第一篇：切實推進板坯連鑄裝備制造技術范文

切實推進板坯連鑄裝備制造技術

創新進步,適應高端板材生產需要

北京首鋼機電有限公司

在國家〝十一.五〞期間,首鋼機電公司得益于我國鋼鐵工業發展, 得益于首鋼搬遷和產品結構調整,在發展高端裝備制造業中取得了很大的成果;特別是以高水平的板坯連鑄機為代表的成套冶金設備,與國際著名公司合作生產了15套機組,在消化吸收引進技術的基礎上自主集成了6套機組,制造工藝技術取得了一批創新成果;我們生產的高水平的板坯連鑄機分別用于首鋼、包鋼、漣鋼、武鋼、承鋼和鄂鋼等重點工程,設備的產能達到4800萬噸板坯;分別用以生產汽車板、管線鋼、電工鋼、船板、耐候板、容器板、不銹鋼和高強度鋼等高端板卷和寬厚板的生產.我們在發展以高水平的板坯連鑄機為代表的高端成套冶金裝備制造業中取得的成果,主要體現在以下幾個方面.一.學習外方企業管理理念,全面提升綜合能力,以高標準制造每一套板坯連鑄機.自1997年起我公司與德國西馬克合作生產CSP薄板坯連鑄機成套設備,承擔薄板坯連鑄裝備技術攻關起,我們開始接受國外板坯連鑄機最新技術成果.由于當時我們的企業管理,裝備水平,工藝技術能力,質量標準,對現代連鑄裝備的認知和傳統觀念與國際先進機械制造業存在巨大的差距.在開始階段,我們的生產計劃編制,傳統工藝習慣,工序和功能檢驗到表面質量與外方的要求都是很不適應,特別是許多方面的陳規陋習與外方屢屢碰撞,付出了一些教訓和代價.我們及時統一了思想,堅決要求各級干部,工程技術人員和操作工人無條件尊重外方圖紙和技術文件要求和外方代表的意見,嚴格工序過程;我們選派一批中層干部和管理人員赴西馬克公司接受培訓實習,修訂和強化了企業組織體系和質量保證體系;合作生產的過程有力的推進了企業進步,全面提升了我們的技術能力,制造工藝水平和產品質量.我們與西馬克和達涅利合作先后為廣州珠鋼、邯鋼、包鋼、馬鋼、漣鋼、本鋼、酒鋼和武鋼制造了15套薄板坯連鑄機(全國共建設了10個薄板坯連鑄連軋工程,20套薄板坯連鑄機),以及他們的二期或改造工程.在國家〝十一.五〞期間,我們與奧鋼聯、西馬克和達涅利合作制造了15套常規板坯和寬厚板坯連鑄機.它們都具備當代最新技術發展特點,其中為首鋼秦皇島4.3m軋機配套3#連鑄機,400×2400mm寬厚板坯連鑄機是現今世界最先進,最重型的板坯連鑄機.這些成果確定了我公司在制造板坯連鑄機領域里的競爭能力和領先地位.二.消化,吸收和掌握先進設計技術,理解和領會了現代板坯連鑄工藝技術,自主創新和集成,推進板坯連鑄機國產化.板坯連鑄是高品質板帶生產流程里至關重要的環節, 新建設的當代最先進的板坯連鑄機的技術進步主要體現在工藝裝備的日益優化，機電液和工藝介質的一體化裝備技術更加成熟，無缺陷鑄坯的生產技術先進實用，自動化系統和工藝控制水平不斷更新和完善，滿足生產實際需要的智能操作軟件的開發和應用效果顯著。

新設計的板坯連鑄結晶器都采用了緊湊式設計，剛性好，可實現快速更換，水系統自動對接；在功能上充分完善均勻的坯殼的形成，保證鑄坯良好的內在和表面質量；把結晶器液面動態控制在最佳的狀態，自動澆鑄，確保連鑄機高效運行；有效地防止坯殼粘結或漏鋼的發生；液壓振動可控制振幅，振頻，波形，調節非正弦因數，可優化負滑脫時間使鑄坯振痕變淺，防止表面裂紋產生，保證鑄坯的表面質量。

為了有效地消除板坯的中心疏松和凝固過程鑄坯中心產生的裂紋，我們制造的板坯連鑄機都具備動態收縮輥縫——鑄坯凝固末端的輕壓下技術，在拉坯過程中根據鑄坯液相穴的位置的變化，動態地調整輥縫和輥列的錐度，使凝固末端鑄坯達到輕壓下。鑄坯在二次冷卻區既得到最佳的冷卻速率,又防止過冷卻，保證鑄坯的質量；動態控制的冷卻系統，由計算機計算的溫度分布的熱跟蹤模型，確定冷卻的強度和分布，配置冷卻的策略。具有動態軟壓下功能的板坯連鑄機都采用液壓夾緊扇形段，遠程調整輥縫和具有足夠精度和剛度的設備條件，成熟和可靠的工藝軟件包的支持。液壓遠程調整輥縫的鑄坯導向系統極大地支持了連鑄生產和操作的靈活性。

在設計轉化、加工制造、質量控制、現場調試和生產保障、備件供應、維修和再制造的過程中我們掌握和積累了許多經驗和教訓,使我們有能力推進板坯連鑄機的技術進步和國產化.我們在加工制造連鑄輥系和框架中創新設計了許多項工藝和工裝有效地保證了加工質量,大大提高了加工效率,有效地縮短工期和降低成本,其中授予了4項專利權.我們對板坯連鑄機制造材料和配套零部件的選用,堆焊材料和焊劑;軸承、密封、液壓、潤滑、冷卻、傳動、傳感器和電器等主要配套零部件的供貨商、品質和技術參數實行了優化,建立了戰略合作伙伴關系,有效地保證了產品質量,也最大限度地實現了國產化.我們在實踐中積累了許多經驗,增長了能力,培養了專業人材,最重要的是我們對現代板坯連鑄技術的理解,使我們有能力向用戶、科研單位和工程設計公司提供相關技術支持,參與工藝裝備設計選型和綜合解決方案的討論,分享我們的經驗和技術成果,共同推進國內板坯連鑄技術和裝備的進步,同時我們也得到了合同,取得經濟效益.我們在消化吸收引進技術的基礎上自主集成和設計,制造了具有國內領先水平的板坯連鑄機,其投產后的綜合技術水平相當于國外設計的裝備.同時我們對首鋼投產使用的一些板坯連鑄機部分結構進行了優化和改進,提高了設備的可靠性和使用的合理性.三.著力企業技術進步,打造冶金成套裝備核心競爭實力.首鋼機電公司打造冶金成套裝備核心競爭實力,把技術進步放在最先位置,加大了裝備和軟實力的提升.作為一家冶金重型裝備制造企業,機床一般比較大型化和通用化,因此對于板坯連鑄機加工制造明顯沒有針對性,公司調整了技改方向,短時間內購置一批數控加工機床,并且采用了高效切削技術,還以技術帶頭人為命名的工作室,作為創新平臺,綜合了加工工藝,數控技術,刀具,切削液,計算機輔助設計等專業,數倍提高了加工效率,確保了加工質量百分百的合格.CAPP計算機輔助工藝過程設計系統投入使用,大為縮短了與國際先進企業的差距.將產品工藝設計信息轉換為各種加工制造和生產組織管理信息,起到了機械制造信息化建設聯系設計和生產的紐帶,解決了工藝設計效率,標準化和集成問題,使我們的企業的軟實力得到合作外方的高度重視.堆焊是生產板坯連鑄機的重要工序,由于我們嚴格工藝過程控制,穩定的產品質量,我們的該生產單元被國際著名焊接材料公司,英國Weldclad公司命名為在中國的示范基地.板坯連鑄機冷卻水,潤滑和液壓管路的裝配工作量很大,往往是制約生產和產品質量的主要環節,我們采用了計算機三維輔助設計和數控彎管技術,路徑復雜,空間走向,角度和尺寸極其繁多配管進行了精確的預制,使得配管操作就象汽車生產線一樣簡單,并達到美感,可靠的效果.此項技術得到合作外方高度評價,這在他們的工廠里也尚未做到.未來鋼鐵企業為了滿足高質量寬厚鋼板的需求，產品品質必需滿足更加嚴格的標準；必然要應對日益激烈的競爭，應對來自質量、成本、效率、環保、品種和技術方面的壓力和挑戰；面對一般板帶生產能力過剩，高端產品技術和生產能力仍然短缺的現狀；可以肯定煉鋼-連鑄-軋鋼工藝流程和產品結構優化的技術改造，淘汰落后和新的工程建設將持續進行,對冶金裝備必然有更高的要求和更嚴格的標準。

整合設計研究，裝備制造和使用平臺，鼓勵支持消化吸收和掌握引進技術，重視總結實踐經驗的二次創新和自主集成，推動裝備國產化、工藝技術和核心競爭力的實現，我國高端板坯連鑄與板帶生產的技術和裝備必定要適應這樣的發展趨勢.

第二篇：高品質連鑄坯生產工藝與裝備技術

高品質連鑄坯生產工藝與裝備技術

【摘要】 對生產這些高性能品種鋼的鑄坯母材質量及尺寸的要求也日益提高，集中體現為鑄坯表面的微缺陷化、鑄坯內部的高致密度與均質化以及斷面的大型化等特點。

研究背景

近十年來，隨著我國交通運輸、能源石化、海洋工程、重型機械、核電、軍工等國家重點行業與產業的快速發展，對高品質品種鋼的需求量大幅增加。與此同時，受用途和使用環境特殊性的影響，對鋼產品的質量、性能、尺寸規格等也提出了更高的要求。為此，對生產這些高性能品種鋼的鑄坯母材質量及尺寸的要求也日益提高，集中體現為鑄坯表面的微缺陷化、鑄坯內部的高致密度與均質化以及斷面的大型化等特點。

我國鋼鐵工業經過數十年的快速發展，整體技術與裝備水平均逐漸邁人世界先進行列。值得一提的是，經過近20年的引進、消化吸收與再創新，我國的連鑄技術與裝備水平更是獲得了長足的進步，實現了超過98%的連鑄比，是當前生產高品質品種鋼鑄坯母材最主要的工藝。受國家需求驅動，我國的品種鋼微合金化技術和大斷面連鑄坯生產技術與裝備更是得到了快速發展，合金體系涉及Nb、V、Ti、B、Ni等，已建成并投產的寬（特）厚板坯連鑄機生產線超過30條、大方坯連鑄機生產線20余條、?600mm以上大圓坯連鑄生產線20多條，產能超過1.2億噸，具備了生產高品質大規格品種鋼的能力。正是由于品種鋼微合金化技術進步以及上述寬／大斷面連鑄機的大規模投產及其技術進步，一定程度上緩解了我國長期以來依靠進口或使用鑄錠來滿足高品質品種鋼軋制需求的局面。

但與此同時，品種鋼連鑄生產過程面臨鑄坯裂紋頻發、內部質量不理想的困境，特別是隨著連鑄坯斷面的大型化，鑄坯缺陷所帶來的負面效應尤顯突出，已成為限制高品質品種鋼連鑄高效化生產的共性技術難題。

微合金品種鋼連鑄坯產生角部橫裂紋具有普遍性，開發有效且穩定的裂紋控制技術一直是國內外冶金工作者研究的熱點。目前，除了鋼水成分控制外，主要是圍繞連鑄工藝與裝備技術而展開，體現在以下幾個方面：1）優化連鑄坯二冷配水工藝，使連鑄坯通過鑄流矯直區時避開相應鋼種的第三脆性溫度區。該技術是目前控制微合金品種鋼連鑄板坯角部橫裂紋缺陷最常用的措施。其包括“熱行”和“冷行”兩條途徑，并以“熱行”路線最為普遍采用。然而，這兩條途徑均以降低連鑄機扇形段設備使用壽命為代價（“熱行”路線須大幅減少連鑄機矯直段前多個冷卻區的冷卻水量，常引發扇形段鑄輥表面保護渣與氧化鐵皮燒結物的黏結而降低鑄輥的使用壽命；“冷行”路線則將大幅增加鑄坯矯直應力，降低扇形段鑄輥軸承及軸承套的使用壽命），且無法從根本上消除連鑄坯角部橫裂紋產生。

2)使用大倒角結晶器技術。使用該技術可大幅提高鑄坯角部過矯直的溫度，實現鑄坯高塑性過矯直，從而有效控制微合金品種鋼連鑄坯角部裂紋產生。但該技術使用過程對連鑄生產工藝穩定性要求較高，同時也面臨倒角面附近區域易產生表面縱裂紋、結晶器銅板使用壽命低等問題。

