等軸軸晶。當(dāng)當(dāng)它們長(zhǎng)長(zhǎng)到與柱柱狀晶相相遇時(shí)，，全部液液體凝固固完畢后后，即形形成明顯顯的中心心等軸晶晶區(qū).與柱狀晶晶相比，，等軸晶晶區(qū)的各各個(gè)晶粒粒在長(zhǎng)大大時(shí)彼此此交叉，，不存在在明顯的的脆弱界界面；各各晶粒的的取向各各不相同同，其性性能也沒沒有方向向性。因因此鑄坯坯都要求求得到發(fā)發(fā)達(dá)的等等軸晶組組織。6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制2、連鑄坯坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)控制制：連鑄壞的的低倍結(jié)結(jié)構(gòu)，既既影響鋼鋼的加工工性能，，也影響響機(jī)械性性能和使使用性能能。柱狀狀晶發(fā)達(dá)達(dá)使材料料呈現(xiàn)各各向異性性；等軸軸晶結(jié)構(gòu)構(gòu)致密，，加工性性能良好好，成分分、結(jié)構(gòu)構(gòu)均勻，，材料呈呈各向同同性。因因此從鋼鋼的性能能角度希希望抑制制柱狀晶晶生長(zhǎng)而而擴(kuò)大等等軸晶區(qū)區(qū)，這是是改善鑄鑄坯質(zhì)量量的一個(gè)個(gè)重要任任務(wù)。連鑄坯中中柱狀晶晶區(qū)和等等軸晶區(qū)區(qū)的相對(duì)對(duì)大小主主要決定定于澆注注溫度。。過熱度度高，柱柱狀晶區(qū)區(qū)就寬，，但過熱熱度很低低，在操操作上有有較大困困難，易易使水口口凍結(jié)。。因此在在保持一一定低過過熱度的的澆注，，為擴(kuò)大大等軸晶晶區(qū)可采采取以下下措施：：6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制1.電磁攪拌拌其作用主主要包括括在以下下三個(gè)方方面：①改變柱狀狀晶生長(zhǎng)長(zhǎng)方向②促進(jìn)柱狀狀晶向等等軸晶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變③細(xì)化宏觀觀晶粒組組織。2.控制二冷冷區(qū)冷卻卻水量。。3.加入形核核劑。加入形核核劑，以以增加晶晶核數(shù)量量，擴(kuò)大大等軸晶晶區(qū)。4.結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)加入微微型冷卻卻劑。2、連鑄坯坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)控制制：6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制連鑄鋼水水準(zhǔn)備與與要求連鑄坯質(zhì)質(zhì)量含義義連鑄坯質(zhì)質(zhì)量的常常用檢驗(yàn)驗(yàn)方法衡量鑄坯坯質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鑄坯質(zhì)量量的控制制方法主要內(nèi)容容（二））一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求連續(xù)鑄鋼鋼是在鋼鋼水處于于運(yùn)動(dòng)狀狀態(tài)下，，采用強(qiáng)強(qiáng)制冷卻卻的措施施成型并并連續(xù)生生產(chǎn)鑄坯坯的過程程。連鑄鑄的工藝藝特點(diǎn)決決定了它它對(duì)鋼水水質(zhì)量-------溫度、成成分、脫脫氧程度度和潔凈凈度等都都有極為為嚴(yán)格的的要求。。