煉鋼技術(shù)難點(diǎn)與解決方法

1生產(chǎn)鋼種

擬生產(chǎn)Q345,Q235,20,SPHC,Q215,SPCC,SPHD,SPHE,SPCD,SPCE

共10種鋼種。根據(jù)GB700-88,GB699-88,GB1591-88,JIS3141,其化學(xué)成分如下表

所示。

1.1鋼種及化學(xué)成分

化學(xué)成分（％）

代表鋼號

CMnSiPS標(biāo)準(zhǔn)

Q3450.12-0.201.20-1.600.20-0.55<0.045W0.045GB1591-88

Q2350.14-0.220.30-0.65W0.30<0.050W0.045GB700-88

200.17-0.240.35-0.650.17-0.37<0.035W0.035GB699-88

SPHC0.15max0.60max0.050max0.050maxJIS3131

Q2150.09-0.150.25-0.55<0.30W0.050W0.045

SPCC0.12max0.50max0.040max0.045maxJIS3141

SPHD0.10max0.50max0.040max0.040maxJIS3131

SPHE0.10max0.50max0.030max0.030maxJIS3131

SPCD0.10max0.45max0.035max0.035maxJIS3141

SPCE0.08max0.40max0.030max0.030maxJIS3141

1.2各鋼種的凝固溫度

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，各鋼種的凝固溫度計(jì)算結(jié)果如下:

Q345TL-1515℃

Q235TL=1517℃

20TL=1515℃

SPHCTL=1517℃

Q215TL-1522℃

SPCCTL=1521℃

SPHDTL=1522℃

SPHETL=1522℃

SPCDTL=1523℃

SPCETL=1528℃

其中Q345、Q235、20、SPHC為一組,其凝固溫度按1516℃選??；Q215、SPCC、

SPHD、SPHE、SPCD為一組，其凝固溫度按1523℃選?。籗PCE的凝固溫度為1523

℃o

1.3連續(xù)鑄造鋼種的分類

在連續(xù)鑄造生產(chǎn)中按其成分及用途大體上分成三類鋼種來組織生產(chǎn)。

A組：低碳鋼種（薄板鋼）

O沖壓，深沖壓鋼

O鍍錫鋼板

O硅鋼（電工鋼）

B組：中碳鋼種（結(jié)構(gòu)鋼）

O鍋爐鋼板

O結(jié)構(gòu)鋼板

O船板鋼

c組：低合金中碳鋼，高碳鋼（板/管鋼）

OAPI鋼

O調(diào)質(zhì)鋼

O高碳鋼

O耐低溫鋼

O低合金高強(qiáng)度鋼

O特殊性能鋼

目前爐外精煉等冶煉技術(shù)與工藝的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了連鑄技術(shù)與工藝的發(fā)展。

爐外精煉能提供溫度均勻、合金成分準(zhǔn)確、純凈度高的鋼水，使連鑄坯的內(nèi)部夾渣,

氣孔，中心偏析等缺陷明顯得到了改善，兒乎所有的鋼種都能由連鑄技術(shù)組織生產(chǎn)。

A組，C組鋼種對鋼水的純凈度要求較高，有時需要脫C,脫氣等爐外真空冶

煉，在連鑄中對中心疏松，偏析等內(nèi)部缺陷的要求也相對嚴(yán)格。而萊蕪鋼鐵公司擬

生產(chǎn)的鋼種除了Q345,Q235,20三種為B類鋼種外,其余鋼種都屬于A類鋼種，

都為比較容易連鑄化的普碳鋼種。確定澆注溫度時，Q345,Q235,20三種鋼種可

歸為B類鋼種；其它鋼種均可歸為A類鋼種。只是Q345,Q235,20的含C量進(jìn)

