第一篇：爐外精煉與連鑄復習

爐外精煉與連續鑄鋼

一． 填空題。

1．為了創造最佳的冶金反應條件，到目前為止，所采用的基本手段不外乎（渣洗）、（真空）、（攪拌）、（加熱）、（噴吹）等五種。

2．常用的攪拌方法有（機械攪拌）、（利用重力或大氣壓力攪動鋼液）、（噴吹氣體攪拌）、（電磁攪拌）等。

3．影響混勻時間的影響因素有（比攪拌功率）、（噴口數目）、（噴口位置）、（鋼包直徑）、（吹入深度）、（被攪拌液體的性質）等。

4．循環脫氣法在操作和設計時應考慮的主要設計參數有（處理容量）、（循環因數）、（處理時間）、（循環流量）、（真空度）和（真空泵的抽氣能力）。5．鋼包噴粉的主要缺點是（增加了鋼液的熱量損失）。

6．電弧爐與鋼包爐配合時，電弧爐爐渣的去除方法有（各種機械除渣法）、（換包法）、（電弧爐低位出鋼）、（爐底出鋼）等。

7．爐外精煉用的透氣磚有三種類型，即（彌散型）、（縫隙型）、（定向型）。8．爐外精煉方法主要分為（渣洗）、（吹氬）、（真空脫氣）、（大噸位鋼液的真空脫氣）、（帶有加熱裝置）的爐外精煉方法、（低碳鋼液的精煉）、（固體料的添加方法）等七類。

9．爐外精煉的特點是（二次精煉）、（創造較好的冶金反應動力學條件）、（二次精煉的容器具有澆注功能）。

10．對爐外精煉技術所采用的精煉手段的要求是（具有獨立性）、（作用時間可以控制）、（作用能力可以控制）、（精煉手段的作用能力再現性要強）、（便于與其他手段組合）、（操作方便、設備簡單）、（基建投資和運行費用低）。

11．前生產中應用的爐外處理設備大體上有三種類型：（鋼包）、（轉爐型容器）和（專用爐外處理裝置）。

12．鋼包包襯由（永久層）、（工作層）、（渣線層）、（包底層）組成。

13． 滑板磚是影響控制鋼水流量的關鍵部位。目前國內使用的滑板磚材質有：

（高鋁磚）、（鋁碳磚）、（鋁鋯碳質），多數工廠使用（高鋁質）。

14．在熱狀態下進行鑄坯表面缺陷在線檢測的主要方法有（工業電視攝像法），（渦流檢測法）。15．連鑄機都配有支承輥和拉矯，其開口度要符合工藝要求。常用（無線電式輥距測定裝置）、（激光法輥距測定裝置）進行輥間距檢測。

16．帶鋼和薄帶鋼連鑄機的主要機型有（雙輥法）、（單輥法）以及（噴射成型）等。

17．影響連鑄坯凝固組織的因素，有（澆注條件）、（鋼中含碳量）、（連鑄機機型）、（鑄坯斷面）等。

18．擴大連鑄坯等軸晶率新技術有（電磁攪拌技術）、（加速凝固工藝）、（向鋼包和中間包之間的鋼流噴吹鋼粉）等。

19．影響連鑄坯純凈度的因素有（機型）、（連鑄操作）、（耐火材料質量）等。20．連鑄坯的主要表面缺陷有（各種類型的表面裂紋）、（深振痕）、（表面針孔），（表面宏觀夾雜）等。

21．連鑄坯的內部質量，主要取決于其中心致密度。而影響連鑄坯中心致密度的缺陷是各種（內部裂紋）、（中心偏析和疏松）、以及鑄坯內部的宏觀（非金屬夾雜物）。

22．鑄坯的切割方法主要有（火焰切割）和（機械剪切）兩類。

23．連鑄機上的振動方式，常采用過三種振動方式。（同步振動）、（負滑動振動），（正弦振動）等。其（正弦振動）是目前廣泛采用的一種振動方式。

24．連鑄機的主要設計參數有（鑄坯斷面）、（拉坯速度）、（圓弧半徑）和（冶金長度）。

25．中間包鋼水流量控制方式有（塞棒式）、（定徑水口式）、（滑動水口式）。26．引錠裝置有（引錠頭）、（引錠桿）、（引錠桿的存放裝置）。

27．影響結晶器傳熱的因素有（結晶器設計參數）、（操作因素）、（鋼水成分）等。

二． 名詞解釋。

1．爐外精煉： 在常規煉鋼爐中完成的精煉任務，部分或全部移到鋼包或其他容器中進行。

2．混勻時間： 在被攪拌的熔體中，從加入示蹤劑到它在熔體中均勻分布所需的 時間。

3．臨界流態化速度： 使粉粒進入流態化階段的最小氣流速度。4．懸浮速度： 使粉粒由容器內漂出的最低氣流速度。5．質量粉氣比： 每千克的載流氣體可輸送多少千克的粉料。6．體積粉氣比： 每立方米的載流氣體可輸送多少千克的粉料。

7．喂線處理： 向鋼液喂入鋁線或不同芯料的包芯線，達到脫氧、脫硫、非金屬夾雜物變性處理和合金成分微調等冶金目的。

8．噴粉處理： 通過噴吹惰性氣體將粉狀材料吹入鐵水或鋼液深處進行脫磷、脫硫、脫氧及非金屬夾雜物變性處理，生產超高清潔鋼。

9．連鑄： 把液態鋼用連鑄機澆注、冷凝、切割而直接得到鑄坯的工藝。10．連鑄坯的熱裝： 把熱狀態下的鑄坯直接送到軋鋼廠裝入加熱爐，經加熱后軋制。

11．直接軋制： 把高溫無缺陷的鑄坯稍經補償加熱直接軋制的工藝。

12．鑄坯鼓肚： 鑄坯表面凝殼受到鋼水靜壓力的作用而鼓脹成為凸面的現象。13．脫方：方坯由方形變成菱形，四個直角變為一對銳角和鈍角的現象。14．鑄坯合格率： 一臺鑄機生產合格鑄坯量占全年鑄坯產量的百分數。15．鑄坯收得率： 連鑄坯量占澆注連鑄坯鋼水量的百分數。16．鑄機作業率： 連鑄機生產時間占一年日歷時間的百分數。17．連鑄機臺時產量： 一臺鑄機實際作業時間內生產的鑄坯量。18．比給水量： 單位時間冷卻水耗量和通過二冷區鑄坯質量的比值。19．水流密度： 單位時間、單位鑄坯表面接受的冷卻水量。20．拉坯速度： 連鑄機每一流單位時間拉出鑄坯的長度（m/min）。21．振幅： 結晶器從水平位置運動到最高或最低位置所移動的距離。22．圓弧半徑： 鑄坯彎曲時的外弧半徑（m）。

23．冶金長度： 從結晶器內鋼液面到拉矯機最后一對輥子中心線的實際長度，即鑄機長度。

24．連鑄機的一機：具有獨立的拉矯和傳動系統，可以單獨運行的一組連鑄設備。25．連鑄機的流數： 由一個鋼水包下的一個中間包內的鋼水可以同時澆注的鑄坯根數。

三、判斷題。

1．渣洗除了可以快速脫硫以外，還能有效地脫氧和去除夾雜，從而減輕出鋼過程中二次氧化時間。（√）2．仍在應用的渣洗工藝主要有異爐渣洗，同爐渣洗，混合煉鋼。（√）3．渣洗是獲得潔凈鋼并能適當進行脫硫和脫氧的最簡便的精煉手段。（√）4．當前名目繁多的爐外精煉方法實際上是真空，攪拌，加熱三種基本手段的不同結合。（╳）

5．爐外精煉又稱二次煉鋼，它是伴隨其他冶金過程而出現的一種現象，即具有一定的依賴性。（╳）

6．鑄坯的液芯長度是鑄坯從結晶器內鋼液面到鋼液全部凝固時鑄坯的長度。（√）7．根據所能澆注的最大鑄坯厚度和最大拉坯速度計算得到的液心長度就是連鑄機的冶金長度。（√）

8．根據連鑄工藝要求，規定鋼水含碳量應盡量避開0﹒18~0﹒23%的范圍，以減少鑄坯表面裂紋。（√）

9．用Si—Ca合金代替部分Al用于低碳鋼水的脫氧，以成為防止小方坯連鑄中水口堵塞的重要措施。（√）

10．連鑄坯的合格率是指一臺連鑄機年產合格鑄坯量占全年鑄坯產量的百分數。（√）

11．深振痕是連鑄坯的一種表面缺陷。（√）12．負滑動時間越長，振痕深度越深。（√）

13．直弧形連鑄機既有利于夾雜物上浮，又能防止夾雜物富集。（√）14．與模鑄相比，連鑄更有利于實現機械化自動化。（√）15．鑄機圓弧形半徑是指鑄坯彎曲時的內弧半徑。（╳）16．鑄機圓弧半徑的大小只能根據理論計算來確定。（╳）17．連鑄機冶金長度越長，拉速越慢。（╳）

18．中間包內部無擋渣墻，更有利于非金屬夾雜物上浮。（╳）19．負滑動振動是指結晶器振動時的下降速度小于拉坯速度。（╳）

20．鑄機范圍內主要依靠結晶器和二次冷卻系統散熱，其中結晶器散熱最多。（╳）23．擴大柱狀晶區，縮小等軸晶區，可減輕或消除中心偏析。（╳）22．振動頻率越高，振痕深度越深。（╳）

三． 選擇題。

1．渣洗借助于混沖急劇地擴大了鋼——渣界面而大大提高了（A）能力。A．擴散脫氧

Ｂ．沉淀脫氧

Ｃ．真空脫氧 ２．（A）是真空條件下最理想的脫氧劑。

A．碳

Ｂ．硅鈣合金

Ｃ。鋁 ３．不屬于AOD法工藝參數的是（A）。

A．氧流量 B。氧氬比 C。混合氣體流量

4．目前生產中應用的爐外處理設備大體上有三種類型，我廠所用爐外處理設備是（A）。

A．鋼包 B．轉爐型容器 C．爐外處理裝置 5．爐外精煉（如LF法）采用的主要加熱方法是（B）。A．電阻加熱 B．電弧加熱 C．化學加熱

6．一般采用鋼包吹（B）可以促進夾雜物上浮，去除部分氣體和均勻成分。A．氧 B．氬 C．氫

7．目前爐外精煉用耐火材料主要有鎂鉻（鋁）系和鎂鈣（碳）系。實踐證明，（B）系耐火材料更適合于高堿度渣的精煉。A．MgO—Cr2O3—Al2O3 B．MgO—CaO C．Al2O3—SiO2

8．RH法脫氣效果好、處理過程中溫降小、處理容量的適應性強、所以發展較快，但是（C）效果不大。

A．脫氧 B．脫氫 C．去氮 9．使粉粒進入流態化階段的最小氣流速度稱為（C）。A．懸浮速度 B．漂浮速度 C．臨界流態化速度

10．對于同一種粉料，若其粉粒半徑越小，要求進入鋼液的臨界速度（C）。A．不變 B．越小 C．越大 11．在實際生產中，（C）是常用于控制硫化物的形態。

A．鈣

B．Si-Mn合金 C．稀土合金

12.不同的攪拌方法對精煉反應的影響不盡相同，如電磁攪拌在鋼液降溫方面（B）吹氣攪拌，在脫氣方面（C）吹氣攪拌，在去夾雜效果方面（B）吹氣攪拌．

A．相當于

B．優于

C．不及

13.（C）是獲得潔凈鋼并能適當進行脫硫和脫氧的最簡便的精煉手段；（Ｂ）是各種爐外精煉方法都采用的基本手段．

A．真空

B．攪拌

C．渣洗 14.負滑動振動是指結晶器振動時的下降速度（A）拉坯速度。

A．大于

B．小于

C．等于

15．當注溫高連鑄坯（B）發達時，其中心偏析就嚴重；注溫低，（C）發達時，其中心較輕微。

A．激冷層

B．柱狀晶區 C．等軸晶區 16．（A）是國內外最主要的機型。

A．弧形連鑄機 B．立式連鑄機 C．水平連鑄機 17．（A）能迅速地更換鋼水包，因而可滿足多爐連澆的要求。

A．鋼包回轉臺 B．澆注車 C．鋼包固定支承架 18．中間包內部設（C）更有利于非金屬夾雜物的上浮。

A．無擋渣墻 B．單擋渣墻 C．高矮雙擋渣墻 19．（B）振動機構廣泛應用在大型板坯和小方坯連鑄機上。

A．差動齒輪式

B．四連桿式

C．四偏心輪式

20.根據所能澆注的最大鑄坯厚度和（B）計算得到的液心長度就是連鑄機的冶金長度。

A．工作拉速 B．最大拉速 C．最小拉速

21．（C）是鑄坯從結晶器內鋼液面到鋼液全部凝固時鑄坯的長度。A．冶金長度 B．鑄機長度 C．液心長度

22．使用（C）更適于中間包長時間的連續澆注，并能實現自動控制。A．塞棒式 B．定徑水口式 C．滑動水口式

23．用Si—Ca合金代替部分（B）用于低碳鋼水的脫氧，已成為防止小方坯連鑄中水口堵塞的重要措施。

A．Mn B．Al C．稀土元素 24．（B）是指單位時間，單位鑄坯表面接受的冷卻水量。

A．水滴速度 B．水流密度 C．比給水量

25．使用（C）技術，可增加連鑄坯等軸晶率，而等軸晶率越高，又有利于減少連鑄坯的“晶橋”現象，從而減輕其中心偏析和疏松。A．輕壓下 B．連續鍛壓 C．電磁攪拌 26．在實際生產中，（A）元素常用控制硫化物的形態。

A．稀土 B．Al C．Mn 27．按（A）可把連鑄機分為立式、立彎式、弧形和水平型。

A．按鑄坯運行的軌跡 B。按鑄坯斷面的大小和形狀 C．按鑄坯所承受的鋼水靜壓頭

五．問答題。

1．改造傳統連鑄機的結晶器，澆注板坯工藝可分為哪幾種？ 答：可分為四種。

（1）漏斗形結晶器工藝；

（2）立彎式結晶器；

（3）直結晶器工藝；

（4）小板坯水平連鑄工藝。2．按照移動結晶器原理，設計和建造的薄板坯鑄機主要有哪幾種？ 答：有四種。

（1）雙帶式薄板坯連鑄機；

（2）水平雙帶式薄板坯連鑄機；

（3）立式雙帶薄板坯連鑄機；

（4）水平移動槽塊式薄板坯連鑄機。3．減輕連鑄坯中心偏析、疏松和V型偏析的新技術有哪些？ 答：

（1）電磁攪拌技術；

（2）輕壓下技術；

（3）連續鍛壓技術；

（4）過熱度接近0℃的澆注技術。4．實際生產中采取在鋼包內調整鋼水溫度的措施有哪些？ 答：

（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）鋼水包保溫。

5．將鈣制成合金材料用于鋼的脫氧的主要優點是什么？ 答：

一方面可提高鈣的利用率，另一方面Si、Ca與[O]反應形成液態硅酸鈣產物，易于上浮排除。從而可避免水口結瘤和堵塞。6．連鑄用保護渣的作用？ 答：

（1）絕熱保溫；

（2）隔絕空氣；

（3）凈化鋼液界面、吸附鋼液中夾雜物；

（4）潤滑凝固坯殼并改善凝固傳熱。7．連鑄技術經濟指標有哪些？ 答：

連鑄比、合格率、收得率、鑄機作業率、連鑄機臺時產量。8．提高連鑄坯純凈度的途徑有哪些？ 答：

（1）采用爐外精煉技術 ；

（2）防止連鑄過程中鋼水的二次氧化；

（3）利用中間包冶金去除鋼中夾雜物；

（4）結晶器中促進夾雜物上浮。

9．在鑄機范圍內需散出的熱量由哪三部分組成？ 答：

（1）將過熱的鋼液冷卻到液相線溫度所放出的熱；

（2）鋼結晶凝固時放出的凝固熱；

（3）凝固的高溫鑄坯冷卻至送出連鑄機時所放出的熱。10．常見的連鑄坯內部缺陷有哪些？ 答：

內部裂紋、中心偏析、中心疏松、連鑄坯中心線附近的V型點狀偏析。11．連鑄機主要由哪幾部分組成？ 答：

盛鋼桶的運載裝置、中間包、中間包小車、結晶器、結晶器振動裝置、二冷裝置、拉矯裝置、切割裝置、鋼坯輸出裝置等。12．為降低鋼中的氣體可采取哪些措施？ 答：

（1）使用干燥的原材料和耐火材料；

（2）降低與鋼液接觸的氣相中氣體的分壓；

（3）在脫氣過程中增加鋼液的比表面積；

（4）提高傳質系數；

（5）適當地延長脫氣時間；

（6）利用生成的氮化物被去除以脫氮。13．為什么說在真空條件下碳是最理想的脫氧劑？ 答：

由于C—O反應的產物是CO氣體，不玷污鋼液，而且隨著CO氣泡的上浮有利去除鋼中的氣體和夾雜物。在常壓條件下碳的脫氧能力不強，但是在真空條件下CO分壓不斷降低，脫氧能力大大增加，超過了硅和鋁。14．為有效的進行碳的真空脫氧應采取哪些措施？ 答：

