第一篇：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（！）1.3.2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，相應的體積縮小（密度增大）是與δ/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 校弧 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。火焰清理會使內部裂紋開裂。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.

第二篇：連鑄技術的發展

內蒙古科技大學 本科生課程論文

題 目：連鑄技術的發展 學生姓名： 學 號： 專 業：09成型 班 級： 指導教師：邢淑清

連鑄技術的發展

摘要：介紹了連鑄的歷史、發展、及其優點，主要闡述了連鑄生產的相關技術及設備的應用;同時詳細的介紹了高效連鑄生產技術和最新連鑄技術的發展。對連鑄技術的發展進行了展望。

關鍵詞：連鑄技術；連鑄設備；高效連鑄技術；發展現狀

Development of Continuous Casting

Technology Abstract：The history, development, continuous of casting and its advantages is introduced in this paper.Mainly elaborated the continuous casting production technology and equipment application.Which detailed introduction of the high efficient continuous casting technology and the latest development of continuous casting technology.And On the development of continuous casting technology is discussed.Key words: Continuous casting technology;Continuous casting equipment;High efficient continuous casting technology.引言

1858年,在鋼鐵協會倫敦會議上,首次提出“無錠澆鑄”的概念。然而,直到20世紀40年代,該工藝才開始商業應用。因為鋼的熔點和熱傳導性高,在此期間,研究者遇到了很多問題。首臺投用的連鑄機是立式的,裝有一個帶彈簧裝置的結晶器。生產率低,常因金屬粘結結晶器而發生漏鋼。結晶器振動的概念由德國一非鐵金屬連鑄的先驅提出,于1952年用于德國某鋼廠的直結晶器立式連鑄機上, 這是連鑄工業化規模的開始。

由于技術限制,多年內連鑄技術只限于小鋼廠,自1970年開始,連鑄開始用于鋼鐵聯合企業生產板坯。對凝固現象的科學合理的透徹理解,導致連鑄快速增長。連鑄技術

1.1連鑄技術簡介

連鑄是把液態鋼用連鑄機澆注、冷凝、切割而直接得到鑄坯的工藝。它是連

接煉鋼和軋鋼的中間環節，是煉鋼生產廠（或車間）的重要組成部分。一臺連鑄機主要是由盛鋼桶、中間包、中間包車、結晶器、結晶器振動裝置、二次冷卻裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置和鑄坯運出裝置等部分組成的。連鑄技術的應用徹底改變了煉鋼車間的生產流程和物流控制，為車間生產的連續化、自動化和信息技術的應用以及大幅度改善環境和提高產品質量提供了條件。此外，連鑄技術的發展，還會帶動冶金系統其他行業的發展，對企業組織結構和產品結構的簡化與優化有著重要的促進作用。1.2連鑄工藝的優點

鋼液的兩種成形工藝：模鑄法和連鑄法比較如圖1所示

圖1 模鑄與連鑄工藝流程的對比圖

可以看出二者的根本差別在于模鑄是在間斷情況下，把一爐鋼水澆鑄成多根鋼錠，脫模之后經初軋機開坯得到鋼坯；而連鑄過程是在連續狀態下，鋼液釋放顯熱和潛熱，并逐漸凝固成一定形狀鑄坯的工藝過程[1]。鋼在這種由液態向固態的轉變過程中，體系內存在動量、熱量和質量的傳輸，相變、外力和應力引起的變形，這些過程均十分復雜，往往耦合進行或相互影響[2]。與模鑄—初軋開坯工藝相比,連鑄工藝具有如下優點[3]：

(1)簡化了鑄坯生產的工藝流程，省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開坯工序。流程基建投資可節省40％，占地面積可減少30％，操作費用可節省40％，耐火材料的消耗可減少15％。

(2)提高了金屬收得率，集中表現在兩方面一是大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失；二是可生產出的鑄坯最接近最終產品形狀，省去了模鑄工藝的加熱開坯 3

工序，減少金屬損失。總體講，連鑄造工藝相對模鑄工藝可提高金屬收得率約9％。

(3)降低了生產過程能耗，采用連鑄工藝，可省去鋼錠開坯均熱爐的燃動力消耗。可節省能耗1／4～1／2。

(4)提高了生產過程的機械化、自動化水平，節省了勞動力，為提高勞動生產率創造了有利條件，并可進行企業的現代化管理升級。1.3我國連鑄技術的發展狀況

中國是世界上研究和應用連鑄技術較早的國家,從20世紀50年代起就開始連鑄技術的研究,60年代初進入到連鑄技術工業應用階段。但是,從60年代末到70年代末,連鑄技術幾乎停滯不前。1982年統計數字表明,世界平均連鑄比為30%左右,而中國的連鑄比僅為6.2%。80年代后,中國連鑄技術進入新的發展時期,從國外引進了一批先進水平的小方坯、板坯和水平連鑄機。80年代中期,中國擁有了第一個全連鑄鋼廠-武鋼第二煉鋼廠。近年來,中國連鑄技術飛速發展。到2005年,中國除海南、寧夏、西藏外,其他各省(市、自治區)都有了連鑄,連鑄比已經達到了97.5%,目前,中國的鋼鐵冶金工藝水平達到了世界中上等水平[4]。

2連鑄生產及關鍵技術

2.1連鑄設備

連鑄機的發展大致經歷了立式→立彎式→弧形→超低頭形→水平等幾個階段。每種機型都各有其特點,有它最適應的范圍,還沒有一種機型可完全取代其他機型。目前, 連鑄機除滿足產量要求外,從生產率、鑄坯品種質量、鑄坯斷面、降低連鑄機高度、節省基建和設備投資等方面綜合分析,弧形連鑄機是被應用的主要機型[3]。但板坯連鑄機的總趨向是用直弧型替代弧型,以消除或減輕鑄坯內弧側夾雜物的積聚問題。

連鑄生產所用設備通常可分為主體設備和輔助設備兩大部分。主體設備主要包括:(1)澆鑄設備-鋼包運輸設備、中間包及中間包小車或旋轉臺;(2)結晶器及其振動裝置;(3)二次冷卻裝置-小方坯連鑄機、大方坯連鑄機和板坯連鑄機有很大差別);(4)拉坯矯直機設備-拉坯機、矯直機、引錠鏈、脫錠與引錠子鏈存放裝置;(5)切割設備-火焰切割機與機械剪切機等。

輔助設備主要包括:(1)出坯及精整設備-輥道、推(拉)鋼機、翻鋼機、火焰

清理機等;(2)工藝設備-中間包烘烤裝置、吹氬裝置、脫氣裝置、保護渣供給與結晶器潤滑裝置等;(3)自動控制與測量儀表-結晶器液面測量與顯示系統、過程控制計算機、測溫、測重、測長、測速、測壓等儀表系統[3]。2.2連鑄關鍵技術

(1)鋼包回轉臺的關鍵技術有:鋼包加蓋,單包升降系統,鋼包稱量系統,防氧化保護澆注系統,鋼包下渣檢測系統,鋼包傾斜機構,長水口自動安裝系統,鋼水質量控制系統,鋼水溫度控制檢測系統,鋼包吹氬攪拌系統,回轉驅動采用液壓馬達的新型驅動系統。

(2)中間包及其烘烤裝置的關鍵技術有:中間包大型化(已達40～80t),中間包結構形狀的優化、擋渣墻的設置和新型耐火材料的利用,鋼水自動稱量反饋系統,中間包冶金技術,采用陶瓷泡沫過濾器過濾各類夾雜物,熱中間包循環使用工藝和設備,浸入式水口快速更換裝置,滑動水口與浸入式水口組合使用及氬氣密封,自動開澆工藝與系統,烘烤裝置自動點火器,浸入式水口內部烘烤技術。

(3)中間包車關鍵技術有:結晶器液面檢測器安裝機構,復雜緊湊的機械結構、電纜及管線走向設計,長水口自動安裝機械手(被設計在中間包車上),中間包傾斜澆注技術(提高金屬收得率)。

(4)結晶器關鍵技術有:結晶器倒錐度,在線熱狀態調寬調錐度系統,結晶器在線停機調厚,高速澆鑄時銅板冷卻水高流速均勻傳熱冷卻結構,渦流式、電磁式、同位素式、浮子式、激光式、超聲波式等各種有效的液面檢控系統,漏鋼預報及熱成像系統,結晶器銅板熱面溫度控制系統及最低進水溫度控制,結晶器電磁攪拌和電磁制動,一個結晶器澆多流鑄坯的插裝式結構,結晶器銅板母材采用合金銅并鍍鎳鉻、鎳鐵合金或鎳鈷合金(提高其高溫抗變形的能力和耐磨性能), 澆鑄寬板坯采用分段式結晶器足輥或高拉速時采用格柵支承結構,浸入式水口隨板坯寬度和拉速變化而變化的最佳工藝特性,保護渣自動供給裝置,保護渣的理化性能檢測設施。