入0.17?0.24范圍之內(nèi)，其冶金過程中出現(xiàn)的包晶結(jié)構(gòu)使內(nèi)部裂紋敏感性加大，而

鋼種SPHC,Q215,SPCC,SPHD,SPHE,SPCD,SPCE的含C量進(jìn)入0.08?0.12

范圍內(nèi)其冶金過程中的Y,a相的相變會導(dǎo)致表面裂紋的敏感性。因此作溫度計(jì)劃,

水量計(jì)劃時必須充分留意這一點(diǎn)，力求控制樹枝晶的發(fā)達(dá)，控制鑄坯表面溫度的回

升等。另外冶煉時也有必要在保證結(jié)構(gòu)鋼材機(jī)械性能的前提下，嚴(yán)格控制對連鑄工

藝影響較大成分的含量，取得滿意、合格的連鑄坯。

下面將部分元素含量對鑄坯內(nèi)部裂紋敏感性的影響表示如下。

惡化u中性=>改善

Ni>l%0.17<C<0.24%C<0.16%Mo>0.50%

Cr>3%00.6%0.25<C<0.6%

S>0.025%P>0.03%Si<0.5%

Si>0.5%

2伴生元素，合金元素對連鑄工藝的影響

2.1碳

當(dāng)0.17<C<0.24%,00.6%時，鑄坯內(nèi)部裂紋敏感性加大。

當(dāng)0.08<C<0.12%時，加劇鑄坯表面裂紋的敏感性。

2.2磷，硫

當(dāng)P<0.03%時、對連鑄無影響

當(dāng)S<0.02%時，對連鑄無影響

一般要求P+SW0.04%

S對連鑄的影響隨C/Mn值的加大而加劇。

2.3伴生元素

一般不會影響連鑄性，但影響液相線溫度，因此其含量也作限制如下。

CuW0.25%M0WO.O8%

CrW0.25%A1W0.03%

NiW0.25%SnW0.025%

Cu+Cr+NiW0.5%

2.4合金元素

提高鋼水里的Cu,Si,Cr,Ni,Mo還有V、Ti等合金成份都不會明顯影響連

鑄性，只是要充分注意到他們對液相線溫度的較大影響，特別是Tio

25氫，氮

H2對連鑄性本身無影響，但會導(dǎo)致鑄坯內(nèi)白點(diǎn)的產(chǎn)生，尤其是高強(qiáng)度鋼，深沖

鋼要嚴(yán)密控制含H2量。一般要求H2W4.5ppm作為克服白點(diǎn)的臨界條件。

N2對連鑄無影響，但超出200Ppm時將產(chǎn)生皮下氣泡，也叫針孔，嚴(yán)重影響鑄

坯質(zhì)量。一般要求含N2量W90ppm作為連鑄用鋼水的條件。

2.6氧

脫氧不充分時會產(chǎn)生氧化物夾渣。

在鋼渣中的過多的FeO也提供生成氧化物的氧源。

因此要求：◎充分脫氧

出鋼溫度不得過高，否則鋼渣中的FeO也過高。

封閉澆注，克服二次氧化。

無渣出鋼

以上是連鑄生產(chǎn)中防止氧化物夾渣的主要環(huán)節(jié)。

3脫氧

脫氧是鋼水冶煉的非常重要環(huán)節(jié)，它是產(chǎn)生氧化物夾渣的直接因素，必須充分

脫氧。目前有鋁脫氧，硅脫氧兩種方法，一般普鋼廠大都采用鋁脫氧工藝，因此鋁

脫氧工藝要求簡述如下。

加A1兩次：◎冶煉后出鋼前往鋼包內(nèi)投放適量鋁錠。

◎出鋼后精煉時再次加純鋁，吹A(chǔ)r攪拌時隨氣泡一起上浮至表面使鋼液充分

脫氧。

精煉時加鋁方法也很重要，直接影響脫氧效果，目前有如下兒種加鋁方法。

用加鋁槽倒入A1棒，A1粒，A1丸等較大塊料。

用噴槍噴射A1粒，A1彈。

用喂絲機(jī)快速喂入A1絲。

鋁的含量：◎連鑄鋼水必須是鎮(zhèn)靜鋼水。

AK0.01%為沸騰鋼

Al>0.06%時過高的A1容易生成氧化鋁沉積物沉積于水口內(nèi)表面堵塞水口。

因此要求在中間罐內(nèi)鋼水的A1含量控制在0.02-0.05%為連鑄工藝條件。

4結(jié)晶器保護(hù)渣

4.1保護(hù)渣的作用

1）保護(hù)渣是非氧化性材料，其液態(tài)渣層能完全隔絕大氣層而防鋼液氧化。

2）液渣層支承在彎月面處初生的坯殼，防止坯殼尖端的塌陷、重疊等使振痕變

深。

3）振動時液狀保護(hù)渣不斷流入結(jié)晶器銅板和坯殼間的氣隙內(nèi)并被趕平形成一層

“薄膜”，起到限制散熱速度、降低摩擦阻力的作用達(dá)到緩冷和潤滑目的。

4）液狀熔渣層隔離鋼液和固體狀渣層，因而防止渣粒直接侵入氣隙或鋼水內(nèi)。

5）液狀熔渣層從鋼液表面吸附上浮的夾渣物，起到凈化作用。

6）液狀熔渣層和粉狀渣層的絕熱性能阻礙鋼水液面的熱輻射散熱，保證鋼液面

不結(jié)殼。

4.2保護(hù)渣的正確選擇

從保護(hù)渣的作用來看，正確選擇保護(hù)渣時非常重要的。保護(hù)渣的選擇應(yīng)注意如

下兒條原則。

1）熔渣層要保持穩(wěn)定，即熔化速率與消耗速率相平衡。

2）鋼種的液相線溫度越低保護(hù)渣的熔化要越快，也就是采用越低熔點(diǎn)的保護(hù)渣。

3）鑄造速度越快，保護(hù)渣消耗越大，因此要求熔化快，流動性好％要選擇低熔

點(diǎn)，低粘度。

4）中碳鋼用保護(hù)渣一般取如下指標(biāo)。

堿度：1.1?1.4（※低碳鋼10#,08Al時堿度取1.0為宜）

熔點(diǎn)：1150~1250℃

粘度：0.5?1.5泊

為中碳鋼中含碳量在0.08?0.12%范圍內(nèi)時，在很高溫度下產(chǎn)生6,丫相的同

素異晶轉(zhuǎn)變，伴隨著的體積變化極易產(chǎn)生表面裂紋，因此在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生初期坯殼

時，要求維持較高表面溫度的同時必須均勻緩冷，所以選擇低粘度流動性好的保護(hù)

渣，充分保證消耗量。較高消耗量能夠取得較厚渣片起到緩冷的同時，還能及時補(bǔ)

償由于較高的表面溫度使渣片熔化造成的潤滑不足。

5）保護(hù)渣的性能指標(biāo)

選用保護(hù)渣時其成分固然重要，但其成分的準(zhǔn)確性并不是判斷保護(hù)渣是否合適

的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。而其熔點(diǎn)、流動性（粘度）、熔化速度等性能指標(biāo)才是判斷是否合適

的依據(jù)。

性能測定方法標(biāo)準(zhǔn)或指標(biāo)