（1）進行真空碳脫氧前盡可能使鋼中氧處于容易與碳結合的狀態；

（2）可適當加大吹氬量；

（3）于真空碳脫氧后期，向鋼液中加入適量的鋁和硅以控制晶粒、合金化和終脫氧；

（4）澆注系統的耐火材料應選用穩定性較高的材料。

15．為什么要求粉料要有一個合適的粒度范圍？ 答：

粉粒過細，難于穿越氣液界面進入熔體內部，有相當一部分粉粒隨載氣自熔體中逸出，利用率低。但粉粒太大，不易隨鋼液流動，又來不及在上浮過程中溶解，收得率不高，又不穩定。因此每一種物料都有一個合適的粒度范圍。22．為何要選擇合理的粉氣比？ 答：

過大的粉氣比會增大系統的阻力，從而引起脈沖甚至堵塞管道。若粉氣比過小，載流氣體耗量過大。太大的粉氣比所產生的脈沖或管道堵塞，將引起噴濺使生產不能正常進行。過小的粉氣比不僅使載氣耗量過大，還由于噴吹粉料的時間太長使鋼水溫度損失過大，影響噴粉的冶金效果。23．試述連鑄中間包用耐火材料？ 答：

用鋼纖維增強的高鋁澆注料，表面層噴涂MgO質涂料，采用合理的擋渣墻組合，擋渣墻材質為經預燒的低水泥澆注料。近年出現的全堿性中間包，擋渣墻用鎂質澆注料，內襯用鎂質或鈣質材料，表面涂有相應材質的涂料。24．爐外精煉技術發展中尚待解決的問題有哪些？ 答：

（1）鋼液溫度補償技術——加熱方法的選擇；

（2）爐外精煉用的耐火材料；

（3）精煉后的鋼液再污染；

（4）舊車間生產工藝流程系統優化。25．畫出連續鑄鋼的工藝流程圖？ 答：

鋼包—→中間包—→結晶器—→二冷裝置—→拉矯裝置—→切割—→輸出。26．鋼包回轉臺有哪些優點？ 答：

（1）能迅速地將鋼包從出鋼跨運送出連鑄跨；能迅速地更換鋼水包，因而可滿足多爐連澆的要求，結構緊湊占用連鑄平臺面積小。

（2）采用多功能回轉臺，有利于提高鑄機拉速和鑄坯質量；

（3）發生事故或停電時，能通過氣動或液壓馬達迅速將鋼水包旋轉到安全位置進行處理。

27．中間包有什么作用？ 答：

用來穩定鋼流，減小鋼流對結晶器中坯殼的沖刷。并使鋼渣在中間包內有合理的流場和適當長的停留時間，以保證鋼水溫度均勻及非金屬夾雜物分離上浮；對于多流連鑄機由中間包對鋼水進行分流；在多爐連澆時，中間包中貯存的鋼水在換包時起到銜接作用。

28．連鑄工藝對結晶器有哪些要求？ 答：

（1）具有良好的導熱性能；

（2）結構剛性好，力求簡單，易于制造，拆裝、調整和維修方便；

（3）有較好的耐磨性和較高的壽命；

（4）在保證結晶器剛度的條件下，質量要小，以便減小振動時的慣性力；

（5）具有足夠高的強度和硬度。

29．為什么說結晶器的倒錐度是一個十分重要的設計參數？ 答：

如倒錐度過小，坯殼會過早的脫離結晶器內壁形成氣隙，影響結晶器的冷卻效果，致使坯殼過薄，出現鼓肚變形，甚至拉漏；倒錐度過大，會使鑄坯與結晶器的摩擦阻力增加，加速結晶器內壁特別是下口的磨損。30．連鑄對結晶器振動的要求有哪些？ 答：

（1）振動的方式能有效的防止因坯殼的粘結而造成的拉漏事故；

（2）振動參數有利于改善鑄坯表面質量，形成表面光滑的鑄坯；

（3）振動機構能準確實現圓弧軌跡，不產生過大的加速度引起的沖擊和擺動；

（4）設備的制造，安裝和維護方便，便于處理事故，傳動系統有足夠的安全儲備。

31．二冷裝置有什么作用？ 答：

（1）采用直接噴水冷卻鑄坯，使鑄坯加速凝固，能順利進入拉矯區；

（2）對鑄坯起支撐和導向作用，防止并限制鑄坯發生鼓肚、變形和漏鋼事故。

（3）對引錠桿起導向和支撐作用；

（4）對帶直結晶器的直弧形連鑄機，要完成對連鑄機的頂彎作用。32．引錠桿有什么作用？ 答：

開澆前，引錠頭作為結晶器的“活底”堵住結晶器的下口，并使鋼水在引錠桿頭凝固，通過拉矯機從結晶器中拉出引錠桿及與引錠桿頭連在一起的鑄坯，經過二冷區在通過拉矯機之后，鑄坯被矯直，脫開引錠頭，進入正常拉坯狀態。引錠桿便離開連鑄生產線，進入引錠桿存放位置，待下次開澆時使用。

第二篇：連鑄及爐外精煉自動化技術 教案

第1章

爐外精煉工藝概述

爐外精煉是把轉爐、平爐或電爐中所煉的鋼水移到另一個容器中(主要是鋼水包)進行精煉的過程，也叫“二次煉鋼或鋼包精煉”。爐外精煉把傳統的煉鋼分成兩步，第一步叫初煉，在氧化性氣氛下進行爐料的熔化、脫磷、脫碳和主合金化；第二步叫精煉：在真空、惰性氣氛或可控氣氛下進行脫氧、脫硫、去除夾 雜、夾雜物變性、微調成分、控制鋼水溫度等。

各種爐外精煉方法的工藝各不相同，其共同的特點是：有一個理想的精煉氣氛，如真空、惰性氣體或還原性氣體；采用電磁力、吹惰性氣體攪拌鋼水；為補償精煉過程中的鋼水溫度降損失，采用電弧、等離子、化學法等加熱方法。

鋼包精煉設備應滿足以下基本要求：

(1)調節鋼水溫度，達到連鑄所要求的澆注溫度范圍；

(2)提高鋼水清潔度，特別是減少鋼中大型夾雜物的含量；

(3)降低鋼中氣體含量(如氫、氮含量H<2×10“)；

(4)降低鋼中有害雜質(如硫、磷)含量；

(5)使鋼水中溫度和成分均勻化，并微調成分使成品鋼的化學成分范圍非常窄；

(6)改變鋼中夾雜物的形態和組成，改善鋼水的流動性；

(7)減輕煉鋼爐的冶煉負荷，縮短冶煉周期，提高生產率；

(8)鋼包精煉爐成為煉鋼爐和連鑄機之間的一個“緩沖器“平衡兩者之間的生產節奏，有利于提高連鑄機的生產率。

1.1 RH循環真空脫氣精煉

通常在煉鋼工業上使用兩種真空循環脫氣法，單連通管法或稱DH工藝及雙連通管綾或稱為RH工藝。現代的單連通管DH的脫氣設備如圖1—1所示

1.1.2RH真空精煉的設備(1)RH真空室(2)排氣裝置。

(3)鐵合金加料系統。(4)真空室的加熱裝置。(5)真空室支撐設備

1.1.3 RH真空精煉鋼水循環機理

下部設有兩根環流管的脫氣室，在脫氣處理時，將環流管插入鋼水?一一定深度，然后啟動真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室內外壓力差，鋼水從兩根插入管上升到與壓差相等的高度，即循環高度B與此同時，上升管輸入驅動氣體(氬氣及其他惰性氣體、反應氣體)，驅動氣體由于受熱膨脹以及壓力由t1降到t2，而引起等溫膨脹，即上升管內鋼水與氣體混合物密度降低，而驅動鋼水上升像噴泵一樣涌人真空室內，使真空室內的平衡狀態受到破壞。為了保持平衡一部分鋼水從下降管回到鋼包中，這樣鋼水受壓差和驅動氣體的作用，不斷從上升管涌人真空室內，經過脫氣后的鋼水W經下降管回到鋼包內，周而復始，實現了鋼水循環。并在脫氣室內脫除氣體。

1.2 LF爐鋼包精煉

LF是70年代初由日本開發成功，并大量推廣，成為當代最主要的爐外精煉設備。LF具有以下工藝優點：

精煉功能強，適宜生產超低硫、超低氧鋼；

具有電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高； 具備攪拌和合金化功能，易于實現窄成分控制，提高產品的穩定性； 采用渣鋼精煉工藝，精煉成本低；設備簡單，投資較少。

LF精良過程順序

1.3 CAS/CAS-OB鋼包精煉

鋼包吹氬精煉法

鋼包內噴吹惰性氣體(Ar氣)攪拌工藝(底吹或頂吹法)，又稱“鋼

包吹氬”技術是最普通也是最簡單的爐外處理工藝。

其主要冶金功能是均勻鋼水成分、溫度、促進夾雜物上浮。通常鋼包吹氬的氣體攪拌強度為0.003～0.01Nm3/t·min CAS-OB 為了解決鋼水升溫的問題，日本又在CAS上增設頂吹吹氧槍和加鋁丸設備，通過溶入鋼水內的鋁氧化發熱，實現鋼水升溫，通常稱為CAS-OB工藝。

CAS-OB工藝的工作原理是在一個密閉、惰性、無渣的環境下，通過鋁的氧化反應放熱使鋼水升溫，并在此惰性氣氛下加入合金。

1.4 其他幾種爐外精煉法（包括輔助的精煉措施）

1）VOD ? VOD是Vacuum(真空)、Oxygen(氧)和Decarburization(脫碳)三個詞第一個字母的組合，表示真空條件下吹氧脫碳。

? 該方法是1965年西德首先開發應用的，它是將鋼包放入真空罐內從頂部的氧槍向鋼包內吹氧脫碳，同時從鋼包底部向上吹氬攪拌。

? 此方法適合生產超低碳不銹鋼，達到保鉻去碳的目的，可與轉爐配合使用。

它的優點是實現了低碳不銹鋼冶煉的必要的熱力學 和動力學的條件——高溫、真空、攪拌。

? VOD具有吹氧脫碳、升溫、吹氬攪拌、真空脫氣、造渣合金化等冶金手段，適用于不銹鋼、工業純鐵、精密合金、高溫合金和合金結構鋼的冶煉。

? 其基本功能概括為：

? 吹氧升溫、脫碳保鉻； ? 脫氣；

? 造渣、脫氧、脫硫、去夾雜； ? 合金化。

（2）AOD(Argon Oxygen Decarbrization)? 不銹鋼的工業性生產開始于上世紀20年代，到目前為止，它的冶煉工藝技術也一直在發展和改進，主要表現在以下幾個方面： ? 允許選用更廉價的原料，降低生產成本。如采用高碳或中碳鉻鐵代替價格昂貴的微碳鉻鐵或金屬鉻，應用不銹鋼返回料以回收合金元素。

? 能生產出高純度、高均勻性的不銹鋼，特別是生產超純不銹鋼。在冶煉過程中能大幅度地去除原材料中帶入的碳、硫、磷、氣體、夾雜以及其他有害元素。

? 冶煉工藝能更好地與連鑄配合。如冶煉的生產率能適應連鑄的要求。

AOD法就是為了解決上述問題而發展起來的一種冶煉高鉻不銹鋼的專用方法。

? AOD冶煉不銹鋼的主要優點是：

? 因為是吹入氣體進行精煉，所以設備投資比VOD少2倍以上；

? 工藝易掌握，易冶煉超低碳不銹鋼；

? 鋼的質量高，與電爐相比，氫氧含量可分別降低25～65%和25～30%，因是吹氬的強攪拌，硫含量很低，可生產≤0.001%的超低硫不銹鋼。

? 在大氣壓力下向鋼水吹氧的同時，吹入惰性氣體(Ar)，通過降低PCO以實現脫碳保鉻。? AOD精煉效果：

? 氣體。AOD法精煉的不銹鋼，其氣體含量明顯地低于電弧爐返回吹氧法冶煉的產品。由于氫的降低，不銹鋼針孔缺陷明顯減少。

? 氮含量比電爐冶煉低30%～60%，降低氮含量對改進鉻不銹鋼沖擊性能有重要作用。

? 夾雜。由于在整個冶煉過程中，特別是在預還原和精煉時仍噴吹氣體，所以AOD法所煉的鋼中，基本上消除了大顆粒夾雜，細小夾雜也比電爐所煉的同鋼種要低。夾雜物主要是出鈣硅酸鹽組成，其顆粒細小，分布均勻。

? 脫硫。AOD法吹煉的還原階段，具有極為優越的脫硫條件。對于超低硫的鋼種，采用雙渣法，可將鋼中的硫脫到10×10-6以下。這種深度脫硫的效果是不銹鋼的真空精煉法所難以達到的。

? 有害微量元素的去除。在AOD法精煉中，能夠有效地去除諸如鉛、鉍、銻、錫等有害的微量元素。如我國的一座18tAOD爐所煉的不銹鋼，這些有害元素一般都在10×10-6以下。（3）噴吹法

噴吹法是用載氣（Ar）將精煉粉劑流態化，形成氣固兩相流，經過噴槍，直接將精煉劑送入鋼液內部。由于在噴吹法中精煉粉劑粒度小，進入鋼液后，與鋼液的接觸面積大大增加。因此，可以顯著提高精煉效果。

? 爐外精煉中鋼液的精煉劑一類為以鈣的化合物（CaO或CaC2）為基的粉劑或合成渣，另一類為合金元素如Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。

? 將精煉劑加入鋼液中，可起到脫硫、脫氧，去除夾雜物，夾雜物變性處理以及合金成分調整的作用。（4）喂絲法

喂絲法是將易氧化，密度小的合金元素置于低碳鋼包裹線中，通過喂絲機將其送入鋼液內部。

? 喂絲法的優點是：

? 可防止易氧化的元素被空氣和鋼液面上的頂渣氧化，準確控制合金元素添加數量，提高和穩定合金元素的利用率；

? 添加過程無噴濺，避免了鋼液再氧化； ? 精煉過程溫降小； ? 設備投資少； ? 處理成本低。

第2章 爐外精煉檢測儀表和專用傳感器

爐外精煉檢測用的儀表和專用傳感器因工藝流程和設備的不同而不同 , 但大體上可以 分成以下幾類 : 鋼水溫度和成分的檢測 , 真空槽和氣體的檢測 , 噴吹系統(包括載氣和粉劑)的計量儀表 , 渣厚、液位等其他儀表。一般通用的儀表如重量、壓力、流量、溫度、鋼水中渣的 檢測等 2.1 鋼水成分分析用檢測儀和專用傳感器

鋼水成分分析用的方法有熱電勢法、電化學法、發光分光法、微粒子生成法、氣體平衡分 壓測定法、排放廢氣煙塵分析和粘附移送法等。爐外精煉爐主要分析鋼水中的碳、氧、續、氫、硅、磷等的含量 2.1.1 鋼水定碳檢測儀表與傳感器

其原理是凝固定碳法 , 即在需要檢測鋼水中的碳含量時由機械手的測碳插槍把鋼水定 碳測量頭插入到鋼水中 , 在鋼水溶化了鋼水入口處的薄鋼片以后 , 鋼水進入到取樣杯中 , 這時鋼水定碳測量頭中的熱電偶測得的電勢 E，從 A 點上升到最高 點 B, 當鋼水開始凝固時 , 由于放出結晶熱 , 熱電偶電勢 E 即從 C 點開始的一段時間內保持 不變 , 即出現 ”平臺 “, 過 ”平臺 “ 以后 , 溫度即迅速下降。這 ”平臺 “ 的位置(即溫度)與鋼水中 含碳量成函數關系 , 根據碳溫對照表 , 在準確找出這段 ”平臺 “ 后即可求得鋼水中的含碳量。

2.1.2 鋼水定氧檢測儀表與傳感器

采用高溫固定電能解質制成氧濃差電池測量頭 , 進行鋼水定氧 , 與現有各定氧法相比有 下列優點 :(1)設備簡單 , 不需要取樣、取樣設備;(2)把氧測量頭插入鋼水中 , 約 5~10s, 就 可產生穩定的氧電勢供檢測儀表指示和記錄 , 分析過程簡單;(3)能直接測出鋼水中的活氧 度;(4)能測出鋼水中的溶解氧量 , 由于后者與脫氧平衡有直接關系 , 更有利于確定脫氧劑的 加入量而改進脫氧操作。

圖 2-2 定氧測量頭的原理和結構 2.1.3 鋼水中氫含量的在線檢測

鋼水中氫含量在線檢測的原理是測量該氣體的分壓而得出氫含量根據 Sievert 定律

2.1.4 鋼水中錳含量的在線檢測

2.2鋼水中全元素的在線檢測(1)Ar氣吹人生成微粒方法。

(2)激光照射生成微粒子法。這是阿拉莫斯研究所開發的。(3)閃光放電生成微粒子法。

(4)使鋼水液面直接發光的激光激發法。2.3脫氣槽氣體成分分析裝置

爐外精煉脫氣槽氣體成分分析系統主要由取樣頭、過濾器箱和分析儀表三部分組成

爐氣流從 No.1 和 N0.2 取樣頭進入 No.1 和 N0.2 過濾器 , 再經管道和分析儀表箱外 卡凝器等氣體處理裝置及電磁閥、調節閥、分析儀表。分析儀表一般為紅外線分析儀或氣相色譜儀(如國內引進美國瓦利安公司技術制造的 SP-3400 型氣相色譜儀,微機控制,采用熱導檢測器、氫火焰檢測器、填充柱、毛細管柱分離；通過多閥切換 ,信號自動切換,能實現一次進樣, 多維色譜分析 , 快速分析氣體中CO,C 烏等含量),近年來更有使用質譜儀以提高精度和減少滯后時間。