3)實施鑄坯二冷足輥段與立彎段垂直區強冷卻控制技術，使連鑄坯表層生成一層具有較強抗裂紋能力的組織。但該技術需要在很小的控制窗口（足輥段與立彎段垂直區）內對鑄坯實施較大幅度的快速降溫與升溫控制。一方面，該控冷工藝實施復雜，且穩定性難以把握；另一方面，目前多數連鑄機的高溫區冷卻能力無法滿足鑄坯角部的降溫與升溫幅度。目前僅日本新日鐵住金與韓國浦項等國際先進鋼鐵企業成功應用該技術。

因此，結合微合金品種鋼凝固特點與連鑄坯鑄流溫度演工藝，使連鑄坯通過鑄流矯直區時避開相應鋼種的第三脆性溫度區。該技術是目前控制微合金品種鋼連鑄板坯角部橫裂紋缺陷最常用的措施。其包括“熱行”和“冷行”兩條途徑，并以“熱行”路線最為普遍采用。然而，這兩條途徑均以降低連鑄機扇形段設備使用壽命為代價（“熱行”路線須大幅減少連鑄機矯直段前多個冷卻區的冷卻水量，常引發扇形段鑄輥表面保護渣與氧化鐵皮燒結物的黏結而降低鑄輥的使用壽命；“冷行”路線則將大幅增加鑄坯矯直應力，降低扇形段鑄輥軸承及軸承套的使用壽命），且無法從根本上消除連鑄坯角部橫裂紋產生。

2)使用大倒角結晶器技術。使用該技術可大幅提高鑄坯角部過矯直的溫度，實現鑄坯高塑性過矯直，從而有效控制微合金品種鋼連鑄坯角部裂紋產生。但該技術使用過程對連鑄生產工藝穩定性要求較高，同時也面臨倒角面附近區域易產生表面縱裂紋、結晶器銅板使用壽命低等問題。

3)實施鑄坯二冷足輥段與立彎段垂直區強冷卻控制技術，使連鑄坯表層生成一層具有較強抗裂紋能力的組織。但該技術需要在很小的控制窗口（足輥段與立彎段垂直區）內對鑄坯實施較大幅度的快速降溫與升溫控制。一方面，該控冷工藝實施復雜，且穩定性難以把握；另一方面，目前多數連鑄機的高溫區冷卻能力無法滿足鑄坯角部的降溫與升溫幅度。目前僅日本新日鐵住金與韓國浦項等國際先進鋼鐵企業成功應用該技術。

因此，結合微合金品種鋼凝固特點與連鑄坯鑄流溫度演變規律，深入研究微合金品種鋼連鑄坯裂紋產生的本質原因，開發可實現鑄坯表層組織強化、從根本上消除裂紋產生的微合金品種鋼連鑄坯角部橫裂紋控制技術成為關鍵。

連鑄坯中心偏析與疏松是由于鑄坯凝固過程中鋼液選分結晶特性和凝固收縮特性所導致的固有缺陷，嚴重影響最終鋼產品的質量和使用壽命，制約著高端品種鋼的生產。在現有技術條件下，主要依靠優化連鑄坯二冷工藝并對連鑄坯施加外場作用（凝固末端壓下、末端電磁攪拌），以解決鑄坯內部偏析與疏松問題。這些技術對于較小斷面或常規斷面連鑄坯生產較為有效，而對于寬（特）厚板坯、大方（圓）坯等寬／大斷面連鑄坯而言，其澆鑄速度較低、冷卻強度較弱，鑄坯凝固速率大大降低，同時隨著斷面的增寬加厚，其內部冷卻條件明顯惡化，凝固組織中柱狀晶發達，枝晶間富含溶質偏析元素的殘余鋼液流動趨于平衡，導致鑄坯偏析、疏松和縮孔缺陷愈加嚴重。使用常規技術手段，尚無法有效實現寬／大斷面連鑄坯的高致密、均質化生產，具體原因主要體現在以下幾個方面。

1)由于鑄坯加厚引起的變形抗力與變形量增大，鑄坯增寬引起的溶質非均勻擴散與分布趨勢加劇，傳統的輕壓下工藝已無法有效、穩定控制液芯變形，從而無法實現凝固末端擠壓排除富集溶質的鋼液和有效補償凝固收縮的目的。

2)近年來研究者提出了以日本住友金屬CPSS等為代表的大壓下技術，即通過增大凝固終點的壓下量達到消除中心偏析與疏松、提高鑄坯致密度的目的。然而，在大壓下量實施過程中，兩相區坯殼變形、凝固傳熱、溶質微觀偏析、溶質宏觀擴散、裂紋擴展等行為更加復雜多變，各行為之間的相互影響作用愈加突顯，目前現有研究方法與傳統輕壓下工藝理論已難以指導壓下參數設計，只能依靠反復的工業試驗進行不斷的優化和調試，從而嚴重制約壓下工藝的實施效果和穩定性。

3)連鑄坯凝固末端電磁攪拌技術。該技術實施需依靠準確的攪拌工藝為基礎。目前由于對大斷面連鑄坯凝固行為認識不充分，無法準確描述非穩定凝固條件下的鑄坯兩相區凝固、流動和溶質傳輸行為。與此同時，隨著坯殼厚度的增加，目前電磁攪拌能力與攪拌模式不足以驅動鋼液的流動，從而嚴重影響連鑄坯偏析和疏松的控制效果與穩定性。

為此，針對當前鋼產品結構不斷升級、產品質量要求不斷提高的形勢，開發高致密度、均質化的寬（特）厚板坯、大斷面方（圓）坯連鑄生產新工藝與裝備技術顯得十分重要而迫切。

東北大學朱苗勇教授及其研究團隊長期圍繞高品質連鑄坯生產工藝與裝備技術開展研究，先后承擔和完成了國家杰出青年科學基金、國家科技支撐計劃、國家技術創新計劃以及企業重大合作開發等數十項課題，授權國家發明專利30余項，獲省部級科技獎勵7項。在連鑄坯裂紋控制方面，研究團隊通過近年的研究，揭示了產生微合金品種鋼連鑄坯表面裂紋的本質機理，開發形成了有效消除微合金品種鋼連鑄坯角部裂紋的全曲面錐度結晶器與鑄坯二冷高溫區表層組織控冷相結合的裂紋控制裝備與工藝技術。在連鑄坯偏析與疏松控制方面，研究團隊自2003年起就從事鑄坯凝固末端壓下工藝與裝備技術研發工作，提出了確定壓下工藝關鍵參數的理論模型，開發了核心工藝控制模型與系統，并率先實現了板坯、大方坯凝固末端工藝控制技術的國產化研發與應用，并在寶鋼梅山、攀鋼、天鋼、湘鋼、漣鋼、首鋼、邢鋼等十余家企業推廣應用。目前，針對高品質大斷面連鑄坯生產，研究團隊進行了鑄坯凝固末端重壓下技術研究與開發，并率先在大方坯連鑄機實施了應用，取得了良好的應用效果。關鍵共性技術內容

2.1 微合金鋼連鑄坯表面質量控制工藝與裝備技術

微合金品種鋼連鑄坯凝固過程中，鋼中的Nb、V、Ti以及B等微合金元素極易與鋼中的C、N等元素結合，生成碳化物、氮化物以及碳氮化物。受傳統連鑄生產過程鑄坯初凝行為及控冷工藝的限制，這些微合金碳氮化物主要以鏈狀形式于鑄坯角部表層組織晶界大量析出，從而極大弱化了其晶界的強度；與此同時，鑄坯在后續凝固過程中，同樣受不合理冷卻模式的影響，膜狀或網狀先共析鐵素體優先在鑄坯角部奧氏體晶界生成。受奧氏體與鐵素體軟硬相間應力分配作用（鐵素體強度僅約為奧氏體強度1/4），鑄坯在彎曲和矯直過程的應力極易在晶界鐵素體組織內集中。受這些因素共同作用，微合金品種鋼的連鑄坯角部頻繁發生微橫裂紋缺陷?；谠摫举|機理，要控制裂紋的產生，關鍵是要消除微合金碳氮化物以及先共析鐵素體膜在奧氏體晶界的形成。為此，需進行如下關鍵技術研究。

1)不同微合金種類及成分下碳氮化物析出行為研究。不同種類微合金元素與鋼中C、N元素的結合能力不同，且析出物的晶界與晶內析出溫度、析出種類均不盡相同。需根據鋼中微合金元素的種類、鋼的成分，建立不同成分體系及含量下微合金碳氮化物在不同鋼組織相（奧氏體與鐵素體）及位置（晶內、晶界）的析出熱力學與動力學模型，明確與成分體系相對應的微合金元素碳氮化物在不同鋼組織相及其不同位置的析出溫度區及析出控制動力學條件。

2)初凝坯殼角部快冷卻細晶化控制技術開發。研究結晶器內初凝坯殼凝固熱／力學行為，設計最佳的全曲面錐度結晶器銅板補償量與冷卻結構，并揭示不同錐度補償量和冷卻結構下坯殼角部熱歷程與晶粒生長規律，為開發有效實施結晶器內鑄坯角部超快冷卻、細化晶粒的全曲面錐度結晶器技術與工藝提供設計參數指導，確保鑄坯角部一次凝固形成細小的奧氏體晶粒，并大幅降低鑄坯角部溫度，也減輕了連鑄二冷高溫區為強化鑄坯表層的組織而進行控冷的負擔。同時，通過鑄坯角部在初凝期的快速冷卻，抑制微合金碳氮化物在其奧氏體晶界生成。

3)鑄坯二冷高溫區表層組織強化控冷裝備與工藝技術開發?；谌驽F度結晶器技術，揭示鑄坯二冷足輥段與立彎段溫度演變規律，開發確保鑄坯角部局部快速冷卻、大回溫強化鑄坯二冷高溫區表層組織的智能控冷噴淋裝置與配水工藝，實現鑄坯表層組織的進一步細化。與此同時，通過鑄坯高溫區角部局部快速冷卻，進一步抑制鑄坯晶界碳氮化物與先共析鐵素體膜生成，有效實現鑄坯角部表層組織自身強化。

4)微合金品種鋼鑄坯表面裂紋控制技術的工業實施。結合企業微合金品種鋼成分體系、連鑄機裝備特點、鑄坯在鑄流內的溫度演變規律，開發長壽命、可在線調寬、穩定化的全曲面錐度結晶器及其角部快速冷卻工藝、鑄坯鑄流高溫區角部表層組織強化的智能控冷裝備與工藝，實現高品質微合金品種鋼的高效化、穩定化生產。2.2 高致密度、均質化寬／大斷面連鑄坯生產工藝與裝備

針對寬／大斷面連鑄坯生產，采用傳統動態二冷配水優化工藝、鑄坯凝固末端動態輕壓下技術，較難實現其高致密度、均質化生產。而解決該技術難題最為行之有效的方法是協同采用鑄坯凝固末端重壓下技術與鑄坯凝固末端電磁攪拌技術。然而，由于難以準確描述大壓下量實施過程中輥壓力、熱應力、矯直力、拉坯阻力等內外力共同作用下的凝固坯殼與兩相區的動態變形行為，及其與溶質宏微觀偏析、溶質宏觀擴散、裂紋擴展之間的相互作用關系，嚴重制約了凝固末端重壓下工藝的實施可靠性與穩定性。同時，由于暫無法準確描述非穩定凝固條件下的鑄坯兩相區凝固、流動和溶質傳輸行為，無法實現大斷面連鑄坯凝固末端電磁攪拌工藝的穩定投用。因此，需要從理論研究、工藝開發、裝備控制技術開發等幾方面開展研究工作，真正解決凝固末端重壓下工藝的關鍵技術難點，實現該工藝的穩定、有效投用。1)工藝理論研究方面：建立兩相區變形與溶質偏析宏微觀多尺度多場耦合計算模擬，實現坯殼變形、凝固傳熱、溶質宏觀傳輸、溶質微觀偏析與相變的順序耦合計算。全面考慮寬／大斷面連鑄坯生產過程傳熱、流動和凝固現象，進而研究連鑄工藝參數和外場（重壓下、電磁攪拌、鼓肚力等）作用下寬／大斷面連鑄坯坯殼與兩相區變形行為。與此同時，建立考慮固相演變移動、夾雜物析出與多元合金交互作用的微觀組織模型，揭示寬／大斷面連鑄坯凝固組織演變機理，全面解釋重壓下工藝與電磁攪拌工藝對寬／大斷面連鑄坯中心偏析與疏松的改善效果，以及凝固組織的均質化控制效果。