按保護(hù)渣類型要求

成分光譜分析，濕法化學(xué)FW6%

H2OW0.6%

軟化溫度

熱顯微鏡熔化溫度

熔化

(DIN51730)流動溫度

（一般在1100?1300C范圍內(nèi)）

熔化時間膛式爐,1500℃W20秒

顆粒篩選分析（DIN4188）50%45u

比重測重量法900g/1

流動性鋪展面積法<t>35cm/400g

6）消耗量

◎消耗量是衡量保護(hù)渣的潤滑能力的重要指標(biāo)。

◎消耗量對防止漏鋼，提高鑄坯表面質(zhì)量有重要關(guān)系。

◎消耗量的大小與保護(hù)渣的粘度、熔點(diǎn)有直接相關(guān)。

◎一般取kg/噸鋼或kg/m2單位來計(jì)量。

◎影響消耗量的因素。

因?yàn)橛绊懴牧康囊蛩睾芏?，因此關(guān)于消耗量沒有統(tǒng)一的什么規(guī)定，只有在生

產(chǎn)實(shí)際中在特定的條件下作特定的統(tǒng)計(jì)和判斷。影響消耗量的有規(guī)律的因素可列舉

如下兒項(xiàng)。

因素結(jié)果

保護(hù)渣粘度低消耗量增大

保護(hù)渣熔點(diǎn)低消耗量增大

鑄造速度快

（振動頻率：振幅恒定時，消耗量減小

氣隙變??；坯殼薄時，氣隙變小）

振幅變小

消耗量減小

（振動頻率恒定時氣隙變?。?/p>

結(jié)晶器錐度變大消耗量增大

4.3保護(hù)渣的使用方法

1）投放時機(jī)：當(dāng)鋼液高于浸入水口出鋼口時開始投放結(jié)晶器保護(hù)渣。要求少量

地，均勻地分批投放。注意避免投料的沖擊使鋼液面失控。

2）為達(dá)到保溫、隔絕大氣的作用，保護(hù)渣要鋪展均勻，粉狀呈黑色，以不露出

彤紅色液面、表面又著藍(lán)色火焰為最理想狀態(tài)。粉層厚度不能太厚，太厚時會導(dǎo)致

鋼液面的失控而卷渣，一般未熔融的粉渣層保持20?30mm厚度為宜。

3）熔渣層的厚度要大于振幅行程。

一般取熔渣層厚=振幅+鋼水表面平均變化率

本工程推薦8?10mm厚。

4）先用低溫起步渣，使其很快形成足夠液渣層后轉(zhuǎn)入正常保護(hù)渣。

5）保護(hù)渣結(jié)塊過大時將影響渣液滲入，振動時坯殼尖觸及結(jié)塊而塌陷，因此需

及時清除。用細(xì)鋼棒輕輕刮平銅板表面就可脫離粘連。要注意不得劃傷銅板表面，

不得插入過深，否則將觸坯殼尖端，造成缺陷。

6）必須保持干燥（H2CK0.6%）o已放在渣盤內(nèi)未用完的保護(hù)渣應(yīng)廢棄，不得

回收下次接著用。

7）熔渣層厚的影響因素

熔渣層的厚度對夾渣物的吸附、防止初始坯殼尖端的塌陷、重疊、控制消耗量

都有非常密切關(guān)系。因此保持適當(dāng)厚的熔渣層是非常重要的。影響熔渣厚度的較為

有規(guī)律的因素列舉如下表。

因素結(jié)果

保護(hù)渣內(nèi)含C量高熔渣層厚減少

保護(hù)渣內(nèi)碳粒細(xì)微熔渣層厚減少

保護(hù)渣熔點(diǎn)低熔渣層厚增加

結(jié)晶器內(nèi)氧氣沸騰熔渣層厚增加

保護(hù)渣粒度微細(xì)熔渣層厚增加

8）保護(hù)渣的分層分布及其厚度

保護(hù)渣在工作狀態(tài)下分粉末層、燒結(jié)層、多碳層、熔渣層等4個層面分布。其

分層結(jié)構(gòu)及每層厚度要求見下圖所示。

若在保護(hù)渣內(nèi)有較多含碳量時會引起對鋼水的滲碳、增碳作用，但若沒有足夠

的碳量也不能使保護(hù)渣燒結(jié)而熔化。因此在保護(hù)渣的成分中含適當(dāng)?shù)奶肌?/p>

但是超低碳鋼（C<0.01%）的澆注時，絕對不允許有滲碳、增碳等現(xiàn)象發(fā)生,

因此減少或消除含C量的同時增加較貴重的純氧化物來實(shí)現(xiàn)保護(hù)渣的燒結(jié)并熔化，

也得到較高熔點(diǎn)。

9）熔渣層厚度的檢測方法：見下圖所示。

5保溫及防二次氧化措施

1）鋼包投放草木灰等表面保溫劑，加蓋保溫。

2）中間罐放草木灰等表面保溫劑，加蓋保溫。

3）鋼包與中間罐采用鋼長水口封閉澆注，接口處填料密封。

中間罐工作液位：900mm

溢流液位：1000mm

最低液位：500mm

鋼包長水口插入深度：302mm

鋼包長水口長度：（1765）mm

鋼包長水口基本內(nèi)徑：（660）mm

4）中間罐與結(jié)晶器之間浸入式水口封閉澆注。

◎浸入式水口采用分體快換式。

◎浸入深度：215.75mm

浸入式水口長度：

分體式上水口：（347）mm

分體式浸入水口：（850）mm

?基本內(nèi)徑：（660）mm

6鋼水的澆注溫度

6.1澆注溫度：是指中間罐內(nèi)的鋼水溫度。

TP=TL+ATTP一中間罐鋼水溫度

TL一液相線溫度即凝固溫度

△T一過熱溫度

6.2過熱溫度：按鋼種的分類取不同的經(jīng)驗(yàn)值。

A類：AT=25±5℃

B類：△T=20±5℃

C類：△T=15±5℃

過熱度越高漏鋼的風(fēng)險也越大，過熱度越低操作越緊張，但鑄坯的中心偏析得

到改善。另外有些鋼種液相線和固相線的溫差較大，也就是說固、液相共存溫差帶

較寬，必須采取較大過熱度。例如低碳鋼而且含A1量較高時遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固相線時就

開始凝固，因而取△T=25±5℃0但高碳鋼且Si含量較高時，略低于固相線時仍

保持液態(tài)，且驟然凝固，因而取：△T=15±5C較低過熱度。

6.3吹A(chǔ)r氣攪拌后的鋼包內(nèi)鋼液溫度

考慮運(yùn)輸、澆注時鋼包內(nèi)鋼液的散熱、吹A(chǔ)r后靜止3?5分鐘、中間罐、

水口吸熱等因素一般提高35°C降溫量。

若初次澆注再考慮新中間罐、新水口還提高10℃。

T吹A(chǔ)rB=TP+35℃(或TP+45℃)