提供合合乎連鑄鑄要求的的鋼水，，即可保保證連鑄鑄工藝操操作的順順行，又又可確保保鑄坯的的質(zhì)量。。1.連鑄工藝藝對(duì)鋼水水成分控控制的原原則連鑄工藝藝對(duì)鋼水水成分要要求比較較嚴(yán)格，，首先要要符合鋼鋼種要求求，而且且符合規(guī)規(guī)格要求求的鋼水水不一定定適合于于連鑄工工藝。還還要能滿滿足連鑄鑄工藝的的要求和和確保鑄鑄坯的質(zhì)質(zhì)量，因因此，根根據(jù)連鑄鑄工藝與與連鑄坯坯質(zhì)量的的特殊要要求，對(duì)對(duì)連鑄用用鋼水成成分嚴(yán)格格控制。。其主要要控制的的原則是是：成分的穩(wěn)穩(wěn)定性;抗裂紋敏敏感性；；鋼水的可可澆性；；鋼鋼水的的純凈度度。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求1.連鑄鋼水水成分的的控制要要求①碳成分的的控制：：碳是對(duì)對(duì)鋼的組組織性能能影響最最大的元元素，特特別是直直接影響響鑄坯的的熱裂傾傾向性，，因此鋼鋼水中含含碳量必必須精確確控制，，要求各各爐之間間的鋼水水碳含量量的差別別小于0.02%。②硅、錳成成分的控控制。硅硅、錳既既能控制制脫氧程程度，又又影響鋼鋼的機(jī)械械性能和和鋼水的的可澆性性。連鑄鑄的多爐爐連澆首首先要求求硅、錳錳含量相相對(duì)穩(wěn)定定，并能能控制在在較窄的的范圍內(nèi)內(nèi)。從提提高鋼水水可澆性性出發(fā)，，要求盡盡量提高高錳硅比比，一般般要求鋼鋼中[Mn]]/[Si]≥≥3..0，以減少少脫氧產(chǎn)產(chǎn)物﹙SiO2﹚，并得得到液態(tài)態(tài)的硅酸酸錳脫氧氧產(chǎn)物，，使鋼水水有較好好的流動(dòng)動(dòng)性。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求③磷、硫含含量的控控制。磷磷、硫是是影響鋼鋼的裂紋紋敏感性性的重要要元素，，這主要要是磷、、硫在結(jié)結(jié)晶過程程中偏析析傾向大大，使鋼鋼的晶晶界脆化化，特別別是在連連鑄坯成成型過程程中，一一方面受受到強(qiáng)制制冷卻產(chǎn)產(chǎn)生的熱熱應(yīng)力，，另一方方面又受受到拉坯坯和矯直直產(chǎn)生的的機(jī)械應(yīng)應(yīng)力，從從而使磷磷、硫的的有害作作用更加加突出。。連鑄工工藝要求求磷、硫硫的含量量應(yīng)往下下限控制制，盡量量提高錳錳硫比，，一般要要求〔Mn〕/〔S〕﹥28。④殘留元素素的控制制。鋼中中的Cu、Sn、As、Sb等元素不不是有意意加入的的，而是是隨煉鋼鋼原材料料帶入的的，在煉煉鋼過程程中又不不能去除除，成為為殘留元元素。這這些元素素控制不不好，會(huì)會(huì)在連鑄鑄和熱軋軋是造成成表面或或內(nèi)部裂裂紋。殘殘留元素素影響最最大的是是銅和錫錫，由于于這些元元素的綜綜合作用用較為復(fù)復(fù)雜，通通常以銅銅當(dāng)量來來計(jì)算，，并要求求鋼當(dāng)量量≦0.2%。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求2.連鑄鋼水水純凈度度及脫氧氧的控制制要求①純凈度的的控制。。鋼水的的純凈度度主要是是指鋼中中氣體氮氮、氫、、氧和非非金屬夾夾雜物的的數(shù)量、、形態(tài)、、分布。。由于夾夾雜物的的存在不不僅影響響鋼水的的可澆性性，連鑄鑄操作也也難以順順行；而而且夾雜雜物還破破壞了鋼鋼基體的的連續(xù)性性、致密密性，危危害鋼的的質(zhì)量。。