第3章 爐外精煉的基礎自動化

基礎自動化按其性質來說可分為三部分:(1)過程量的檢測與控制,簡稱回路控制即溫、壓力、料位等過程量的測控;(2)電氣傳動控制,主要是各個電氣設備的順序控制和起、停及聯鎖等;(3)中央監視與操作。在爐外精煉中,基礎自動化的功能大致包括以下幾個部分 :(1)數據采集,包括爐外精煉工藝過程的主要參數的檢測;(2)自動控制,即爐外精煉工藝過程中 , 主要工藝參數的自動控制以達到爐外精煉的最終目標;(3)電氣傳動順序控制,即對爐外精煉所有的電氣設備按工藝所要求的順序進行控制、鎖、起停;(4)故障報警,包括工藝過程參數的超限報警,以及電氣、儀表、設備本身的故障報警 ,這些報警又分成輕、中、重三度報警;(5)數據處理,對精煉過程中所采集的數據進行處理和存儲 , 以供控制、顯示和打印用 , 要處理包括差壓、流量的開方 , 溫度壓力補正等運算 , 消耗按班、日、月的累計計算以及歷 數據的存儲趨勢記錄等一系列的運算顯示;(6)在精煉過程中接受上位機的設定值進行 SPC(設定值控制),包括數學模型設定以人工智能如模糊控制、神經元網絡等指令并進行控制;(7)畫面顯示,包括 CRT 上顯示工藝流程畫面、操作畫面、工藝參數趨勢曲線、歷史數、圖形畫面等;(8)數據記錄,包括班報、日報、月報、報警記錄以及專門的報表如合金投入量、喂絲重 等;(9)數據通訊,包括 PLC 之間 ,PLC 和 DCS 之間,上下位機之間的通訊。雖然爐外精煉 許多不同的工藝流程 , 但上述功能都是一樣的,只是由于工藝流程不同而導致各項的具體內容不同。3.1 RH真空精煉裝置基礎自動化

真空精煉工藝流程主要分成 7 個系統 , 鋼包運輸系統、鋼包處理站、真空系統、真空加熱系統、合金上下料系統、真空室部件修理和更換系統以及真空部件修理、砌造系統

3.1.1RH 基礎自動化數據采集功能

RH 真空精煉裝置基礎自動化數據采集功能包括:鋼包小車鋼包頂升系統的鋼包鋼水重量稱量;真空室系統的耐火材料內襯溫度;真空泵系統的冷凝器冷卻水流量、壓力和溫度、作水溫度、密封缸液 ,蒸汽總管流量、壓力和溫度,蒸汽噴射泵的蒸汽壓力 ,主真空間后真空度,廢氣流量、壓力和溫度,氣體冷卻器前后廢氣溫度,氣體冷卻器溫度及冷卻隔板排氣流量,真空閥前真空度;鐵合金系統的各料倉料位,真空料罐真空度;真空室煤氣加熱系統的主燒嘴煤氣、氧氣、空氣流量和壓力,點火燒嘴煤氣及壓縮空氣壓力,真空室加熱溫度,排氣煙罩內壓力;鋼水測溫定氧系統的鋼水溫度和氧含量;真空室插入管吹氧吹氮系統的氫 / 氮支管流量和壓力,氫 / 氮插入管流量;設備冷卻水系統各冷卻點的各冷卻水流量、壓力和溫度;真空室底和插入管煤氣烘烤系統的煤氣和空氣流量壓力;真空處理水系統的凈循環水水位、甚度、壓力和流量;能源介質系統的壓縮空氣、氧氣、氧氣、氮氣、焦爐煤氣、水等總管流量、壓力等數據采集。

3.1.2 Rh基礎自動化自動控制功能

驅動氣體和冷卻浸漬管流量自動控制體統 RH真空室壓力自動控制體統 RH-KTB氧槍氧流量自動控制系統 RH蒸汽總管壓力自動控制系統

3.2 LF-VD鋼包爐真空精煉基礎自動化（1）數據采集（2）自動控制

（3）電氣傳動順序控制（4）故障報警 3.3 CAS/CASOB 鋼包精煉基礎自動化

CAS/CASOB 其基礎自動化的功能如下 :(1)數據采集 CAS/CASOB 鋼包精煉的數據采集包括吹氧流量(含溫度和壓力補正)壓力,攪拌時各料倉及投人料斗料位,鐵合金及升溫鋁用稱量值,鋼水升溫時用氧氣壓力流量,氧槍位置,吹氧時間,鋼水溫度和氧含量(用消耗式測溫和定氧測量頭測量)除塵系;的差壓等。

(2)自動控制。CAS/CASOB 鋼包精煉的自動控制包括 : 攪拌用氧氣流量和攪拌時間:定等控制,鐵合金及升溫用鋁稱量及投入控制,鋼水升溫時用氧流量和壓力以及吹氧時間

CASOB 具體操作如下 : 鋼水包吊運至處理站,對位后,開始底部強吹氧氣 , 約 1min,吹開鋼水表面渣 ,立即下罩,同時測溫取樣,按計算好的合金稱量 , 不斷吹氧,稍后,即可加入鐵合金攪拌,如需補償降溫,可用氧槍吹氧升溫或投入升溫用鋁。

3.4 IR-UT鋼包精煉基礎自動化

由下列設備組成 :(l)供氧氣攪拌用的升降機械和氫槍;(2)供氧氣用的升降機 械和氧槍;(3)升降帶隔離罩的包蓋裝置;(4)噴吹石灰粉、CaSi 粉罐及槍管;(5)包蓋和隔離 罩;(6)合金料倉、卸料器和稱量斗小車;(7)除塵系統等

IR-UT 鋼包精煉基礎自動化的主要功能如下 :(1)數據采集(2)自動控制系統(3)電氣傳動順序控制

(4)故障報警

3.5 喂絲機自動化

喂絲機進行喂絲時,首先開啟油泵,然后壓下鋁線(或包含不同料的包芯線), 打開支撐松抱閘, 放開鋁線壓緊裝置,最后開動電動機,轉動鋁線卷筒,把鋁線加到鋼水包中進行脫氧

3.6 VOD爐外精煉基礎自動化

爐外精煉基礎自動化的主要功能如下(1)數據采集(2)自動控制。

(3)電氣傳動順序控制。(4)故障報警。

第4章 爐外精煉過程控制自動化

4.1 爐外精煉過程控制自動化采用的硬件和軟件

過程控制自動化級(L2)大都使用常規的過程計算機,如美國 DEC 公司的 VAX 系列計 算機,近來更多應用小型機,如 ALPHLA 系列小型機,也有使用 SUN 工作站

4.2 爐外精煉過程控制自動化級（L2）的功能

爐外精煉過程控制自動化級的功能主要有以下幾個方面 :(1)試驗分析數據處理。由全廠分析中心計算機把各種原料(合金等投入物)分析結果以及全廠分析計算機或精煉爐前快速分析或轉爐、電爐計算機的鋼水成分送爐外精煉過程 控制計算機 , 后者作合理性的檢查后 , 存入原料分析值文件 , 并由 CRT 自動顯示。

(2)數據采集。大都由基礎臼動化級進行數據采集并經網絡 j 二傳給過程機 , 其中還包 含某些手動輸入數據。大致有以下四類數據 :1)原始數據 , 如爐外精煉的轉爐爐次、鋼水溫 度、重量、成分等。2)處理過程中及處理后的數據 , 如爐外精煉 Ef 真空處理裝置的環流氧氣、爐氣成分、排氣量和溫度 , 處理后的鋼水溫度和成分等。3)數學模型以及技術計算所需 數據 , 包括手動輸入數據。4)打印報表所需數據。

(3)跟蹤。跟蹤的內容包括 : 爐外精煉的轉爐爐次、鋼水參數、出鋼時間、對爐外精煉的 要求

(4)生產指令的接受與發布。

(5)生產操作管理。如各個料倉料位和庫存量管理、合金稱量和加入管理、處理時間管 理等

(6)模型運算、優化與人工智能的應用

(7)技術計算。輸入有關爐外精煉的相關數據 , 按計算式集進行計算(8)數據顯示。數據顯示包括公共畫面(CRT 畫面目錄、菜單、計算機再啟動、數據設 定等畫面)、工藝流程畫面、CRT 數據處理畫面(各過程數據測定值、通道、掃描狀態、采集許 可標志、狀態、未加工原始數據等畫面)、數學模型及技術計算結果以及設定控制或操作指導 專門顯示畫面、管理畫面(如各個料倉料位和庫存量管理、合金稱量和加入管理、處理時間管 理等畫面)、工藝參數畫面(如時序列曲線、趨勢曲線、歷史數據曲線等畫面)、信息及處理實 績畫面、各類報表畫面等

(9)數據記錄。數據記錄包括打印日報、月報、報警記錄、噴吹或投入量報表以及顯示畫面的硬拷貝等

(10)數據通訊。

4.3 爐外精煉過程控制數學模型和人工智能

A 合金模型

第5章 典型的爐外精煉自動化系統

5.1 華凌漣鋼熱軋板廠LF爐自動化系統

LF 爐過程自動化系統由1臺數據庫服務器和3臺PC 機組成。數據庫服務器的主要 功能是存儲工藝數據及生產實績數據,為模型及報表提供數據支持;同時,數據庫服務器也完成部分數據通訊任務。PC 機的主要功能是:提供報警監視,實現人機交互,進行模型數值 計算,完成數據通訊等 5.2 鞍鋼第三煉鋼廠ANS-OB鋼水處理裝置自動化系統

ANS-OB 工藝控制要求(1)渣量控制

(2)吹氫排渣控制

(3)浸漬管浸入深度控制。(4)底吹氧氣強度控制(5)頂吹氧氣控制(6)氧槍槍位控制。(7)氧鋁比控制。(8)合金加人量控制

5.2.3ANS-OB 的自動化儀表系統 系統的特點為 :(1)控制能力強。(2)優良的可擴展性

(3)實現真正的 CRT 畫面操作。(4)靈活的系統構成(5)高度可靠 系統功能為 :(1)9 個合金料槽料位越限報警(2)稱量斗稱量

(3)鋼水溫度和自由氧含量測量(4)氧槍冷卻氧氣流量控制(5)鋼包吹氧控制

5.2.5.2 控制管理功能 控制管理功能有 :(1)生產計劃。(2)跟蹤

(3)DJSOB 處理

(4)其他。計算機存儲有 ANSOB 處理中 主用參數維護畫面 , 工藝負責人可通過計算機人員進行修改。計算機具有檢查功能 , 包括檢 查 DJSOB 處理所涉及的過程是否停止工作(若發現 , 可自動啟動)、過程機與 YEWPACK 司 PLC 之間通訊是否正確

第6章 連續鑄鋼技術

6.1 連續鑄鋼過程簡述

在鋼鐵的歷史上，采用連續鑄鋼技術之前，一般是將鋼水注到鋼錠模內鑄成鋼錠，然后再將其加工成要求的加工尺寸，但這種工藝的成材率較低，生產成本較高，為此，冶金工作者開發了連續鑄鋼技術，簡稱連鑄技術。連鑄是使鋼水連續的通過連鑄機（結晶器、二冷區、空冷區）變成固態鋼坯（連鑄坯），發生連續凝固。

連鑄運動過程是將鋼水轉變為固態鋼的過程，這一轉變過程伴隨著固態鋼成型、固態相變、液固態相變、銅板與鑄坯表面的換熱、冷卻水與鑄坯表面間的復雜換熱，鋼水是由鋼水包-中間包-結晶器-二次冷卻-空冷區-切割-鑄坯（根據用戶要求切割成一定長度）。在整個連鑄過程鋼水發生相變、鑄坯經受彎曲、矯直等一些變化。6.2 連續鑄鋼的發展

連續鑄鋼技術是鋼鐵工業繼氧氣頂吹轉爐之后又一次重要的技術革命，常規的連鑄概念是美國的連鑄工作者亞瑟（B.Atha，1886年）和德國土木工程師達勒恩（R.M.Daelen，1887 年）提出來的，他們的建議中包括水冷上下敞口結晶器、二次冷卻段、引錠桿、夾輥和鑄坯切割裝置等設備，許多特征與今天的連鑄機相似。幾十年以后，在1920～1935年，連鑄過程主要是用于有色金屬，在銅、鋁領域已成功得到工業化應用，這時的典型鑄機是固定結晶器和低的澆鑄速度，液芯長度很少有超過結晶器長度的，這類鑄機的長度比較低，這對有色金屬工業中的小爐子冶煉來說基本能滿足要求，但對煉鋼生產的大爐子，且鋼水的澆鑄溫度又比較高、導熱系數小、熱容大、凝固速度慢等，采用這種連鑄機澆鑄顯然是不可能的。于是在世界范圍內，大量的涌現出關于連鑄的專利，顯示出人們對連鑄的興趣。6.3 連鑄工藝及設備

鋼包又稱盛鋼桶、鋼水包和大包等，是用于盛鋼水的，并在鋼包中對鋼水進行精練處理等工藝操作。鋼水包是由外殼、內襯、和注流控制機構三部分組成，如圖所示。

鋼包回轉臺能夠在轉臂上承接兩個鋼包，一個用于澆鑄，另一個處于待澆狀態。回轉臺可以減少換包時間，有利于實現多爐連澆，同時回轉臺本身可以完成異跨運輸。鋼包回轉臺有直臂式和雙臂式兩種，圖9.20 為直臂鋼包回轉臺。直壁式回轉臺是兩個鋼包分別座落在回轉臺一直壁的兩端，同時做回轉和升降動作，雙壁式回轉臺的每個臂可單獨旋轉 90?，各臂可單獨升降，鋼包回轉臺有 各自獨立的稱量系統。為了適應連鑄工藝的需要，目前鋼包回轉臺趨于多功能化，增加了吹氬、調溫、傾翻倒渣、加蓋保溫等功能。

連鑄結晶器

結晶器是連鑄機的重要部分，連鑄坯的許多缺陷與結晶器的操作和設計因素有關。鋼水在結晶器內冷卻，形成初生坯殼，而這一過程是在坯殼與結晶器壁連續相對運動下完成的，因此要求結晶器具有良好的導熱性和剛性，且要有耐磨性，高的使用壽命。二次冷卻裝置

出結晶器的連鑄坯凝固坯殼厚度僅有 8～15mm，鑄坯的中心仍為液態鋼水，為使鑄坯快速凝固及實現順利拉坯，在結晶器之后還設置了二次冷卻裝置。

鑄坯切割設備

鑄坯的切割設備是在澆鑄過程中將鑄坯切割成所需要的定尺長度。鑄坯的切割設備可分為兩大類，一是火燃切割設備，二是機械切割設備。

機械切割設備

機械剪切也是在連鑄拉坯過程中將鑄坯剪斷。機械剪切機按動力源可分為電動和液壓兩類；按剪切機的運動方式可分為擺動式和平行式兩類；按剪切機布置方式可分為臥式、立式和 45?傾斜式三類，臥式用于立式連鑄機，立式和傾斜式用于弧形連鑄機。

第7章 連鑄機檢測儀表

7.1 常規檢測儀表

常規檢測儀表主要包括壓力檢測儀表、流量檢測儀表、溫度檢測儀表、重量檢測儀表等

7.1.1壓力檢測

壓力檢測儀表在連鑄機中主要應用在冷卻水壓力、氫氣壓力、氧氣壓力、煤氣壓力和空 氣壓力等的檢測

常用的壓力指示儀表有模片壓力表、模盒式壓力表、彈簧管式壓力表等 , 常用的壓力(差 壓)變送器有電容式壓力(差壓)變送器、硅半導體壓力(差壓)變送器等

7.1.1.1電容式壓力(差壓)變送器

電容式壓力(差壓)變送器具有安裝使用方便、精 度高(0.25 級)、性能穩定、堅固耐振、單項過載保護性 能好、安全防爆等優點 7.1.1.2硅半導體壓力變送器

硅半導體壓力變送器的敏感元件是在半導體硅圓片的應變敏感部位擴散出阻值相同的 電阻 , 并做成膜盒狀

硅半導體壓力變送器具有精度高(0.1%)、溫度性能好、使用維修方便 , 可直接安裝在管 道上、抗干擾能力強、能工作在惡劣的環境中等特點 7.1.2 流量檢測

7.1.2.1冷卻水流量的檢測

連鑄設備用冷卻水包括結晶器冷卻水、二次冷卻水和機器用玲卻水三種 冷卻水流量的檢測不僅是保證設備安全運行 , 鑄坯質量可靠的重要因素 , 也是確定熱交換程度 , 計量能 源消耗的基礎。其中結晶器冷卻水和二次冷卻水的檢測尤為重要。確定他們的流量值 , 主 要依據鑄坯斷面尺寸、鋼種、拉坯速度、水壓、鋼水溫度以及冷卻水進口溫度等工藝條件。常 用的冷卻水流量檢測儀表可選用電磁流量計、射流式流量計(又叫渦流式流量計)等。

7.1.2.2 各種氣體的流量檢測

連鑄設備的氣體系統主要有鋼水吹氧和澆鑄保護用氫氣 , 中間包干燥與預熱用煤氣和 空氣 , 切割機用煤氣和氧氣 , 霧化冷卻用的空氣等 , 為了保證生產安全運行 , 鑄坯的質量和能 源消耗計量需要對上述氣體進行流量檢測