6.4吹A(chǔ)r氣攪拌前鋼包內(nèi)鋼水溫度

若吹A(chǔ)r時間按10min計(jì)，提高15c降溫量。

T吹A(chǔ)r前=T吹A(chǔ)r后+15℃

6.5轉(zhuǎn)爐出鋼溫度

要考慮轉(zhuǎn)爐到爐外精煉爐之間的運(yùn)輸溫降，一般1℃/min計(jì)，根據(jù)不同現(xiàn)場

需要不同的運(yùn)輸時間。另外鋼包是第1次使用的新包時還要提高10℃吸熱量。運(yùn)

輸時間按現(xiàn)場實(shí)際情況計(jì)算。

T出鋼=T吹A(chǔ)r前+運(yùn)輸溫降

6.6液相線溫度：

計(jì)算液相線溫度的經(jīng)驗(yàn)公式有好多種，本工程推薦使用Tectip公式。在化學(xué)成

分較寬的范圍內(nèi)能夠得到滿意的結(jié)果，也適應(yīng)用Cr,Ni含量較高的(CrW20%,

NiW20%)合金鋼種。

TL=1536.6℃-EKiX%-3℃

TL—液相線溫度

Ki—碳和其它合金元素的特定系數(shù)

%一碳和其它合金元素百分比含量值

3℃—S+P+氣體等因素

1536.6℃—純鐵的液相線溫度

7連鑄坯的常見缺陷及其分析

7.1冶金過程中產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷

1)氣孔：

往往在澆注末期，由于鋼水中缺乏脫氧劑A1或Si所致，總之冶煉階段脫氧、

脫氣不充分是主要原因。

針狀氣孔由CO所致。

細(xì)長孔由H2所致，用濕鋼包，濕中包也會導(dǎo)致。

皮下氣泡由N2所致(N2攪拌，N2密封等吹N2量過高時)

2）內(nèi)部裂紋：

多發(fā)生于含C量0.17?0.24%范圍的包晶鋼種，不均勻的冷卻強(qiáng)度使鑄坯產(chǎn)生

內(nèi)部應(yīng)力，再加上凝固過程中比較發(fā)達(dá)的樹枝晶結(jié)構(gòu)大大降低鑄坯內(nèi)表面的強(qiáng)度，

因而極容易產(chǎn)生縱向內(nèi)部裂紋。

結(jié)晶器振動不正常，擺動量過大或結(jié)晶器摩擦阻力過大（粘鋼、結(jié)晶器錐度過

大）都會使鑄坯內(nèi)部產(chǎn)生橫向裂紋。

鋼種的脆性溫度區(qū)矯直時也易產(chǎn)生內(nèi)部橫向裂紋。

3）氧化物夾渣：

鋼水中的不純物都可以形成氧化物夾渣。耐火材料的被沖刷、結(jié)晶器保護(hù)渣、

中間罐內(nèi)渣線的卷入都是硅酸鹽氧化物夾渣的來源。當(dāng)脫氧用A1的含量偏高時往

往使水口堵塞經(jīng)常用氧氣吹洗水口，這也是增加氧化物夾渣的重要來源。

因此A1脫氧應(yīng)特別注意A1含量的控制，采用大容量高液位中間包，直弧形機(jī)

型也都是解決夾渣物充分上浮，提高純凈度的一種措施。

4）中心疏松和偏析：

要得到良好的中心結(jié)晶組織及密度，其澆注溫度、拉速、二冷水之間的正確匹

配是至關(guān)重要的條件。扇形段輯子的位置偏差也是導(dǎo)致中心裂紋、偏析等缺陷的重

要原因。

從冶金學(xué)上看較高的過熱溫度，過強(qiáng)的二冷密度會導(dǎo)致樹枝晶的發(fā)達(dá)，其包晶

結(jié)構(gòu)及凝固時的補(bǔ)縮不足都會產(chǎn)生中心疏松，偏析等缺陷。尤其是含碳量0.17-0.24

%的包晶鋼和含碳量＞0.6%的驟然凝固的高碳鋼更是要注意。

本工程采用密排根收縮相隙，高溫出坯等方法是解決此類問題的有力措施，另

外在操作時要嚴(yán)密控制適當(dāng)?shù)倪^熱度，這是解決中心疏松，偏析缺陷的最為敏感的

措施之一。

目前世界范圍內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生的電磁攪拌（打掉樹枝晶），輕壓下（機(jī)械補(bǔ)縮），中

間罐的連續(xù)測溫及加熱（準(zhǔn)確控制較低的過熱度）等都是解決這個問題的新技術(shù)。

萊蕪鋼鐵公司所生產(chǎn)的鋼種，產(chǎn)品規(guī)格都不需要此類新技術(shù)及設(shè)備，只要合理地控

制好鋼液的過熱度和收縮輯隙值，就能有效地克服此類缺陷。

7.2鑄坯表面裂紋的種類及其分析

7.2.1表面裂紋的種類

大體上常見表面裂紋分5種類型。

①縱向裂紋

②橫向裂紋

③星形裂紋（也叫龜裂）

④角裂紋

⑤側(cè)面裂紋

各種裂紋出現(xiàn)的位置如下圖所示。

①③

⑤

④

②

7.2.2各種表面裂紋的分析

1）縱向裂紋：

縱向裂紋大體上可分為兩大類，一類是往往在板坯開始澆注或結(jié)束澆注時產(chǎn)生

的縱向粗裂紋也叫初期裂紋。另一類是由于鋼水的成分中含有Cu,S,Sn等熱敏感

元素所致的縱向細(xì)裂紋。

當(dāng)澆注開始時，由于保護(hù)渣的選用（起步保護(hù)渣）不當(dāng)，未能很快形成足夠液

渣層，導(dǎo)致結(jié)晶器對鑄坯的冷卻過強(qiáng)，冷卻不均勻，因而產(chǎn)生較粗的縱向初期裂紋。

由此看來起步保護(hù)渣的正確選用對保證初期鑄坯質(zhì)量，提高收得率，是一項(xiàng)很重要

得因素。

當(dāng)澆注快要結(jié)束時，由于鑄機(jī)拉速和結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度失去平衡，振動頻率的