(5)結晶器振動裝置關鍵技術有:液壓伺服振動機構(能在澆鑄過程中改變振幅、頻率和波形偏斜率),緩沖力的優化,高頻率小振幅工藝的優化,振動體質量的最小化及板簧導向系統,外裝式結晶器電磁鋼流控制裝置的支撐與運轉機構,內裝式結晶器電磁鋼流控制裝置的支撐機構,結晶器運動狀況動態監視系統(主要 5

監視摩擦力的變化),結晶器振動反向控制模型(拉速提高,頻率降低,振幅提高)。

(6)零號扇形段的關鍵技術有:調寬調厚裝置及工藝設備參數,設備冷卻、有效潤滑及防漏鋼設施,牢靠的定位與對弧調整功能。

(7)積極采用連鑄新工藝、新成果。引進薄板坯連鑄技術、單晶連鑄技術、連鑄坯高溫熱送熱裝及直接軋制、水平連鑄技術、鑄坯的輕壓下技術以及中間包冶金等技術,將對我國連鑄甚至整個鋼鐵工業的發展起到重要的促進作用。

3高效連鑄生產

3.1高效連鑄作用

3.1.1連鑄坯產量大幅度提高

從1989年到2001年我國連鑄坯產量由1004萬t增加到12 000萬t以上，連鑄比由16．3％提高到87．5％。如果只靠投資新建鑄機，而沒有連鑄機的高效化，新建和原有鑄機都是那樣的低生產率，要想達到這樣的總產量是不可想象的，無論資金投入、場地占用等許多方面都是難以承受的。高效連鑄技術為鋼鐵行業的調整結構降低成本作出了貢獻。3.1.2實現煉鋼車間的爐機匹配

我國的轉爐車間爐容從幾噸到200t都有小方坯生產。由于小方坯鑄機生產能力低，3臺轉爐配4、5臺甚至6臺連鑄機，匹配關系復雜混亂，工藝制度不能保證。這反過來又影響了鑄機生產和鑄坯質量。3.1.3經濟效益

實現高效連鑄使各項技術指標提高，消耗下降，鑄坯質量改善，可使企業降低成本節省投資，獲得很大的經濟效益。3.2提高連鑄機生產率的途徑

提高連鑄機產量，主要是從提高連鑄機拉速和提高連鑄機作業率兩方面著手。

3.2.1提高連鑄機拉速

連鑄機拉速的提高受出結晶器坯殼厚度、液相穴長度（冶金長度）、二次冷卻強度等因素的限制。要針對連鑄機的不同情況，對連鑄機進行高效化改造。

小方坯連鑄機高效化改造的核心就是提高拉速。拉速提高后，為了保證出結晶器坯殼不漏鋼，其核心技術就是優化結晶器錐度，開發新型結晶器，包括：Concast的凸模結晶器（CONVEX MOLD）；Danieli自適應結晶器（DANAM）；VAI的鉆石結晶器（DIAMOLD）；Paul Wurth的多錐度結晶器。雖然結晶器名稱不相同，但其實質就是使結晶器錐度與坯殼收縮相一致，不致于產生氣隙而減慢傳熱，影響坯殼均勻性生長。

目前，國際上小方坯鑄機拉速達到的水平見圖1和表1。

圖1 方坯尺寸與拉速關系

表1小方坯鑄機拉速

名 稱 德馬克 康卡斯特 丹尼立 VAI

斷面/mm×

mm 130×130 150×150 130×130 115×115 155×155

拉速/m.min 4.0-4.3 3.5 4.3 5.1 2.9

結晶器型式 拋物線 凸型 自適應 鉆石 鉆石

小方坯鑄機拉速的提高，表現為單流產量的提高。從世界連鑄發展的歷程來看，20世紀70、80、90年代連鑄機的單流年產量分別為5～6、8～10、15～16萬t。

我國鋼材生產結構是長型材較多,板材比較低(約40%),反映在連鑄機建設上是中小型鋼廠建設小方坯連鑄機較多。據統計,我國共建小方坯連鑄機280臺 7

978流,年產量近6000萬ｔ,平均單流年產量約為6萬ｔ。與國外比較,連鑄機生產率還較低。為提高連鑄機生產率,從20世紀90年代以來,我國對舊有小方坯連鑄機進行了高效化改造,如120mm×120mm方坯拉速由2.0m/min提高到3.0～4.0m/min,150mm×150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5～3.0m/min。目前,我國不少鋼廠的小方坯連鑄機經過高效化改造后,單流年產量已達到15～20萬ｔ的國際水平。3.2.2提高連鑄機作業率

提高連鑄機作業率的技術有：

（1）長時間澆注多爐連澆技術：異鋼種多爐連澆；快速更換長水口；在線調寬；結晶器在線快速調厚度（只需25～30min）；在線更換結晶器（小方坯）；中間包熱循環使用技術；防止浸入式水口堵塞技術。

（2）長時間澆注連鑄機設備長壽命技術：長壽命結晶器，每次鍍層的澆鋼量為20～30萬t；長壽命的扇形段,上部扇形段每次維修的澆鋼量100萬t,下部扇形段每次維修的澆鋼量300～400萬t。

（3）防漏鋼的穩定化操作技術：結晶器防漏鋼預報系統；結晶器漏鋼報警系統；結晶器熱狀態運行檢測系統。

（4）縮短非澆注時間維護操作技術：上裝引錠桿；扇形段自動調寬和調厚技術；鑄機設備的快速更換技術；采用各種自動檢測裝置；連鑄機設備自動控制水平。

3.3提高連鑄坯質量技術 3.3.1提高連鑄坯潔凈度技術

（1）連鑄坯潔凈度評價包括：鋼總氧量T[O]；鋼中微觀夾雜物（＜50μm）；鋼中大顆粒夾雜物量（＞50μm）。不同產品對鋼中潔凈度要求如表6所示。 [6][5] 8

（2）連鑄坯潔凈度是一個系統工程。就連鑄過程而言，要得到潔凈的連鑄坯，其任務是：爐外精煉獲得的“干凈”鋼水，在連鑄過程中不再污染；連鑄過程中應創造條件在中間包和結晶器中使夾雜物進一步上浮去除。連鑄過程鋼水再污染，主要決定于鋼水二次氧化、鋼水與環境（空氣、渣、包襯）相互作用、鋼水流動的穩定性、鋼渣乳化卷渣。

（3）連鑄過程控制鋼潔凈度對策：保護澆注；中間包冶金技術，鋼水流動控制；中間包材質堿性化（堿性復蓋劑，堿性包襯）；中間包電磁離心分離技術；中間包熱循環操作技術；中間包的穩定澆注技術；防止下渣和卷渣技術；結晶器流動控制技術；結晶器EMBR技術。3.3.2提高鑄坯表面質量的控制技術

鑄坯表面質量好壞是熱送熱裝和直接軋制的前提條件。鑄坯表面缺陷的產生主要決定于鋼水在結晶器的凝固過程。要清除鑄坯表面缺陷，應采用以下技術：結晶器鋼液面穩定性控制；結晶器振動技術；結晶器內凝固坯殼生長均勻性控制技術；結晶器鋼液流動狀況合理控制技術；結晶器保護渣技術。3.3.3提高連鑄坯內部質量的控制技術

連鑄坯內部缺陷一般情況在軋制時能焊合消除，但嚴重時會使中厚板力學性能惡化，使管線鋼氫脆和高碳硬線脆斷。鑄坯內部缺陷的產生主要決定帶液芯的鑄坯在二冷區的凝固過程。要消除鑄坯內部缺陷，可采用以下技術措施：低溫澆注技術；鑄坯均勻冷卻技術；防止鑄坯鼓肚變形技術；輕壓下技術；電磁攪拌技術；凝固末端強冷技術；多點或連續矯直技術；壓縮鑄造技術。

[7]4最新連鑄技術的發展

4.1近終形連鑄技術的發展

世界鋼鐵生產者開始尋求技術改進以擴展連鑄的優勢。1989年,德國供應商SMS首次在美國的一個小型鋼廠紐柯鋼廠安裝了一臺薄板坯連鑄機。新設計了漏斗形結晶器,其它與傳統連鑄機相似。導致世界范圍內薄板坯連鑄機的商業化發

展,其厚度范圍在40～70mm 之間,典型拉速為5.5m/min。

薄板坯連鑄機的成功并沒有使鋼鐵工作者進一步尋求技術進步的腳步停止,其代表為R&D在貝西默的獨創帶鋼連鑄概念。1999年,鋼鐵巨頭Nucor/BHP/IHI及Thyssen Krupp steel/Usino r/ VAI開始商業化推廣他們的Cast rip工藝及Euro st rip 工藝,可以直接從鋼水生產出帶鋼(見圖2)。

圖2雙輥帶鋼鑄機

在普遍采用的雙輥帶鋼連鑄工藝中,鋼液倒入兩個柜式旋轉輥中。兩個陶瓷側板擠壓裝有鋼液的鑄輥的前面。鋼殼在兩個輥面間形成,熔融金屬喂入彎月面。坯殼生長至兩輥間的接觸點(最窄點), 在這里兩坯殼相接觸,當它們通過鑄輥時形成連續的鋼帶,從結晶器下面出鑄機。至形成2mm厚的凝固鋼帶僅需0.4s。典型的鑄速為40～130mm/min,依賴于帶鋼厚度、鑄輥尺寸和溶池高度。