7.1.3 液位檢測

在連鑄機的生產過程中 , 液位是一個非常重要的物理參數 , 其主要體現在結晶器鋼水液 位的檢測和水處理各種罐的液位檢測等方面

水處理中的液位檢測儀可分為差壓式液位計、超聲波式液位計、電容式液位計

差壓式液位計的原理 , 是以容器中液位的任意一點作為靜壓 , 以這點到液面的距離是和 液體的密度和重力加速度的乘積成正比的 , 假設液體的密度和重力加速度是已知的 , 由此就 能根據測得壓力求得液面的距離 , 也就是知道了液位

這種液位檢測儀在使用時必須注意 :(1)差壓變送器安裝的位置必須比最低液位要低。(2)如果液體的密度發生了變化必須對儀表進行補正。(3)液體的波動能使差壓變送器的輸 出造成不穩定 , 在采集該數據時要進行濾波。(4)導壓配管要做成直線配管。

超聲波液位計的原理如圖 78 所示 , 即從超聲波發 送接收器發出超聲波在液面發生反射 , 然后再由超聲波超聲波發送接收器 發送接收器接收 , 測得的發出到接收的時間 , 就可以知道液位。

這種液位檢測儀的特征是 :(1)超聲波的速度是隨氣體的種類、溫度不同而不同 , 所以要 進行氣體溫度的補正。(2)是非接觸測定所以壽命長。(3)沒有移動部件點檢維護都很簡 單。(4)小型、量輕 , 易于安裝

電容式液位計作為相對電極的電容量是隨電極間存在液體的導電率的變化而變化的 , 在同心圓筒之間有液體在變化的情況

這種電容式液位計的特點是 :(1)檢測器的構造簡單生變化 , 容易造成誤差(2)在測量時沒有移動部位 , 所以使用壽命長。(3)由于液體溫度、密度的變化 , 導電率就發生變化 , 容易造成誤差 7.1.4 重量檢測

在連鑄機中重量檢測應用是很普遍的 , 而且在鑄坯撓鑄過程中是一個很重要的檢測量 , 如鋼包中鋼水的重量關系到如何控制鋼水包的滑動水口 , 以及提供生產數據;中間包中鋼水 的重量直接關系到中間包鋼水液面的控制和最佳切控的計算

7.1.5 溫度檢測

澆注鋼水溫度一般在 1600 ℃左右 , 采用快速熱電偶進行測量

連鑄機的溫度檢測一般分為三個方面 , 即高溫的鋼水溫度測量、進出水溫度的測量、板坯表面溫度檢測。

為了保證溫度檢測的正確性 , 三線制、四線制兩種測溫傳感器的安裝必須注意以下幾個方面 :(1)測溫傳感器在管道上安裝應保證測溫傳感器與流體充分接觸 , 因此要求測溫傳感器避著被測介質的流向 , 至少要與被測介質的流向成 900, 切勿與被測介質成順流。

(2)對于熱電偶傳感器 , 如果所安裝的管道公稱直徑小于 5O mu 對于熱電阻傳感器如果所安裝管道公稱直徑小于 8O mL 應將傳感器安裝在加裝的擴大的管道上。

(3)傳感器的工作端應處于管道中流速最大之處。熱電偶熱電阻保護套管的末端應超過流速中心線。

(4)要有足夠的插入深度 , 以減少測量的誤差 7.1.6 拉速的檢測

拉速是由連鑄機設備條件和產量要求而確定的重要工藝參數 , 它的檢測對澆鑄速度、結 晶器液面高度、冷卻水流量及切割速度等各方面都有影響 , 同時也是這些參數控制的主要依 據。在連鑄生產過程中需要對拉速進行實時有效的檢測

7.2 連鑄機過程參數檢測儀表或傳感器的主要技術指標

如何選擇合適的連鑄機參數檢測儀表或傳感器主要考慮以下幾個方面 :(1)測量范圍。測量范圍指儀表或傳感器所能檢測參數的最大、最小值之間的范圍。

最大值與最小值之差稱為量程 , 被測參數的變化范圍應在量程范圍之內 , 常用的被測量值應 在量程的 23 以上 , 最小的測量值也應在量程的 10% 以上。

(2)精度。精度是由儀表或傳感器的最大測量誤差與量程之比的百分數表示的 , 精度 等級由百分號前的有效數字來確定。

（3)分辨率。分辨率是指儀表或傳感器能夠檢測(區分)最小被測信號的能力 , 能夠檢 測參數的最小值越小 , 分辨率越高。分辨率也是靈敏度的一種表現形式。它的選擇主要依 據的是工藝要求 , 在電子秤的應用中也被稱作感度

(4)動態響應。動態響應是指在規定的精度范圍內 , 儀表或傳感器在輸入滿量程信號 時 , 達到指示滿量程所需要的時間 , 例如 10 II15,0.5s 等。這個過渡時間越短 , 動態響應越 好。對于檢測變化較快的參數的儀表和傳感器 , 動態響應指標應予以特別的重視。

(5)使用環境。一般檢測儀表或傳感器都會給出使用環境條件 , 例如環境溫度 O ~ 50 ℃ , 相對濕度 75%, 供電電壓 ~220 V ± 15% 等。對于不滿足規定的使用條件 , 需要增加 一些措施 , 例如冷卻、加熱、密封等 , 來保證檢測儀表或傳感器的正常使用。(6)安裝條件。有些儀表或傳感器對于安裝是有條件的 , 例如需要水平或垂直安裝。

流量檢測儀表還有對于水平直管段長度的要求。稱量系統儀表要求的安裝壓力傳感器要在 同一個平面之內等。選擇儀表時要考慮這些特殊要求。

7.3 連鑄機特殊儀表 7.3.1 結晶器鋼水液位儀

結晶器鋼水液面的檢測為鋼水液面的高度控制提供依據 , 是連鑄機設備的關鍵技術之 一 , 鋼水液面高度測量準確 , 進而控制得準確 , 對保證鑄坯質量 , 特別是防止非金屬夾雜物的 卷入 , 防止拉漏 , 提高鑄機的生產率和改善操作條件等方面 , 都起著很重要的作用。7.3.1.1 同位素放射式鋼水液位儀

同位素放射式鋼水液位儀由放射源、探測器、信號處理及輸出顯示等部分組成 , 如圖 7-20 所示。放射源通常采用 60 鉆或者 137 鎧兩種放射性元素 , 利用它們γ射線穿過被測鋼液 時一部分被吸收 , 而使γ射線強度變化 , 其變化規律是隨著鋼水液面高度的增加 , 能吸收γ 射線的區域擴大 , γ射線強度減弱的越多。檢測出 y 射線強度變化就可以轉換出鋼水液面高度的變化

7.3.1.2 電渦流式鋼水液位儀

在結晶器鋼水液面上方安裝一個高頻勵磁線圈 , 它產生的高頻磁場在鋼水液面產生電 渦流 , 而這感生電渦流又產生磁場 , 由于該磁場與高頻線圈產生的磁場方向相反 , 故而使高 頻線圈的阻抗發生變化。線圈阻抗的變化 , 在線圈材料及結構、鋼種及溫度不變的情況下 , 只與鋼水液面高度成單值函數關系。只要檢測出高頻線圈阻抗的變化 , 就可以轉換成結晶 器鋼水液面位置的變化。

7.3.1.3 電磁式鋼水夜位儀

傳感器的發射線圈用交流勵磁 , 在結晶鋼水內形成電渦流。此電渦流又產生磁通并能 被接收線圈所接收 , 接收線圈接收這兩次磁通后即產生感應電勢。當鋼水液面高度產生變 化時 , 接收線圈產生的感應電勢即隨之變化 , 通過信號處理和標定就能檢測出鋼水液面高度的變化數值 7.3.1.4 熱電偶式鋼水液位儀 熱電偶式鋼水液位儀是在結晶器鋼板壁內部安裝一定數量彼此間隔保持一定距離的熱 電偶 , 熱電偶的正極為結晶器銅壁 , 負極用康銅。在水平面的結晶器內部有鋼水 , 則熱電偶測得的輸出熱電勢較大 , 無鋼水時則熱電偶輸出熱電勢較小。熱電偶輸出的電勢大小 , 反映了結晶器壁溫度的高低。根據熱電偶處在不同的安裝位置所輸出的電勢大小的變化來實現 對結晶器內鋼水液位高度的監控

7．3.1.5 激光式鋼水淀位儀

該液位儀是根據測得激光發射到激光返還的時間間隔缸 , 通過計算來測得鋼水液面的高度

7.3.1.6 電極跟蹤式液位儀

在鋼水表面的保護渣深 5O mm 左右處 , 在撓鑄過程中 , 長期插著電極。電極、保護渣、鋼水、結晶器形成一條電流通路 , 電阻值隨鋼水液面高度而變化

7.3.2 鋼渣流出檢測儀

鋼渣流出檢測儀有兩種形式 , 一種為渦流感應式的 , 另一種為光導電式的

7.3.2.1 渴流感應式鋼渣流出檢測儀

渦流感應式鋼渣流出檢測儀是在鋼包或者中間包出鋼口的下方的鋼流保護裝置上安裝 一個閉合的通以高頻電流的檢測線圈,這一檢測線圈產生磁通φ 1, 在φ 1 的作用下,鋼水產 生電渦流凡 , 而 ie 又產生磁通φ2,φ2和φ1方向相反 , 并與鋼水的電導率有關 ,當鋼水變成 鋼渣時 , 電導率減小,從而使 ie 減少,φ2也就隨之減少 這時檢測線圈中總磁通為φ = φ1+ φ2也就發生變化。當鋼水成分、檢測線圈及安裝位置一定時 ,φ的變化說明檢測線圈的 阻抗發生變化。測得阻擾的變化經信號處理就能區別流出來的是鋼水還是鋼渣 , 當發現是 鋼渣時就緊急關閉水口 , 保證鋼渣不流入中間包和結晶器 , 保證鋼水質量。

7.3.2.2 光導式鋼渣流出檢測儀裝置

該裝置將光導棒裝在鋼包與中間包之間的鋼流保護裝置上 , 由光導棒并經光纖引至光 強度檢測器 , 鋼水中有無渣 , 光的強度不同 , 如發現光強度有明顯的變化 , 經信號處理后 , 即 可發出報警信號 , 立即關閉鋼包的水口 7.3.3 凝固厚度測定儀

鑄坯凝固殼厚度檢測有兩種方法 , 一是用射釘槍 , 把釘子打人要測厚度的鑄坯點 , 由于 液相部分射釘熔化 , 拔出釘子后測量釘子的剩余長度就得知凝固殼厚度。二是采用電磁超 聲法進行非接觸檢測 7.3.4 輯距和輯到偏心度測定儀

測定儀其檢測器有編碼器和差動變壓器等。其信號傳輸方式有存儲和元線傳輸式。檢測器為編碼器的方式其原理圖如圖 7-28 所示。

第8章 連鑄機電氣傳動控制系統

連鑄機的電氣傳動系統控制的配置圖如圖 81 所示。作為連鑄機的電氣傳動控制系統 , 由于微電子技術的發展應該包括三部分即 :(1)已成為電控系統的主干控制裝置的可編程序控制器;(2)電氣傳動控制用的檢測器;(3)電氣傳動 裝置。結合連鑄的工藝特點 , 在設計電氣傳動控制系統時 , 為了合理地配置硬件 , 應考慮下 述幾條原則 :(1)連鑄機一般都采用一機多流的配置 , 在考慮電控設備配置時 , 也應以流為單位 , 設 置各自獨立的主干控制裝置可編程序控制器 , 以防止其中某一流發生故障時 , 影響整個或者 其他流的正常工作。

(2)為適應連鑄設備采用多級計算機控制的要求 , 主干控制裝置應具備自己的數據總 線及 I/O 遠距離擴展總線 , 以實現電控系統與上位計算機和儀表控制系統的數據通訊。同

時 , 便于與分散在現場的各種 I/0 設備的連接并進行有效的實時控制 , 即形成高級的 PC 網絡。

(3)由于連鑄設備的各主要的單體設備分布在不同的區域、不同的平臺 , 為滿足對操作 監視的工藝要求 , 除應在主控室設置操作監視設備外 , 在就地的各操作室如切割操作室、精 整操作室、液壓系統操作室等也應有相應的操作監視設備 , 以便進行設備的監視、控制參數 的手動調節;同時應設機旁操作箱 , 以滿足機旁操作和維護用。因此 , 在考慮主干控制裝置 時 , 必須考慮這些功能。

(4)由于連鑄工藝是在不斷改進和發展(如拉速加大等), 主干裝置的 I/0 點表 , 除應滿 足當前連鑄工藝要求外 , 應富裕 15%~20%, 以備系統變更或擴充時用。

(5)從提高可靠性的角度考慮 , 為保證在電控設備出現故障時 , 仍能維持設備的正常運 轉 , 主干控制裝置通常采用冗余方式 , 一套運行 , 另一套在線熱備用。但是隨著主干控制裝 置可編程序控制器可靠性的提高(運行率可達 9.99%), 有的新建的連鑄機只用一套而不采 用冗余方式。8.1 電氣傳動控制用的檢測

檢測器是連鑄傳動控制系統的重要組成部分 , 檢測器提供的信號是設備聯鎖及自動控 制時實現傳動裝置起動、增速、減速、制動、停止等各種運行狀態的基礎。連鑄機檢測器主要 用于位置檢測 , 如鑄坯頭、尾部的位置、引鏈桿的尾部位置、鑄坯的跟蹤位置、各單體設備傳 動部位所處的位置、定尺長度

等的檢測。

連鑄機常用的檢測器有 :(1)機械式限位開關(2)凸輪控制器。(3)光電管檢測器(4)脈沖發生器(5)自整角機(6)接近開關(7)微波檢測器

(8)元線感應式位置檢測器(9)旋轉式分解器 8.2 電氣傳動裝置

在連鑄機設備中 , 各單體設備運行電機傳動裝置的調速方式有直流調速和交流調速兩 種 , 直流調速由直流電機和直流調速裝置所組成 , 交流調速由交流電機和交流調速裝置所組成.在現代連鑄設備中 , 交流電動機均采用鼠籠型電動機 , 交流調速的方式有很多種 , 例如 變頻調速、串級調速、交流伺服系統、改變電子極對數 , 改變定子電壓、改變轉子回路電阻等。但變頻調速是交流調速的基礎和主干內容 , 事實證明它是最有發展前途的一種交流調速方式。8.3 電氣傳動系統的操作方式

電氣傳動系統的控制方式共有三類 , 即 : 自動方式、半自動方式和手動方式 自動方式是指電氣傳動裝置根據主干控制裝置(如可編程序控制器)規定的運轉程序、聯鎖和設定值 進行自動運轉和遠距離運轉

半自動方式設備的動作也是按規定的運轉程序和聯鎖進行的,但每一次要通過操作按鈕來起動,每次完成一個周期動作后就停止 8.4 連鑄機單體設備的電氣傳動控制

確定連鑄各單體設備主體傳動控制方案是連鑄電控系統設計首先要解決的問題。大型

板坯連鑄機采用的電氣傳動控制主要單體設備有 :(1)鋼包回轉和升降;(2)中間包車的行走和中間包升降;(3)引鏈桿小車行走 , 引鏈桿提升裝置;(4)的結晶器振動裝置 :(5)結晶器在線調寬;(6)夾送轆的拉坯 :(7)火焰切割機的行走 , 割槍平移 , 割槍升降;(8)切割區前后輯道;(9)板坯橫移臺車、推鋼機、垛板臺 8.4.1 鋼包固轉臺電氣傳動控制

鋼包回轉臺是澆注時用以接受鋼包和支撐鋼包的設備 , 在多爐連鑄時 , 用它進行鋼包的 快速更換 , 在設備發生故障時 , 用它將正在澆注的鋼包迅速轉移到鋼包事故處理位置(鋼水 事故漏槽), 在安裝鋼包的長水口時需要對鋼包進行升降。所以主要電氣傳動應完成鋼包的回轉和升降 8.4.1.1 鋼包的回轉

鋼包的回轉主要考慮以下幾個方面 :(1)靜負載力矩較大 , 鋼包回轉時其負載主要是兩個懸臂鋼包以約 1r/min 轉速旋轉。

當兩個鋼包滿罐時具有最大的軸向力矩。當一臂鋼包、罐 , 而另一臂無鋼包時 , 具有最大的 徑向力矩。電氣傳動系統必須能適應這兩種極限負載 ' 情況 , 并保證有足夠的起動力矩。

(2)要求起動、停止平穩 , 并且在停止時要有足夠的力量鎖住 , 而起動時要解除。為保證鋼水不致外濺 , 不允許在起、停過程中有較大的沖擊

(3)要求停位準確 , 誤差不大于 0.f。鋼包所處位置有受包位、澆鑄位、事故位。由于 回轉臺運轉后 , 存在著較大的慣性力矩 , 所以在停位的設計中 , 要考慮停位前先減速 , 并采取 合適的制動控制。

(4)回轉方向要求可逆 , 在主回路電源不是采用由環而是采用電纜的情況下 , 回轉控制不得超過 36000(5)考慮停電時的回轉。當停電或主干控制設備出事故時 , 應能采用其他方式如液壓馬達或氣動馬達 , 這時轉動速度為 0.3r/mln, 旋轉半圈以上。8.4.1.2 鋼包升降

鋼包升降的電氣傳動控制系統 , 通常考慮有足夠的起動力矩 , 起、制動平衡和到位停止。其操作因為是在澆鑄以前進行 , 所以是采用機側手動撈鈕操作。但有的連鑄機升降是采用 液壓缸作升降 , 但要注意旋轉和升降的聯鎖 , 在旋轉過程中不允許升降 8.4.2 中間包電氣傳動控制