不協(xié)調(diào)（導(dǎo)致保護(hù)渣消耗量的不匹配）等導(dǎo)致冷卻過冷和冷卻不均勻從而產(chǎn)生澆注

結(jié)束期的縱向粗裂紋。

縱向細(xì)裂紋除鋼水成分的熱敏感性之外，保護(hù)渣的殘留物粘著于銅板表面形成

堅(jiān)硬顆粒，清除結(jié)塊時不小心劃傷的銅板表面也都會成為產(chǎn)生表面縱向細(xì)裂紋的原

因。

從以上的縱向裂紋產(chǎn)生的原因分析不管是粗裂紋還是細(xì)裂紋都是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)

生。下面再從縱向裂紋的生成與發(fā)展角度分析進(jìn)一步說明縱向裂紋和結(jié)晶器的密切

關(guān)系。

從縱向裂紋的生成和發(fā)展角度分析，可歸納為長100mm以上深度較深的大裂

紋和長10mm以下深1mm以下的用砂輪磨平黑皮后才能發(fā)現(xiàn)的皮下細(xì)裂紋。

在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻不均勻，凝殼發(fā)展不均勻必然要在內(nèi)部熱應(yīng)力下產(chǎn)生縱向裂

紋。經(jīng)測試常見的細(xì)裂紋一般長5?10mm,深0.5?1.0mm,裂紋內(nèi)氧化物析出層

只有5?10Um且生成均勻。大裂紋一般長100?300mm,深2.6?6.0mm,氧化

物析出層仍為5?10urn但不均勻。這些數(shù)據(jù)說明細(xì)裂紋是在高溫的結(jié)晶器產(chǎn)生

后，沒有在二冷區(qū)內(nèi)繼續(xù)發(fā)展，而大裂紋是在二冷區(qū)由于二冷不均勻等原因得到繼

續(xù)發(fā)展，但在二冷區(qū)內(nèi)較低的表面溫度未能使其繼續(xù)更多地生成氧化物析出層，因

而也不均勻。

不管從哪個角度都證明縱向裂紋的起源都是結(jié)晶器，因此結(jié)晶器的正確管理對

連續(xù)鑄造來說實(shí)在是太重要了。下面歸納幾條有關(guān)結(jié)晶器操作管理方面的注意事

項(xiàng)。

(1)正確選用結(jié)晶器保護(hù)渣及起步渣。

(2)結(jié)晶器的錐度過小時;角部產(chǎn)生非接觸性氣隙，角部坯殼發(fā)展慢成為薄

弱環(huán)節(jié)，成為三角區(qū)內(nèi)縱向裂紋的起因。

(3)不同厚度規(guī)格的窄邊水量要調(diào)整匹配，否則側(cè)面坯殼發(fā)展過快，有時在距

角部100mm范圍的寬面上產(chǎn)生間斷性縱向裂紋。

(4)銅板的波浪變形過大時，保護(hù)渣滲透不均勻，導(dǎo)致冷卻不均而產(chǎn)生縱向皮

下細(xì)裂紋。

(5)銅板表面劃傷或粘連堅(jiān)硬顆粒物也都成為縱向細(xì)裂紋的起因。

(6)銅板冷卻結(jié)構(gòu)不當(dāng)，溝槽內(nèi)冷卻流速不均(當(dāng)v=6?10m/s時不計(jì))時銅

板表面溫度不均勻，也可成為縱向裂紋的起因。

(7)結(jié)晶器錐度過大時，使角部摩擦阻力聚增成為橫向裂紋或拉斷的起因。當(dāng)

澆鑄速度加快，多余的坯殼更來不及收縮，因而導(dǎo)致四個角部擠壓應(yīng)力劇增。

(8)液渣層過薄振痕變深時將成為橫向裂紋的起因。

(9)足輯對中精度不高，被擠向一邊時成為橫向裂紋的原因。

對中精度W±0.1mmo

(10)結(jié)晶器銅板形狀不均勻(厚度，磨損，變形等原因)時也導(dǎo)致冷卻不均

勻造成某種裂紋。

新結(jié)晶器銅板厚度公差W±0.15mm

彎月面局部磨損量＜0.5mm(但必須修整光滑)

結(jié)晶器銅板下口磨損量＜1.5mm

2)橫向裂紋：

產(chǎn)生橫向裂紋的主要原因有如下兒個方面：一是沿鑄坯縱向方向的二冷強(qiáng)度不

均導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部縱向熱應(yīng)力，二是振痕過深，三是含S量過大而產(chǎn)生的熱脆性，四

是壓下輻壓下過大而造成的外部機(jī)械應(yīng)力等。

從裂紋的生成和發(fā)展角度來看，常見的橫向裂紋的長度為13?130mm,深2?

5mm,有時深處還有細(xì)裂紋的發(fā)展，氧化物析出層為5?10um,在發(fā)展的細(xì)裂紋

處無氧化物析出層。從這些測試數(shù)據(jù)來看，這種橫向裂紋一般產(chǎn)生于坯殼較薄的結(jié)

晶器足輻和零段的較高溫的二冷區(qū)，因此足以析出5?10um的氧化物層，在溫度

較低的矯直區(qū)在矯直力的作用下有所發(fā)展，但未能來得及析出氧化物層。

連鑄技術(shù)發(fā)展到今天，這種橫向裂紋已基本上得到解決，分析起來大概有如下

幾條技術(shù)進(jìn)步來理解。

(1)現(xiàn)代板坯連鑄機(jī)的二冷水增設(shè)分區(qū)數(shù)，大大改善縱向溫度的均勻性。過去

分5?6區(qū)，現(xiàn)在分7?8區(qū)。

（2）氣霧冷卻技術(shù)大大改善了冷卻強(qiáng)度的柔和性和均勻性。

（3）鑄坯拉速的提高相對改善了縱向溫度的均勻性。

（4）合理的結(jié)晶器錐度值，克服鑄坯橫向拉斷的危害。

（5）采用小振幅高振頻振動技術(shù)大大減輕了振痕深度。

（6）結(jié)晶器足輻、輻列的精確對弧，克服鑄坯內(nèi)部和表面橫向裂紋的產(chǎn)生。

（7）采用多點(diǎn)彎曲多點(diǎn)矯直技術(shù)大大降低了矯直力的集中載荷。

（8）冶煉工藝的革命性發(fā)展能夠提供含S量小于0.02%的純凈鋼水，不存在

硫元素的影響等。

3）星形裂紋（龜裂）

常見的星形裂紋為長4?7mm、深3?10mm的較深裂紋。氧化物析出層厚達(dá)