2)工藝控制技術開發方面：合理、有效的工藝控制技術是實施重壓下工藝的關鍵。在理論研究酌基礎上，針對寬（特）厚板坯／，大斷面方（圓）坯連鑄機的具體特點，系統研究并開發形成一系列適用于寬／大斷面連鑄坯的凝固末端壓下工藝控制技術模型，如基于扇形段／拉矯機壓力實時反饋的凝固末端檢測技術；消除寬／特厚板連鑄坯非均勻凝固導致橫截面距窄面1/8-1/4區域中心偏析與疏松的寬／特厚板壓下區間控制技術；基于凝固補縮原理與坯殼變形量在線檢測的壓下率／壓下量參數在線控制技術；確保鑄坯在拉坯方向與寬向上溫度的平滑、合理過渡的多維動態冷卻控制技術；用于有效混勻兩相區溶質偏析鋼液、提高等軸晶率的凝固末端電磁攪拌技術；為避免壓下工藝調整過程中鑄坯寬展不均而導致“楔型坯”的鑄坯寬度的均勻調控工藝等。

3)裝備控制技術開發方面：穩定、準確的裝備控制技術是實現凝固末端重壓下工藝的保障。針對寬（特）厚板、大斷面方（圓）坯連鑄機的具體特點，開發以熱坯作為量尺的輥縫在線標定技術，消除高溫與扇形段／拉矯機結構變形所引起的輥縫誤差，同時實現生產過程中輥縫的在線標定；開發有效控制鑄坯延展變形，提高表面壓下量向固液界面傳遞效率的“堆鋼”壓下控制技術，顯著提高工藝實施效果；開發漸變曲率凸型輥壓下技術，實現對鑄坯液芯的有效擠壓，在提高壓下效率的同時降低鑄坯表面裂紋發生率；基于全曲面錐度結晶器／全曲面斜倒角結晶器，降低壓下過程已凝固坯殼的變形抗力，保證液芯的有效壓下。研究技術路線與實施方案

3.1 微合金鋼連鑄坯表面裂紋控制研究

1)利用數值模擬計算與在線測溫相結合技術，研究鑄坯在結晶器內與二冷鑄流內的凝固熱／力學行為，為全曲面錐度結晶器技術開發與鑄坯二冷高溫區表層組織強化控冷裝備與工藝開發提供理論基礎。

2)建立不同類型析出物在不同鋼組織相及其位置的析出熱力學與動力學理論模型，并結合重熔凝固技術、透射電鏡等檢測手段，揭示鑄坯不同冷卻熱歷程下、不同鋼組織相及位置微合金碳氮化物析出行為規律，確定具體成分微合金品種鋼連鑄坯晶界析出控制的關鍵參數；基于鑄坯二冷溫度場演變規律，揭示連鑄坯角部不同熱歷程與微合金碳氮化物析出行為下組織晶內與晶界的相變行為及演變規律，綜合開發有效抑制晶界膜狀或網狀先共析鐵素體生成的連鑄二冷配水工藝提供依據。3)基于上述研究，結合現場實際工況，研究開發連鑄坯表層組織控制的微合金品種鋼角部橫裂紋控制的全曲面錐度結晶器工藝與裝備技術、鑄坯二冷高溫區表層組織強化控冷工藝與裝備技術，集成開發從根本上強化鑄坯表層組織的微合金品種鋼連鑄坯角部橫裂紋控制技術。

3.2 寬／大斷面連鑄坯偏析疏松控制研究

受連鑄坯生產過程高溫特點以及凝固復雜性限制，目前尚無法定量描述鑄坯凝固末端壓下過程中坯殼變形對溶質偏析元素再分配行為的影響規律，限制了工藝的應用效果。對于寬（特）厚板連鑄坯、大斷面方（圓）坯而言，受其斷面增加影響，鑄坯凝固末端施加較大壓下量（率）所引起的兩相區的坯殼變形、鋼液流動、溶質偏析和裂紋擴展等現象更為復雜，涉及現代冶金學、冶金反應工程學、材料力學、控制工程等多學科理論與研究方法，需要理論研究與模擬計算、高溫物理模擬研究與現場試驗研究緊密結合。

凝固末端重壓下工藝開發方面，以數值仿真為主要研究手段，并采用試驗研究和物理模擬方法對仿真結果進行校驗，準確描述超大規格連鑄坯凝固末端壓下過程鑄坯變形行為、溶質偏析行為以及內裂紋。產生與擴展規律，最終開發形成寬／大斷面連鑄坯凝固末端壓下工藝。物理模擬研究主要涉及鑄坯高溫物性參數測定，同時模擬具體條件下鑄坯凝固前沿冷速、溫度和受力條件，為數值仿真計算提供必要的建模數據和校驗數據。最終，結合現場試驗，全面驗證凝固末端重壓下工藝的合理性。

階段研究進展

在微合金品種鋼連鑄坯表面裂紋控制方面，現已成功開發出全曲面錐度結晶器技術、鑄坯二冷高溫區表層組織強化控冷裝備與工藝技術。部分技術先后在天鋼、寶鋼梅鋼、建龍鋼鐵等企業投入應用，穩定實現了含Nb與含B微合金品種鋼板坯表面無缺陷率達99%以上，效果顯著。在高致密度、均質化寬／大斷面連鑄坯生產技術方面，已開發形成寬厚板坯凝固末端非均勻壓下技術，并在鑄坯凝固末端重壓下工藝的核心工藝與裝備控制技術方面取得重要突破，順利開發出扇形段輥縫在線標定技術、基于拉矯機壓力實時反饋的凝固末端檢測技術、輥縫在線標定技術、“堆鋼”壓下控制技術、壓下率／壓下量參數在線控制技術、非均勻凝固末端壓下控制技術等重壓下關鍵技術。目前上述技術已經天鋼寬厚板連鑄機、大連特鋼大方坯連鑄機投用。所開發的寬厚板坯非均勻凝固末端壓下技術在天鋼投用后，有效解決了寬厚板連鑄坯橫向1/4區域偏析嚴重’的技術難題，生產高強船板鋼、合金結構鋼寬厚板連鑄坯中心偏析≤C級1.O比例達到96%以上，中心疏松≤1.0級比例達到100%。所開發的重壓下技術確保了大連特鋼軸承鋼GCr15、礦山鋼572C、礦山鋼LTB-6等高碳合金鋼連鑄坯及軋材質量改善明顯，其中軋制棒材中心疏松從2.0-2.5級降至1.5級以內。使用重壓下技術前后軋材低倍質量對比照片如圖1所示。

研究計劃

在上述原有相關技術研究與開發基礎上，計劃使用4年時間完成高品質連鑄坯生產工藝與裝備技術開發。

◆2014年，完成全曲面錐度結晶器現場檢驗并開發出鑄坯二冷高溫區表層組織強化控冷裝備與工藝技術，初步集成開發出有效控制微合金品種鋼板坯角部裂紋新技術；獲得重工藝、設備參數對鑄坯變形行為的影響，開發大斷面連鑄方坯凝固末端重壓下工藝方案并進行初步現場試驗研究。

◆2015年，微合金品種鋼鑄坯表面裂紋控制裝備與工藝集成技術在2家以上企業得到應用，解決全曲面錐度結晶器技術實際應用所面臨的多鋼種和在線調寬等問題，實現企業含Nb、B等寬厚板坯微合金鋼的角部橫裂紋率≤1.0%，表面無清理率≥99.5%；進一步完善大斷面方坯連鑄坯末端重壓下關鍵工藝與裝備控制技術，研究形成避免寬（特）厚板、大斷面方（圓）坯凝固末端壓下實施過程中內裂紋形成及擴展的重壓下限定準則，并在2家企業得到應用。

◆2016年，全面推廣微合金品種鋼表面質量控制技術；在寬／特厚板生產企業應用實施寬／特厚板連鑄坯凝固末端重壓下工藝方案，實現典型品種鋼連鑄坯偏析和疏松的有效控制。

◆2017年，進一步完善理論、工藝與控制技術研究體系，在國內3家以上企業推廣大斷面方坯、寬／特厚板坯凝固末端重壓下工藝與控制技術，全面提高鑄坯致密度與均質化。預期效果

通過上述高品質連鑄坯生產工藝與裝備技術開發，有望實現從根本上消除微合金品種鋼連鑄坯角部表面橫裂紋頻發現狀，實現我國微合金品種鋼連鑄坯的表面無缺陷化生產的目標。通過鑄坯凝固末端重壓下技術開發，有望最終開發形成具有自主知識產權的寬／大斷面連鑄坯凝固末端重壓下技術，全面實現高強工程機械用鋼、高強橋梁鋼、高強船板鋼、高級別管線鋼、新一代重軌鋼與火車車軸鋼等高附加值鋼種的高致密度、均質化連鑄坯生產，全面解決寬／大斷面連鑄坯中心偏析與疏松及內裂紋缺陷嚴重的共性技術難題。

第三篇：裝備制造技術雜志

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第四篇：連鑄技術手冊

1、連鑄 1.1概述

1.2基本理論和計算 1.2.1計算和設計公式

1.2.1.1坯殼厚度及液芯長度 1.2.1.2拉速 1.2.1.3振動 1.2.1.4溫度

1.2.1.5結晶器的散熱 1.2.1.6二次冷卻

1.2.1.7熱坯長度的確定 1.2.1.8收縮

1.2電磁攪拌

1.2.1結晶器電磁攪拌 1.2.2末端電磁攪拌

1.3安全

1.3.1不能開澆（?。?.3.2禁止連續澆注 1.3.3中包停澆

1.3.4怎樣區分鋼水和鋼渣 1.4中包包襯

1.4.1可應用的工作層

1.4.2中包和侵入式水口的預熱 1.4.3塞棒澆注的中包預熱

1.5拉澆前設備的前提準備 1.5.1結晶器的準備 1.5.2引錠桿的準備 1.5.3送引錠 1.5.4封引錠

1.5.5推薦使用的封引錠方式（1802）1.5.6開澆前大包中包的操作步驟

1.6開澆

1.6.1開澆的前提條件 1.6.2火切機控制板 1.6.3大包開澆

1.6.4大包長水口的操作 1.6.5塞棒澆注的手動開澆 1.6.6自動開澆 1.7連鑄工藝 1.7.1更換大包 1.7.2快換中間包

1.8停澆

1.9質量控制/質量保證 1.9.1間接檢驗方法 1.9.2直接檢驗方法 1.9.3表面檢驗 1.9.4內部缺陷檢驗 1.9.5取樣和檢驗 1.9.6中包前取樣 1.9.7中包測溫 1.9.8中包取樣 1.9.9鑄坯取樣

1.9.10冶金缺陷-鑄坯缺陷-原因/糾正方法 1.9.11表面缺陷 1.9.12內部缺陷

1、連鑄 1.1概述

鋼水由液態轉變為固態是在連鑄進行的，其產品被稱為小方坯、大方坯或板坯

精煉后，吊車將大包吊在大包旋轉臺的支撐臂上，蓋上大包蓋，將大包放在大包回轉臺上后，將其旋轉至澆注位。

預熱好的中間包車（大于1000度）從預熱位開至澆住位，將預熱好的侵入式水口與結晶器對中并插入。同時使用長水口操作機構將通有氬氣保護的大包長水口靠近大包滑動機構，之后，打開大包滑動水口，鋼水從大包注入至中間包，中包填液時間即從大包開澆至打開塞棒的時間不應超過2分鐘。

中間包向結晶器注入鋼水上是通過安裝在中間包內的塞棒來控制的，中間包支持在中間包車上。

開澆前，先起動結晶器振動臺和液位控制系統。人工加保護渣，結晶器安裝于平臺上，通過振動機構完成上下運動。安裝在結晶器末端的足輥對剛出結晶器的熱坯導向作用。

足輥后的導向輥是固定的，將鑄坯導入固定半徑的弧線中。

置于弧形末端的拉矯機將鑄坯由恒定半徑的弧形矯直為水平。

擠壓輥安裝于拉矯機下方，以支撐、拉戈引錠杠和鑄坯，汽水噴淋用來冷卻鑄坯及調節冷卻強度。噴淋室在鑄坯鑄坯導向周圍與之成為一體，在噴淋室形成的蒸汽由排蒸汽機抽到空氣中。在不需要引錠杠導向時，由脫引錠輥將引錠脫開，并送自引錠桿輥道上。其上裝有引錠桿存放裝置，將引錠桿從開澆后至下次開澆前，存放于其上。鑄坯由火切機切成定尺。在輥道末端裝有可移動檔板，將鑄坯停下。拉澆結束時，低速拉尾坯，高速矯直。尾坯由尾坯處理裝置切尾送走。當最后一支坯移至輸出輥道，引錠桿由存放引錠桿裝置落至輥道上，送入鑄坯導向輥至結晶器下方將引錠頭對中送入結晶器。封引錠桿準備下一澆次。1.2基本原理和計算 1.2.1計算和設計公式