鋼梁的首次近終形連鑄是鑄成“狗骨”形毛坯取代正方形或矩形截面,可生產的梁毛坯尺寸為(480～1050)mm×(355～450)mm×(120～165)mm,鑄速為0.45～2.5m/min,其軋制成本較低,生產率較高,能耗降低。4.2 結晶器幾何形狀的演變

結晶器是鑄機的心臟,結晶器設計相應決定了鑄速和生產率。為提高鑄速和生產率,需要適當的結晶器幾何形狀,以提高熱傳輸和降低結晶器摩擦。4.2.1厚板坯連鑄機的直結晶器

從傳統的弧形結晶器到直結晶器的采用,保證在整個結晶器長度內鑄流、坯

殼與結晶器銅板的均勻接觸。使坯殼快速均勻生長,降低拉漏危險。而且,非金屬夾雜容易上升到熔池,保證鑄坯的優良內部質量。4.2.2小方坯的多段結晶器

多段結晶器對高速小方坯連鑄降低漏鋼率較為有效,它由一個主筒結晶器和與之相連的約320mm長的剛性第二段組成。第二段由4塊固定在底板上的水冷銅板組成,通過一個支架和基板套在主結晶器的外面。連鑄過程中,冷卻板通過彈簧作用輕壓鑄坯,冷卻板噴冷卻水加快熱傳輸,冷卻水直接垂直噴射到小方坯蓋板上。這種工藝中,鑄速可達4～4.3m/min,高于傳統有足輥結晶器連鑄機的3.5m/min,而且,漏鋼率也較傳統鑄機降低0.50%～1.0%。4.2.3錐度結晶器

錐度結晶器可用于大方坯/小方坯和板坯連鑄機,拋物線結晶器的引入成為連鑄歷史的轉折點。結晶器錐度依賴于鋼種和鑄速,結晶器設計上考慮鑄坯在結晶器內的鑄坯收縮,以使結晶器與鑄坯接觸,保證良好傳熱。在高速澆鑄下,鋼在結晶器內的停留時間非常短,因此,坯殼必須有足夠的強度以承受液態鋼水的靜壓力,為此,結晶器筒在不同段設計成多種錐度,主要考慮鋼水收縮,保證鋼坯與結晶器的良好接觸。

另一個發展方向是在板坯連鑄機結晶器采用有導角的拋物線錐度,保證整個結晶器長度內鑄坯與銅板直接接觸,促進坯殼快速均勻生長。導角減小了結晶器摩擦,因此可減少銅板磨損。其應用可改善鑄態組織、減少鑄坯角部內部質量缺陷、降低側邊鼓肚。

4.2.4小方坯鑄機的結晶器長度

對高速小方坯,提高結晶器筒長100～200mm,使總長超過傳統的900mm,提高鋼在結晶器內的停留時間,從而提高坯殼強度。4.3結晶器振動的改進 4.3.1液壓結晶器振動

理想的結晶器振動是充分利用結晶器優化設計的前提。液壓結晶器振動采用二個液壓缸控制伺服閥,每個伺服閥預先設定設置點,將結晶器設置成周期性振動。對伺服閥儲存不同的設置點實現相應的振動速度曲線,正弦函數是基本的振動型式。

不同速度曲線的振頻和振幅不同,在澆鑄過程中,鑄速函數能自動與預設定的函數序列相適應。其優點包括:振動曲線、振幅、振頻的在線控制,減少結晶器摩擦,減輕結晶器機械運動,減輕鑄件振痕,提高操作安全和減少維護等。4.3.2板坯連鑄機結晶器振動的三角模式

結晶器振動利于保護最初形成的坯殼,需要一個合理的結晶器正向和負向振動以降低坯殼的拉應力,使結晶器潤滑渣充分滲入并沿模壁鋪展。在正弦振動中,主要問題是在每個振幅中,正滑脫時間較短,高頻振動器使結晶器摩擦增大。為此,開發了三角模式振動,通過調整振動速度,使向上運動的時間長于向下運動,這種較長的正滑脫時間減少了結晶器與凝固坯殼的相對運動,因為負滑脫時間較短,可減小摩擦,降低振痕深度。4.3.3結晶器寬度調整

在線液壓結晶器寬度調整利于生產不同尺寸板坯,減小下線時間。該系統可提高連鑄產品大綱的靈活性,提高生產率。4.3.4結晶器液面自動控制

當前結晶器液面控制通常采用塞棒調整中間包滑板開閉進行。結晶器液面探測可采用放射性同位素,系統擁有一個PID(比例微積分)控制器,可將液面實際控制信號與設定值相比較。控制器根據反饋結果輸出信號促使伺服驅動開閉塞棒激勵器。伺服驅動可控制塞棒位置, 控制精度通常為±2mm。在自動開澆模式,按存儲的時間曲線對結晶器進行設定,如果液面達到固定的設定值,自動從時間曲線控制切換到閉環控制。其主要優點是優良的表面/皮下質量,較輕的振痕深度和低一倍的漏鋼率,因此提高了生產率。4.4電磁攪拌

連鑄坯組織為較外層柱狀晶區為中心等軸晶區所包圍, 柱狀晶的長度直接受過熱度影響,如圖3所示。

圖3過熱度對柱狀晶和等軸晶量的影響

為限制柱狀晶區,中間包內鋼水溫度應接近液相線溫度,EMS(電磁攪拌)能限制柱晶結晶,促進細小規則等軸晶形成。攪拌器的工作原理包括磁場的產生,磁場穿透凝固殼,在鋼液中感應出傅科勒特電流。這種感應電流和磁感應產生一個電磁力,使液態金屬產生運動。通過對流促進液固鋼之間的熱交換,消除殘余過熱,導致凝固前沿的熱梯度減小,柱狀晶生長條件不復存在。這些運動導致柱狀晶枝晶重熔和斷裂,形成更多的等軸晶。圖4示出了電磁攪拌和未攪拌時等軸晶比例對比。

圖4電磁攪拌對晶粒的細化作用

根據需要攪拌器可放于結晶器或結晶器之下。對大方坯/小方坯連鑄機,EMS可提高表面/皮下質量,減少合金偏析、渣坑和針孔,其主要優點是通過增大等軸晶區提高內部質量,減少枝晶搭橋,阻止中心氣孔和中心偏析。

為進一步降低偏析,可在二冷區下部安裝EMS,通過攪拌中心未凝固鋼液,均勻成分,減少中心線偏析發生。

攪拌器類型應根據澆鑄產品的冶金要求和攪拌參數如強度、頻率、磁場方向等進行選擇,而且設計和位置應慎重考慮。

電磁攪拌改變了彎月面形狀,減慢了彎月面鋼液凝固,導致彎月面附近液體流動。在板坯連鑄中,一種AC和DC雙重感應磁場技術被用于進行彎月面控制,另有一種改進的電磁攪拌閘用于控制結晶器自然流動形式。4.5輕壓下

大方坯/板坯連鑄機輕壓下的目的是減少鑄坯的中心偏析。采用調整拉坯段的錐度,對出結晶器后的鑄坯采用外加機械壓力減輕中心疏松、偏析、化學成分不均勻性。通過阻止凝固搭橋,促進粘稠鋼液運動,補償熱收縮。輕壓下參數取決于鑄機布置、鑄速、鋼的化學成分、鋼水過熱度及鑄坯二次冷卻。改進的動態輥縫調整技術可適應拉坯過程中澆鑄參數的變化。4.6連鑄自動化

二級自動化系統能改善質量和提高生產率,連鑄工藝和質量自動控制系統包括結晶器液面控制、鑄坯錐度控制、速度控制數學模型、噴水冷卻系統和長度切割優化等[8]。5發展趨勢

5.1進一步發展高效連鑄技術(傳統連鑄技術的發展方向)[9]。

高效連鑄技術是指連鑄機實現高拉速、高作業率、高連澆爐數及低拉漏率生產高溫無表面缺陷連鑄坯的技術。實現連鑄高效化的前提是：及時為連鑄機供應溫度和成分均合格的鋼水；完善自動檢測的手段和電子計算機的聯網控制；具有高質量的連鑄用保護渣和耐火材料；操作人員具有熟練的操作技術等。實現連鑄高效化，其核心是提高連鑄機的拉速。而提高連鑄機拉速，需要解決結晶器和二冷段的冷卻效果、結晶器的液面控制及相關技術問題。

5.2推廣近終形連鑄技術。

主要包括薄板坯連鑄技術、薄帶連鑄技術、異型坯連鑄技術和噴霧成形等。與傳統工藝相比，它主要具有工藝簡單、生產周期短、能量消耗低、生產成本低、質量較高等優點。這些優點恰好彌補了傳統工藝的不足。此外，利用薄帶連鑄技術的快速凝固效應可以獲得一些難以生產的材料和新功能材料[10]。5.3液芯壓下技術