10um以上。意味著這種裂紋還是在較早期的高溫區(qū)由于局部性溫度不均勻而產(chǎn)生

的。

鋼水中含有的熱敏感元素Cu,S,Sn和在結(jié)晶器下部與銅板角部相摩擦?xí)r滲入

鑄坯表面的Cu離子是這種裂紋的最根本原因。

結(jié)晶器的銅板下部磨去較大倒角降低摩擦尖峰載荷，進(jìn)而采取較厚的Ni或

Ni-Fe鍍層，隔離銅與鑄坯的摩擦是解決此類缺陷的最有效措施。

4）角裂紋

常見的角裂紋為長20?30mm、深7?15mm的很深裂紋，但卻沒有氧化物析

出層。顯然是在較低溫的矯直區(qū)，在強(qiáng)大的矯直載荷下過冷的鑄坯角部接近脆性區(qū)

溫度而產(chǎn)生的。

提高出坯溫度，采用多點(diǎn)或連續(xù)矯直都能解決此類缺陷。連鑄技術(shù)發(fā)展到今天,

此類缺陷已基本上不存在。

5）側(cè)面裂紋

常見的側(cè)面裂紋長20?50mm,深2?5mm,氧化物析出層高達(dá)10?16um。

顯然是發(fā)生在結(jié)晶器或在結(jié)晶器下口處。其主要原因是振痕深，冷卻不均勻，短邊

傾斜量不合理，含S量過大等幾個方面的原因。

操作時特別要注意短邊足輻的對中精度。

1#"昆：0+0.1mm

2#*昆：1.0+0.1mm

3#餛：2.0±0.1mm

7.3其它表面缺陷

1）表面夾渣：

所謂表面夾渣是聚集于坯殼表面的結(jié)晶器用保護(hù)渣。是由于結(jié)晶器液位的波動

或失控卷入保護(hù)渣而導(dǎo)致。操作時拉速和澆鋼水速度保持平衡使液位盡可能恒定。

另外加保護(hù)渣時要少量地均勻地施加保持液面的平穩(wěn)度而不失控。

2）表面粗糙缺陷：

由于結(jié)晶器銅板表面的粗糙導(dǎo)致初期坯殼的粗糙表面，進(jìn)一步導(dǎo)致該表面處結(jié)

晶器熱傳導(dǎo)率的下降，以致拉漏，再次愈合等留下“滲漏缺陷”。這是表面粗糙缺

陷的主要原因。

3)許多鋼種如含碳量在0.08~0.12%范圍的鋼種，在較高的910℃左右時(AC3

點(diǎn))就有Y-a相的同素異晶轉(zhuǎn)化，這時體積也發(fā)生變化。如果二冷區(qū)的二冷計(jì)劃

不合理使得鑄坯表面溫度在冶金過程中產(chǎn)生回溫現(xiàn)象時Y和a相的往返轉(zhuǎn)換必然

伴隨體積的膨脹和收縮，這時極容易產(chǎn)生各類表面裂紋。

8拉速與冶金長度

熱坯厚：D=1.008DOmm

厚度160：D=161.28mm

凝固系數(shù)：K=26mm/min1/2

冶金長度：L=(D/2K)2xVG

式中：L—m,VG—m/min,VG=0.8~2.2m/min

計(jì)算結(jié)果如下:

VG(m/min)0.81.01.21.41.61.82.02.2

L(m)7.709.6211.5413.4715.3917.3219.2421.16

推薦拉速范圍與機(jī)長余量：

厚度160：

拉速:0.8?2.2m/min,凝固點(diǎn)L=7.7?21.16m,機(jī)長余14.7?1.24m

9鑄機(jī)產(chǎn)量分析

9.1冶煉條件

冶煉周期：30min

平均出鋼量：130噸/爐

最大出鋼量：145噸/爐

日產(chǎn)爐數(shù)：48爐/日

鋼種：Q215,Q235,20,Q345,SPCC,SPCD,SPCE,SPHC,SPHD,SPHE

鑄造速度：0.8~2.2m/min

流數(shù)：2流

鑄坯斷面：160X750?1400mm

定尺：7200,12000mm

(10)機(jī)長：22.39625m

(11)鑄坯收得率：95%

(12)設(shè)計(jì)產(chǎn)量：210萬噸/年

9.2作業(yè)率

年操作天數(shù)：328天(89.9%)

日歷時間：365天

鑄機(jī)大修：10天

定期檢修：16天(1班/周)

局部檢修：5天

鑄機(jī)等待及內(nèi)外部故障：4天

更換規(guī)格：2天(換規(guī)格：4次/月)

年需鋼水量:215萬噸/年

9.3各種規(guī)格額定拉速與周期

周期：TC=Q/D-BpVG-n

Q：按最大145噸/爐計(jì)

VG：推薦拉速m/min

D：厚度，m

B：寬度，m

p：密度，按熱坯7.6t/m3計(jì)

n：流數(shù)(n=2)

鑄坯規(guī)格推薦拉速計(jì)算周期

備注

DxB(m)VG(m/min)TC(min)

0.16X0.752.039.7

0.16X0.802.037.3

0.16X0.852.035.1>30min

0.16X0.902.033.1

0.16X0.952.031.4

0.16X1.02.029.8<30min

0.16X1.051.9529.1

0.16X1.101.928.5

0.16X1.151.828.8

0.16X1.201.7528.4

0.16X1.251.6528.9

0.16X1.301.628.7

0.16X1.351.5528.5

鑄坯規(guī)格推薦拉速計(jì)算周期

備注

DxB(m)VG(m/min)TC(min)