中間包車是支撐中間包的設備 , 用它將中間包在預熱位置和澆鑄位置之間來回移動 , 其 主要傳動為中間包車的行走和為了安裝結晶器的浸漬式水口而升降

8.4.2.1 中間包行走

中間包車的行走通常是在空載情況下進行的 , 僅在事故行走時 , 中間包內有一定的鋼 水 , 因此負荷較輕。但是 , 要求有較準確的停止位置 , 特別是向結晶器方向行走時 , 為了把浸 漬式水口對準結晶器的位置 , 有時需要用手動操作箱進行手動點動對準。通常采用雙速鼠 籠電機高低速雙電機傳動。由限位開關發出減速指令 J 中間包車在到達停止位置之前進行 減速。為了連澆 , 通常一臺連鑄機設置兩臺中間包車卅配在回轉臺的兩側 , 這時要注意兩臺 中間包車之間的聯鎖和鋼包回轉臺之間的聯鎖。8.4.2.2 中間包升降

中間包升降負荷較輕 , 主要是要考慮行車與升降刻間的必要聯鎖 8.4.3 引鏈小車、鏈式輸送機、引鏈桿卷揚電氣傳動攆制

連鑄機按引鏈桿的裝入方式 , 可以分為上裝引鏈桿和下裝引鏈桿(對小方坯連鑄還有下 裝式剛性引鏈桿)。下裝式引鏈桿沒有引鏈桿小車 , 引陡桿只是側放在輯道旁邊 , 在應用時 用叉車或推拉機將其放在輯道上送入拉矯機二冷段 , 再送結晶器下口。上裝式引鏈桿必須 先把引鏈桿存放在操作平臺上的引鏈桿的專用小車上。在開始澆鑄前 , 先將引鏈桿車開到 結晶器前 , 開動車上的鏈式運輸機 , 將引鏈桿插入結晶悻內的規定高度 , 之后引鏈桿車退回原位。待引鏈桿從連鑄機拉出并與鑄坯脫頭后 , 再經引鏈桿提升裝置提升 , 重新放在引鏈桿車上 8.4.3.1 引綻桿小車

引鏈桿小車的電氣傳動主要考慮以下幾個問題

(1)引綻桿在行車時向結晶器方向主要載荷是引提桿的重量 , 在裝完引鏈桿返回時 , 是

空載 , 只有這兩種載荷狀態在整個運行過程中是保持不變的 , 整個行程因沒有開始澆鑄 , 可 以用機側手動操作來進行操作 , 在操作箱上應該安裝分別向前、向后完成整個單方向運行過 程的按鈕和點動按鈕。(2)電氣傳動應該為可逆傳動。

(3)由于把引鏈桿裝在引鍵桿小車上的位置和向陸晶器插入引鏈桿的位置需要停位準確 , 因而需要變速運行 , 到位前先減速。根據以上工藝特點通常采用交流繞線型電動機或多 速鼠籠型電動機 , 減速和停止用限位開關控制。8.4.3.2 鏈式輸送機

鏈式輸送機的電氣傳動主要考慮以下幾個問題 :(1)鏈式機在輸送引鏈桿時情況比較復雜 , 在向引鏈桿小車上裝載 , 對準結晶器時的運行 , 以及引鏈桿穿人結晶器后的輸送速度都很不一楠 , 因而要求電氣傳動有較大的調速范圍 , 但調速精度不高。

(2)要求有可逆傳動 , 并在機側操作箱進行手動、作。

(3)在考慮到穿引鏈桿 14 已經進結晶器和二守段的情況下 , 要有防止引鏈桿自由落下的措施 , 通常要設置電磁制動器。

(4)要求有較高的停位精度(ζ± 1mm)。所以檢測引鏈桿在引鏈桿小車上的行程 , 必須采歸編碼器(脈沖發生器)或精密的臥式極限

8.4.3.3 引綻桿提升裝置

引鏈桿提升裝置可采用直流電動機晶閘管調壓調速式或鼠籠式電動機調頻 調速矢量控制方式 , 提升位置控制可采用編碼器(脈沖發生器)凸輪控制器或精密的臥式 極限。8.4.3.4 剛性引綻桿

整條鋼棒做成的剛性引鏈桿 , 當其引導小方坯走出矯直相時 , 即與鑄坯脫鉤 , 停放在出坯輻 道的上方 c 使用剛性引鏈桿時二次冷卻區不需要導向果輯 , 因此控制就簡單得多。它主要 用裝在矯直輻下的接近開關和裝在引鏈桿存放裝置的銷齒輪上的脈沖計數器來決定引鏈桿的位置 , 并通過 PLC 來實現控制。

(1)送引鏈桿方式。當起動在操作平臺上擺動操作箱的 ” 送引鏈桿 “ 按鈕后 , 引鏈桿存 放裝置反轉運行 , 機械抱閘松開 , 將引鏈桿放下 , 當引鏈桿到拉矯機矯直輯下時 , 接近開關動 作 , 存放裝置停 , 抱閘抱住 , 矯直輯壓下 , 壓到位置后 , 存放裝置抱閘松開 , 由拉矯機繼續完成 送引鏈桿工作 , 由脈沖計數器計數。當引鏈桿到達距結晶器底部 50 cm 時 , 使拉矯機停止 , 引鏈桿由人工點動精確送入結晶器。

(2)拉引鏈桿方式。當澆鑄開始以后 , 存放裝置抱回松開 , 準備接受引鏈桿回收 , 拉坯 輻正轉 , 將引綻桿連同鑄坯從二冷室拉出 , 當引鏈頭到達矯直輯處時 , 矯直輯壓下完成脫引 鏈頭和鑄坯矯直工作 , 與此同時 , 存放裝置正轉 , 將引鏈懺回收到存放裝置 , 停止運行。8.4.4 結晶器振動電氣傳動控制

為了防止鋼水在結晶器內冷凝時粘結在結晶器國上 , 產生坯殼拉損而引起漏鋼事故 , 在 拉坯時必須使結晶器以一定的頻率和振幅進行振動川由于結晶器振動。周期地改變鋼水液 面與結晶器壁的相對位置有利于保護渣在結晶器壁劇滲透 , 改善潤滑狀況 , 減少拉坯時摩擦 阻力使得拉坯順利進行 8.4.5 結晶器在線調寬電氣傳動控制

結晶器在線調寬裝置的運轉流程分為才個階段 :

第一階段 : 引鏈桿插入之前 , 標定寬度和錐度的初娟值。

第二階段 : 引鏈桿插入之后 , 在保持方式中 , 根據鑄在寬度尺寸 , 寬度和錐度初始值進行澆鑄運轉。| 第三階段 : 在鑄造方式中 , 根據鑄坯寬度改變的需蜀 , 進行寬度方向或逆寬度方向的調寬運轉。調寬完成后 , 按新寬度和錐度運轉。8.4.6 夾送輯的電氣傳動控制

夾送輯的電氣傳動包括兩個部分 : 一是電氣傳動保證澆鑄時的拉坯速度 , 另一部分是進行夾送輯的輯縫調節以及相關的壓縮鑄造時的電氣傳動 8.4.6.1 夾送輯的速度調節

連鑄機的鑄坯由于存在著運行阻力 , 不會自動從連鑄機里出來 , 需要有外力才能將它拉 出來 , 為此需要設置夾送輯。根據連鑄機的結構形式不同 , 夾送輯分別具有拉坯、頂彎、矯 直 , 送取引鏈桿的作用 , 也稱拉矯機 在確定夾送輯的電氣傳動控制時應考慮以下因素 :

(1)在連鑄機實際生產過程中 , 要求拉坯速度可變;要求采用比最高拉坯速度高出一倍 的速度送引鏈桿。因此要求夾送輯的傳動系統具有數十倍的調速范圍 , 如 0.1~5m/min。同時由于拉速穩定是保證澆注工藝穩定的重要前提條件 , 因此 , 對調速的精度要求很高 , 一 般靜差度不大于 1%, 響應時間不應大于 0.550(2)為保證夾送輯傳動負荷的均衡 , 防止某一夾送輯負荷過大而產生系統故障 , 需要采用恒定力矩控制或采取負荷均衡措施。

(3)在高速拉坯時 , 為了防止鑄坯內裂 , 采用壓縮澆鑄時 , 水平段需要進行制動力的分配與控制 , 以合理抵消由于矯直在鑄坯殼中所產生的拉應力。

(4)當拉坯初期或在送引鏈桿過程中 , 如發生停電現象 , 應保證鑄坯或引鏈桿不致下

落 , 夾送輯應安裝電磁制動器。

(5)由于夾送輯的直徑是不一致的(尤其在細輯密排的情況下), 在使用精確的脈沖發 生器計算驅動電機轉速的條件下 , 要保證夾送輯的線速度相對一致 , 但又要考慮到鑄坯的逐 漸冷卻過程 , 即熱脹冷縮所造成的線速度的微小差別。

8.4.6.2 夾送輯的輯縫調節

弧形板坯連鑄機由幾個夾送輻組成一個扇形段 , 而每流由十多個扇形段所組成。扇形 段輻縫調節實質是一個位置自動控制系統 , 每個扇形段輯縫由一臺交流電動機驅動 , 為進行 輻縫的增加和減少的調節 , 該電氣傳動裝置由帶可逆接觸器的電機控制中心供電 , 每臺電動 機裝有一臺自整角機 , 由它將電動機的轉動行程信號作為扇形段輻縫實際值送 PLC, 經模-數轉換成數字信號 , 并與設定值比較 , 形成指令下達給電動機 , 指示其起動或停止 , 以實現輯 縫自動調節

8.4.7 火焰切割機的電氣傳動控制

火焰切割機是用以將鑄坯按要求的長度 , 切割成定尺長度 , 以及取鑄坯斷面硫印的設 備 , 它的電氣傳動控制分別由火焰切割車的行車、切割槍的移動和升降三部分組成8.4.7.1 切割車的走行

切割車走行的電氣傳動控制主要考慮以下幾個方面 :(1)在正常切割時 , 切割車走行僅有返回狀態 , 而在前進切割時 , 切割車是夾緊在鑄坯上與鑄坯同步而被動運行 , 速度是和鑄坯拉速一致的。(2)完整的鑄坯切割過程包括坯頭切割、試樣切割(硫印需要切割)、坯尾切割、最終一 塊尾坯切割等多種方式 , 因此切割機行走的狀態與停止位置依切割方式而定。具體的控制 過程將在連鑄基礎自動化及功能這一章詳細加以敘述。

(3)為了保證切割定尺的準確性 , 要求切割車返回時準確定位(包括初始位、切頭位、切尾坯位等)并在到達定尺位置前 300~50O mm 時開始減速。

(4)切割車行車速度和減速速度一經調整確定后固定不變 , 因此不需要連續調速。通 常切割車采用交流電機、變頻調速、電磁制動器 8.4.7.2 切割槍平移

切割槍平移電氣傳動控制主要考慮以下幾個方面 :(1)割槍平移時 , 其負荷很輕通常在 0.5KW 以下。

(2)為了保證切割質量 , 要求平移速度穩定 , 靜差度《 0.5%。

(3)按切割工藝要求 , 切割槍平移應該慢速起切 , 中速切割 , 高速返回 , 調速范圍一般按100mm/mIn 左右考慮。(4)由于鑄坯的溫度、鋼種、斷面不同 , 要求切割槍平移速度連續可調。因此切割槍平移必須采用高精度調速系統 , 如直流電氣傳動 , 晶閘管可逆裝置供電 , 通過弱磁實現高速返回移動。8.4.8 切割區輯道電氣傳動控制

切割區輻道主要功能是合理輸送鑄坯和防止切割火焰損壞輻道。

(1)在切割機工作時 , 切割機下輻道傳送速度要求與夾送輻速度同步 , 以減少拉坯的阻

力 , 保證鑄坯質量。在切割完畢時 , 切割機前部輯道切換為高速 , 迅速將鑄坯送出切割區 , 因 此切割區輯道應選擇可調速傳動裝置。通常可采用直流傳動 , 也可以采用調速的交流傳動 , 這時只能保證高速出坯。

(2)當切割火焰到達相應輯道上方時 , 為保證輯子不受火焰或熔鋼的損壞 , 通常采取兩 種方式 , 一種是把整個切割區輯道裝在一個整體移動框架上 , 當切割槍快要接近輻子時 , 向 前或向后 , 快速移動框架 , 避開切割槍;第二種方式是采用擺動輯 , 當切割槍快要接近輯子 時 , 輯子利用擺動升降機向下擺動 , 避開切割槍 , 當切割槍向前移動過后 , 擺動升降機把輻子 抬起來 , 繼續支撐鑄坯 , 保證切割區輯道不受損。無論是采用哪一種方式該機構通常由氣缸 進行傳動。8.4.9 鑄坯橫移臺車電氣傳動控制

8.4.9.1 橫移臺車走行

橫移臺車走行的電氣傳動控制主要考慮、以下幾個方面 :(1)臺車走行 , 要求準確定位和固定輸送輯道對接 , 因此應考慮停車前先行減速。

(2)在正常工作時 , 臺車在各流中心線與精整作業中心線之間頻繁往復走行 , 因此傳動裝置應可逆 , 而且起動停止制動性能良好。

(3)當多機多流采用兩臺橫移臺車時 , 要求考慮運轉的協調、聯鎖、具有防碰撞的功能。通常采取檢測兩車之間的距離、適時減速或另一臺車停止的方法。

8.4.9.2 臺車上的運輸機

車上的運輸機由根子組成 , 它只是接收鑄坯并將其輸送到精整線輯道上 , 因此臺車上 的運輸機要求停位較準確 , 無調速要求 , 采用一般鼠籠電機設置電磁制動器即可 8.5 電磁攪拌器

(1)按使用電源來分 , 有直流傳導式和交流感應式

(2)按激發的磁場形式來分 , 有恒定磁場型 , 即磁場在空間恒定 , 不隨時間而變化;旋轉 磁場型 , 即磁場在空間繞軸以一定速度作旋轉運動;行波磁場型 , 即磁場在空間以一定速度 , 向一個方向作直線運動;螺旋磁場型 , 即磁場在空間以一定速度繞軸作螺旋運動。目前正在開發多功能組合式電磁攪拌器 , 即一臺攪拌器具有旋轉、行波或螺旋磁場等多種功能

(3)按使用電源相數來分 , 有兩相電磁攪拌器和三相電磁攪拌器。

(4)按不同的工藝要求 , 攪拌器在連鑄機的安裝位置來分 , 有結晶器電磁攪拌器(簡稱M-EMS)、二次冷卻電磁攪拌器(簡稱 ELEMS)、凝固末端電磁攪拌器(簡稱 F EMS)、結晶器 足輯段與鑄坯導向輯之間的電磁攪拌器(簡稱 LEMS, 它具有結晶器電磁攪拌與二冷段電磁攪拌的雙重作用)。電磁攪拌和一般的鋼水攪拌來比 , 它具有以下特點 :(1)通過電磁感應能實現能量無接觸轉換 , 不和鋼水接觸就能將電磁能轉換成鋼水的動能 , 也有部分轉變為熱能。

(2)電磁攪拌的磁場可以人為控制 , 因而電磁力也可以人為控制 , 也就是鋼水流動的方 向和形態也可以控制。鋼水可以是旋轉運動、直線運動或螺旋運動。可根據連鑄鋼種質量 的要求 , 調節參數獲得不同的攪拌效果。8.5.1 電磁攪拌的原理及電氣傳動裝置

從圖 8E12 中可以看出 , 板坯向下運動 , 在板坯寬面裝有電磁攪拌的攪拌頭 , 內部裝有線圈 , 當線圈通交流電以后 , 頭部即產生成對磁場 , 此時鑄坯溫度約 1300 ℃ , 其導磁率μ為 1,磁力線垂直穿過帶液芯的高溫鑄坯 , 隨著交流電的變化 , 磁場作水平方向移動 , 作為導體的 鋼水在交變磁場中產生感應電流 , 該電流產生的二次磁場與移動磁場相互作用 , 使鋼水按移 動磁場方向運動 , 在攪拌頭附近的鋼水流動帶動了周圍鋼液環流 , 從而產生攪拌效果。由于 此鋼水溫度接近凝固點 , 秸滯度較大 , 鋼液移動速度約為磁場移動速度的 1%~2%, 該速度 除了與溫度有關外還與鑄坯尺寸有關。

8.5.2 結晶器電磁攪拌(M-EMS)結晶器電磁攪拌的特點是 : 鋼水在結晶器內 , 攪拌器置于結晶器外圍。攪拌器內的鐵芯 所激發的磁場通過結晶器的鋼質水套和銅板滲入鋼水中 , 借助電磁感應產生的磁力 , 促使鋼 水產生旋轉運動或上下垂直運動

結晶器電磁攪拌的作用是 :(1)鋼水運動可以阻止柱狀晶增長 , 增加等軸晶率 , 改善鑄坯 內部結構。(2)鋼水運動促進鋼水中夾雜物和氣體上浮 , 改善鑄坯表面和內在質量。(3)鋼 水運動有利于改善坯殼厚度的均勻性 , 從而有利于提高拉速。(4)鋼水運動。減少內外溫差 可放寬鋼水對過熱度的要求。

8.5.3 二次冷卻區電磁攪拌(ELEMS)(1)平面攪拌器 , 在內外弧各裝一臺與支撐輻平行的攪拌器或者在內弧側支撐輻后面安裝攪拌器 , 或者把感應器的鐵芯插入到內弧兩輯之間的攪拌器。