液芯壓下又稱軟壓下,是在鑄坯出結晶器下口后,對帶液芯的鑄坯的坯殼施加擠壓,使其減薄到目標厚度。根據液芯壓下的終點位置又分靜態壓下和動態壓下。液芯壓下的終點位置不變,在一個扇形段內結束的稱靜態液芯壓下。動態液芯壓下是指根據鋼種、過熱度、澆注速度及冷卻模型計算液芯長度,依據液芯長度在合適的鑄坯長度上分配鑄坯壓下量,且使液芯壓下終點處于合適固相率的區域。動態液芯壓下可細化晶粒,減少中心偏析,明顯提高鑄坯的內部質量。由于靜態液芯壓下是在固定位置實施,而不是在鑄坯的凝固末端,普遍認為對鑄坯內部質量的提高不大。目前CSP、QSP采用的是靜態液芯壓下,FTSR采用的是動態液芯壓下技術[11,12]。

6結論

(1)我國連鑄比已超過世界平均水平，接近工業發達國家水平，連鑄比可以說接近飽和狀態。

(2)我國小方坯連鑄機高效化改造取得很大成績。小方坯連鑄機單流產量已達到國際先進水平。但我國連鑄機平均作業率與世界連鑄機平均水平還存在較大差距。提高連鑄機作業率以增加連鑄機產量還有較大發展潛力。

(3)經過近10多年來的努力，我國連鑄在高效化改造、新技術的應用等方面取得了很大成就，就大中型企業連鑄機裝備水平來看已與國外鋼廠水平相當。要重視工藝軟件技術開發與創新，新技術要用出實效來。要依靠傳統的板坯和大方坯連鑄機來生產和解決高品質、高附加值的連鑄坯質量問題。

參考文獻

[1]陳雷．連續鑄鋼[M]．北京：冶金工業出版社，2004．8-10．

[2]干勇，仇圣桃，蕭澤強．連續鑄鋼過程數學物理模擬[M]．北京：冶金工業出版社，2001．15-20． [3]周建男．鋼鐵生產工藝裝備新技術[M]．北京：冶金工業出版社，2004．25-100．

[4] 王雅貞，張巖，劉術國．新編連續鑄鋼工藝及設備[ M] ．北京： 冶金工業出版社，1999．6-15． [5]吳長壽，夏祥生．談中國鋼鐵連鑄的發展[J]．江西冶金，2002，22(3)：1-4． [6] 蔡開科．連鑄技術發展[J]．山東冶金，2004，26(1)：1-8．

[7] G.P.Kang,G.Shin, C.G.Kang.Development of New Model of Mold Oscillator in Continuous Casting[J].Journal of Mechanical Science and Technology,2007,21:421-425.[8] 張成元，鄭林．我國連鑄技術的發展[J]．山西冶金,2007，106(30)：15-30． [9] 張海軍，薛慶國．連鑄技術的最新發展趨勢[J]．寬厚板，2005，11(6)：42-45． [10]吳建鵬，余新河．薄板坯連鑄技術的現狀及應用分析[J]．煉鋼．2005，21(4)，45-52． [11] 鄭林，趙俊．近終形連鑄技術的研究現狀及發展前景[J]．江蘇冶金，2006，34(2)：8-11． [12]許中波．我國連鑄技術的現狀與展望[J]，煉鋼，2000，16(6)：1-5．

第三篇：連鑄檢測和控制八大技術

連鑄檢測和控制八大技術

連鑄的特點之一是易于實現自動化。實行自動化的目的在于改善操作人員的工作環境，減輕勞動強度，減少人為因素對生產過程的干擾，保證連鑄生產和鑄坯質量的穩定，優化生產過程和生產計劃，從而降低成本。自上世紀80年代以來，冶金自動化裝備技術的可靠性、實用性、可操作性和可維護性都得到極大的改善，不斷提高的性能價格比使冶金自動化裝備技術得到快速推廣應用。

目前，連鑄自動化系統基本上包括信息級、生產管理級、過程控制級和設備控制級。信息級的主要功能是搜集、統計生產數據供管理人員研究和作出決策；生產管理級主要是對生產計劃進行管理和實施，指揮過程計算機執行生產任務；過程控制級接收設備控制級提供的各類數據和設備狀態，指導和優化設備控制過程；設備控制級指揮現場的各種設備(如塞棒、滑動水口、拉矯機、切割設備等)按照工藝要求完成相應的生產操作。其中，設備控制級和過程控制級自動化最為關鍵，直接關系到連鑄機生產是否順暢和連鑄坯的質量。目前，在國內外連鑄機上已成功應用的檢測和控制的自動化技術主要包括以下幾種：

1．鋼流夾渣檢測技術

當大包到中間包的長水口或中間包到結晶器的浸入式水口中央帶渣子時，表明大包或中間包中的鋼水即將澆完，需盡快關閉水口，否則鋼渣會進入中間包或結晶器中。目前，常用的夾渣檢測裝置有光導纖維式和電磁感應式。檢測裝置可與塞棒或滑動水口的控制裝置形成閉環控制，當檢測到下渣信號自動關閉水口，防止渣子進入中間包或結晶器。

2．中間包連續測溫

測定中間包內鋼水溫度的傳統方法是操作人員將快速測溫熱電偶插人中間包鋼液中，由二次儀表顯示溫度。熱電偶為一次性使用，一般每爐測溫3至5次。如果采用中間包加熱技術，加熱過程中需隨時監測中間包內鋼液溫度，則連續測溫裝置更是必不可少。目前，比較常用的中間包連續測溫裝置是使用帶有保護套管的熱電偶，保護套管的作用是避免熱電偶與鋼液接觸。熱電偶式連續測溫的原理較為簡單，關鍵的問題是如何提高保護套管的使用壽命和縮短響應時間。國外較為成熟的中間包連續測溫裝置的保護套管的使用壽命可達幾百小時。國內有少量連鑄機采用國產的中間包連續測溫裝置，使用性能基本滿足中間包測溫要求。

3．結晶器液面檢測與自動控制

結晶器液面波動會使保護渣卷入鋼液中，引起鑄坯的質量問題，嚴重時導致漏鋼或溢鋼。結晶器液面檢測主要有同位素式、電磁式、電渦流式、激光式、熱電偶式、超聲波式、工業電視法等。其中，同位素式液面檢測技術最為成熟、可靠，在生產中采用較多。液面自動控制的方式大致可分為三種類型：一是通過控制塞棒升降高度來調節流入結晶器內鋼液流量；二是通過控制拉坯速度使結晶器內鋼水量保持恒定；三是前兩種構成的復合型。

4．結晶器熱流監測與漏鋼預報技術

在連鑄生產中，漏鋼是一種災難性的事故，不僅使連鑄生產中斷，增加維修工作量，而且常常損壞機械設備。粘結漏鋼是連鑄中出現最為頻繁的一種漏鋼事故。為了預報由粘結引起的漏鋼，國內外根據粘結漏鋼形成機理開發了漏鋼預報裝置。當出現粘結性漏鋼時，粘結處銅板的溫度升高。根據這一特點，在結晶器銅板上安裝幾排熱電偶，將熱電偶測得的溫度值輸入計算機中，計算機根據有關的工藝參數按一定的邏輯進行處理，對漏鋼進行預報。根據漏鋼的危險程度不同，可采取降低拉速或暫時停澆的措施，待漏鋼危險消除后恢復正常拉速。采用熱流監測與漏鋼預報系統可大大降低漏鋼頻率。比利時的Sidmar鋼廠板坯連鑄機自1991年安裝了結晶器熱流監測與漏鋼預報系統后，粘結漏鋼由每年的14次降低為1次。此外，熱流監測系統還能夠根據結晶器內熱流狀況預報縱裂發生的可能性以及發生的位置。同時，因為保護渣的性能影響結晶器的熱流，故熱流監測系統所收集的熱流數據可用來比較保護渣的性能，為選擇合適的保護渣提供依據。

5．二冷水自動控制

同一臺連鑄機在開澆、澆鑄不同鋼種以及拉速變化時需要及時對二冷水量進行適當調整。早期連鑄采用手動調節閥門來改變二冷水量，人為因素影響很大，在改變拉速時往往來不及調整，造成鑄坯冷卻不均勻。二冷水的自動控制方法主要可分為靜態控制法和動態控制法兩類。靜態控制法一般是利用數學模型，根據所澆鑄的斷面、鋼種、拉速、過熱度等連鑄工藝條件計算冷卻水量，將計算的二冷水數據表存入計算機中，在生產工藝條件變化時計算機按存入的數據找出合適的二冷水控制量，調整二冷強度。靜態控制法是目前廣泛采用的二冷水控制方法，在穩定生產時基本能夠滿足要求。根據二冷區鑄坯的實際情況及時改變二冷水的控制方法為動態控制。目前能夠測得的鑄坯溫度僅為表面溫度，如果能夠準確測得鑄坯的表面溫度，則可根據表面溫度對二冷水及時調整。但是，鑄坯表面覆蓋的一層氧化鐵皮、水膜以及二冷區存在的大量水蒸氣嚴重影響測量結果的準確性。因此，在實際生產中根據實測的鑄坯表面溫度進行動態控制的方法很少被采用。比較可行的方法是進行溫度推算控制法。溫度推算控制法的思路是將鑄坯整個長度分成許多小段，根據鑄坯凝固傳熱數學模型每隔一定時間(例如20秒)計算出每一小段的溫度，然后與預先設定的鑄坯所要求的最佳溫度相比較，根據比較結果給出最合適的冷卻水量。在二十世紀80年代中后期，歐洲、日本以及美國的一些先進的連鑄機已逐步采用二冷動態控制系統。我國現有的大部分鑄機采用靜態控制法控制二冷水量，引進的現代化板坯連鑄機、薄板坯連鑄機等一般采用溫度推算動態控制法進行二冷水的調節。