為了確確保最終終產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量，根根據(jù)鋼種種和產(chǎn)品品質(zhì)量，，把鋼中中的氧含含量及非非金屬夾夾雜物降降到所要要求的水水平。②脫氧的控控制。眾眾所周知知，連鑄鑄只能澆澆注鎮(zhèn)靜靜鋼而不不能澆注注沸騰鋼鋼。因此此，連鑄鑄工藝對(duì)對(duì)脫氧控控制的要要求在于于：除要要求把鋼鋼中的氧氧脫除到到盡可能能低的程程度，同同時(shí)盡可可能地將將脫氧產(chǎn)產(chǎn)物從鋼鋼水中去去除，以以保證良良好的鑄鑄坯質(zhì)量量外，還還要求盡盡可能把把脫氧產(chǎn)產(chǎn)物控制制為液態(tài)態(tài)以改善善鋼水的的流動(dòng)性性，保證證澆注順順利進(jìn)行行。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求3.連鑄鋼水水溫度控控制要求求。鋼水溫度度是決定定連鑄順順利與否否的首要要因素，，同時(shí)它它又在很很大程度度上決定定了連鑄鑄坯的質(zhì)質(zhì)量，而而連鑄遠(yuǎn)遠(yuǎn)比模鑄鑄對(duì)鋼水水溫度的的要求嚴(yán)嚴(yán)格，主主要在于于：①合適的澆澆注溫度度是順利利連鑄的的前提。。連鑄時(shí)時(shí)鋼水澆澆注溫度度過低，，將會(huì)引引起中間間包水口口堵塞，，迫使?jié)矟沧⒅袛鄶啵蝗绻麥囟冗^過高，會(huì)會(huì)加劇耐耐火材料料的侵蝕蝕，導(dǎo)致致鑄流失失控，同同時(shí)也會(huì)會(huì)使出結(jié)結(jié)晶器的的坯殼減減薄和厚厚度不均均勻，造造成漏鋼鋼。②合適的澆澆注溫度度是獲得得良好鑄鑄坯質(zhì)量量的基礎(chǔ)礎(chǔ)。澆注注溫度過過高，會(huì)會(huì)加劇鋼鋼水的二二次氧化化及鋼水水對(duì)耐火火材料的的侵蝕，，從而增增加鑄坯坯中的非非金屬夾夾雜物，，還會(huì)使使鑄坯柱柱狀晶發(fā)發(fā)達(dá)，中中心偏析析、中心心疏松及及中心縮縮孔加重重。澆注注溫度偏偏低，易易使結(jié)晶晶器內(nèi)鋼鋼液面處處形成冷冷殼，惡惡化鑄坯坯的表面面質(zhì)量，，并且會(huì)會(huì)給鋼的的純凈度度帶來不不良影響響。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求3.連鑄鋼水水溫度控控制要求求。由此看來來，連鑄鑄鋼水溫溫度對(duì)于于連鑄十十分重要要，鋼水水必須具具備穩(wěn)定定而合適適的溫度度，不得得過低或或過高。。一般來來說，連連鑄澆注注時(shí)，開開澆爐過過熱度控控制在50度左右，，連澆爐爐控制在在20-30度之間。。在整個(gè)個(gè)澆注過過程中，，最關(guān)鍵鍵的還是是鑄水溫溫度的均均勻和穩(wěn)穩(wěn)定，這這也是獲獲得低過過熱度澆澆注的前前提條件件。為此此在實(shí)際際生產(chǎn)過過程中，，應(yīng)注意意以下幾幾點(diǎn)：①?gòu)?qiáng)化鋼包包的清理理、烘烤烤和加速速鋼包周周轉(zhuǎn)，減減少間隔隔時(shí)間，，實(shí)現(xiàn)““紅包出出鋼”。。②鋼包全程程吹氬操操作及鋼鋼包爐出出站軟吹吹氬時(shí)間間。③鋼包爐冶冶煉末期期的稠渣渣操作及及出站保保溫劑加加入。④大包加蓋蓋及中間間包保溫溫操作。。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求二、連鑄鑄坯質(zhì)量量的含義義最終產(chǎn)品品質(zhì)量決決定于所所供給的的鑄坯質(zhì)質(zhì)量。