0.16X1.401.528.4

9.4各種規(guī)格在額定拉速下的日澆注能力計(jì)算

N=60x24xCp/(TcxCp+tz)

N：日澆注爐數(shù)(爐/日)

Tc：周期(min)

Cp：連澆爐數(shù)平均取Cp=48爐

tz：準(zhǔn)備時間取tz=40min

鑄坯規(guī)格推薦拉速計(jì)算周期日澆爐數(shù)

序號

DxB(m)VG(m/min)TC(min)N(爐)

10.16X0.752.039.735.5<48爐

20.16X0.802.037.337.8<48爐

30.16X0.852.035.140.K48爐

40.16X0.902.033.142.4<48爐

50.16X0.952.031.444.7<48爐

60.16X1.02.029.847.0<48爐

70.16X1.051.9529.148.1爐

80.16X1.101.928.549.1爐

90.16X1.151.828.848.6爐

100.16X1.201.7528.449.3爐

110.16X1.251.6528.948.4爐

120.16X1.301.628.748.8爐

130.16X1.351.5528.549.1爐

鑄坯規(guī)格推薦拉速計(jì)算周期日澆爐數(shù)

序號

DxB（m）VG（m/min）TC（min）N（爐）

140.16X1.401.528.449.3爐

9.5各種規(guī)格在推薦拉速下的年產(chǎn)量計(jì)算。

Q=Q爐XNx328X0.95噸/年

Q：年產(chǎn)量（噸/年）

N：日澆注爐數(shù)（爐/日）

Q爐：145噸/爐（最大出鋼量）

鑄坯規(guī)格推薦拉速計(jì)算周期日澆爐數(shù)年產(chǎn)量Q

序號

DxB（m）VG(m/min)TC（min）N（爐）（萬噸）

10.16X0.752.039.735.5<48爐160.5

20.16X0.802.037.337.8<48爐170.9

30.16X0.852.035.140.1<48爐181.3

40.16X0.902.033.142.4<48爐191.7

50.16X0.952.031.444.7<48爐202.1

60.16X1.02.029.847.0<48爐212.4

70.16X1.051.9529.148.1爐217.5

80.16X1.101.928.549.1爐221.9

90.16X1.151.828.848.6爐219.7

100.16X1.201.7528.449.3爐222.9

110.16X1.251.6528.948.4爐218.8

120.16X1.301.628.748.8爐220.7

130.16X1.351.5528.549.1爐221.9

140.16X1.401.528.449.3爐222.9

9.6說明

以上計(jì)算為理論計(jì)算，實(shí)際上好多生產(chǎn)管理因素是變化的。例如連澆爐數(shù)

Cp=48,取決于生產(chǎn)計(jì)劃，取決于操作熟練程度。若掌握好中間罐的快速更換，浸

入式水口的快速更換等操作技術(shù)可以說是無限的。計(jì)算中取Cp=48基于作一次引

錠、中間罐熱換一次的操作水平。

推薦拉速基于現(xiàn)有機(jī)長22.396m下，生產(chǎn)160厚度的鑄坯時均留有10%以上

的機(jī)長余度考慮。

以上計(jì)算中均按作業(yè)率89.9%（328天/年）計(jì)算。

以上計(jì)算中均按鑄坯收得率95%計(jì)算。

10澆注系統(tǒng)

10.1鋼包長水口與長水口安裝用機(jī)械手

10.1.1鋼包長水口與接口處密封填料（見圖10.1）

1）鋼包長水口

水口內(nèi)徑：660mm

水口外徑：6120mm

2）密封填料：

密封材料與通常耐火泥相比應(yīng)具備如下特點(diǎn)：（1）負(fù)載和高溫下體積穩(wěn)定性好,

（2）氣密性好，（3）抗鋼水和渣的侵蝕性好，（4）可拆離性好，（5）作業(yè)簡便。

已經(jīng)開發(fā)并使用的密封填料有如下幾種，供參考。

種類

12345

化學(xué)成分（％）

AI2O352665996—

SiO22223253.2一

ZrO2——440.3(NaO)——

F-C一55——295

S+SiC25—一一

其它——————0.5<5

高溫用4與5號相配方復(fù)合使用

特點(diǎn)抗氧性常溫用

（高溫下變形）4號含有機(jī)物墊塑材料

10.2鋼包滑動水口的控制

1）滑動水口：滑板式；用戶自備

2）控制方式：三位四通電磁閥控制

工作壓力：21Mpa

介質(zhì)：水乙二醇

液壓缸參數(shù)：0100/045X165

液壓缸安裝形式：鋼包下部，水平安裝

液壓缸接口尺寸：M27x1.5

10.3中間罐塞棒與塞棒裝置

10.3.1塞棒裝置

1）開啟塞棒程序

（1）中間罐液位達(dá)1/3以上時，可開啟塞棒機(jī)構(gòu)。當(dāng)開啟失敗時可移開浸入式

水口，用氧氣由下向上燒開。

（2）全開、全閉2次，其目的為沖刷和加熱水口。此種操作也可在正常操作中

判斷為浸入式水口有所堵塞時作，以全閉、全開時的沖擊流沖刷氧化鋁沉淀物。

（3）待結(jié)晶器內(nèi)液位上升至20%轉(zhuǎn)入正常開啟度。正常開啟度一般維持在70~

80%開啟度，以便在澆注過程中根據(jù)拉速和中包液位高低作進(jìn)一步調(diào)節(jié)。

10.3.2塞棒與塞棒的安裝

塞棒形式：整體式，塞頭為透氣式

塞棒長度：1380mm

塞棒外徑：6127mm

塞棒材料：鋁碳質(zhì)+金屬纖維

螺紋套總長：60-2.0mm

螺紋參數(shù)：d）68/4）58Xd）66.5/4）56.5X43

螺紋套內(nèi)徑：4）42+1.5mm

螺紋套材料：鋁碳質(zhì)