6．鑄坯表面缺陷自動檢測 連鑄坯的表面缺陷直接影響軋制成品的表面質量，熱裝熱送或直接軋制工藝要求鑄坯進加熱爐或均熱爐必須無缺陷。因此，必須進行表面質量在線檢測，將有缺陷的鑄坯篩選出來進一步清理，缺陷嚴重的要判廢。目前，比較成熟的檢測方法有光學檢測法和渦流檢測法。光學檢測法是用攝像機獲取鑄坯表面的圖像，圖像經過處理后，去掉振痕及凹凸不平等信號，只留下裂紋信號在顯示器上顯示，經縮小比例后在打印機上打印出圖形，打印紙的速度與鑄坯同步。操作人員觀察打印結果對鑄坯表面質量做出判斷，決定切割尺寸并決定是否可直接熱送。當裂紋大于預定值時，應調整切割長度，將該部分切除，盡可能增加收得率。渦流檢測法利用鑄坯有缺陷部位的電導率和磁導率產生變化的原理來檢測鑄坯的表面缺陷。

7．鑄坯質量跟蹤與判定

鑄坯質量跟蹤與判定系統是對所有可能影響鑄坯質量的大量工藝參數進行收集與整理，得到不同鋼種、不同質量要求的各種產品的工藝數據的合理控制范圍，將這些參數編制成數學模型存入計算機中。生產時計算機對澆鑄過程的有關參數進行跟蹤，根據一定的規則(即從生產實踐中總結歸納出來的工藝參數與質量的關系)給出鑄坯的質量指標，與生產要求的合理范圍進行對比，給出產品質量等級。在鑄坯被切割時，可以在鑄機上打出標記，操作人員可以根據這些信息對鑄坯進一步處理。

8．動態輕壓下控制

輕壓下是在線改變鑄坯厚度、提高內部質量的有效手段，主要用于現代化的薄板坯連鑄中。帶輕壓下功能的扇形段的壓下過程由液壓缸來完成，對液壓缸的控制非常復雜，需要計算機根據鋼種、拉速、澆鑄溫度、二冷強度等工藝參數計算出最佳的壓下位置以及每個液壓缸開始壓下的時間、壓下的速度。目前，國內薄板坯連鑄機動態輕壓下的設備及控制系統均全套引進。總體上講，我國的連鑄自動化水平與歐、美、日等發達國家相比還相當落后。發達國家的連鑄機正朝著全自動、智能化、無人澆鑄的方向發展。連鑄機的操作人員越來越少。例如，奧鋼聯林茨廠1997年投產的年產量為120萬噸的單流板坯連鑄機只有5名操作人員(同類鑄機為9人)和兩個操作站(一般為5個)。開澆、鋼包和保護渣等操作、溫度測量、機械手取樣、缺陷分析、結晶器液面控制、中間包浸入式水口的更換、漏鋼預報、火焰切割、打印標記機的操作等所有運行區域的操作都自動運行。國內除了少數引進和近年來新建的連鑄機自動化水平較高以外，其它連鑄機基本靠常規儀表和一般電氣設備進行控制，計算機控制的項目較少，很多靠手動控制。從普及的程度來看，二冷自動配水已為國內大多數鑄機所采用，其次為結晶器液面檢測與自動控制。近年來，已有少數連鑄機采用中間包連續測溫技術，但其它如鋼流夾渣檢測、結晶器熱流監測與漏鋼預報、鑄坯表面缺陷自動檢測、鑄坯質量跟蹤與判定系統等則很少被采用。從總體趨勢看，連鑄機的產量越來越高，鑄坯質量也越來越好，但連鑄機的操作人員卻越來越少，這是實現自動化控制的必然結果。因此，如何提高連鑄機的自動化水平是擺在國內鋼鐵企業面前的一個不容忽視的問題。

第四篇：連鑄檢測和控制八大技術（定稿）

連鑄檢測和控制八大技術

連鑄的特點之一是易于實現自動化。實行自動化的目的在于改善操作人員的工作環境，減輕勞動強度，減少人為因素對生產過程的干擾，保證連鑄生產和鑄坯質量的穩定，優化生產過程和生產計劃，從而降低成本。自上世紀80年代以來，冶金自動化裝備技術的可*性、實用性、可操作性和可維護性都得到極大的改善，不斷提高的性能價格比使冶金自動化裝備技術得到快速推廣應用。目前，連鑄自動化系統基本上包括信息級、生產管理級、過程控制級和設備控制級。信息級的主要功能是搜集、統計生產數據供管理人員研究和作出決策；生產管理級主要是對生產計劃進行管理和實施，指揮過程計算機執行生產任務；過程控制級接收設備控制級提供的各類數據和設備狀態，指導和優化設備控制過程；設備控制級指揮現場的各種設備(如塞棒、滑動水口、拉矯機、切割設備等)按照工藝要求完成相應的生產操作。其中，設備控制級和過程控制級自動化最為關鍵，直接關系到連鑄機生產是否順暢和連鑄坯的質量。目前，在國內外連鑄機上已成功應用的檢測和控制的自動化技術主要包括以下幾種： 1．鋼流夾渣檢測技術

當大包到中間包的長水口或中間 包到結晶器的浸入式水口中央帶渣子時，表明大包或中間包中的鋼水即將澆完，需盡快關閉水口，否則鋼渣會進入中間包或結晶器中。目前，常用的夾渣檢測裝置有光導纖維式和電磁感應式。檢測裝置可與塞棒或滑動水口的控制裝置形成閉環控制，當檢測到下渣信號自動關閉水口，防止渣子進入中間包或結晶器。2．中間包連續測溫

測定中間包內鋼水溫度的傳統方法是操作人員將快速測溫熱電偶插人中間包鋼液中，由二次儀表顯示溫度。熱電偶為一次性使用，一般每爐測溫3至5次。如果采用中間包加熱技術，加熱過程中需隨時監測中間包內鋼液溫度，則連續測溫裝置更是必不可少。目前，比較常用的中間包連續測溫裝置是使用帶有保護套管的熱電偶，保護套管的作用是避免熱電偶與鋼液接觸。熱電偶式連續測溫的原理較為簡單，關鍵的問題是如何提高保護套管的使用壽命和縮短響應時間。國外較為成熟的中間包連續測溫裝置的保護套管的使用壽命可達幾百小時。國內有少量連鑄機采用國產的中間包連續測溫裝置，使用性能基本滿足中間包測溫要求。3．結晶器液面檢測與自動控制

結晶器液面波動會使保護渣卷入鋼液中，引起鑄坯的質量問題，嚴重時導致漏鋼或溢鋼。結晶器液面檢測主要有同位素式、電磁式、電渦流式、激光式、熱電偶式、超聲波式、工業電視法等。其中，同位素式液面檢測技術最為成熟、可*，在生產中采用較多。液面自動控制的方式大致可分為三種類型：一是通過控制塞棒升降高度來調節流入結晶器內鋼液流量；二是通過控制拉坯速度使結晶器內鋼水量保持恒定；三是前兩種構成的復合型。4．結晶器熱流監測與漏鋼預報技術

在連鑄生產中，漏鋼是一種災難性的事故，不僅使連鑄生產中斷，增加維修工作量，而且常常損壞機械設備。粘結漏鋼是連鑄中出現最為頻繁的一種漏鋼事故。為了預報由粘結引起的漏鋼，國內外根據粘結漏鋼形成機理開發了漏鋼預報裝置。當出現粘結性漏鋼時，粘結處銅板的溫度升高。根據這一特點，在結晶器銅板上安裝幾排熱電偶，將熱電偶測得的溫度值輸入計算機中，計算機根據有關的工藝參數按一定的邏輯進行處理，對漏鋼進行預報。根據漏鋼的危險程度不同，可采取降低拉速或暫時停澆的措施，待漏鋼危險消除后恢復正常拉速。采用熱流監測與漏鋼預報系統可大大降低漏鋼頻率。比利時的Sidmar鋼廠板坯連鑄機自1991年安裝了結晶器熱流監測與漏鋼預報系統后，粘結漏鋼由每年的14次降低為1次。此外，熱流監測系統還能夠根據結晶器內熱流狀況預報縱裂發生的可能性以及發生的位置。同時，因為保護渣的性能影響結晶器的熱流，故熱流監測系統所收集的熱流數據可用來比較保護渣的性能，為選擇合適的保護渣提供依據。