(2)輯式攪拌器 , 外形與支撐輯類似 , 輯子內部裝有感應器 , 既支撐鑄坯 , 又起攪拌器的 作用。這種攪拌器因為是貼近鑄坯 , 所以效率高 , 但是它是需要轉動的 , 所以在冷卻水進出 的防護上和變頻電源的引人是要特別注意的 C二次冷卻區的電磁攪拌作用是 :(l)打碎液穴內柱狀晶的搭橋 , 消除鑄坯中心疏松和縮孔。

(2)碎鑄晶片 , 作為等軸晶核心 , 擴大鑄坯中心等軸晶區 , 消除中心偏析。

(3)可以促進鑄坯液相穴內夾雜物上浮 , 減輕內弧夾雜物聚集。8.5.4 凝固末端電磁攪拌(F-EMS)凝固末端的 電磁攪拌的作用是 :(1)通過攪拌作用 , 使液相穴末端區域的富集溶質的液體分散在周圍區域降低鑄坯中心偏析。

(2)防止搭橋 , 較少中心疏散和縮孔。選擇攪拌器的基本要求 :(1)首先考慮鋼種 , 合金鋼含有較多的合金元素。為得到相同的攪拌鋼水流速 , 攪拌不 銹鋼的磁感強度比碳鋼要高一些;不銹鋼的柱狀晶比碳鋼發達 , 折斷不銹鋼的柱狀晶就需要 較大的電磁力。

(2)根據產品質量要求確定電磁攪拌要解決連鑄坯主要缺陷類型。如中厚板主要是中

心疏松、偏析 , 薄板主要是皮下氣孔和夾雜物。

(3)根據鑄坯斷面。鑄坯斷面大小決定了拉速和液相穴長度 , 因而就影響到攪拌器安

裝的位置。

(4)攪拌方式。根據產品質量 , 以確定單一攪拌方式 , 還是組合攪拌方式。

(5)攪拌參數。應根據鋼種和工藝參數(如鋼水過熱度、拉速等)來確定攪拌形式、功 率、電、源頻率、運行方式等。8.6 電磁制動（EMB）

結晶器電磁制動技術(簡稱 EL 但), 即在板坯結晶器兩個寬 面處外加兩個恒定磁場 , 從水口側孔流出來的注流 , 以相當大的速度垂直切割磁場 , 從而在 鋼水中產生一個電磁力 , 其方向與注流方向相反 , 使注流減弱產生制動效應。在電磁制動作 用區 , 注流被分裂成小的流股被分散開 , 在結晶器里起了攪拌作用 , 活躍了結晶器鋼渣界面

三種類型電 磁制動裝置都是直流電源勵磁 , 并由 PLC 進行控制機給電磁制動的整流裝置。以設定輸出 電流值以及運轉指令等。8.7 連鑄設備采用交流電氣傳動應考慮的幾個共性問題(1)容量選擇應該考慮調整特性的影響。

(2)傳動形式。傳動形式必須采用單獨傳動 , 即逆變器與電動機按 1:1 組合

第9章 連鑄機計算機控制系統

9.1 連鑄基礎自動化級及其功能 9.1.1 中間包鋼水液位自動控制

中間包鋼水液位控制是提高鑄坯質量,保證順利澆鑄的重要手段,把中間包的鋼水液面 控制在一定高度,使鋼水在中間包內有足夠的停留時間,讓夾雜物上浮,同時也可以保證鋼 水從滑動水口或塞棒下水口穩定地流人結晶器。這也是結晶器液位穩定不變的一個先決條件

其基本控制原理是用裝在中間包小車的四個支撐裝置上的四個稱重傳感器 , 測量中間 包的皮重以及鋼水進入中間包后的總重 , 把這些重量信號 , 送至 DCS 得出凈鋼水重量 , 換算 成鋼液位高度。把這一高度與設定值作比較 , 如有偏差 , 由 DCS 進行運算 , 經液壓伺服機構 或電動執行機構控制滑動水口或塞棒的開口度 , 改變流人中間包的鋼水流量。為使中間包 鋼水液位保持在一定的高度上 , 在使用電動執行控制機構時 , 將使用交流電動機和脈沖寬度 調制的 VVVF 變壓變頻裝置供電。

9.1.4 結晶器鋼水液位自動控制

結晶器鋼水液位自動控制系統主要的作用有以下幾個方面 :(1)可靠的結晶器液位控制系統能使結晶器內保持穩定的、比較高的鋼水液位 , 這樣能

比較有效地發揮一次冷卻的作用 , 從而能增加連鑄機的產量。(2)結晶器液位的控制可以改進鑄坯表面的質量。有了穩定良好的鑄坯表面質量 , 從 而產生了鑄坯元須冷卻、無須檢測、元須處理的工藝。由此產生了直接軋制的可能性 , 從而 節省能源。

(3)結晶器鋼水液面自動控制可以減輕操作者的勞動強度 , 減少生產事故。結晶器鋼水液面的自動控制一般所要達到的指示要求是 :(1)鋼水液面檢測精度不大于± 1mm;(2)控制范圍線性段保證在 100~150 mm(就結晶器長度而變化);(3)動態響應要求不大于 0.55;(4)適應高溫環境條件和抗干擾能力強;(5)液面控制精度不大于± 10 mmo在控制方式上應考慮有 :(l)自動方式。鋼水液面閉環全自動控制 , 通過油壓伺服閥自動控制中間包水口的開

口度(或塞棒的升降)。

(2)半自動方式。由開口度設定器 , 通過油壓伺服閥手動設定中間包水口開口度。

(3)手動方式。由開、閉按鈕直接控制中間包水口開口度。

結晶器液位控制系統除了要檢測鋼水液面高度作為控制系統的主反饋信號外 , 還須考

慮對液面控制有影響的各種干擾因素 , 這些干擾因素有 :(1)結晶器振動頻率和振幅變化對檢測器的影響;(2)結晶器在線調寬時對控制系統的影響;(3)中間包內鋼水重量變化對控制系統的影響;(4)連鑄拉坯速度對控制系統的影響;(5)水口(或塞棒)粘上凝固鋼液或突然脫落 , 以及堵塞燒損的影響。9.1.5 結晶器冷卻水流量自動控制

(1)結晶器熱平衡法求結晶器水量。假定結晶器鋼水熱量全部由冷卻水帶走 , 則結晶 器鋼水凝固放出熱量與冷卻水帶走熱量相等

(2)從保證結晶器水縫內冷卻水流速大于 6m/s 來控制結晶器水量 9.1.6 二次冷卻水自動控制

鑄機二次冷卻區鑄坯所散失的熱量占鑄坯在凝固過程中散失總熱量的 60%, 它直接 影響鑄坯的質量和產量 , 鑄坯從結晶器拉出后 , 凝固殼較薄 , 內部還是液芯的 , 需要在二次冷 卻區繼續冷卻 , 使之完全凝固。冷卻要均勻 , 才能獲得質量良好的鑄坯 , 同時要保持盡可能 高的拉速 , 以獲得高的產量

9.1.6.1 二次冷卻水控制功能概述

二次冷卻水自動控制系統應考慮如下功能。A 給水的自動跟蹤

在拉坯前 , 結晶器下部 13 段截止閥必須可靠截止 , 開澆時應自動立即打開截止閥 , 并

跟蹤鑄坯的前端 , 依次打開二次冷卻各段的調節閥。撓鑄結束時 , 則跟蹤鑄坯的尾端 , 依次 關問二次冷卻區各調節閥。在撓鑄開始時應先通氣、后通水。在澆鑄結束時先關水后關氣。

B 各段各回路水流量按冶金準則和模型計算進行控制 9.1.7.1 檢測裝置 檢測裝置的任務是檢測切割機與鑄坯的相對位置。檢測鑄坯位置通常采用一個可以升 降的測量輪 , 通過一套變速機構傳動-臺高精度的光電脈沖發生器實現的。脈沖數與鑄坯 的距離成比例 , 脈沖當量一般設計為 1mm/ 一個脈沖 , 該裝置也可以采用 7.3.9 節中所敘述 的非接觸式鑄坯切割長度的檢測儀來完成這一檢測功能。9.1.7.2 控制裝置

PLC 應完成以下工作程 序 : 1)自動零位校正。自動修正從測量輻開始工作到坯頭到達定位零點這一段距離 , 即自動找準坯頭切割的零點。

(2)坯頭切割。坯頭切割時 , 控制裝置只需要在坯頭到達零點后開始做減數計算(坯頭 長度一計算脈沖換算長度)。當減數為零時 , 切頭定尺控制完畢并發出相應輸出信號使切割 機自動轉人第(3)步的定尺切割程序 , 切割坯頭

(3)定尺切割程序。(4)尾坯切割。

9.1.8 電磁攪拌自動控制

電磁攪動的自動控制 , 也是分級控制 , 即過程控制級(L2)根據工藝要求的時序通過數 據通訊向基礎級(L1)下達電磁攪拌的執行指示和設定參數。而電磁攪拌的基礎級(L1)一 般由一臺單獨設置的 PLC 組成 , 這些設定參數包括電流值、通斷時間、攪拌方式和頻率 , 在 設有過程計算機(L2)的情況下 , 也可以存儲在電磁攪拌的 PLC 中。在電磁攪拌按工藝控制 要求啟動后 , 按設定參數對電磁攪拌變頻器進行設定和時序控制。9.2 連鑄生產過程控制級及其功能

連鑄生產過程控制級(L2)又稱二級自動化系統 , 其系統構成己經在本章前面加以敘 述 , 其功能主要是完成整個連鑄機生產過程中全行程的控制與管理。以前一般分成兩部分 即以切割機為限 , 切割機前由一臺小型機來完成 , 切割機(包括切割機)后由一臺小型機來完 成 ,近來發展起來的使用客戶機服務器(cliem/server)系統已經不明顯 , 而是根據不同的工 藝段的顯示、控制要求設置多臺 PC 機及一臺服務器通過以太網來組成完整的二級控制 系統。

連鑄生成過程控制級主要是輸入制造命令、制造標準和作業順序安排 , 收集和處理生產 過程數據 , 進行生產過程的控制、數學模型的計算、質量控制、數據參數的顯示記錄、精整場 的管理、鑄坯的跟蹤、設備的診斷以及和生產管理級基礎自動化級之間的數據通訊 9.2.1 制造命令、制造標準和作業順序的安排

連鑄生產過程控制級(L2)在有生產管理級(L3)計算機的情況下接受生產管理級計算 機送來的制造命令 , 并在本級(L2)存有制造標準和作業順序。在沒有生產管理計算機(L3)的情況下 , 可由 CRT 通過鍵盤輸入制造命令 , 并在本級(L2)存有制造標準和作業順序。同 時把制造命令、制造標準、鑄造順序的信息傳送給精整計算機 9.2.2 數據的采集與處理

數據的采集可以有三種方法 , 即(1)通過數據通訊由基礎自動化級采集 , 這占整個數據 采集的 80% 以上。(2)通過 h44I 人工鍵盤輸入。(3)通過數據通訊由煉鋼、精煉、熱軋過程 及傳輸而得到。

這些數據可共分八類

(1)與輸送連鑄機澆鑄鋼號有關的數據一般由轉爐、爐外精煉過程計算機和化驗室計 算機輸入 , 包括爐次實績、出鋼溫度及時刻、鋼水重量、脫氣最終溫度及時刻、鋼水成分、煉鋼 質量異常(鋼水品質異常代碼 , 如出鋼噴粉以及含金處理等的出鋼記號)、轉爐、爐后噴粉吹 氧、爐外精煉的實績等。

(2)與鋼包有關數據 , 包括轉爐號、在回轉臺上的鋼包號及使用次數、滑動水口直徑、塞 棒使用次數、鋼包到達時間、鋼水溫度和測溫時間、吹氫終了時刻及總吹氧量、壓力和總吹氧 時間。

(3)與中間包有關的數據 , 包括在中間包車上的中間包號、使用次數、預熱時間、吹氧

量、預熱位置的中間包號 , 在鑄造和預熱位置的中間包車等。

(4)與結晶器有關的數據 , 包括使用中的結晶器號碼、使用次數以及該連鑄機所有結晶

器的型號和所在位置。

(5)與連鑄機號有關的數據 , 包括以爐為單位收集到的連鑄實績

(6)與澆鑄長度及時間的有關數據 , 該數據從開始澆鑄到拉拔結束的整個時間內 , 按規 定定周期掃描 , 從 PLC(或 DCS)中采集相應的過程數據 , 并把這些過程數據每當澆鑄長度 達到規定長度時 , 進行處理及取平均值 , 得到一批與撓鑄長度相應的數據。

(7)切割實績數據包括切割日期和時刻、鑄坯號、鑄坯尺寸、重量、鑄坯表面溫度、是否 熱送、坯頭坯尾的重量等。

(8)精整過程的數據 , 包括從切割后輻道開始與熱軋輻道交接點為止的搬送線上鑄坯自動跟蹤的所有數據 , 包括鑄坯數、鑄坯號(鑄坯的噴印數據)、鑄坯的去向(包括熱送鑄坯、火焰清理線上的鑄坯、人工清理線上的鑄坯)下線堆放在鑄坯場待處理的位置及搬運記錄數據

在采集以上數據以后 , 生產過程控制級計算機通過各種運算、判斷等處理同時進行以下幾個方面的工作 :(1)數據顯示(2)打印報表

(3)生產過程按數據進行全程協調控制。(4)質量跟蹤 , 質量判斷。(5)進行數學模型計算。

(6)進行數據通訊 , 把各級計算機必需的數據送往各級。9.2.3 生產過程控制

連鑄機生產過程控制級計算機對生產過程控制主要是根據連鑄工藝過程連續性的要 求 , 把連鑄各工藝段的控制功能聯結起來 , 并不斷地發出指令形成一個完整的自動化連鑄生 產線。生產過程控制有兩種形式 , 一種是動態模型控制方式 , 另一種是預設定控制方式。模 型控制方式是以在線數學模型運算結果來執行控制 , 這些數學模型包括根據目標溫度進行 鑄坯溫度過程控制的二次冷卻模型、漏鋼預報模型、最佳切割控制模型、質量異常判別模型 等。預設定控制方式是指由過程控制級計算機對某些由基礎自動化級執行的控制系統進行 設定控制 , 這些設定除了各種恒值控制系統以外 , 還包括要經某些公式計算 , 這些公式一般 比較簡單而由基礎自動化級的 PLC 或 DCS 執行才能得到設定值的公式中的各個常數的設 定(如二次冷卻區水量串級調速和拉速之間計算公式的常數)9.2.3.1 結晶器在線調寬控制

為了提高連鑄的生產率 , 保證多爐連鑄的順利進行 , 多爐鋼水連鑄時 , 由于制造命令和鋼種的不同 , 鑄坯的寬度不一樣 , 要不中斷連鑄生產過程就必須要求能在鑄造生產過程中自動調節結晶器的寬度 , 另一方面 , 即使是同爐鋼水的連鑄生產 , 當熱軋計算機過程控制系統 發出變更鑄坯的寬度要求 , 需要滿足熱軋生產過程 , 保證熱裝熱送時 , 也要求能自動變更結 晶器寬度。既要保證生產的連續性 , 又要保證不漏鋼和切割時鑄坯浪費少 , 就必須采用過程 級的計算機系統 , 根據鑄造命令、鋼種和寬度的要求 , 針對切割的實際情況 , 鑄造速度 , 鑄坯 厚度等因素進行分析、計算、查詢和設定控制參數 , 使之能在滿足高速鑄造的前提下能對結 晶器寬度變更實行最佳控制。

9.3 連鑄生產管理級（L3）及其功能

第10章 連鑄自動化系統三個典型實例

10.1 鞍鋼2號方壞連鑄自動化系統

10.2 鞍鋼4號大板壞連鑄自動化系統 10.2.1 概述

鞍鋼第一煉鋼廠于 2000 年 3 月 22 日建成大斷面 300mm × 200O mm 厚板坯連鑄機 , 并 一次熱試成功。鑄機投產后同年 8 月達到年產 110 萬 t 的設計生產能力 ,2001 年 5 月單月 生產能力超過 11 萬 t, 具備了年生產能力 130 萬 t 的水平, 澆注了 110 余個鋼種。

技術上 , 鞍鋼一煉鋼的大板坯連鑄機集中了多項先進的技術。例如 : 鑄機輻列包括結 晶器寬邊足輯全部采用小輯徑密排分段輻列設計 ,8 點彎曲 , 冷卻上除足輯純水冷卻外其余 二冷區均為氣水冷卻 , 以增加冷卻效果。為增加等軸晶率 , 減少中心偏析和裂紋 , 在二冷區 安裝了電磁攪拌。由于鑄坯在凝固過程中 , 凝固殼鼓肚或凝固收縮引起富集洛質殘余液體 流動而使鑄坯局部溶質聚集 , 造成中心偏析 , 為防止偏析 , 在凝固末端采用輕壓下技術來補 償最后凝固階段的收縮。為達到這樣一臺連鑄機的要求 , 鞍鋼一煉鋼大板坯連鑄機在自動 化控制上借鑒了國內外先進技術。無論自動化程度或技術手段都達到了領先水平。