從從廣義來來說，所所謂連鑄鑄坯質(zhì)量量是指得得到合格格產(chǎn)品所所允許的的鑄坯缺缺陷嚴(yán)重重程度。。它的含含義是：：①鑄坯純凈凈度：指指鋼中夾夾雜物數(shù)數(shù)量、形形態(tài)、分分布等。。②鑄坯表面面質(zhì)量：：主要是是指連鑄鑄坯表面面是否存存在裂紋紋、夾渣渣、氣孔孔等缺陷陷。③鑄坯內(nèi)部部質(zhì)量：：是指連連鑄坯是是否具有有正確的的凝固結(jié)結(jié)構(gòu)，以以及裂紋紋、偏析析、疏松松等缺陷陷程度。。④連鑄坯的的外觀形形狀：是是指連鑄鑄坯的幾幾何尺寸寸是否符符合規(guī)定定的要求求。三、連鑄鑄坯質(zhì)量量的常用用檢驗(yàn)方方法表面質(zhì)量量檢驗(yàn)：：常用來來檢驗(yàn)連連鑄坯表表面質(zhì)量量，例如如重接、、脫方（（鼓肚））、彎曲曲、結(jié)疤疤、劃痕痕等缺陷陷。低倍質(zhì)量量檢驗(yàn)：：主要用用來檢驗(yàn)驗(yàn)連鑄坯坯內(nèi)部宏宏觀質(zhì)量量，包括括裂紋、、疏松、、縮孔和和夾渣等等缺陷，，常見的的方法有有連鑄坯坯低倍酸酸浸檢驗(yàn)驗(yàn)、斷口口檢驗(yàn)和和硫印檢檢驗(yàn)。金相組織織檢驗(yàn)：：主要通通過使用用高倍顯顯微鏡或或電子顯顯微鏡，，用以檢檢驗(yàn)連鑄鑄坯內(nèi)部部微觀質(zhì)質(zhì)量，包包括裂紋紋、晶體體組織結(jié)結(jié)構(gòu)、夾夾雜疏松松等缺陷陷。1.連鑄坯低低倍酸浸浸檢驗(yàn)原原理及方方法酸浸實(shí)驗(yàn)驗(yàn)是常用用來檢查查鋼錠、、連鑄坯坯或鋼材材內(nèi)部缺缺陷以評(píng)評(píng)定質(zhì)量量的方法法。鋼中中的缺陷陷如夾雜雜物、偏偏析、疏疏松、針針孔等，，由于尺尺寸較小小，或由由于塑性性變形使使其和鋼鋼基體相相連．難難以用肉肉眼辨認(rèn)認(rèn)。若選選用適當(dāng)當(dāng)?shù)母g蝕劑，可可使缺陷陷和鋼基基體產(chǎn)生生選擇浸浸蝕作用用。由于于缺陷和和基體浸浸蝕程度度的差別別，則缺缺陷在試試樣或相相紙上表表現(xiàn)出的的顏色深深淺與基基體不同同，可以以用肉眼眼或10倍左右的的放大鏡鏡區(qū)分。。根根據(jù)檢查查目的不不同，確確定取樣樣部位。。如連鑄鑄坯可以以取橫斷斷面或縱縱斷面均均可。試試樣加工工不低于于▽6，檢查面面潔凈無無油污。。常常用的浸浸蝕劑有有1:1HCl、CuCl2溶液等，，可以顯顯示樹枝枝晶、偏偏析、裂裂紋、白白點(diǎn)、夾夾雜、氣氣孔等。。2.連鑄坯硫硫印檢驗(yàn)驗(yàn)原理及及方法硫印是用用相紙顯顯示試樣樣上硫的的偏析方方法。其其原理是是：相紙紙上硫酸酸和試樣樣上的硫硫化物(FeS、MnS))發(fā)生反應(yīng)應(yīng)，生成成硫化氫氫氣體，，硫化氫氫再與相相紙上的的溴化銀銀作用，，生成硫硫化銀沉沉淀在相相紙上的的相應(yīng)位位置上，，形成黑黑色或褐褐色斑點(diǎn)點(diǎn)。其反反應(yīng)式：：FeS++H2SO4→→FeSO4++H2S↑MnS++H2S04→→MnSO4++H2S↑H2S+2AgBr→Ag2S↓+2HBr可從鑄坯坯上取縱縱向或橫橫向試樣樣，試驗(yàn)驗(yàn)面加工工的光潔潔度不應(yīng)應(yīng)低于▽6。使用反反差大的的溴化銀銀光面相相紙，把把與試樣樣大小相相同的相相紙放入入稀硫酸酸中浸泡泡l～2min后撈出，，然后將將相紙對(duì)對(duì)準(zhǔn)檢查查面輕輕輕覆蓋好好，將試試樣與相相紙間氣氣泡趕凈凈，待接接觸2～5分鐘即可可取下，，把相紙紙?jiān)诹魉袥_洗洗，然后后定影烘烘干，即即完成一一張硫印印。