5．二冷水自動控制

同一臺連鑄機在開澆、澆鑄不同鋼種以及拉速變化時需要及時對二冷水量進行適當調整。早期連鑄采用手動調節閥門來改變二冷水量，人為因素影響很大，在改變拉速時往往來不及調整，造成鑄坯冷卻不均勻。二冷水的自動控制方法主要可分為靜態控制法和動態控制法兩類。靜態控制法一般是利用數學模型，根據所澆鑄的斷面、鋼種、拉速、過熱度等連鑄工藝條件計算冷卻水量，將計算的二冷水數據表存入計算機中，在生產工藝條件變化時計算機按存入的數據找出合適的二冷水控制量，調整二冷強度。靜態控制法是目前廣泛采用的二冷水控制方法，在穩定生產時基本能夠滿足要求。根據二冷區鑄坯的實際情況及時改變二冷水的控制方法為動態控制。目前能夠測得的鑄坯溫度僅為表面溫度，如果能夠準確測得鑄坯的表面溫度，則可根據表面溫度對二冷水及時調整。但是，鑄坯表面覆蓋的一層氧化鐵皮、水膜以及二冷區存在的大量水蒸氣嚴重影響測量結果的準確性。因此，在實際生產中根據實測的鑄坯表面溫度進行動態控制的方法很少被采用。比較可行的方法是進行溫度推算控制法。溫度推算控制法的思路是將鑄坯整個長度分成許多小段，根據鑄坯凝固傳熱數學模型每隔一定時間(例如20秒)計算出每一小段的溫度，然后與預先設定的鑄坯所要求的最佳溫度相比較，根據比較結果給出最合適的冷卻水量。在二十世紀80年代中后期，歐洲、日本以及美國的一些先進的連鑄機已逐步采用二冷動態控制系統。我國現有的大部分鑄機采用靜態控制法控制二冷水量，引進的現代化板坯連鑄機、薄板坯連鑄機等一般采用溫度推算動態控制法進行二冷水的調節。

6．鑄坯表面缺陷自動檢測

連鑄坯的表面缺陷直接影響軋制成品的表面質量，熱裝熱送或直接軋制工藝要求鑄坯進加熱爐或均熱爐必須無缺陷。因此，必須進行表面質量在線檢測，將有缺陷的鑄坯篩選出來進一步清理，缺陷嚴重的要判廢。目前，比較成熟的檢測方法有光學檢測法和渦流檢測法。光學檢測法是用攝像機獲取鑄坯表面的圖像，圖像經過處理后，去掉振痕及凹凸不平等信號，只留下裂紋信號在顯示器上顯示，經縮小比例后在打印機上打印出圖形，打印紙的速度與鑄坯同步。操作人員觀察打印結果對鑄坯表面質量做出判斷，決定切割尺寸并決定是否可直接熱送。當裂紋大于預定值時，應調整切割長度，將該部分切除，盡可能增加收得率。渦流檢測法利用鑄坯有缺陷部位的電導率和磁導率產生變化的原理來檢測鑄坯的表面缺陷。

第五篇：連鑄工藝范文

連鑄工藝流程介紹

----冶金自動化系列專題

【導讀】：轉爐生產出來的鋼水經過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續鑄造成鋼坯的生產工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。本專題將詳細介紹轉爐（以及電爐）煉鋼生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。【發表建議】

連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。

連鑄的工藝流程:

將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。【查看全文】

連鑄自動化控制工藝流程圖

連鑄自動化控制主要有連鑄機拉坯輥速度控制、結晶器振動頻率的控制、定長切割控制等控制技術。【查看全文】

連鑄的主要工藝設備介紹:

鋼包回轉臺

鋼包回轉臺：設在連鑄機澆鑄位置上方用于運載鋼包過跨和支承鋼包進行澆鑄的設備。由底座、回轉臂、驅動裝置、回轉支撐、事故驅動控制系統、潤滑系統和錨固件6部分組成。【查看全文】

中間包

中間包是短流程煉鋼中用到的一個耐火材料容器，首先接受從鋼包澆下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個結晶器中去。【查看全文】

結晶器

在連續鑄造、真空吸鑄、單向結晶等鑄造方法中，使鑄件成形并迅速凝固結晶的特種金屬鑄型。結晶器是連鑄機的核心設備之一，直接關系到連鑄坯的質量。【查看全文】

拉矯機

在連鑄工藝中，連鑄機拉坯輥速度控制是連鑄機的三大關鍵技術之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產量和質量，而拉坯輥電機驅動裝置的性能又在其中發揮著重要作用。【查看全文】

電磁攪拌器

電磁攪拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼水的運動。具體地說，攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，電磁力是體積力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。【查看全文】

冷卻噴嘴

冷卻噴嘴具有結構簡單、噴霧均勻的特點，根據噴霧面積需要，可在集管上安裝許多噴嘴，當噴嘴均勻排列時，可保證噴霧的互相交叉，并略有重疊部分，使整個集管噴射分布均勻；主要適用于連鑄機、初軋和各種需要扁平噴霧冷卻的機械設備中。【查看全文】

火焰切割機

火焰切割機也叫氧氣切割。根據切割鋼板的厚度安裝適當孔徑的割嘴；【查看全文】 

連鑄系統也是一個比較復雜的系統，用到的自動化產品比較多，下面列舉部分產品出來：

常用到的自動化設備：PLC、組態軟件、變頻器、工控機、工業以太網交換機等等。

連鑄自動化控制工藝流程圖

圖片：

連鑄自動化控制工藝流程圖：

將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。

有連鑄機拉坯輥速度控制、結晶器振動頻率的控制、定長切割控制等主要控制技術。

圖片：

水平連鑄控制工藝流程圖： 圖片：

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生產線實景圖：

連鑄工藝詳解

連鑄的生產工藝流程：將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。

連鑄鋼水的準備

一、連鑄鋼水的溫度要求：

鋼水溫度過高的危害：①出結晶器坯殼薄，容易漏鋼；②耐火材料侵蝕加快，易導致鑄流失控，降低澆鑄安全性；③增加非金屬夾雜，影響板坯內在質量；④鑄坯柱狀晶發達；⑤中心偏析加重，易產生中心線裂紋。

鋼水溫度過低的危害：①容易發生水口堵塞，澆鑄中斷；②連鑄表面容易產生結皰、夾渣、裂紋等缺陷；③非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內在質量。

二、鋼水在鋼包中的溫度控制：

根據冶煉鋼種嚴格控制出鋼溫度，使其在較窄的范圍內變化；其次，要最大限度地減少從出鋼、鋼包中、鋼包運送途中及進入中間包的整個過程中的溫降。

實際生產中需采取在鋼包內調整鋼水溫度的措施： 1）鋼包吹氬調溫

2）加廢鋼調溫

3）在鋼包中加熱鋼水技術

4）鋼水包的保溫

中間包鋼水溫度的控制

一、澆鑄溫度的確定

澆鑄溫度是指中間包內的鋼水溫度，通常一爐鋼水需在中間包內測溫3次，即開澆后5min、澆鑄中期和澆鑄結束前5min,而這3次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫度。

澆鑄溫度的確定可由下式表示（也稱目標澆鑄溫度）：

T=TL+△T。

二、液相線溫度：

即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的基礎。推薦一個計算公式：

T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[%Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]}

三、鋼水過熱度的確定

鋼水過熱度主要是根據鑄坯的質量要求和澆鑄性能來確定。

鋼種類別

過熱度

非合金結構鋼

10-20℃

鋁鎮靜深沖鋼

15-25℃

高碳、低合金鋼

5-15℃

四、出鋼溫度的確定

鋼水從出鋼到進入中間包經歷5個溫降過程：

△T總=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5 △T1出鋼過程的溫降；

△T2出完鋼鋼水在運輸和靜置期間的溫降(1.0～1.5℃/min)；

△T3鋼包精煉過程的溫降（6～10℃/min）；

△T4精煉后鋼水在靜置和運往連鑄平臺的溫降(5～1.2℃/min）；

△T5鋼水從鋼包注入中間包的溫降。

T出鋼 = T澆+△T總

控制好出鋼溫度是保證目標澆鑄溫度的首要前提。具體的出鋼溫度要根據每個鋼廠在自身溫降規律調查的基礎上，根據每個鋼種所要經過的工藝路線來確定。

拉速的確定和控制

一、拉速控制作用:

拉速定義:拉坯速度是以每分鐘從結晶器拉出的鑄坯長度來表示。拉坯速度應和鋼液的澆注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保證連鑄生產的順利進行,而且可以提高連鑄生產能力,改善鑄坯的質量.現代連鑄追求高拉速。

二、拉速確定原則:

確保鑄坯出結晶器時的能承受鋼水的靜壓力而不破裂，對于參數一定的結晶器，拉速高時，坯殼薄；反之拉速低時則形成的坯殼厚。一般，拉速應確保出結晶器的坯殼厚度為12-14mm。