1.2.1.1坯殼厚度及液芯長度

液芯長度由坯殼成長常數和凝固時間所決定的，此常數可看作一個數值，在凝固區增大。坯殼凝固厚度“S”的計算公式如下： S=K*/t 固態坯殼 S（mm）凝固常數

K（mm/min1/2）凝固時間=L/VC t（min）凝固長度 Vc（m/min）拉速

現在鑄坯任一點的坯殼厚度都可計算。

凝固常數是由拉澆的鋼種所決定的，以確定冶金長度，數值如下： K=27mm/min1/2 K=26mm/min1/2 1．2．1．2拉速

最大拉速由冶金長度（從結晶器液位至鑄坯凝固的連鑄長度）計算公式如下： VC MAX=LM/tsolid D/2=K*/tsolid Tsolid=（D/2K）2 VCMAX=Lm*（k/s）2=LM*（2*K/D）2 其中：

K（mm/ min1/2）——凝固系數 Vcmax*(m/min)-----最大拉速 D（mm）——————熱坯厚度

Lm（M）——————液芯長度，也稱“冶金長度” Tsolid（min）————鑄坯全部凝固的時間 不能超過最大可用拉速（由冶金長度估算出的）；否則鑄坯內的液芯長度會超出鑄坯支撐長度而導致鼓肚。

舉例：Lm=27m K=26mm/min1/2 D=220mm VCMAX=27*（2*26*220）2=1.51m/min 在實際生產中,根據要求的拉速時間、化學成分、鑄坯性能及中間包溫度采用比較低的拉速。1．2．1．3振動

振動的速度，頻率乃至振幅對鑄件的表面性能及外形有著重要的影響。

避免坯殼粘在結晶器壁上，振動裝置是密不可少的。振動參數（振幅、頻率、負滑脫）影響著振痕的深度、間距、保護渣的消耗及坯殼的成長。振動的平均速度，公式如下： Ｖｏ＝２＊ｈ＊ｆ ｈ（ｍ）——振幅

ｆ（ｍｉｎ－１）——頻率

Ｖｏ（ｍ／ｍｉｎ）——平均振動速度

振動速度理論上應比拉速高３０～４０％，即：Ｖｏ＝１.3to1.4＊Vc 1.2.1.4 溫度

拉澆溫度對凝固過程有著相當大的影響,因此其對鑄坯質量有著緊密的關系,過高的拉澆溫度導致鑄坯質量差(中心疏松、晶粒組織粗大、大量的樹枝晶、應力裂紋等)且增加漏鋼的危險，過熱度應為10~35度之間。過熱度增高會導致鑄坯厚度變薄，這樣由于坯殼很薄，拉應力增大，大大增加了粘殼的危險，而導致漏鋼的危險增加。

過熱度超過45~60度（不同鋼種而不同），必須停止拉澆。過低的過熱度會使鋼水在侵入式水口中結死，大包鋼水的溫度應根據工藝要求在二次冶煉中確定下來。

不當的過熱度對鑄坯質量的影響； *過熱度過高--縱向裂紋

--深度的中間裂紋和中心分層--極重的偏析 *過熱度過低--水口結死

下面是對應生產順序的相關溫度： 大包溫度（Tl），為開澆前在大包內的鋼水溫度。中包溫度（Tt），為中包內鋼水溫度。液相線溫度（Tlid），為分鋼種開始凝固的溫度。計算液相線溫度的公式： °C（液相線）=1.5366-X%C-Y% 合金 %C X =0.025 90 0.026-0.05 82 0.06-0.10 86 0.11-0.50 88.4 0.51-0.60 86.1 0.61-0.70 84.2 0.71-0.80 83.2 0.81-1.00 82.3

合金元素 含量范圍% Y Si 0-3 8 Mn 0-1.5 5 P 0-0.7 30 S 0-0.08 25 Cr 0-18 1.5 Ni 0-9 4 Cu 0-0.3 5 Mo 0-0.3 2 V 0-1 2 W-18%at0.66%C 1 As 0-0.5 14 Sn 0-0.03 10 O* 0-0.03 80 N* 0-0.03 90 H* 0-? 1.300 Ti 17 Al 5,1 Co 1,7 *=預估的

1.2.1.5結晶器散熱

從結晶器帶走熱量的過程及熱傳導形式,描述如下: *凝固的坯殼間鋼水的對流.*通過坯殼的熱傳導.*坯殼與銅板/銅管表面(保護渣氣隙)的接觸.*結晶器銅板/銅管的熱傳導.*通過結晶器銅板/銅管與水套間冷卻水的對流.最重要的溫降發生在結晶器銅板/銅管與坯殼的熱傳導,見圖1:

結晶器冷卻的幾個重要參數: *拉速: 拉速增快,鑄坯與銅板/銅管,接觸的長度增加.*保護渣: 熔化的保護渣填充在銅板/銅管與坯殼之間,有助于散熱.*結晶器的幾何尺寸: 改變結晶器倒錐度提高散熱強度.*結晶器冷卻: 通常為避免形成氣泡,結晶器冷卻水必須達到一定流量,水的粘度比水更重要,計算水的流量及壓力參見連鑄機供應商提供的操作手冊.1.2.1.6二冷水

二冷水的冷卻強度由連鑄機內鑄坯的表面溫度,拉澆的鋼種及拉速決定的,二冷區所有的凝固常數在 K=26mm/min1/2-28 mm/min1/2之間,取決于鋼種及二冷水量,為了得到滿意的澆注組織,幾個冷卻水段的冷卻水量是單獨調節的。氣霧冷卻由于鑄坯的冶金冷卻，使用這種形式的噴嘴可得到較寬范圍的水量調節，但必須達到下面的平衡：鑄坯不能過冷（避免表面缺陷），設備不能過熱（以避免輥子及軸承的損壞）。對流量，壓力及噴嘴型式的要求，參加連鑄機供應商提供的操作手冊。1.2.1.6熱坯長度的確定

計算 熱坯長度的公式如下: Lhot=Lcold*X+S Lhot(mm)----熱坯長度,其值應在長度測量裝置上調節 Lcold(mm)----冷卻后的鑄坯長度(約+20℃)S(mm)------切縫寬度(因火切機及質量的不同而不同)X(1)-------收縮因子,考慮鑄坯從切割機至冷坯的收縮值,是鑄坯在切割輥上溫度的函數及鑄件成分的函數.鑄坯在切割輥道上的平均溫度(整個斷面的平均溫度)約在900℃,冷坯是在+20℃的室溫上測的.計算熱坯長度,必須知道收拾因子,收縮因子為一常量X=1.013.用于所生產的鑄坯.如生產鋼種擴大到合金鋼,收縮因子可隨之修改.C鋼:X=1.013 舉例: 鑄坯長度=8000mm(冷坯)質量:St37---收縮率=1.013 Lhot= Lcold*X+切縫---=8000mm*1.013+8mm Lhot=8112mm 1.2.1.8收縮 1.2.1.8.1概述

連鑄在固相線溫度下的熱收縮對質量有特別的影響,一些鑄坯表面的缺陷及生產中遇到的一些現象都是由于不同的C含量的鋼種其收縮特性不同引起的.C含量為0.09%~0.16%的鋼種(包晶范圍)對表面及內部裂紋表面粗糙、扭曲變形、拉漏比C含量低于或高于這個范圍的鋼種更為敏感。

研究表明0.09%~0.16%的鋼種通過結晶器的熱流量最小，且結晶器與坯殼之間的摩擦力也較低。

以上觀察到的現象歸因于包晶反應而引起鑄坯收縮量增大及機械應力提高。δ/γ相變

在固相線溫度以下恒定的溫度區間內，鐵碳合金的收縮量是C含量的函數。

C含量的0.09%~0.16%的熱收縮量增加，相應的體積縮?。芏仍龃螅┦桥cδ/γ相變相關聯的。

δ/γ相變只發生在鑄坯上特定的一段，由于收縮不均勻，以及鋼水靜壓力引起的除熱應變外的彈性應變、粘彈性應變、使機械應力增強。在連鑄生產中，收縮及應力的成長都是由于拉澆過程中各種因素復雜的相互作用（溫度梯度、坯殼成長速度）以及鋼的材質特性的結果。

就VOEST-ALPINE STAHL產品，經驗表面：收縮率取1.013滿足計算的要求,分析表明收縮率對其影響微小.1.3電磁攪拌

1.3.1結晶器電磁攪拌

M-EMS(結晶器電磁攪拌)對鑄件的內部和表面質量有著積極的作用,由于能量消耗較高(約3Kwh/t),EMS主要在澆注高品質的特鋼中使用.特殊情況:包晶鋼!(C含量為0.09~0.16%)經驗表明,調節M-EMS的參數(主要是電流),可提高生產和冶煉的效果.M-EMS放于結晶器裝配下放更適合于使用保護渣和侵入式水口的形式.使用建議的M-EMS參數設置時,特別觀察彎月面的情況,以確保彎月面的情況,以確保彎月面無大的攪動.如彎月面波動過大過侵入式水口侵蝕,必須逐漸減少電流,(如25A)直到滿意為止.結晶器斷面超過200mm2及結晶器壁>20mm的情況,建議選用2~2.5Hz的頻率.如結晶器斷面小于200mm2及結晶器壁<15mm的情況,建議選用4Hz的頻率.為了方便操作,如果最大電流為400A,或接近400A(390A),也可選用固定的頻率4.0Hz,注:范圍由C含量來確定)!分鋼種設置M-EMS參數,舉例: 表1所示根據C含量的不同而設置的電流: M-EMS的頻率應調節到2~4.5HZ之間(根據不同的斷面尺寸,如小斷面高頻率,大斷面低頻率).表1 C含量 M-EMS(A)<0.25 150 0.26~0.45 250-400 0.46~0.60 350~400 >0.60 >400 注意:為了避免注流鋼水時卷渣,侵入式水口必須保證最小插入深度(如建議插入深度80~140mm).1.3.2末端電磁攪拌

使用末端電磁攪拌只對高碳鋼或MnCr含量高(>1%)的鋼種有意義.注:為使末端電磁攪拌達到最優效果, 末端電磁攪拌中心應置于鑄坯內液芯50mm處!如出現”白亮帶”,強度通過下面方法可控制: *增加M-EMS的電流.*減少F-EMS的電流.*調節反轉周期見表3===特別是用于低C鋼.*降低拉速(也就是縮短液芯長度).表2所示F-EMS電流與C含量的函數關系.F-EMS的頻率應調節至17.0~20.0Hz之間.C含量(%)F-EMS頻率(A)<0.25-0.26~0.45 250 0.46~0.60 300 >0.60 350-400 周期(正反向)(sec.)小斷面 大斷面 5~8 8~12 表2 建議最小拉速應使F-EMS達到最佳效果。180*180末端攪拌 K-因子為26 拉速（m/min）冶金長度（m）在F-EMS處的實際液芯（mm）名義液芯（mm）1.0 12 58 >50 1.1 13.2 64 1.16 13.9 68 1.2 14.4 69 1.3 15.6 73 1.4 16.8 77 300*300末端攪拌 K-因子為26 拉速（m/min）冶金長度（m）在F-EMS處的實際液芯（mm）名義液芯（mm）0.4 13.3 34 >50 0.45 15 49 0.5 16.6 62 0.55 18.3 73 0.6 20 83 1.4安全

1.4.1不能拉澆(！)*無結晶器冷卻水 *無二冷水 *無振動

*無潤滑(油或保護渣)1.4.2禁止繼續拉澆

*結晶器冷卻水為事故狀態 *結晶器冷卻水溫差Δt>12℃ *結晶器冷卻水事故水箱未滿

*發現大包或中包即將穿包(大包或中包車呈紅斑)*中包彎月面低于300mm *鑄坯停留超過4分鐘 *拉速過快 *中包溫度過高 1.4.3中包停澆

在大包停澆后,大包工必須立即通知P3工留心敞開澆注的鋼流或是塞棒澆注應注意彎月面.原因:防止渣流入結晶器而導致漏鋼甚至停澆.1.4.4鋼和渣的區分

*當鋼水從黃藍或黃綠(在于眼鏡繁榮顏色)變為深黃色時.*當鋼流由強度到分流時.*持鋼棒快速從鋼流中挑出些渣,如濺起許多小的火花,那多是鋼;如果鋼流穿過鋼棒輕輕掠過,那是渣.*如果是塞棒澆注,其彎月面攪動挺大,注意只是在由鋼轉換為渣時!*一下渣立即停澆(最好稍稍提前一點).*中包停澆時,大包工應用鋼棒(勿用管子)測幾次鋼水液位,這樣也可以知道,中包是否有渣,有多少.1.5中包包襯