10.2.2 生產工藝流程和設備組成 連鑄機配套設施還包括 : 二冷區配套電磁攪拌裝置 , 出坯區采用 兩次切割 , 分別為一次切割和二次切割;采用上裝引鏈桿方式 , 因此配套引鏈桿車;維修區內 設一套中間罐干燥系統 , 澆注平臺上設兩套中間包預熱系統。蒸汽密封室設置二冷排蒸汽 風機。在一煉鋼厚板坯連鑄自動化系統中主要采用的技術包括 : 中包液位自動控制 , 結晶器 液位自動控制 , 結晶器振動 , 結晶器拉漏鋼預報系統 , 鑄坯跟蹤 , 二冷段氣霧冷卻控制 , 二冷 段電磁攪拌控制 , 優化切割控制等。

1)混合部分 , 包括同鋼種連鑄接縫部分和異鋼種連鑄接縫部分。

2)質量異常包括 : 鋼包水口氣切割;中間包滑動水口不正常;中間包鋼水液位過低報警;中間包過熱度偏離標準;結晶器液位異常;中間包浸人水口損耗超標準;到達鑄造溫度下 限值以下。過程計算機進行質量判斷的內容包括 : 1)手動輸入項目包括 : 大包水口打開 , 向中間包注人鋼水;氧氣沖刷中間包水口;更換

中間包浸人式水口;中間包水口故障;中間包水口緊急開閉;中間包滑動水口開澆;結晶器內 未凝鋼水沸騰;結晶器內發生反渣;結晶器內熔人反渣;結晶器發生漏鋼;結晶器內產生過冷 卻;鑄坯內部溶入冷鋼;結晶器和中間包開始撓注。

2)自動輸入項目包括 : 結晶器液位異常;中間包鋼水液位異常;澆鑄速度超過上限;撓 鑄速度低于下限;電磁攪拌器異常;更換水口時出現澆注斷續;不同鋼種多爐連撓接縫;結晶 器液位波動異常;中間包鋼水溫度異常;撓注開始部位(坯頭);澆注終了部位(坯尾);二冷水

冷卻異常。

3)轉爐過程控制計算機輸入項目包括 : 終點碳超過規定;超出重新吹氧規定。

4)表面質量項目包括 : 結晶器振動異常;振動痕跡加深;結晶器冷卻不均勻;結晶器變

形;保護渣不當;面部縱向裂紋;結晶器角部縫隙加寬;角部縱向裂紋;二次冷卻水分布不當;結晶器摩擦力增加;角部橫裂紋;鑄坯夾渣;保護渣受潮產生氣泡缺陷;氣孔氣泡缺陷。

5)內部質量項目包括 : 皮下裂紋;局部過冷或回熱應力造成 ” 鬼線 ";二冷強度低;鑄坯 鼓肚;中間裂紋;矯直裂紋;壓下裂紋 : 斷面裂紋;中心星狀裂紋;中心疏松 i 中心偏析。

(6)煉鋼一連鑄匹配模型。煉鋼-連鑄匹配模型是為了使連連鑄能夠連續進行所做的 煉鋼一連鑄間的鋼水物流控制算法。其概要如下 , 隨著作業的進展 , 事先決定的作業事件(轉爐吹煉開始 , 轉爐吹煉結束 , 鋼包精煉開始 , 鋼包精煉結束)到達時 , 計算所到達事件之后 的作業預定時刻以及鋼水到達連鑄的時刻。另一方面 , 能夠通過連鑄鋼包內的剩余鋼水 量計算出預計的鋼包澆鑄結束時刻。從兩者可以計算出保證連鑄連續進行所需的澆鑄速度。10.3 鞍鋼1號大板壞連鑄三電自動化系統 10.3.1 自動化系統概述

鞍鋼大板坯連鑄機是從日本神戶鋼鐵公司引進具有 20 世紀 80 年代國際先進水平的單機 雙流立彎式連鑄機。1991 年 6 月投產 , 年產 200 萬 t 鑄坯。鑄坯尺寸為 200mIL23O mL 250 口 m。厚×(0.9~1.55m)寬×(5~5.5m)長。鑄造速度最大為 1.8m/min, 初期可澆得 27 種 鋼 , 包括普碳鋼、優質碳素鋼、低合金鋼和汽車用深沖鋼等。其工藝流程如圖 10-12 所示 , 三 電自動化系統如圖 10-13 所示。其中過程計算機采用 DEC 公司 MICRO VAX-H 超小型機 , 內存如但 , 配兩臺 RA81 硬盤 , 一臺 TK50 磁帶機和一臺 LA100 控制打印機。

10.3.2 儀表過程量測控

儀表過程量測控包括數據采集如對鋼水溫度和板坯稱量等檢測、中間包和結晶器液位 測控、二冷水測控等連鑄機常規測控以及水處理等控制。

第三篇：2005年全國爐外精煉學術會議議程

第五屆全國爐外精煉學術會議議程

中國金屬學會爐外精煉學術委員會主辦 桂林理工大學協辦

14日代表報到

15日上午 8：00－12：00 學術會議

8:00鄭貽裕主任委員致開幕詞 8:05 桂林理工大學領導致歡迎詞

8:10近幾年鋼水精煉技術幾個方面的進展與討論

……………………………………………………中國金屬學會領導 蘇天森 8:40寶鋼RH耐材無鉻化的實踐應用……………………寶鋼煉鋼廠廠長 鄭貽裕 9:00純凈鋼冶煉的幾項新技術………………………北京科技大學教授 包燕平9:20氧化物冶金技術發展與應用……………………河北聯合大學教授 張彩軍 9:40 低成本、高效化、穩定生產潔凈鋼工藝技術

…………………………………………………鋼鐵研究總院冶金工藝所所長 曾家慶 10:00鞍鋼煉鋼總廠爐外精煉及相關技術

………………………………………………………鞍鋼煉鋼總廠首席工程師 孫 群 10:20低成本冶金技術…………………………武漢鋼鐵公司技術中心教授 區 鐵 10:40含鋁鋼精煉取消鈣處理的理論和應用研究……………重慶大學教授

何生平11:00太鋼不銹鋼精煉技術的新進展…………………太鋼技術中心副主任 李志斌 11:20重軌鋼中夾雜物控制與分析技術………北京科技大學冶金學院院長 張立峰 11:40精煉過程氧化鈣硫化鈣夾雜調查研究………遷鋼技術質量部副部長 李樹森

15日下午13：30－18：00 學術報告

主持人 蔡煥堂 劉建華

13:30中間包電磁精煉技術的研究進展………………………上海大學教授 鐘云波 13:50寶鋼不銹鋼爐外精煉進展…………………………寶鋼不銹鋼事業部 劉 竑 14:10不銹鋼生產廢物以及含鋅電爐粉塵中有價值金屬的可持續回收 ……………………………………………德國百菲薩鋼鐵服務有限責任公司

付

曉

主持人 包燕平曾加慶

14:30 淺析寶鋼4#RH真空處理實踐…………………………………寶鋼 吳 雄 14:40干式真空裝置應用及優化…………………………………重鋼 馬立華 14:50 RH真空精煉后IF鋼鎮靜工藝的潔凈度研究…………北京科技大學 崔 衡 15:00 采用鐵精粉對鐵水進行脫鈦預處理的工藝技術開發和工業應用

………………………………………………………………鋼鐵研究總院 倪 斌 15:10返回鋼精煉對夾雜物控制的影響試驗……………………石鋼 孫玉春 15:20 VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳脫氮研究……………………寶鋼 徐迎鐵 15:30 250t鋼包底吹氬精煉工藝優化的物理模擬研究………武漢科技大學 鄭 萬 15:40高品質軌道交通用鋼的夾雜物控制研究……………………馬鋼 金友林 15：50 Zr對Fe-36Ni因瓦合金凝固組織和熱塑性的影響……………寶鋼 鄭宏光 16：00弱脫氧彈簧鋼夾雜物形態控制研究………………………………武鋼 齊江華

照相

16：10 RH爐冶煉超低碳鋼工藝優化……………………………………邢鋼 姬旦旦 16：20 LF喂鋁線過程參數優化研究……………………………北京科技大學 張 鵬 16：30 1873K時鎂對鋼中氧化物、硫化物的共同變質機理………東北大學 王德永 16：40煉鋼連鑄流程在線鋼水溫度控制……………………北京科技大學 賀東風 16:50 CSP流程低碳低硅鋁鎮靜鋼精煉渣成分優化…………北京科技大學 郭 靖 17:00 引入水蒸氣進行轉爐精煉的理論與實際應用………北京科技大學 王海娟 17:10 復吹轉爐雙渣深脫磷工藝實踐...................北京科技大學 武 賀 17:20 煉鋼成本預測模型開發與研究...................北京科技大學 胡曉光 17:30低碳TWIP鋼AOD氧化精煉過程數學模型 北京科技大學 劉建華 17:40 京唐公司低硅低硫鋼的冶煉實踐.......................首鋼 高圣勇 17:50 邢鋼提高XGM6導電率的生產實踐........................邢鋼 修建軍 晚上 18：00－20：00 宴會

15日晚10：00－22：00 爐外精煉學術委員會委員會議

感謝德國百菲薩鋼鐵服務有限責任公司和濮陽源泰高科技冶金材料有限公司的贊助！

17日下午 會議閉幕

第四篇：連鑄工藝及設備復習

連鑄工藝及設備復習

1.鋼和生鐵是鐵碳合金，其界定是：W［C］＜2.11%為鋼，W［C］≥2.11%為生鐵。2.磷、硫一般為有害元素，磷含量過高會造成鋼的“冷脆”性，硫含量高造成鋼的熱脆性，氧含量超過限度后會加劇鋼的熱脆性，并形成氧化物夾雜和氣泡，因而冶煉終了要脫氧；鋼中氫使鋼產生氫脆（白脆），氮會導致藍脆和時效性。

3.煉鋼的基本任務是：脫碳、脫磷、脫硫、脫氧；去除有害氣體和夾雜物；提高溫度；調整成分。煉鋼過程通過供氧、造渣、升溫、加合金、攪拌等手段完成上述任務。4.鐵水預處理的脫硫劑有：鈍化金屬鎂和石灰。

5.爐外精煉系統在提高鋼水質量的同時，調整鋼水成分和溫度達到目標值，精確控制成分和溫度滿足連鑄的要求；精煉設備還起到緩沖、協調煉鋼－連鑄生產的作用。6.爐外精煉的目的是：在真空或常壓條件下對鋼水進行深脫碳、脫硫、脫氧、去氣、調整成分（微合金化）和溫度并使其均勻化，去除夾雜物，改變夾雜物形態和組成等。7.吹氬攪拌分為強攪拌和弱攪拌，加合金、加造渣劑渣洗用強攪拌，利于加速反應，均勻成分、溫度；弱攪拌利于夾雜上浮，減少二次氧化。8.轉爐煉鋼工藝制度包括裝入制度（裝入鐵水量和廢鋼量）、供氧制度（氧流量、氧壓、槍位）、造渣制度、溫度制度、終點控制（成分、溫度達到要求）與脫氧合金化制度。9.濺渣護爐：轉爐鋼水出盡后檢查爐襯損壞情況，根據情況實施濺渣護爐操作。

10.爐外精煉：根據的需要選擇鋼水精煉方式。在精煉過程中可以精確地調整溫度和成分，繼續深脫硫、脫氧、脫氣、提高鋼液純凈度，改善夾雜物形態等。11.根據轉爐吹煉過程中金屬成分、熔渣成分、熔池溫度的變化規律，吹煉過程大致分為三個階段：

A、吹煉前期。也稱硅錳氧化期。任務是早化渣、多去磷、均勻升溫。［Si］+{O2}=（SiO2）

［Si］+2(FeO)={SiO2}+2[Fe] ［Mn］+1/2{O2}=(MnO)［Mn］+（FeO）=(MnO)+ [Fe] ［Mn］+[O]=(MnO)B、吹煉中期。主要是脫碳、脫磷、脫硫反應 ［C］+1/2｛O2｝＝｛CO｝ ［C］+（FeO）＝｛CO｝+ [Fe] ［C］+［O］＝｛CO｝

2[P]+5(FeO)+4(CaO)=(4CaO.P2O5)+5[Fe]

2[P]+5(FeO)+3(CaO)=(4CaO.P2O5)+5[Fe] [FeS]+(CaO)=(CaS)+(FeO)[FeS]+(MnO)=(MnS)+(FeO)[FeS]+(MgO)=(MgS)+(FeO)C、吹煉終點。12.鋼水脫氧：

A、沉淀脫氧：基本原理——向鋼液中加入與氧親和力大于鐵的脫氧元素，用來奪取鋼液中的氧，并生成不溶于鋼液的氧化物排至爐渣中，從而降低鋼中含氧量

B、擴散脫氧：基本原理：在煉鋼過程中，根據氧在金屬液與爐渣間的分配定律，通過不斷降低爐渣中氧化鐵含量來相應地降低鋼液中氧含量的方法。真空脫氧屬于擴散脫氧。13.根據脫氧的程度，鋼分為沸騰鋼和鎮靜鋼。脫氧不完全的鋼為沸騰鋼；脫氧完全的鋼是鎮靜鋼。14.模鑄方法有上注法和下注法。

15.弧形連鑄機的特點是：鑄機的高度基本上等于圓弧半徑，鑄機高度低，僅為立式鑄機高度的三分之一；設備較輕，安裝和維護方便，基建投資低。鑄坯在被矯直前沒有附加的彎曲變形，坯殼承受鋼水靜壓力小，不易產生鼓肚和內裂，但鋼水中非金屬夾雜物的上浮條件不好，有向內弧側聚集的傾向。

16.立彎式連鑄機的特點： 立彎式連鑄機與立式相比，機身高度降低，節省投資；水平方向出坯，加長機身比較容易，可實現高速澆注；鑄坯內未凝固鋼液中的夾雜物容易上浮，夾雜物分布均勻。缺點是因鑄坯要經過一次彎曲一次矯直，容易產生內部裂紋；基建費用仍然較高。

17.立式連鑄機的特點： 立式連鑄機從中間包到切割站車主要設備都排列在一條垂直線上。這種鑄機占地面積小，設備緊湊；高溫鑄坯無彎曲變形，鑄坯表面和內部裂紋少；鋼液中夾雜物易于上浮；二次冷卻裝置和夾輥等結構簡單，便于維護。但這種鑄機的基建費用昂貴；只能低速澆注，生產率低；鋼水靜壓力大，容易使鑄坯鼓肚。18.低頭或超低頭連鑄機的機型是根據連鑄機高度與鑄坯厚之比確定的。

19.弧形連鑄機規格表示方法：aRb－C

a表示機數R表示弧形或橢圓形連鑄機b表示圓弧半徑，若為橢圓形鑄機為多個半徑之乘積C表示鑄機拉坯輥輥身長度。20.坯殼厚度計算公式：??KLvc

21.液芯長度計算公式：

?D?L????2K?2v

22.鋼包內襯由保溫層、永久層和工作層組成。

23.長水口用于鋼包與中間包之間流注保護，避免鋼水二次氧化和流注的飛濺、保溫，還可消除敞開澆注的卷渣。其材質有熔融石英和鋁碳質兩種。24.中間包的作用：減小鋼水靜壓力，使注流穩定；中間包利于夾雜物上浮，凈化鋼水；實現多爐連澆；在一機多流上起分流澆注作用；中包冶金功能。25.倒錐度：由于鋼水在結晶器內凝固形成一定厚度的坯殼使鑄坯收縮，在結晶器壁和坯殼之間產生一定的氣隙，影響鑄坯與結晶器壁之間進行傳熱，因此需要設定倒錐度來支撐坯殼和增加傳熱。26.過長的結晶器無益于坯殼的增厚，是沒有必要 的。

27.結晶器振動的目的：鑄坯得以強制脫模；利于鑄坯的潤滑，消除粘連；萬一坯殼發生粘連拉裂，由于結晶器的振動可以得到愈合；能夠改善鑄坯表面質量。28.二冷區的作用：

1、使鑄坯快速完全凝固；

2、對鑄坯起支撐、導向作用，防止鼓肚；

3、對引錠桿起支撐導向作用；

4、對直結晶器的弧形連鑄機要完成彎曲作用；

5、對多拉矯機而言，起到拉坯作用；

6、對于橢圓形連鑄機又是分段矯直區。29.噴嘴類型：壓力噴嘴、氣水霧化噴嘴。30.矯直方式：一點矯直，多點矯直，連續矯直。

31.壓縮澆鑄基本原理：在矯直點前設一組驅動輥，給鑄坯一定推力；在矯直點后面布置一組制動輥，給鑄坯一定的反推力，鑄坯在受壓力狀態下矯直。作用是可使鑄坯內弧側的拉應力減小，實現帶液芯鑄坯的矯直，達到鑄機的高拉速、提高鑄機生產能力。32.輕壓下有機械應力輕壓下和熱應力輕壓下。33.引錠裝置的作用：引錠桿是結晶器的活底，開澆前用它堵住結晶器的下口，開澆后結晶器內的鋼水與引錠頭凝結在一起，經拉矯機的牽引，鑄坯隨引錠桿連續地從結晶器下口拉出，直到鑄坯通過拉矯機，與脫鉤為止，引錠裝置完成任務，鑄機進入正常拉坯狀態。34.引錠桿裝入結晶器的方式有上裝式和下裝式。

35.火焰切割原理是：預熱氧與燃氣混合燃燒的火焰，使切割縫處的金屬熔化，然后利用高壓切割氧的能量所熔化的金屬熔掉，形成切縫，切斷鑄坯。36.燃氣有乙炔、丙烷、天然氣、焦爐煤氣、氫氣等。

37.割嘴分為內混式和外混式。38.電磁攪拌有助于純凈鋼水、改善鑄坯凝固結構、提高鑄坯的質量和內部質量，擴大品種。39.電磁攪拌的原理：當磁場以一定速度相對鋼水運動時，鋼水中產生感應電流，載流鋼水與磁場相互作用產生電磁力，從而驅動鋼水運動。