用硫硫印試驗(yàn)驗(yàn)，可顯顯示鋼錠錠、連鑄鑄坯中裂裂紋、偏偏析線、、低倍結(jié)結(jié)構(gòu)和夾夾雜物的的分布等等。四、衡量量鑄坯質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)幾何形狀狀質(zhì)量、、表面質(zhì)質(zhì)量、內(nèi)內(nèi)部質(zhì)量量、潔凈凈度。連鑄坯幾幾何形狀狀缺陷不不僅是鑄鑄坯外觀觀形狀問問題，還還與鑄坯坯表面裂裂紋、內(nèi)內(nèi)部裂紋紋等密切切相關(guān)。。形狀缺缺陷的種種類隨鑄鑄坯形狀狀和大小小而異，，常見的的幾何形形狀缺陷陷有鼓肚肚、菱變變、凹陷陷及梯形形缺陷。。鑄坯表面面缺陷有有：鑄坯坯表面振振痕缺陷陷，表面面裂紋（（縱向裂裂紋、橫橫向裂紋紋、角部部縱橫裂裂紋、網(wǎng)網(wǎng)狀裂紋紋和星狀狀裂紋）），表面面夾雜物物（渣）），表面面氣孔。。表面凹凹陷，重重結(jié)和重重皮及表表面滲碳碳等。內(nèi)部缺陷陷有內(nèi)部部裂紋、、疏松、、縮孔、、偏析、、夾雜物物（渣））和氣孔孔等。通通常所講講的內(nèi)部部裂紋，，包括從從鑄坯皮皮下一直直到接近近鑄坯中中心的裂裂紋，都都是在凝凝固過程程中產(chǎn)生生的，故故也稱凝凝固裂紋紋；從裂裂紋產(chǎn)生生的原因因分，可可分為熱熱應(yīng)力裂裂紋、鼓鼓肚裂紋紋、彎曲曲矯直裂裂紋、壓壓下裂紋紋和三角角區(qū)裂紋紋，其生生成過程程多由于于拉伸應(yīng)應(yīng)力作用用到凝固固界面上上，造成成沿一次次樹枝晶晶或等軸軸晶界開開裂。鑄鑄坯內(nèi)部部質(zhì)量控控制，通通常通過過對(duì)鑄坯坯內(nèi)部缺缺陷控制制來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。四、衡量量鑄坯質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)鑄坯潔凈凈度涉及及其中的的夾雜物物數(shù)量、、性質(zhì)、、形狀、、尺寸和和分布狀狀況。鑄鑄坯潔凈凈度與鋼鋼水質(zhì)量量、連鑄鑄設(shè)備、、機(jī)型、、鋼種、、斷面尺尺寸、耐耐材質(zhì)量量和工藝藝及操作作等密切切相關(guān)。。夾雜物物分為宏宏觀夾雜雜物和微微觀夾雜雜物，又又可分為為大型夾夾雜物（（大于50μm以上）和和細(xì)小夾夾雜物（（小于50μm以下），，還可分分為外來來夾雜物物和內(nèi)生生夾雜物物（如脫脫氧產(chǎn)物物等）。。四、衡量量鑄坯質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)五、連鑄鑄坯的質(zhì)質(zhì)量控制制鑄坯純凈凈度主要要決定于于鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)晶晶器之前前處理過過程。也也就是說說要把鋼鋼水搞““干凈””些，必必須在鋼鋼水進(jìn)入入結(jié)晶器器之前各各工序下下功夫，，如選擇擇合適的的爐外精精煉、中中間包冶冶金、保保護(hù)澆注注等。鑄坯的表表面缺陷陷主要決決定于鋼鋼水在結(jié)結(jié)晶器的的凝固過過程。它它是與結(jié)結(jié)晶器坯坯殼形成成、結(jié)晶晶器液面面波動(dòng)、、浸入式式水口設(shè)設(shè)計(jì)、保保護(hù)渣性性能等因因素有關(guān)關(guān)的。必必須控制制影響表表面質(zhì)量量各參數(shù)數(shù)在目標(biāo)標(biāo)值以內(nèi)內(nèi)，以生生產(chǎn)無缺缺陷鑄坯坯，這是是熱送和和直接軋軋制的前前提。