連鑄工藝中對鋼的質量、成本及產品的安全都有嚴格的要求,對此領域中使用的耐材產品有更高的要求,對中包包襯耐材主要以下幾個部分: *隔熱層 *永久層 *工作層

隔熱層是由陶瓷纖維或高鋁磚制成位于永久層之間.兩種不同形式的永久層: *永久層為耐火磚或高鋁磚

永久層的缺點是每個中間包都需要特殊形狀的磚,其連接處比較薄,使用后,永久層表面的磚磨損不均勻,特別是接縫處變大.表面的不均勻及寬的接縫,使鋼殼粘在永久層上.一旦鋼殼剝落永久層就遭到破壞.*永久層磚的另一缺點是,中包容積增大及復雜后,其成本及安裝時間延長.*永久層為高鋁,低水泥,低濕氣的澆注料: 這種澆注料在各溫度段都有絕好的機械強度,及耐熱沖擊抗力.因其為低水泥澆注料避免了接觸反映.高機械強度的化合物以及少量的粘接劑大大提高了此種包襯的中包使用壽命.低水泥的澆注料制成單體無接縫的包襯,消除了用磚砌所存在的接縫問題,使用低水泥澆注料使永久層的安裝更方便,更快,且中包壽命增至1500爐.1.5.1可應用的工作層 下面是幾種工作層的制法: *板式包襯

*用噴槍噴涂的包襯 *噴霧式噴涂的包襯 *干粉中包襯

*板式包襯,最初使用于1974年,其為高絕熱,低密度可更換的預制板.這項工藝使用冷中間包開澆成為現實,是中包準備的一次革命.早期的板式包襯為硅質板后來發展為可預熱的鎂質板,這樣既滿足了板坯的連鑄開澆的要求,又利用了板式包襯的優點.可預熱板式包襯消除了預熱是工作層碎落的可能,另外,還比噴槍噴涂或砌磚的形式有以下優點: *中間包冷熱均可用 *增加了絕熱性能 *良好的抗碎裂性能 *延長一個澆次的壽命

*提高中間包使用率,縮短周轉周期

制作時的一個缺點,特別是大的中包,需要大量的勞動

80年代初期,開始噴霧包襯系統,其于噴槍包襯不同的重要之處為在噴補料中增加纖維,這不僅降低其密度和成本,而且便于干燥提高了儲熱性能.同時這種工藝在制作厚的包襯時比噴槍補更加容易控制,這種包襯可以預熱也可以冷包沒有問題.其成品的決熱特性比起板式包襯更加受歡迎.噴霧噴包襯的主要優點為包襯的噴補與中包的幾何形狀無關.此工藝只需要短的時間準備,相對勞動強度低,噴補材料可自動由機器人制作,以后的勞動需求更低.此工藝與其它濕的工藝相比主要缺點為:在使用前要進行干燥.干粉中包襯,于1986年左右提出,此工藝與前面提到的工藝不同之處為采用干粉形式,干粉包襯利用松脂在相對溫度較低(約200℃)的條件下的粘合力而制成的.粉劑準備好后將一模型置于中包內,將干粉灌入中間包永久層與模型之間.這種特制的模型要求能均勻傳遞中包熱量,防止中包中間包鋼板的移動和扭曲變形,對可否振動的要求取決于使用的產品.這種工藝的優點 *中包周轉快 *勞動量低 *良好的脫膜性

*對永久層有良好的保護作用

*干凈精致的工作層(使非金屬夾雜容易上浮)比起濕的工藝其主要的優點為減少了必要的熱循環周期 采用哪一種包襯不同的鋼廠根據各自的因素來確定如下: *中包大小 *連澆爐數 *鋼水清潔度 *費用 *是否容易脫殼

*周轉周期的重要性和中包利用率 *現有設備和包襯制度

*鋼水質量的要求,低H,低C *使用人工或自動方式 1.5.2中包及水口預熱

1.5.2.1塞棒澆注的中包預熱 *中包必須干燥清潔 *將中包包蓋置平

*預熱時間預計為60~90min.*加熱前安裝好水口==如是單體水口,必須先安裝水口.*將載有中包的中包車開至結晶器上方對中(必須關上塞棒)*返回加熱位調節預熱燒嘴 *將塞棒打開約40mm *計劃開澆前,啟動加熱(從上端)加熱時間不超過90min,不少于60min(參見耐火材料供應商提供的加熱曲線)*加熱溫度為1000℃~1300℃之間.*水口預熱30~60min,時間長短取決于燒咀質量

*大包到站后檢查大包滑動水口油缸及液壓系統工作是否正常 1.6拉澆前設備的前提準備 1.6.1結晶器的準備

開澆前必須檢查下面的前提準備,必須完成下面各項準備工作 *銅管無損傷,如劃痕或不均勻磨損 *足輥如有不均勻磨損必須更換 *結晶器冷卻水準備完畢

*結晶器足輥段噴淋水準備完畢,檢查噴淋方式

*結晶器可見部位無水,不得有水滲入結晶器內,結晶器銅管必須干燥 *結晶器罩固定于結晶器上 *結晶器液位檢測系統準備完畢

如為新上的結晶器,必須增加以下檢查項目 *結晶器液位控制系統裝入準備就緒 *結晶器冷卻套內充滿水,無空氣 *只能使用檢查過調整過的結晶器

*固定結晶器于振動臺上的螺栓必須擰緊 *潤滑軟管聯接完畢

*冷卻介質的連接處緊固(在振動臺架與結晶器間無泄露)*結晶器足輥至扇形段的第一輥的過度段檢查,調整.1.6.2引錠桿準備 正確安裝引錠桿

引錠桿,特別是引錠頭插入結晶器前必須檢查是否清潔

必須認真檢查引錠頭部與熱坯接觸的部位,如表面有損傷(劃痕裂紋等)應送檢查(點焊或點磨)應按維護手冊進行接頭處加油動作檢查.1.6.3送引錠 下面的前提準備,自動系統無法檢測只能目測: *引錠桿準備是否完畢

*拉矯機上輥是否在”UP”位

*有無檢修任務或檢修在拉矯機區和導向區 *檢查調整引錠桿壓力為正常

目視及電氣檢測前提條件全部滿足后,可以開始送引錠 1.6.4封引錠

封引錠操作步驟如下: 銅板與引錠頭一圈的縫隙用密封繩封閉,并用小鋼棒手動壓緊.注意:必須將引錠桿頭部與結晶器中心盡可能對正.另外,密封繩和引錠桿頭上撒一層金屬屑.所有封引錠材料必須是干燥無銹的(鐵銹中含氧！),封完引錠頭,振動臺,拉澆機和噴淋水直到開澆時候才啟動(通常電氣聯鎖).在等大包時候,結晶器上需要蓋一鋼板保護其不被破壞,否則所封好的引錠頭破壞后,必須重新封.1.6.4.1推薦使用的封引錠桿方式(180*180)舉例 第一步==引錠桿于結晶器的位置 引錠桿插入深度不超過100mm(!)原因: *必須為鋼水流出足夠的空間,這樣結晶器添液時,會給水口額外的預熱作用.*更多的空間可以延長結晶器的添液時間,使其連接更好.*使開澆時在緊急情況下更加安全,例如:發生結流.第二步==用棉繩密封引頂頭

小心地將棉繩搗入引頂頭與結晶器縫內,以防止損壞結晶器鍍層,確保結晶器的使用壽命.第三步==撒鐵屑

*鐵屑必須干燥無油的金屬制品.*將鐵屑均勻地撒在引頂頭上,以防止鋼液損壞引頂頭.*所用的鐵屑確保能將引頂頭與熱坯快速簡單的分開.第四步==放置鉤子

所用的鉤子確保引頂頭與熱坯的連接安全可靠.另外兼備冷鋼的作用,其傳熱效果極好.第五步==放入冷鋼(彈簧)冷鋼有以下優點: *這種緊密的排布確保了在需要冷鋼的位置有冷鋼,并且保證侵入式水口足夠多的插入深度,例如:4孔水口.*這種形式和設計是高效的(冷鋼直徑小,接觸面積大)這種冷鋼在經過結晶器下口時不會掉落(有時會發生在螺紋鋼形式上)而導致阻塞.*鋼水良好的滲透性保證與引頂桿連接牢固.1.6.5開澆前大包中包的操作步驟

鋼水應該準時到站,并且化學成分正確,恰當均勻的溫度.大包由其上的行車吊至大包回轉臺.大包一到回轉臺,立即將懸掛在旁邊的大包滑動油缸連于大包上,其具體的位置在吊架上調節.接上滑動水口后,準備將大包轉到澆注位.在將大包轉到澆注位之前應該關掉中包及水口預熱,并開走中包車.中包車到位澆注位后應該按供應商提供的手冊所述方法操作結晶器液位自動控制系統.中包對中后,將必備工具(如挑渣棒等)置于結晶器蓋板旁.中包車至澆注位后,稱重裝置置0位,只顯示中包包內的鋼水重量.中包在澆注位對中時應該將長水口垂直接到滑動水口上.1.7開澆

2.1.7.1開澆的前提條件

如前面章節所述,開澆前必須進行各種準備工作.除以前提到的,還必須考慮以下的工作: *是否選定鋼種? *結晶器冷卻水是否工作,流量是否正確? *是否選定振幅? *中心潤滑泵是否啟動? *排蒸汽風機是否啟動? *檢查水,油,氣的壓力流量和溫度 *二次冷卻水冷卻曲線是否選定? *大包回轉臺是否準備就緒? *中包車是否準備就緒? *振動臺是否準備就緒? *拉矯機是否準備就緒? *事故水是否準備就緒? *結晶器液位控制是否為自動方式? *是否選定起步拉速? 1.7.1.1火切機控制板 *是否檢查所有顯示燈? *進行空試車

*火切機移至起始位.*所有的拉矯機,輥道驅動方式是否為自動? *橫移機和冷床是否為自動方式? *所以設備準備就緒才可以開澆.此信號由電氣系統通報,詳細操作參見電氣手冊.通常,只用幾流生產,其拉澆時間延長.這可能導致鋼水結流和連澆節奏跟不上的問題.必須確認當結晶器冷卻水打開后結晶器銅板上無水垢.1.7.2 大包開澆

大包開澆前,每一流必須在操作狀態且應滿足”ready to cast”條件.不管是手動開澆還是自動開澆,下面的設備有其獨立的自動/手動操作方式: *振動臺(前面提過)*噴淋水 *拉矯機

當澆注狀態為初始狀態或操作工將拉矯方式由手動改為自動時,以上功能缺省狀態為自動方式.如沒有鋼水流下,操作工應該關閉滑動水口然后再次打開,如仍無鋼水流出,那么必須打開滑動水口燒氧.燒氧前,將長水口移開.中包鋼液位一超過長水口下口就應加保護劑.如必須燒氧,在大包注入初期就將長水口置于鋼流外.二次裝長水口之前中包鋼水必須加滿一半.如果大包滑動水口為人工操作,不能將滑動水口全部關死,以防止結流.必須提前清理掉大包滑動水口的積聚物.安裝長水口時,將大包水口關掉,為減少結流的危險,關閉水口的時間應盡量短.中間包內的鋼水的液面至少為200mm,以防止”渦流的效應”.中包的鋼水必須覆蓋為黑色.1.7.2.1大包長水口的操作 1.7.2.1.1長水口的固定

當大包轉到中包上方的澆注位時候,將長水口連到滑動水口的收集水口上.1.7.2.1.拆長水口

從大包滑動水口上拆長水口前必須關閉滑動水口.降低大包長水口的操縱機構,如果長水口安裝在收集水口上,那么前后左右地搖動操縱臂,直到將水口拆下.注意:活動操作臂時候要小心,不要損壞長水口和收集水口的陶瓷咀.1.7.3塞棒澆注的手動開澆 *中包烘烤到位 *預選:Manual方式