40.電磁攪拌器在連鑄安裝的位置一般有三處：結晶器電磁攪拌、二冷區電磁攪拌、凝固末端電磁攪拌。

41.結晶器電磁攪拌能夠均勻鋼水溫度、減少鋼水過熱、促進氣體和夾雜上浮、增加等軸晶晶核。

42.二冷區電磁攪拌可以擴大中心等軸晶帶，細化晶粒，也有利于減小中心疏松和中心偏析，夾雜物在橫斷面上分布均勻，從而改善鑄坯內部質量。

43.凝固末端電磁攪拌可使鑄坯獲得中心寬大的等軸晶帶，消除或減少中心疏松和中心偏析，對于高碳鋼效果尤為明顯。44.結晶器電磁制動：抑制液面波動防止卷渣，降低注流沖擊，氣泡、夾雜得以上浮排除，還有控制結晶器彎月面，改善結晶器縱向傳熱均勻性的功能。45.結晶器鋼水液位檢測有紅外線法、熱電偶法、磁感應法、渦流法、雷達法、激光法和同位素法。

46.液面控制（中包鋼流控制）有：滑動水口控制，塞棒控制、復合控制。47.結晶器漏鋼預報主要是檢測粘結漏鋼。

48.鑄機長度是指從結晶器中心至出坯擋板之間的總長度。49.鑄機高度是從拉矯機底座基礎面至中間包頂面的距離。

50.結晶器、設備冷卻供水為閉路供水系統。二冷水為開路系統。51.屈服強度：由彈性變形點轉變為塑性變形時的應力。52.純鐵在912℃以下以體心立方晶格形式存在，標作；912－1394℃之間轉化為面心立方晶格，標作；1394－1538℃之間又是以體心立方晶格形式存在，標作。53.同素異晶轉變是晶格原子重新規則排列的過程，因此同素異晶轉變是遵循形核、核長大的規律，稱其為二次結晶，也稱再結晶。

54.兩種或兩種以上的金屬元素或金屬元素與非金屬元素組成的，并且有金屬性質的材料叫合金。55.固溶體：一種金屬或非金屬元素均勻地溶于另一種金屬中所形成的晶體相叫固溶體。根據溶質原子在溶劑晶格中的分布狀況，分為置換固溶體和間隙固溶體。

56.奧氏體是碳溶于γ-Fe中的固溶體，屬面心立方晶格。鐵素體是面溶于α－Fe或δ-Fe中的固溶體，是體心立方晶格。57.鐵碳合金狀態圖中，有三條橫線，包晶線，共晶線，共析線。

58.碳含量在0.09%～0.53%的鐵碳合金都會出現包晶反應，但在0.12%最易出現裂紋。59.淬火將鋼的工件加熱到臨界點以上溫度，保溫一段時間，然后急劇冷卻的工藝過程叫淬火。

60.回火處理是交淬火后的鋼件加熱到727℃以下的某一溫度，保溫一段時間，然后以一定的方式冷卻，得到較穩定組織的工藝過程。

61.退火：鋼件加熱到臨界溫度，即鐵碳合金狀態圖GSK線附近，保溫一段時間后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。

62.金屬結晶需要兩個條件：一定的過冷度，此為熱力學條件；必要的晶核，此為動力學條件。63.晶體長大機構有兩種形式：定向生長(形成單向的柱狀晶)；等軸晶生長。

64.液相線溫度指鋼水冷卻開始凝固的溫度；固相線溫度指鋼加熱開始熔化的溫度。65.選擇結晶又稱選分結晶。鋼溶液中碳和其他元素含量較低，比較純，熔點較高，最先凝固成晶體，雜質含量高，熔點也低些，后凝固，這種現象即稱為選擇結晶。66.工藝上控制偏析的措施：增加鋼液凝固速度；合適的鑄坯斷面；控制鋼液流動狀態；采用電磁攪拌；降低鋼水溫度、防止鼓肚；降低S、P含量。

67.鋼液的收縮隨溫降和相變可分為3個階段：液態收縮；凝固收縮；固態收縮。68.連鑄坯的凝固特征：

1、連鑄坯的凝固過程實質是熱量釋放、傳遞的過程，也是強制快速冷卻的過程

2、鑄坯是邊下行、邊散熱、邊凝固，因而鑄坯形成了很長的液相穴

3、連鑄坯的凝固是分階段完成的。

4、鑄坯在連鑄機內下行，鑄坯的冷卻可以看作是經歷“形變熱處理”過程。69.由于鋼水與結晶器銅壁的潤濕作用，鋼水與銅壁相接觸之處形成了一個半徑很小的彎月面。70.鑄坯凝固結構從邊緣到中心是由細小的等軸晶帶、柱狀晶帶、中心等軸晶帶組成。71.小鋼錠結構：由于冷卻不均勻，柱狀晶優先發展，當兩邊的柱狀晶相接，出現搭橋現象，在凝固過程中形成疏松和疏孔，并伴隨有嚴重的偏析。

72.連鑄坯冷卻過程中的應力：熱應力；組織應力；機械應力。連鑄坯表面與其內部溫度不均勻、收縮不一致而產生的應力是熱應力。熱應力的大小主要取決于鑄坯線收縮量。73.連鑄對鋼水溫度的要求：高溫、穩定、均勻。

74.澆注溫度包括兩部分：一是鋼水的液相線溫度，二是調出液相線溫度的數值，即過熱度。75.鋼水的可澆性也是指鋼水的流動性。

76.現代冶金生產兩工藝流程：

長流程：高爐鐵水—鐵水預處理—轉爐煉鋼—精煉—連鑄—連軋

短流程：廢鋼、生鐵、金屬化球團—電弧爐煉鋼—精煉—連鑄—連軋 77.從鋼水注入結晶器開始到拉矯機構啟動的時間為起步時間。

78.單位質量鋼水從液態到固態到室溫放出的熱量包括：過熱、潛熱、顯熱。

79.鑄機冷卻分為三個冷卻區：一冷即結晶器冷卻、二冷即噴淋冷卻、三冷即鑄坯在空氣中冷卻。80.中包冶金功能：冶金凈化功能、精煉功能。

81.鑄坯中夾雜物按來源分：內生夾雜與外來夾雜。82.澆注過程中防止鋼水二次氧化的措施：

1、鋼包與中間包之間采用長水口

2、采用氬封

3、中包內使用中包覆蓋劑

4、采用浸入式水口

5、結晶器液面使用保護渣

83.保護渣的三層結構：液渣層、燒結層、原渣層。

84.浸入式水口插入過深過淺都影響結晶器內鋼水的正常流動，對鑄坯質量均不利。85.結晶器冶金作用：

1、凝固坯殼生長的均勻性；

2、液相穴內夾雜物上浮；

3、結晶器內鋼水的微合金化；4凝固結構的控制。

86.連鑄坯質量主要是四方面：

1、鑄坯純凈度；

2、鑄坯的表面質量；

3、鑄坯的內部質量；

4、鑄坯的外觀形狀。

87.連鑄機的機型對鑄坯內的夾雜物的數量和分布有著重要影響。弧形結晶器的鑄坯夾雜物分布很不均勻，偏 析于內弧側。

88.影響縱裂的因素：

1、鑄坯的寬度；

2、鋼水成分(C、S、P)；

3、浸入式水口插入深度；

4、保護渣性能等。89.縱裂預防措施：

1、合理的倒錐度；

2、結晶器、足輥、零段要準確對弧；

3、選用性能良好的保護渣；

4、浸入式水口的參數要合理；

5、合適的澆注溫度；

6、保持結晶器液面平穩；

7、鋼的成分在合適的范圍；

8、采用熱 頂式結晶器；

9、鑄坯冷卻均勻。90.鑄坯矯直內弧側受拉應力作用，由于振痕缺陷效應而產生應力集中，如果正值700～900℃脆化溫度區，促成了振痕波谷形成橫裂。91.鋼水中氧、氫含量高是形成皮下氣泡的重要原因。

92.板坯連鑄機可采用壓縮澆鑄技術、或者應用多點矯直技術、連續矯直技術等；或者帶直線段的多點彎曲、多點矯直連鑄機，均能避免鑄坯發生內部裂紋。

93.鑄坯鼓肚量的大小與鋼水靜壓力、夾輥間距、冷卻強度等因素有密切關系。94.脫方也叫菱變，是小方坯特有的缺陷。

95.Q235指屈服強度值為235Mpa的碳素結構鋼。

96.400℃為鑄坯熱裝的最低溫度線，鑄坯在400℃以下節能效果不明顯，不再稱其為熱裝。97.連鑄坯熱送熱裝和直接軋制技術的優點：

1、節能；

2、縮短生產周期；

3、提高金屬收得率；

4、降低生產成本。98.實現熱送熱裝的條件：

1、提供無缺陷鑄坯；

2、高溫出坯；

3、在輸送過程 中采用保溫技術；

4、實施煉鋼、連鑄、熱 軋生產一體化管理。99.質量管理的3個階段：事后檢驗階段、數理統計階段、全面質量管理階段。

第五篇：連鑄員工復習題目

煉鋼項目組首鋼長鋼實習人員 連鑄操作理論知識試卷

一、單項選擇（選擇一個正確的答案，將相應的字母填入題內的括號中，每題2分，共40分）

1、我廠小方坯連鑄機采用的銅管類型是（C）

A、單錐度

B、雙錐度

C、連續錐度

D、拋物線錐度

2、我廠采用的振動方式是（D）

A、余弦振動

B、非正弦振動

C、負滑脫振動

D、正弦振動

3、目前我廠小方坯連鑄機采用的二次冷卻方式是（A）

A、水噴霧冷卻

B、氣水噴霧冷卻

C、干式冷卻

D、自然冷卻

4、我廠采用的連鑄保護渣類型是（C）

A、粉狀保護渣

B、顆粒保護渣

C、預熔型保護渣

D、發熱型保護渣

5、連鑄三大件是：塞棒、長水口和（D）

A、結晶器

B、中包工作襯

C、中包上水口

D、浸入式水口

6、小方坯連鑄機采用的機型多為（B）

A、立式連鑄機

B、弧形連鑄機

C、水平連鑄機

D、橢圓形連鑄機

7、中間包鋼水臨界液面一般為（A）

A、200～300mm

B、300～400mm

C、100～200mm

D、400～500mm

8、液面波動時，保護渣加入應在液位（B）過程中完成 A、下降

B、上升

C、平穩

D、隨時

9、結晶器冷卻水壓力應控制在（D）MPa范圍內 A、0.5

B、0.7

C、0.6

D、0.5～0.7

10、結晶器初生坯殼是在（C）中形成的。

A、液相穴

B、二冷段

C、結晶器

D、三者均有

11、我廠連鑄車間班組之間的交接班時間為（B）

A、8：00、17：00、00：00

B、9：00、16：00、00：00

C、8：00、16：00、00：00

D、9：00、17：00、00：00

12、我廠每班次在上班前（A）分鐘開班前會。A、15

B、30

C、20

D、10

13、以下我廠所使用的警示標志中，（D）是表示“小心高溫”的標志。

A、B、C、D、14、開澆前上引錠時，從結晶器上口將結晶器與引錠頭之間縫隙全部堵住，然后平鋪約（A）厚干燥的氧化鐵皮。

A、3mm

B、5mm

C、7mm

D、9mm

15、開澆起步拉鋼時，當鋼水液面到達距結晶器上口（B）左右時，調整拉速，使結晶器內液面基本保持平穩。

A、50mm

B、100mm

C、150mm

D、200mm

16、澆注時若發生漏鋼事故或溢鋼，應（A），再進行事故處理。

A、立即取下浸入式水口并擺槽

B、擺槽并用羊角堵嘴封堵滑動式水口 C、直接擺槽

D、用羊角堵嘴封堵滑動式水口

17、中包壁發紅應（B）。

A、馬上停止澆注，并將中包車停留在原地待行車將其調走

B、馬上停止澆注，并將中包車開至事故渣盤上方

C、將大包關閉，并澆注完此中包鋼液后再停止澆注

D、以上方法均可執行

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18、結晶器銅管應保持光滑，如有傷痕其深度超過（B）應更換。A、1mm

B、1.5mm

C、2mm

D、2.5mm

19、保護澆注的主要目的是（D）

A、均勻鋼水成分

B、減少鋼水熱量損失

C、促進夾雜物上浮

D、防止鋼水二次氧化 20、（C）被稱為連鑄機的心臟。

A、振動系統

B、拉矯機

C、結晶器

D、二冷裝置

二、判斷題(對的打√，錯得打×，每題2分，共20分)

1、我廠采用的振動機構是液壓伺服振動。（錯）

2、連鑄機振動系統仿弧精度越高，其振動越平穩。（對）

3、向結晶器內加保護渣時可以隨意添加。（錯）

4、中間包采用連續測溫技術可以更有效地指導連鑄生產。（對）

5、浸入式鋁碳質水口在使用前可以不進行烘烤。（錯）

6、事故鋼包在使用前要墊一層干沙，使用中必須保持干燥。（對）

7、澆注前上引錠時，要用擺槽蓋住結晶器上口，防止他人誤操作造成傷害。（對）

8、各崗位配備的消防器材，任何人可以隨意動用。（錯）

9、停機檢修時，掛上設有明顯標志的標志牌，則不需要有專人負責監護。（錯）

10、不允許用氧氣吹掃衣服上的灰塵，但用氧氣可以吹掃拉鋼平臺的塵土。（錯）

三、簡答題(每題10分，共20分)

一、《中包澆鋼工技術操作規程》中的“上引錠操作”的步驟是什么？ 機長通知上引錠時帶上上引錠所用工具及材料去二冷室，所用工具和材料有撬棍、石棉布、木銷、鉤頭、引錠銷等。

2在二冷室外操作盒上將開關打至就地位，然后將引錠桿上到合適操作位置，進行上引錠操作。

3上好引錠頭后，須兩人配合，將引錠桿緩慢送入結晶器下口。送完引錠后，將二冷平臺操作盒上的開關打到遠程位。從結晶器上口將結晶器與引錠頭之間縫隙全部堵住，然后平鋪約3mm厚干燥的氧化鐵皮，最后放入冷料，要求冷料填實，并將鉤頭蓋住。

5以上操作完畢，向機長匯報，機長指揮將主控室內操作箱上鑄機狀態開關打到準備位。

二、《中包澆鋼工技術操作規程》中“澆鑄操作”中的“起步操作”的步驟是什么？

1在鋼包上來時，拉鋼工向結晶器壁四周加入潤滑油，并確認拉速電位器處于零位。.2大包開澆后，依據機長指令，拽下堵在水口下部的石棉布，若注流不能自動開澆，則操作工必須引流。引流時燒氧管應垂直向上，避免燒壞水口。

3中包開澆后，鋼水不能直接注入結晶器，鋼水應先流入擺槽，待鋼流穩定、不發散后，再擺開擺槽將鋼水注入結晶器。

4鋼水注入結晶器中，將P3操作箱上的“鑄機狀態”選擇開關打到“手動”位置，并緩慢旋轉操作箱上的拉速電位器，慢慢給拉速。當鋼水液面到達距結晶器上口100 mm左右時，調整拉速，使結晶器內液面基本保持平穩。

5澆注穩定后，將P3操作箱上的“鑄機狀態”選擇開關打到“自動”位置，拉速自動控

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四、問答題(每題20分，共20分，注：如空間不足可寫在試卷背面)請詳細闡述出《中包澆鋼工技術操作規程》中的“中間包準備”的內容。

1根據中包烘烤記錄，將烘烤好的中包吊到澆鋼平臺中包車上座好。

2將中包內的雜物清掃干凈后，把中包車開至在線烤包位，用小火烘烤中包。

3如果正在澆鑄的中包已使用到2/3包役期，或根據機長指令，將正在烘烤中包的煤氣烤包的火關住升起燒嘴，用水口蓋蓋住各流水口，指揮行車吊運中包包蓋放到中包上。

4用大火烘烤中包，同時用小火干燥引流砂。

5在開澆前，依據機長指令，將中包車開至結晶器上方，通過升降中包按鈕調節中包合適高度，并使中包南北兩側在同一高度。

6水口對中時，要求水口中點與結晶器中點偏差不大于2mm，若水口偏外或偏內，通過中包橫移按鈕調節，使水口對中。

7對中后，從水口下部塞入石棉布，然后用鐵鉤將水口蓋鉤起拿走，再在五個流水口中放入干燥好的引流砂。

補充學習內容：（1）熟練掌握大包工、拉鋼工的作業過程。（2）中包使用規程。

1正常澆注時，采用“自動”澆注；在“自動”澆注不能正常工作時，可采用“手動”操作。

.2安裝結晶器浸入式水口時，先將P3操作箱上的“鑄機狀態”選擇開關打到“手動”位置，使結晶器鋼水液面降低，然后用專用工具將浸入式水口安裝到位，并立即加入保護渣，同時調整拉速，使鋼液面保持“自動”澆注時的狀態，再將P3操作箱上的“鑄機狀態”選擇開關打到“自動”位置，拉速自動控制。

3在澆注時加保護渣要勤加、少加，保證鋼液面不裸露，如有不熔渣塊或“渣圈”應及時撈出。

.4在澆注過程中，依據機長指令，進行快換水口操作。

5澆注時若發生漏鋼事故或溢鋼，應立即取下浸入式水口，及時擺槽，再進行事故處理。

二

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