鑄坯的內(nèi)內(nèi)部缺陷陷主要決決定于在在二次冷冷卻區(qū)鑄鑄坯冷卻卻過程和和鑄坯支支撐系統(tǒng)統(tǒng)。合理理的二次次冷卻水水分布、、支承輥輥的對(duì)中中、防止止鑄坯鼓鼓肚等是是提高鑄鑄坯內(nèi)部部質(zhì)量的的前提。。五、連鑄鑄坯的質(zhì)質(zhì)量控制制連鑄坯純純凈度的的影響因因素及控控制1.影響連鑄鑄坯純凈凈度的因因素①機(jī)型對(duì)鑄鑄坯中夾夾雜物的的影響。。機(jī)型對(duì)對(duì)夾雜物物的影響響主要表表現(xiàn)在鑄鑄坯中宏宏觀夾雜雜物的分分布。對(duì)對(duì)于弧型型鑄機(jī)來來說，由由于注流流對(duì)坯殼殼的沖擊擊是不對(duì)對(duì)稱的，，上浮的的夾雜物物容易被被內(nèi)弧側(cè)側(cè)固、液液相界面面所捕捉捉，因而而在連鑄鑄坯內(nèi)弧弧側(cè)易形形成夾雜雜物富集集帶。②連鑄操作作對(duì)鑄坯坯中夾雜雜物的影影響。在在澆注初初期鋼水水被耐火火材料污污染較嚴(yán)嚴(yán)重；在在澆注末末期隨著著中間包包液面的的降低，，因渦流流作用會(huì)會(huì)把中間間包渣吸吸入到結(jié)結(jié)晶器中中。在換換包期間間由于上上述原因因也常使使鋼中夾夾雜物增增多。另另外，澆澆注溫度度和拉速速對(duì)鑄坯坯中的夾夾雜物也也有一定定影響。。低溫和和高拉速速都可能能使鋼中中夾雜物物指數(shù)升升高。連鑄坯純純凈度的的影響因因素及控控制③耐火材料料質(zhì)量對(duì)對(duì)鑄坯中中夾雜物物的影響響。在連連鑄過程程中，由由于鋼水水與耐火火材料接接觸，鋼鋼液中的的元素（（錳和鋁鋁等）會(huì)會(huì)與耐火火材料的的氧化物物發(fā)生作作用生成成MnO..SiO2或Al2O3，當(dāng)其未未能完全全上浮時(shí)時(shí)就殘留留在鑄坯坯中。耐耐材的熔熔損也是是鑄坯中中大型夾夾雜物的的主要來來源之一一。（如如石英水水口易被被鋼中的的Mn所熔損，，使鋼中中夾雜物物增多。。）為了了避免上上述情況況的發(fā)生生，連鑄鑄用耐火火材料應(yīng)應(yīng)選用含含SiO2低、耐侵侵蝕性好好、致密密性高的的堿性或或中性材材料。提高連鑄鑄坯純凈凈度的措措施純凈度是是指鋼中中非金屬屬夾雜物物的數(shù)量量、形態(tài)態(tài)和分布布。要根根據(jù)鋼種種和產(chǎn)品品質(zhì)量，，把鋼中中夾雜物物降到所所要求的的水平，，應(yīng)從以以下5方面著手手：①盡可能降降低鋼中中[O]含量；②防止鋼水水與空氣氣作用；；③減少鋼水水與耐火火材料的的相互作作用；④減少渣子子卷入鋼鋼水內(nèi)；；⑤改善流動(dòng)動(dòng)促進(jìn)鋼鋼水中夾夾雜物上上浮。從工藝操操作上，，應(yīng)采取取以下措措施：①擋渣或無無渣出鋼鋼。轉(zhuǎn)爐爐采用擋擋渣帽、、擋渣球球等方法法防止出出鋼時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐渣下下到鋼包包中。②爐外精煉煉凈化處處理。根根據(jù)鋼種種選擇合合適的精精煉方法法，以均均勻溫度度、微調(diào)調(diào)成分、、降低氧氧含量、、去除氣氣體夾雜雜物等。。如鋼包包吹氬、、真空處處理是鋼鋼水進(jìn)行行凈化處處理的常常用方法法，向鋼鋼包喂Si-Ca線或Ca-Fe線，可以以顯著降降低鋼中中總氧量量，提高高鋼水純純凈度。。這是因因?yàn)榧逾}鈣處理后后可以改改變鋼中中氧化物物和硫化化物形態(tài)態(tài)，使其其形成液液態(tài)鋁酸酸鹽從鋼鋼水中上上浮，并并可防止止水口堵堵塞，從