影響因素：鋼種、鋼水過熱度、鑄坯厚度等。

1）機身長度的限制

根據凝固的平方根定律，鑄坯完全凝固時達到的厚度： 又機身長度：

得到拉速：

2）拉坯力的限制

拉速提高，鑄坯中的未凝固長度變長，各相應位置上凝固殼厚度變薄，鑄坯表面溫度升高，鑄坯在輥間的鼓肚量增多。拉坯時負荷增加。超過拉拔轉矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。3）結晶器導熱能力的限制

根據結晶器散熱量計算出，最高澆注速度：

板坯為2.5米/分

方坯為3-4米/分

4）拉坯速度對鑄坯質量的影響

（1）降低拉速可以阻止或減少鑄坯內部裂紋和中心偏析

（2）提高拉速可以防止鑄坯表面產生縱裂和橫裂

（3）為防止矯直裂紋，拉速應使鑄坯通過矯直點時表面溫度避開鋼的熱脆區。

5）鋼水過熱度的影響

一般連鑄規定允許最大的鋼水過熱度，在允許過熱度下拉速隨著過熱度的降低而提高，如圖1所示。

6）鋼種影響：就含碳量而言，拉坯速度按低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼的順序由高到低。就鋼中合金含量而言，拉速按普碳鋼、優質碳素鋼、合金鋼順序降低。

圖1 拉速與溫度對應表

第四節 鑄坯冷卻的控制

鋼水在結晶器內的冷卻即一冷確定，其冷卻效果可以由通過結晶器壁傳出的熱流的大小來度量，如圖2所示。

圖2 鋼水在結晶器內的冷卻

1）一冷作用：一冷就是結晶器通水冷卻。其作用是確保鑄坯在結晶器內形成一定的初生坯殼。

2）一冷確定原則：一冷通水是根據經驗，確定以在一定工藝條件下鋼水在結晶器內能夠形成足夠的坯殼厚度和確保結晶器安全運行的前提。通常結晶器周邊供水2L/mm·min。進出水溫差不超過8℃，出水溫度控制在45-500℃為宜，水壓控制在0.4-0.6Mpa。

3）二冷作用:二次冷卻是指出結晶器的鑄坯在連鑄機二冷段進行的冷卻過程.其目的是對帶有液芯的鑄坯實施噴水冷卻,使其完全凝固,以達到在拉坯過程中均勻冷卻.4）二冷強度確定原則:二冷通常結合鑄坯傳熱與鑄坯冶金質量兩個方面來考慮.鑄坯剛離開結晶器,要采用大量水冷卻以迅速增加坯殼厚度,隨著鑄坯在二冷區移動,坯殼厚度增加,噴水量逐漸降低.因此,二冷區可分若干冷卻段,每個冷卻段單獨進行水量控制.同時考慮鋼種對裂紋敏感性而有針對性的調整二冷噴水量.5）二冷水量與水壓:對普碳鋼低合金鋼，冷卻強度為：1.0-1.2L/Kg鋼。對低碳鋼、高碳鋼,冷卻強度為：0.6-0.8L/Kg鋼。對熱裂紋敏感性強的鋼種，冷卻強度為:0.4-0.6L/Kg鋼，水壓為0.1-0.5MPa，如圖3所示。

圖3 凝固系數與二冷水量關系

連鑄過程檢測與自動控制

一、連鑄過程自動檢測

（一）中間包鋼液溫度測定

1）中間包鋼液溫度的點測

用快速測溫頭及數字顯示二次儀測量溫度，如圖4所示。

圖4 二次溫度測量儀

2）中間包鋼液溫度的連續測定

采用連續測溫熱電偶對中間包鋼液溫度進行連續測量，如圖5所示。

圖5 連續測溫熱電偶

（二）結晶器液面控制

1）放射性同位素測量法如圖6所示：

圖6 放射性同位素測量法

2）紅外線結晶器液面測量法如圖7所示：

圖7 紅外線結晶器液面測量法

3）熱電偶結晶器液面測量法如圖8所示：

圖8 熱電偶結晶器液面測量法

4）激光結晶器液面測量法如圖9所示：

圖9 激光結晶器液面測量法

（三）連鑄機漏鋼預報裝置如圖10所示：

圖10 連鑄機漏鋼預報裝置

（四）連鑄二次冷卻水控制如圖11所示：

圖11 連鑄二次冷卻水控制

（五）鑄坯表面缺陷在線檢測

1）工業電視攝象法如圖12所示：

圖12 工業電視攝象法

2）渦流檢測法如圖13所示：

圖13 渦流檢測法

二、連鑄坯表面質量及控制

（一）連鑄過程質量控制

1）提高鋼純凈度的措施

（1）無渣出鋼

（2）選擇合適的精煉處理方式

（3）采用無氧化澆注技術

（4）充分發揮中間罐冶金凈化器的作用

（5）選用優質耐火材料

（6）充分發揮結晶器的作用

（7）采用電磁攪拌技術，控制注流運動

（二）連鑄坯表面質量及控制

連鑄坯表面質量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整，也是影響金屬收得率和成本的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。

連鑄坯表面缺陷形成的原因較為復雜，但總體來講，主要是受結晶器內鋼液凝固所控制，如圖14所示。

圖14 連鑄坯表面缺陷示意圖

（三）連鑄坯內部質量及控制

鑄坯的內部質量是指鑄坯是否具有正確的凝固結構、偏析程度、內部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。

凝固結構是鑄坯的低倍組織，即鋼液凝固過程中形成等軸晶和柱狀晶的比例。鑄坯的內部質量與二冷區的冷卻及支撐系統密切相關，如圖15，圖16所示。

圖15 鑄坯內部缺陷示意圖

圖16 “V”形偏析

1）減少鑄坯內部裂紋的措施

（1）采用壓縮澆鑄技術，或者應用多點矯直技術

（2）二冷區采用合適夾輥輥距，支撐輥準確對弧

（3）二冷水分配適當，保持鑄坯表面溫度均勻

（4）合適拉輥壓下量，最好采用液壓控制機構

2）夾雜物的控制

從煉鋼

精煉 連鑄生產潔凈鋼，主要控制對策是：

（1）控制煉鋼爐下渣量

● 擋渣法（偏心爐底出鋼、氣動法、擋渣球）

● 扒渣法：目標是鋼包渣層厚＜50mm，下渣2Kg/t

（2）鋼包渣氧化性控制

● 出鋼渣中高（FeO+MnO）是渣子氧勢量度。（FeO+MnO）↑板胚T[O]↑

（3）鋼包精煉渣成分控制

不管采用何種精煉方法（如RH、LF、VD），合理攪拌強度和合理精煉渣組成是獲得潔凈鋼水的基礎。

合適的鋼包渣成分：CaO/ Al2O3＝1.5～1.8，CaO/ SiO2=8～13，（FeO+MnO）＜5％。高堿度、低熔點、低氧化鐵、富CaO鈣鋁酸鹽的精煉渣，能有效吸收大顆粒夾雜物，降低總氧。

（4）保護澆注

● 鋼水保護是防止鋼水再污染生產潔凈鋼重要操作

● 保護澆注好壞判斷指標：－△[N]＝[N]鋼包－[N]中包；－△[Al]s＝[Al]鋼包－[Al]中包

● 保護方法：①中包密封充Ar；②鋼包

中間包長水口，△[N]＝1.5PPm甚至為零；③中間包

結晶器浸入式水口

(5)中間包控流裝置

● 中間包不是簡單的過渡容器，而是一個冶金反應容器，作為鋼水進入結晶器之前進一步凈化鋼水

● 中間包促進夾雜物上浮其方法：

a.增加鋼水在中間包平均停留時間t：t＝w/（a×b×ρ×v）。中間包向大容量深熔池方向發展。

b.改變鋼水在中間包流動路徑和方向，促進夾雜物上浮。

（6）中間包復蓋劑

中間包是鋼水去除夾雜物理想場所。鋼水面上復蓋劑要有效吸收夾雜物。

● 碳化稻殼；

● 中性渣：（CaO/SiO2=0.9～1.0）

● 堿性渣：（CaO+MgO/SiO2≥3）

● 雙層渣

渣中（SiO2）增加，鋼水中T[O]增加。生產潔凈鋼應用堿性復蓋劑。

（7）堿性包襯

鋼水與中間包長期接觸，鋼水與包襯的熱力學性能必須是穩定的，這是生產潔凈鋼的一個重要條件。包襯材質中SiO2增加，鑄坯中總氧T[O]是增加，因此生產潔凈鋼應用堿性包襯。