10.4浸入式水口與快換裝置

10.4.1浸入式水口

1）采用推薦分體式形式。

2）分體式可以快換浸入式水口提高中間包的連澆率。

材料：本工程推薦鋁碳質(zhì)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)鋼都含較高含量的Mn。

注：

（A）鋁碳質(zhì)等靜壓式成型水口（黑色）

①適用于較高含Mn量鋼鐘。

②對結(jié)晶器保護(hù)渣的耐蝕性較差，這是浸入式水口更換的主要原因。

③導(dǎo)熱率較高，因此容易內(nèi)掛氧化鋁沉積物。

④浸入式出鋼口浸蝕較嚴(yán)重，經(jīng)常用氧化錯、氧化鉆石墨質(zhì)襯套結(jié)構(gòu)補(bǔ)救。

（B）非晶體石英質(zhì)（白色）

①由于導(dǎo)熱率較差因此氧化鋁沉積物得到緩解。

②當(dāng)Mn>0.8%時產(chǎn)生SiMn化合物溶解水口，因此不能用在含Mn較高鋼鐘。

4）使用方法：

①垂直安裝：分體式的上水口砌中包時安裝于水口磚內(nèi)，浸入式水口在預(yù)熱前

用快換裝置頂靠于上水口。

②鋁碳質(zhì)水口必須預(yù)熱約1000~1100℃,預(yù)熱時間控制在30?45分鐘內(nèi)。石

英質(zhì)可不預(yù)熱，若預(yù)熱時要求W800℃o

③浸入式水口的預(yù)熱結(jié)束到開澆一般要求控制在3分鐘內(nèi)，否則由于水口降溫

較快會引起堵塞事故。

④澆兒爐后在水口內(nèi)壁沉積的氧化鋁沉積物，可利用塞棒全閉、全開的手段用

沖擊流沖刷。必要時將下水口拿到結(jié)晶器外用氧氣吹洗后使用。

⑤中間罐內(nèi)鋼水的鈣化處理式方氧化鋁沉積物的最有效措施。

10.4.2浸入式水口快速裝置

1）快換前浸入式水口必須預(yù)熱到1000?1100C,30?45分鐘。在線外浸入式

水口烘烤器上預(yù)熱。

2）中間罐耐火材料的壽命選材及砌筑合理時一般?24爐（該數(shù)據(jù)可根據(jù)用戶

的實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)來考慮），而浸入式水口由于在渣線部位浸蝕嚴(yán)重其壽命按?8爐

計(jì)，因此考慮到水口快換的問題。

除了更換新的浸入式水口，還可以采用逐漸提升中間罐的方式變動渣線位的辦

法延長浸入式水口的壽命，等到中間罐更換時一起更換。但這種辦法水口的插入深

度發(fā)生變化，當(dāng)插入過深時沖刷以形成結(jié)晶壁面影響坯殼正常發(fā)展，過淺時引起液

面波動，容易卷渣，產(chǎn)生波動缺陷等不利的一面。

11結(jié)晶器熱傳導(dǎo)模型

水速：v>4m/s,設(shè)計(jì)值v=6~10m/s

I區(qū)：鋼水一銅板表面的傳導(dǎo)阻抗1/hm

II區(qū)：銅板內(nèi)的傳熱阻抗Dm/Km

IH區(qū)：銅板一水的傳熱阻抗1/hw

總阻抗：1/ho=1/hm+Dm/Km+1/hw

ho-[720-(0.024FK-2.77)u-60]x1/360cal/cm2-sec-℃

鑄坯表面一水的傳熱阻抗：1/Hm=1/1.163ho

中間罐鋼水溫度：Tp=Tl+AT(約1553C)(低碳鋼)

結(jié)晶器內(nèi)鋼水溫度：Ts=(Tp+Tl)/2-6℃(約1534C)

鋼水凝固溫度：T1=1528°C(低碳鋼)

12結(jié)晶器的錐度

12.1結(jié)晶器厚度方向的錐度及調(diào)節(jié)

錐度：1/904

厚度160：A=166±0.15,B=165±0.15

調(diào)節(jié)：1)取決于短邊加工尺寸與精度

2)軟夾緊保護(hù)；上部：8500Nx2

下部：63000Nx2

12.2寬度方向的錐度及調(diào)節(jié)

錐度：0.7%(750?1400mm)

鑄坯寬度上口寬度下口寬度錐度值

(mm)A(mm)B(mm)(A-B)/904

7507697645

8008218156

8508728666

9009239176

9509759687

1000102610197

1050107710707

1100112911218

1150118011728

1200123112238

1250128312749

1300133413259

1350138513769

14001437142710

調(diào)節(jié)：1)雙絲杠手動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)整時打開寬邊夾緊裝置。

2)錐度儀檢測時寬邊夾緊，檢測值為半值。

3)結(jié)晶器上口寬度必須對稱布置，可用卷尺測量。

4)結(jié)晶器錐度調(diào)定后，打入止擋塊，鎖定緊定螺釘與螺母。

12.3引錠桿頭尺寸的調(diào)節(jié)

厚度方向：引錠桿頭厚度=結(jié)晶器下口尺寸-約10mm

公稱厚度結(jié)晶器下口厚度引錠頭厚度間隙

(mm)(mm)(mm)(mm)

1601651564.5x2

寬度方向：引錠桿頭寬度=結(jié)晶器下口尺寸一2X(5~15)mm

加墊后

結(jié)晶器引錠桿

公稱寬度調(diào)整墊寬引錠桿間隙

下口寬度頭節(jié)寬度

(mm)(mm)頭節(jié)寬度(mm)

(mm)(mm)

(mm)

750764740074012x2

80081574025.5x279112x2

85086674051x284212x2

900917740(51+25.5)x289312x2

950968.740102x294412x2

10001019740(102+25.5)x299512x2

10501070740(102+51)x2104612x2

11001121940(51+25.5)x2109314x2

11501172940102x2114414x2

12001223940(102+25.5)x2119514x2

12501274940(102+51)x2124614x2

調(diào)節(jié)：

1）頭節(jié)共用2種規(guī)格。

厚度1