*將預備好的保護渣和推桿置于結晶器面板上 *設定結晶器自動液位控制的設定值(約75%)*將拉速設定到最大拉速的70% *同時將大包吊入大包回轉臺 *插入大包滑動水口油缸

*打開結晶器液位自動控制的放射源 *同時,水口必須已經預熱了約30分鐘 *關閉預熱裝置 *將中包移至澆注位

*在OS-1上將開關打為”casting”位

*在OS-1上每一流”Ready-to-cast”燈亮.如果一流的燈閃爍.用OS-2,確定故障原因,如果是次要的可以忽視的問題,可以繼續開澆,如果問題嚴重,必須先解決掉.*連接大包長水口

*在結晶器上方對中中間包

*打開大包,如不自開,那么打開大包后直到中包鋼水超過一半時再連長水口.*中包填滿一半后,開澆(手動).中包降至水口低于正常液位50mm.*在約30_40秒內,注流2-3次將結晶器注滿

*當液面達到檢測范圍,加入足量的保護渣(先加開澆保護渣,然后按鋼種加特殊的保護渣),到達檢測范圍后關塞棒.*發出”strand start”指令.鑄坯以最大拉速的70%的速度起步.拉澆工采用塞棒杠桿控制液位.*如果拉澆工將各流控制得好,即設定值和實際值相符,可嘗試轉至自動方式.拉澆工簡便地拉下事故開關打開拉澆杠,脫開塞棒油缸上的旁路連接,檢查OS-1,是否發生轉換(可通過檢查automatic on和實際值與設定值)!*不要忘記連續地加足夠量的保護渣

*如果結晶器自動液位控制不正常(波動太大),那么立即轉至手動拉澆.因為拉澆工在結晶器中的視野有限,應通過觀察實際液位和設定液位來操作.1.7.4自動開澆 *中包預熱好 *在OS-1預選:automatic(結晶器液位設定值應該為75%)*將拉速設定為最大拉速的70% *同時大包吊入大包回轉臺 *插入大包滑動水口油缸

*打開結晶器液位自動控制的放射源 *中包開至澆注位

*在OS-1上將開關打為”casting”位

*在OS-1上每一流”Ready-to-cast”燈亮.如果一流的燈閃爍.用OS-2,確定故障原因,如果是次要的可以忽視的問題,可以繼續開澆,如果問題嚴重,必須先解決掉.*連接大包長水口

*在結晶器上方對中中間包

*自動”on”(白燈)閃,且結晶器液位控制的”actual value”指示為零

*大包澆注啟動,如不行,移開長水口,打開大包燒氧,不加長水口繼續澆注,直到結晶器澆注成功

*中包填滿一半,立即啟動”start casting”---即按下自動開澆按鈕 注意: *開澆時應從中包外側開始,既從離沖擊區最遠的一流開始,以避免開澆結死.*塞棒自動地打開2.3次,直到結晶器液位控制的actual value indicator顯示第一個波動 *液面到達彎月面檢測范圍后,立即加入足量的保護渣(先加開澆保護渣,然后根據鋼種不同加特殊保護渣),到達檢測范圍后,關塞棒

*等待約20秒后,以最大拉速的70%速度自動起步,自動方式采用控制塞棒機構的油缸來控制流量

*如果自動方式控制的很好,即實際值與設定值相符,拉澆工不要忘了不斷地加足量的保護渣!*如結晶器液位控制工作不正常(波動太大),那么立即轉至手動拉澆.因拉澆工結晶器中的視野很有限,應該通過觀察實際液位和設定液位來操作 *如果每流自動控制.則”automatic”燈亮

*同時中包測溫.如果溫度控制得好,即高出液相線溫度35度,應達到最高拉速(分斷面和鋼種)*這時候,鑄坯到達脫引錠區,即操作工必須加倍小心,如果脫引錠失敗,這一流必須停下來 *通常鑄坯會自動停下來

*直到用事故切割將鑄坯和引錠桿脫開,再重新開澆,為了安全起見,建議手動開澆,成功后再轉自動,詳細內容見”手動開澆” 1.8連鑄工藝

1.8.1更換大包（連澆）在大包即將結束時，根據當前澆注情況確定二級機系統，計算出大包倒空時間計劃下一包起吊時間。

當上一包還在澆注時，下一包鋼水應放到回轉臺上。下一包在上一包倒空前6-10min到站。在連鑄平臺上所有的工作必須在很短的時間—5min內完成（例如：連滑動水口，觀察從長水口中流出的渣，操作滑動水口，操作長水口操縱機構等）。

另外，實際停澆時間可能要比估算的提前（例如，估算的鋼水重量和渣子重量的誤差）。超過10min，大包等待時間就太長了，導致溫度損失過多及有可能使大包內的鋼水溫度分層。另外，燒氧次數增加也延長大包等待時間。更換大包操作步驟如下：

停澆前5分鐘，觀察中包沖擊區（長水口附近）的鋼水。如大包下渣，立即關閉滑動水口。因為長時間的連澆中渣量是增長的，非金屬夾渣物也要積聚，所以必須將中包渣控制為最少。不主張除渣到溢流箱中，因為這樣會減少事故溢流的空間。在停澆第一爐時，中包液位準許升到溢流位附近，這樣： *在更換大包時，中包包內的鋼水可起一個緩沖作用 *在沒有新鋼水下來的期間，中包鋼水溫度損失為最少

關閉大包滑動水口后，將長水口移開---將滑動水口油缸拆下。旋轉大包回轉臺，將新包旋入澆注位。

用氧槍清潔大包長水口，特別是收集水口相連的密封面。如長水口被損壞，必須更換一只新的。

清理/更換后，將長水口連接在新包的滑動水口上，壓緊。連接大包滑動水口油缸。大包開澆過程與前面所述《大包開澆》過程相同。重要的是要盡可能縮短無鋼流注入中包的時間。更換大包時間過程長導致：

*中包鋼水減少，這樣使拉速降低，繼而導致拉澆時間的問題或質量的問題。*降低鋼水溫度，這意味著水口有結死的危險，特別同時降低拉速（減少通流量）

更換大包的時間通常控制在2-3min內，但如果大包自開有問題的話（如：燒氧）可能要延長一些。

由于中包澆完第一爐鋼的時間問題比較高（有利于減少溫降），連接下一包鋼水的大包溫度可以比第一包低10度。

打開下一大包后，10~15min中包測一次溫度。以確保新舊混合的鋼生產完，測的只是新包鋼水的溫度。

檢查確信滑動水口關閉，滑動水口油缸拆下，舊包由行車從回轉臺上吊走。在同一澆次中只換大包而未換中包，只生產同一鋼種。連澆中換鋼種會在鑄坯形成混合區域，既不屬于上一鋼種也不屬于后一鋼種，如果鋼種區別很大混合區差別很大。1.8.2快換中包

長時間的連澆需要換中包,同時也伴隨著大包的更換.更換中包之所以叫”快換”,是指換包后可繼續拉澆,新來的鋼水直接澆入現有的鋼水上.因此,每一流都必須停下來,開走舊中包,新中包和大包開過來重新開澆.由于耐材(工作層座磚長水口)的使用壽命有限,所以快換是必要的.拉澆時快速換中包,節約了重新啟動時間限制了切頭切尾坯子的數量.增加有效拉澆時間,提高收得率.連澆同一鋼種通常無混鋼種現場.如果連澆不同的鋼種,必須使用鋼種分離片(分離藍)每次快換中包都存在一定的危險,這也可通過操作工的經驗和良好的鋼水來彌補.在進行首次快換中包之前,連鑄人員必須在一塊配合過做幾回試驗.重要的是盡可能減少快換時間,使熱坯停留時間減為最短.原因: *在停留時鑄坯收縮脫離結晶器銅板

*如果鑄坯與結晶器的縫隙增大,鋼水有可能從縫隙中流過結晶器,導致漏鋼.因此,熱坯停留時間不超過4min.如超過的話,拉澆必須停止.進行快換中包,必須滿足下面的條件: *下一中包在中包預熱站預熱好后并全部準備完畢

*混合澆注時連接器(分鋼種的分離藍)必須準備在結晶器的旁邊.*下一中包吊到大包回轉臺上準備開澆 *快換中包同時也換大包,為了更好地控制溫度,作為第一包新包的溫度必須高一些快換中包的步驟如下: *在下令停澆前,立即加入保護渣.*保護渣使下面的鑄坯熱量不散發掉 *盡可能同時將各流關掉,停拉矯機 *停掉二冷水或設為最小值 *旋轉大包回轉臺 *舊中包開走

*將分離鋼種的連結器放入結晶器鋼液中(如圖).檢查連接器放置在結晶器內的位置是否正確 *將新中包開至澆注位 *新中包于澆注位 *開澆,步驟同前所述 1.9停澆

正常的計劃停澆應提前做好準備。步驟如下：

檢測到渣時，應該按前面所述，立即將大包水口關閉。操作工在鑄坯操作控制板上選擇停澆狀態。

關閉大包鋼水液面到達前所述液位（約200min），立即停澆。通常中間包外側的鑄坯先拉，因其在中包內溫度較低。此時，先拉哪一流也受其他一些因素的影響。如下： *結死 *結流 *優化切割

為得到最大的收得率，中包盡快澆注完。另一方面，應避免將渣子澆入結晶器中。停澆時，鋼水液位不低于200mm。通常是在尾坯停止拉澆后停澆。

其間，操作方式轉為清空設備（參見后面的功能描述）

尾坯不必噴水冷卻。等待一段時間，按電氣手冊中描述的那樣按下需要的按鈕，重新啟動連鑄。

結束拉澆但不停連鑄也是有可能的。過程如下：

將鑄坯拉出后，按電氣手冊所描述的那樣，初始化所需的操作方式。按此程序，應將拉速減至約名義值的70%，以便在鑄坯上部凝固。當拉矯機停止后，噴淋水設為最小值。

對尾坯全部設備都對其跟蹤，包括拉矯機，火切機。各設備按尾坯撤離其工作區的順序停車（結晶器、振動臺、二冷水、排蒸汽系統等）。注意：尾坯必須被切除，直到中心無縮孔。1.10 質量控制/質量保證

根據鋼種各自的特性和要求，相關鋼種的質量標準列于表中。

根據拉澆觀察到的及發貨條件、檢驗條件、成品貨半成品，應進行下述的檢驗。1.10.1間接檢驗方法 間接檢驗方法 間接檢驗包括拉澆時進行觀察和對連鑄相關方面的測定.連鑄相關問題 對質量的影響 *長水口注流

*(大包----中間包)C *中包液位 CCDLTO *塞棒 C *中包內鋼水溫度 SLMSC *保護渣 CEO *結晶器內的鋼流 CDL *拉速 CDSM *鑄坯表面溫度 TE 其中: *C-----高倍和低倍的純凈度 *CD-----分布的非金屬夾雜 *S------偏析 *L------縱裂 *T------橫裂 *E------角裂紋 *M------中心裂紋 *SC-----皮下氣泡 *O------振痕

正確調節以下方面: 可避免: *鑄坯導向輥縫 STMSC *鑄坯導向調節 TESC *擠壓輥壓力 STMSC *結晶器倒錐度 LTE *鑄坯與結晶器間的摩擦 LT漏鋼 1.10.2直接檢驗 1.10.2.1檢驗表面

沒有一種檢驗方法可將所有的表面缺陷同時檢驗出來的,所以需要進行幾種不同的檢驗.要把嚴重缺陷的產品(S)----在鑄坯表面、肉眼可見的與輕微缺陷的產品（L）----除非表面處理后才看清楚的區分開來。VOEST-ALPINE設計出一種特殊的設備，用來酸洗半成品并測出振痕的側面圖。通常使用渦流、激光、紅外線等檢測方法檢測。1.10.2.2內部缺陷的檢測

檢驗鑄坯內部缺陷,非特殊情況一般采用硫印,深度酸蝕,組織酸蝕,用切面評估法檢驗內部質量.檢驗

角裂 邊裂 星裂 低倍夾渣 針孔 氣泡 振痕 其它缺陷,如:溢鋼,渣坑,雙澆 檢驗方法 橫向 縱向 橫向 縱向 目檢

鑄坯表面: S S S S S * S yes 酸洗表面 L+S L+S L+S L+S L+S * * * L+S yes 剝皮檢驗 S S L+S L+S L+S yes yes yes yes

塔形: S* S* L+S L+S S yes yes yes 渦流檢測 L*+S L*+S L*+S L*+S L*+S 激光紅外線檢測等:

L*+S

L*+S

L*+S

L*+S

L*+S 振痕簡圖: L+S *在一定條件下評估

檢驗

偏析 皮下氣泡 低倍組織 箸狀夾渣 低倍夾渣 檢驗方法 S C-Mn 裂紋偏析帶2)無偏析3)硫印(斷面)R R * R* * 4)*

組織酸蝕(縱向和圓面)R R* yes R R * yes 切面評估(剪切火切)

* yes yes

振痕 氣泡 yes 角樣

藍幛彎月檢驗(小斷面)

* * * * 特殊成分分析 yes yes

2)例如:彎曲擠壓或皮下裂紋 3)如:中心線裂紋 4)如:脫鋁低碳鋼

R 根據內部標準圖評估 * 在一定條件下評估 1.10.3取樣及檢驗 1.10.3.1入中包前取樣

包括所有至大包到連鑄平臺,為確定溫度合乎和鋼水化學成分的樣.基于上面的化學成分可計算出相應爐號的液相線溫度.在大包處理站的EMF測溫取樣(CELO+樣)裝置使鎮靜鋼脫S成為可能.1.10.3.2中包測溫

在拉澆過程中要測幾次溫度.溫度應為液相線上20~30度;當C含量<0.06%,高出液相線30~40度,但如果鋼水C含量>0.5,則只高出液相線15~20度.1.10.3.3中包取樣

取化學成分樣及后面的EMF測溫樣.開澆后(即過熱度消散掉)5-10min取樣.1.10.3.4鑄坯取樣

無檢驗表面質量的樣相反,所有的鑄坯在準備熱送前或噴沙前都應檢驗,無論是否打磨或清理,只有經過酸洗才使表面得到大面積處理.除了對切面的評估外應切下300mm長的鑄坯.從這一斷面上經過酸蝕硫印可取下(碟形樣,角樣,縱向樣)各種樣,角樣只在高應力鑄坯上取.對于高品質的鋼種,例如:100Cr6推薦采用以下步驟:每爐取兩個樣: &第一爐

從外側一流的第二根坯子取一個樣 從里側一流的第二根坯子上取一個樣 &第二爐至倒數的第二爐

從外側一流的中間一根坯上取一個樣 從里側一流的中間一根坯上取一個樣 &最后一爐

從外側一流倒數第2根坯子上取一個樣 從里側一流倒數第2根坯子上取一個樣 注意:如果鑄坯送緩冷其取樣規則是一樣的

對普遍和低等級鋼種的建議:每一澆次至少取一樣 &第一爐:從2或5流,第二根坯上取一個樣.1.10.3.5冶煉缺陷----鑄坯缺陷----原因/糾正方法

許多生產條件都會影響產品質量.同時,也要考慮生產工藝和各種質量要求引起如下所列缺陷.根據目前我們的知識和經驗,提出一些補救措施.特別是以下參數會引起冶金缺陷: *連鑄機大小 *拉澆溫度 *拉速 *保護拉澆 *結晶器參數 *振動頻率 *振幅

*保護渣/潤滑油 *冷卻 *鑄坯導向

缺陷主要分為兩類: *表面缺陷 *內部缺陷

1.10.4.1表面缺陷

生產過程中出現的表面缺陷必須盡早檢查到,即: 當鑄坯在輸出輥道上和后部精整能量回收區.在所有的表面缺陷中,裂紋發生的最多,其被空氣氧化后構成很嚴重的質量問題.在后續熱扎中也不能焊合,所以直到扎成材也不能消除.表面裂紋造成材質疏松,可能成為廢品,次品及需要大量的表面清理作業.如發生表面裂紋,必須檢查相應一流的鑄坯導向和結晶器.下面的表面缺陷祥述于后面的章節中: *縱向角裂 *橫向角裂 *橫向裂紋 *縱向裂紋 *星裂 *振痕 *皮下氣泡 *低倍夾渣 *重接 *橫向凹陷 *菱形變形 *鼓肚,凹陷

1.10.4.1.1縱向角裂 缺陷/起源的描述: 一般易發生在結晶器下方,由于在角部或靠近角部坯殼成長不充分并形成黑痕.原因 糾正措施 由于結晶器倒錐度不夠在角部形成縫隙 改變結晶器倒錐度 結晶器底部極度磨損 更換結晶器 結晶器角部有間隙 更換結晶器 中包溫度過高 降低拉速 拉速過高 降低拉速

C含量在包晶區間其S,P高 如可能的話,改變化學成分 1.10.4.1.2橫向角裂 缺陷/起源的描述: 極易發生在小斷面鑄坯結晶器底部,二冷水區,拉伸矯直區,由拉應力引起的.原因 糾正措施

由于倒錐度過大,引起結晶器角部摩擦力過大 改變結晶器倒錐度 角部冷卻強度過大 減少角部水量 二冷區溫度梯度過大 減少二冷水量

結晶器保護渣/潤滑油不足 改變保護渣/增加潤滑油加入量 不規則振動 改變振動的運動

短時間溢鋼 停澆此流----清理溢鋼 結晶器扇形段不準 ?；?矯直溫度過低 至少900度

合金元素增加裂紋敏感 如可能的話,改變化學成分 1.10.4.1.3橫向裂紋 缺陷/起源的描述: 特別容易發生于小斷面裂紋敏感的鋼種,由于結晶器底部,二冷水區,拉矯區的拉伸應力而造成的,橫向裂紋經常在熱坯上就可以發現.原因 糾正措施

由于倒錐度不當,引起摩擦力過大 改變結晶器倒錐度 結晶器表面缺陷 更換結晶器

保護渣/潤滑油量不足 改變保護渣/增加潤滑油加入量 不規則振動 改變振動臺振動

短時間溢鋼 停澆此流----清理溢鋼 二冷區溫度梯度過大 減少二冷水量 縱向拉應力 檢查校正弧度 矯直溫度過低 至少900度

合金元素增加裂紋敏感 如可能的話,改變化學成分 1.10.4.1.4縱向裂紋 缺陷/起源的描述: 隨著張力強度的波動,這些短裂紋常伴有輕微的表面凹陷,常發生于二冷區的上部,在熱坯上就可以檢測出.原因 糾正措施 拉速過快 降低拉速 拉澆溫度過高 降低拉速

保護渣/潤滑油量不足 改變保護渣/增加潤滑油加入量 結晶器倒錐度不夠,結晶器表面缺陷 更換結晶器 變化的振動/拉速 保持穩定值

二冷水溫度梯度太大 減少冷卻水量 縱向拉應力 檢查校正弧度

合金元素增加裂紋敏感性 如有可能改變化學成分 1.10.4.1.4星裂 缺陷/起源的描述: 發生在結晶器底部的坯殼上,只能通過火焰輕度清理,打磨或酸洗后才能檢測出,小斷面尺寸很少發生.原因 糾正措施

結晶器底部極度磨損 更換結晶器 結晶器鍍Cr層磨掉 更換結晶器

保護渣/潤滑油量不足 改變保護渣/增加潤滑油加入量 由于溫度的變化而產生熱應力 保持穩定的拉速和水量 二冷水太強 減少二冷水量

由于弧度不當而產生的機械應力 檢查校正弧度

1.10.4.1.5異常的振痕 缺陷/起源的描述: 主要的表面裂紋起源于結晶器頂部,深度的振痕會導致橫裂,淺的振痕發生翻皮,輕輕地角磨后就可檢查測出.原因 糾正措施 振幅太大 提高頻率

保護渣/潤滑油量不足 改變保護渣/增加潤滑油加入量 結晶器角部有裂紋 更換結晶器

懸殼 改變保護渣/增加潤滑油加入量,防止短時間溢鋼;避免液面急劇升降.1.10.4.1.6皮下氣泡 缺陷/起源的描述: 一種主要的表面缺陷,發生在結晶器內.多數為體積小,氣體活性高的,只通過表面清理就可以檢測出,間距0.5~3mm不規則分布,圓形的,球形的或橢圓形的,最大為皮下5mm.也包括細孔,針孔.原因 糾正措施

脫氧或脫氣不足 干燥合金元素

潮濕的保護渣/潤滑油 使用干燥的保護渣/無水潤滑油

彎月面的擾動 提高脫氧效率，降低通氬量，增加水口侵入深度 水口插入深度太深，通氬距離太遠 抬高中包 耐材潮濕 更好地干燥中間包 拉澆溫度太高 降低拉速或停澆

1.10.4.1.7低倍夾渣 缺陷/起源的描述: 主要的表面缺陷，主要的發生在結晶器內，拉澆之初，更換中包之后和拉澆結束時，尺寸為5-10mm，深度為10mm，輕微的表面清理后即可檢測到。原因 糾正措施

保護渣不合適（粘度，流動性及熔點不對）更換保護渣 保護渣/潤滑受潮 干燥保護渣，使用無水潤滑油 耐材過度磨損 更換中包包襯

彎月面的擾動 增強脫氧效果，降低氬氣量，增加水口侵入深度 拉澆溫度過低 增加拉速，更換大包

Mn硅酸鹽的凝結物 檢查Mn/Si比，使用EMS

1.10.4.1.8重接 缺陷/起源的描述: 與振痕類似，多數發生在彎月面區域內夾渣聚集處，深度可達5mm裂紋形狀。嚴重的重接在熱坯上可見。原因 糾正措施 振幅太大 增快頻率 液位波動 保持液位穩定

水口侵入深度不足或不正確 調節中包高度 拉速變化極快 保持拉速恒定 1.10.4.1.9橫向凹陷 缺陷/起源的描述: 與重接類似，發生在結晶器內，大多數情況下都各有不同，在熱坯上就克檢測出來，凹痕長度達到50mm，深度達到10mm，在同一水平上。原因 糾正措施

拉速變化大 保持拉速穩定

澆注液位變化太大 保持彎月面液位恒定

1.10.4.1.10菱形 缺陷/起源的描述: 易發于小斷面鑄坯的包晶或高碳鋼，起源于結晶器內或二冷區內。原因 糾正措施

兩相鄰結晶器壁的冷卻強度不同 更換結晶器

由于變形在二冷區產生拉伸應力 仔細調節結晶器足輥以限制拉應力 結晶器過冷 增加Δ-T，增加拉速 偏心澆注 對中注流中心

1.10.4.1.11鼓肚 缺陷/起源的描述: 發生在鑄坯支撐區域，特別是大斷面鑄坯，嚴重的鼓肚（凹陷）會導致內部缺陷（角裂）原因 糾正措施

鑄坯支撐段太短 增長鑄坯支撐的長度

相對于坯殼的厚度，支撐輥間距太大 縮短輥間距，或增加支撐輥 拉速太快 降低拉速 拉澆溫度太高 降低拉速 偏心澆注 對中注流中心 拉矯機壓力過大 降低壓力

1.10.4.1.12凹陷

縱向凹陷寬5-20mm，深度達到4mm長度為幾米，由于保護渣粘度太大，發生在彎月面區，由于保護渣產生分離的效果，形成二層薄的球子晶會在二冷區引起凹陷，張力和內部裂紋?；鹧媲謇頃箖炔苛鸭y開裂。原因 糾正措施

保護渣不當 更換保護渣

彎月面內擾動 提高脫氧效果，減少通氬量，增加水口深度 偏心澆注 對中注流中心

1.10.4.2.1內部缺陷

如果是嚴重的內部缺陷，通常在火切機就應檢驗出來，如較重的分層，夾渣，偏析。通常是在取樣后檢測出來的。

發生較頻繁的內部缺陷是內裂，中心偏析，氧化物夾雜和中心疏松。這些缺陷的原因為材料，拉澆工藝和設備。特別是凝固條件會產生很多缺陷。

凝固組織的描述：

球狀邊緣區細結晶體是由結晶器的熱吸收而形成的。

柱狀樹枝晶區是由局部冷卻到凝固點以下而形成的，晶體沿著溫降的方向成長。晶體的寬度受二冷水量和中包過熱度的影響。球狀心部區域在過冷區形成，由于鑄坯中心低溫降而產生的。如果無此區可能是過熱度太高而且是對柱狀晶敏感的鋼種。

鋼中的雜質和離析物被推向樹枝晶的前沿并形成結晶體的晶核。我們對下列部分內部缺陷進行說明： *中間裂紋 *角裂

*三角點裂紋 *中心裂紋 *對角線裂紋 *擠壓裂紋 *彎曲矯直裂紋 *冷裂

*近表面偏析線 *縮孔和中心疏松 *中心偏析 *非金屬夾渣

1.10.4.2.2中間裂紋 缺陷/起源描述：

位于表面和鑄坯中心的中間，起源于二冷區后的區域。出現率受鋼種的化學成分的影響。如果二冷區過冷和鑄坯回熱，拉澆溫度高產生裂紋。原因 糾正措施

二冷水過強 減少二冷水量 拉速太低 拉高拉速

結晶器過冷 提高Δ-T，提高拉速

坯殼回熱 檢查二冷水的分配，檢查可能堵塞的噴嘴

結晶器倒錐度不足 檢查結晶器倒錐度，檢查結晶器的磨損情況 鋼種對裂紋敏感 如有可能，改變化學成分

1.10.4.2.3角裂

缺陷/起源描述：如果在結晶器內有較大的菱形或二冷區有鼓肚，在二相區脆弱的樹枝狀凝固組織在靠近角部形成裂紋，多發于大斷面鑄坯上。原因 糾正措施

相對于坯殼厚度支撐輥間距太大 縮短間距，降低拉速 支撐輥太短 增長支撐輥長度，降低拉速

結晶器倒錐度不足 改變倒錐度，檢查結晶器磨損情況 相鄰兩邊冷卻強度不同 檢查結晶器幾何形狀 偏心注流 對中注流中心

1.10.4.2.4三角點裂紋 缺陷/起源描述：

發生與凝固前沿相遇區，由于鼓肚產生拉伸應力而引起的，同時也產生窄邊偏析。原因 糾正措施

鑄坯支撐太短 增加鑄坯支撐長度，降低拉速

相對于坯殼厚度支撐輥間距太大 縮短輥間距，增加輥子，降低拉速

Mn含量太高（Mn最大為0.9%，Mn/S比最小為30/1）如有可能改變化學成分

1.10.4.2.5中心裂紋 缺陷/起源描述：

中心裂紋在凝固前沿由分層,(H)裂及許多鑄坯中心樹枝不規則二冷縮孔所構成.原因 糾正措施

由凝固末期溫度梯度過高,在相鄰之間形成收縮和張力 減少二冷水量或增快拉速

縮孔由于成分分離后,從樹枝晶間或松散的晶體聚集處的偏析成分而形成的 拉澆溫度太高 液芯末端的輥子偏斜 檢查輥子對正

1.10.4.2.5對角線裂紋 缺陷/起源描述：

特別多見于小斷面鑄坯,經常發生于菱形的小方坯,在鈍形邊上,起源結晶器,或二冷區,裂紋的長度取決于應力的強度和間距.原因 糾正措施

相鄰兩邊冷卻強度不同 檢查結晶器冷卻

倒錐度不足 更換結晶器,檢查結晶器磨損情況 拉速太低 提高拉速

結晶器內過冷 提高ΔT,提高拉速

坯殼回熱 檢查二冷水的分布,檢查可能堵塞的噴嘴

1.10.4.2.5擠壓裂紋 缺陷/起源描述：

如液芯在變形區較粗時,擠壓裂紋為垂直鑄坯軸心線的方向.如液芯在變形區較細時,其為平行壓輥軸線方向,大多數裂紋被殘余鋼水填充(=壓力裂紋)原因 糾正措施

輸送輥不對正 檢查輥子對中情況 擠壓輥處的變形太大 降低液壓缸壓力

1.10.4.2.6彎曲矯直裂紋 缺陷/起源描述：

頻發于鑄坯有張力的兩側,順著鑄坯中心的方向,經常發生于鑄坯底側(連鑄外側),當在彎曲的應力和內弧的矯直應力超過坯殼的塑變后面產生彎曲矯直裂紋.原因 糾正措施

輥子移位 檢查設備對中

矯直溫度太低(應大于850度)提高拉速,在快換中包時停掉二冷水

1.10.4.2.7冷裂 缺陷/起源描述：

發生在結晶器內靠近鑄坯的表面,或是在二冷區,鑄坯中心,大多數情況與鑄坯同向.原因 糾正措施

倒錐度不足 更換結晶器,檢查結晶器磨損情況 拉速太低 提高拉速

結晶器內過冷 提高ΔT,提高拉速 二冷水過強 減少冷卻水量

1.10.4.2.7靠近表面的偏析線 缺陷/起源描述：

三角點裂紋和冷卻裂紋由于被偏析殘余鋼水填充而形成偏析線,由于漂浮的作用夾渣也能在內部上方形成偏析線.原因 糾正措施

拉澆溫度過低 提高拉速/更換大包 拉澆溫度過高 降低拉速/使用EMS 彎月面擾動嚴重 提高鋼水脫氧能力,減少通氬量,增加水口侵入深度

中包工作層耐材不好 更換材料,中包不滿一半不開澆,保持中包液位不低于200mm.

第五篇：板坯連鑄系統中PLC控制功能與技術實現論文

板坯連鑄系統簡介

以板坯連鑄機生產工藝的特點為分級依據，可以把板坯連鑄系統分為基礎自動化系統以及過程控制計算機系統兩級系統，其中一級為自動化系統，是運行基礎；二級帶有部分管理功能?；A自動化系統是一套完整的電/儀一體化系統，在系統運行中起著非常重要的作用，它能夠完成各工藝裝置的順序控制以及相關操作，可以對工藝參數進行設置，還可以對工藝參數與設備狀態進行顯示與預警，對工藝流程進行監控。另外，其還有通信功能。過程控制計算機系統有質量跟蹤、參數設定以及鑄機的模型計算的功能。除此之外，對于網絡的相關配置問題，通過 PLC 與上位機之間的信息轉換與以太網相連接，利用 TCP/IP 協議完成數據轉換。板坯連鑄系統中 PLC 控制功能說明

2.1 大包回轉臺及中間罐車控制

一方面，對裝有合格鋼水的鋼水包，一般要通過行車的吊運運至大包回轉臺的鋼包臂上，此時包臂會運轉到澆注位置等待澆鑄。

另一方面，提前預熱好的中間罐通過中間罐車運送至結晶器的上方，此時中間罐會下降以完成對中就位；在準備工作完成后，鋼水罐開始下降，到達指定位置后就要手動開啟滑動水口，隨之鋼水就會通過長水口流入中間罐，等到中間罐內的鋼水質量達到指定要求后就需要人工開啟中間罐塞棒，這時鋼水就會通過侵入式水口流入結晶器內，從而完成這一工序。

2.2 送引錠、脫引錠控制

（1）送引錠：當送引錠指令發出后，引錠桿存放小車會向下反轉運行，當引錠桿到達切割后輥道位置時四個對中缸將開始進行對中，隨之切割前、切割下、切割后輥道自動運行，將引錠桿送至水平扇形段內。當引錠桿尾部離開 2# 光電管時，切割后輥道就會停止運行，當其到達 1# 光電管時，切割下及切割前輥道就會停止運行，隨之輥道就會以 5 米/分的速度在扇形段內運行，與此同時解碼器也開始對其進行跟蹤記錄，最后將引錠桿送入結晶器下口。（2）脫引錠：當引錠桿從扇形段出來達到 1# 光電管時，引錠頭就會與鑄坯分離，當引錠桿到達 2# 光電管時切割后輥道就會停止，隨之引錠桿被移出。

2.3 火焰切割機自動切割控制

在自動狀態下，紅外定尺系統會給火焰切割機的 PLC 發出信號，火焰切割機只有在接收到信號時才會進行工作。首先，火焰切割機會先進行預壓緊，與此同時切割槍開始運動，當切割槍運轉至鑄坯邊緣時，預煤氣閥以及熱氧閥就會自動打開；當其運轉到之前紅外定尺系統所檢測的定尺距離后，火焰切割機的壓頭開始下壓隨之切割氧與粒化水打開，進行切割工作。當切割槍到達切割下輥道邊緣時，切下輥就會開始向下方擺動，一直等到切割槍離開切下輥，其才能夠向上擺回到原位。

2.4 輸送輥道及推鋼機控制

輸送輥道系統是由移載下線輥道、切割后輥道、切割下輥道以及切割前輥道這四道工序組成。在輸送輥道系統運行過程中主要有五個具體步驟：（1）火焰切割機在對鋼坯切割完畢后發出切割完畢信號，隨之切割后輥道開始正轉；（2）在 2# 光電管檢測到鑄坯的情況下，移載下線輥道開始運作；（3）當鑄坯尾部離開 2# 光電管時，之前運轉的切割后輥道停止運作；（4）在 3# 光電管檢測到鑄坯的情況下，之前運行的移載下線輥道就會停止運作；（5）下線輥道運行停止時說明鑄坯已成型，再利用推鋼機把鑄坯轉移到冷床上進行冷卻。

這樣就可以科學的對鑄坯進行生產。板坯連鑄系統中 PLC 控制技術的實現

3.1 變頻調速控制技術

在現代板坯連鑄系統中，變頻調速控制技術已在各個設備中廣泛應用；主要包括推鋼機、火焰切割機、輸送輥道、扇形段輥道、結晶器振動、中間罐車以及大包回轉臺等。一般來說，PLC 是通過 Re－mote I/O Scanner 通訊方式來把控制命令傳輸給變頻器的，與此同時，變頻器也將其實時狀態反饋給 PLC 系統。另外，控制程序主要借助 MOV 指令來把速度、正反轉以及啟動停止命令以信息的形式傳送給變頻器，然后利用變頻器的變頻調速功能對整個系統進行自動控制。

3.2 鑄流自動跟蹤技術

鑄流自動跟蹤系統主要是利用物理上的光電轉換原理進行工作的，通過增量式編碼器來完成自動跟蹤。增量式編碼器可以直接利用光電轉換原理來輸出 A、B 以及 Z 相三組方波脈沖；其中，A、B兩組方波脈沖的相位差為 90°，所以能夠比較方便的判斷出旋轉方向；與此不同的 Z 相每轉一個脈沖，所以其常應用與對基準點的科學準確定位。增量式編碼器的技術含量較高，其平均壽命可達幾萬小時以上，而且其構造原理較為簡單，抗干擾的能力較強，有較高的可靠性，比較適用于長距離的傳輸。一般來說，A-B 增量型編碼器多安裝在扇行段驅動輥的電機上，鑄流 PLC 依據增量式編碼器發送的脈沖數來自動計算并完成澆注模式、送引錠模式下的鑄坯測長、電力測速以及二冷區配水等全自動控制。

3.3 大包下渣檢測技術

大包下渣檢測技術是用于檢測包內鋼水含渣量的一項技術。這個系統主要通過高度自動化、智能化的平衡補償技術并比較鋼渣與鋼水導電率來檢測鋼渣在鋼水中的含量，其中還要用到電磁感應的物理原理來對含量進行檢測，然后會通過聲光報警的方式提醒相關操作者及時發出大包水口關閉信號或自己手動關閉大包滑動水口，以此來控制大中包中鋼水的鋼渣含量，進而提高鋼水的清潔度，提升其質量；除此之外，還有效避免了繁瑣的除渣工作，也可以提高鋼坯質量。

3.4 液面自動控制技術

液面自動控制是通過渦流傳感器來對拉坯及澆鋼的速度進行調節的一項技術。一般來說，渦流傳感器具有連續測量結晶器鋼水液面的功能，它可以輸出一系列模擬數據，一般包括隨液面高度線性變化的電壓以及電流，再把信息傳送給液面調節系統，以此完成對拉坯以及澆鋼速度的自動控制，使鋼水液面得以穩定在預定高度。這樣一來，就可以有效的提高連鑄機的工作效率，提升其工作質量，防止溢鋼及漏鋼事故的發生，對鋼坯的質量進行有效的保證。

3.5 紅外定尺技術

所謂的紅外定尺即是通過紅外攝像的方式對鋼坯進行相關數據識別。利用紅外攝像設備對紅熱鋼坯進行遠距離實時成像，將所成圖像轉化為數字化信息，然后傳送給 CPU，再利用 CPU 的計算與模糊識別功能對數字化信息進行相關計算與識別處理，再按照提前設定的定尺長度向 PLC 傳送切割切割信號，使 PLC 控制火焰切割機對鋼坯進行切割。這個系統的技術含量較高，一般具備操作維護簡單、控制精度高以及檢測可靠的特點，在鋼坯處理中發揮非常重要的作用。結束語

綜上所述，在板坯連鑄系統之中 PLC 控制的應用，對于準確、快速控制的實現，連鑄自動化水平、鑄坯質量與產量的提高具有非常重要的作用，而且能夠降低能源消耗，降低機械故障的停機率，使得鑄機的作業率得以有效提高，除此之外，還大大改善了工作環境，提高了工人的工作效率。因此，PLC 控制系統在板坯連鑄系統之中值得推廣應用。

參考文獻

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