對低碳Al-K鋼，中間包襯用Mg-Ca質涂料（Al2O3→0），包襯反應層中Al2O3可達21％，說明能有效吸附夾雜物。

（8）鋼種微細夾雜物去除

● 大顆粒夾雜（>50μm）去除，采用中間包控流技術

● 小顆粒夾雜（<50μm）去除：

－中間包鈣質過濾器

－中間包電磁旋轉

（9）防止澆注過程下渣和卷渣

● 加入示蹤劑追蹤鑄坯中夾雜物來源

● 結晶器渣中示蹤劑變化

● 鑄坯中夾雜物來源，初步估算外來夾雜物占41.6%二次氧化占 39%，脫氧產物為20%

（10）防止Ar氣泡吸附夾雜物

對Al－K鋼，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar會造成：

● 水口堵塞物破碎進入鑄胚，大顆粒Al2O3軋制延伸會形成表面成條狀缺陷

● ＜1mmAr氣泡上浮困難，它是Al2O3和渣粒的聚合地，當氣泡尺寸>200μm易在冷軋板表面形成條狀缺陷。

為解決水口堵塞問題，可采用：

－鈣處理改善鋼水可澆性

－鈣質水口

－無C質水口

目前還是廣泛采用吹Ar來防止堵塞。生產潔凈鋼總的原則是：鋼水進入結晶器之前盡可能排除Al2O3。

（11）結晶器鋼水流動控制

三、連鑄坯形狀缺陷及控制

（一）鼓肚變形

帶液心的鑄坯在運行過程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼中鋼液靜壓力作用下，發生鼓脹成凸面的現象，稱之為鼓肚變形。板坯寬面中心凸起的厚度與邊緣厚度之差叫鼓肚量，用以衡量鑄坯彭肚變形程度。

減少鼓肚應采取措施 ：

（1）降低連鑄機的高度

（2）二冷區采用小輥距密排列；鑄機從上到下輥距應由密到疏布置

（3）支撐輥要嚴格對中

（4）加大二冷區冷卻強度

（5）防止支撐輥的變形，板坯的支撐輥最好選用多節輥

圖17 鑄坯鼓肚示意圖

（二）菱形變形

菱形變形也叫脫方。是大、小方坯的缺陷。是指鑄坯的一對角小于90°，另一對角大于90°；兩對角線長度之差稱為脫方量。

應對菱變的措施 ：

（1）選用合適錐度的結晶器

（2）結晶器最好用軟水冷卻

（3）保持結晶器內腔正方形，以使凝固坯殼為規正正的形狀

（4）結晶器以下的600mm距離要嚴格對弧；并確保二冷區的均勻冷卻

（5）控制好鋼液成分

（三）圓鑄坯變形

圓坯變形成橢圓形或不規則多邊形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴重。形成橢圓變形的原因有：

（1）圓形結晶器內腔變形

（2）二冷區冷卻不均勻

（3）連鑄機下部對弧不準

（4）拉矯輥的夾緊力調整不當，過分壓下

可采取相應措施：

（1）及時更換變形的結晶器

（2）連鑄機要嚴格對弧

（3）二冷區均勻冷卻

（4）可適當降低拉速

（四）夾雜物的控制

提高鋼純凈度的措施：

（1）無渣出鋼

（2）選擇合適的精煉處理方式

（3）采用無氧化澆注技術

（4）充分發揮中間罐冶金凈化器的作用

（5）選用優質耐火材料

（6）充分發揮結晶器的作用

（7）采用電磁攪拌技術，控制注流運動

（五）間包冶金

當前對鋼產品質量的要求變得更加嚴格。中間包不僅僅只是生產中的一個容器，而且在純凈鋼的生產中發揮著重要作用。

70年代認識到改變中間包形狀和加大中間包容積可以達到延長鋼液的停留時間，提高夾雜物去除率的目的；安裝擋渣墻，控制鋼液的流動，實現夾雜物有效碰撞、長大和上浮。80年代發明了多孔導流擋墻和中間包過濾器。

在防止鋼水被污染的技術開發中，最近已有實質性的進展。借助先進的中間包設計和操作如中間包加熱，熱周轉操作，惰性氣氛噴吹，預熔型中間包渣，活性鈣內壁，中間包喂絲，以及中間包夾雜物行為的數學模擬等，中間包在純凈鋼生產中的作用體現得越來越重要。

在現代連鑄的應用和發展過程中，中間包的作用顯得越來越重要，其內涵在被不斷擴大，從而形成一個獨特的領域——中間包冶金。

中間包冶金的最新技術：

（1）H型中間包

（2）離心流中間包

（3）中間包吹氬

（4）去夾雜的陶瓷過濾器

（5）電磁流控制

圖18 H型中間包 [連鑄設備]鋼包回轉臺

鋼包回轉臺

鋼包回轉臺：設在連鑄機澆鑄位置上方用于運載鋼包過跨和支承鋼包進行澆鑄的設備。由底座、回轉臂、驅動裝置、回轉支撐、事故驅動控制系統、潤滑系統和錨固件6部分組成。

鋼包回轉臺的作用是將位于受包位置的滿載鋼包回轉至澆鋼位置，準備進行澆注，同時將澆完鋼水的空包轉至受包位置，準備運走。鋼包回轉臺大致有3種類型：

單臂鋼包回轉臺：由底座、立柱、上轉臂、上轉臂驅動裝置、下轉臂、下轉臂驅動裝置組成。蝶形鋼包回轉臺：由底座、升降液壓缸、回轉架、鋼包支座、回轉臂、平行連桿、驅動裝置、防護板組成。

鋼包回轉臺是連鑄機的關鍵設備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉臺的回轉情況基本上包括兩側無鋼包、單側有鋼包、兩側有鋼包三種情況，而單個鋼包重量已超過140噸。三種情況下，鋼包回轉臺受力有很大不同，但無論在何種情況下，都要保證鋼包回轉臺的旋轉平穩，定位準確，起停時要盡可能減小對機械部分的沖擊，為減少中間包液面波動和溫降，要縮短旋轉時間。因此，我們在變頻器的容量選擇上，留有余地，即比電機功率加大一級。同時利用變頻器的s曲線加速功能，通過調整s曲線保證加、減速曲線平滑快速，減少對減速機的沖擊，再通過PLC判斷變速限位、停止限位實現旋轉過程中高、低速自動變換及到位停車，同時滿足了對旋轉時間和平穩運行的要求。

[連鑄設備]中間包

中間包是短流程煉鋼中用到的一個耐火材料容器，首先接受從鋼包澆下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個結晶器中去。

連鑄機鋼水包和結晶器之間鋼水過渡的裝置，用來穩定鋼流，減小鋼流對坯殼的沖刷，以利于非金屬夾雜物上浮，從而提高鑄坯質量。

[連鑄設備]結晶器

在連續鑄造、真空吸鑄、單向結晶等鑄造方法中，使鑄件成形并迅速凝固結晶的特種金屬鑄型。

結晶器包括：

直型結晶器、弧形結晶器 curved mold：用于弧型和超低頭型（橢圓型）連鑄機上。

組合式結晶器 composite mold：由四塊壁板組成，每塊壁板又由一塊銅板和一塊鋼（鐵）板用螺栓連接而成。

多級結晶器 multi stage mold

調寬結晶器 adjustable mold：寬度可調的結晶器，一般只用于板坯連鑄。

結晶器是連鑄機的核心設備之一，直接關系到連鑄坯的質量。結晶器的振動頻率要求準確，并根據拉坯速度自動調整，在高振頻時，由于電機負載率上升，轉差率增加，導致振動頻率有所降低，而為了保證振動頻率的精確，需要打開變頻器的轉差補償控制，在負載增加時，使變頻器自動增加輸出頻率以提供在沒有速度降低情況下所需要的電機轉差率，補償量正比于負載的增加量，并在整個調速范圍內都起作用。

另外，結晶器的振動是由電機帶動偏心機構旋轉來實現的，因此表現為輸出電流及母線電壓呈現周期性震蕩，在振動頻率較高時有引起母線過電壓故障的可能，通過允許變頻器的母線調節功能，使變頻器會基于直流母線電壓自動調整輸出頻率，監測到母線電壓瞬時升高時變頻器會適當增加輸出頻率以減小引起母線電壓升高的再生能量，這樣做降低了出現變頻器過壓故障的可能性。

[連鑄設備]拉矯機

拉矯機

在連鑄工藝中，連鑄機拉坯輥速度控制是連鑄機的三大關鍵技術之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產量和質量，而拉坯輥電機驅動裝置的性能又在其中發揮著重要作用。交流電機變頻調速技術日益成熟，交流變頻驅動調速平穩，調速范圍寬，對機械沖擊低，交流電機維護量低，交流變頻調速已取代直流調速，完全能夠滿足拉坯輥速度控制的需要。4、5號連鑄機的拉矯機為五輥雙機架三驅動，上拉坯輥、下拉坯輥、矯直輥由三臺同型號電機共同驅動，完成引錠桿的上下傳送運行和連鑄坯牽引，三臺電機必須保持同步，與一般的同步要求不同的是要保證三個輥面的線速度相同，而不是三臺電機的轉速相同，以避免出現負載分配不均引起母線過壓、欠壓、過載故障。

三臺變頻器接受相同的速度指令，按照同一頻率運行，但由于三輥處于一個半徑8m的圓弧段的不同位置上，若要保持三個輥面的線速度相同，則三臺電機的轉速實際應有輕微差別，加上三臺電機的參數不可能完全相同，這就造成了三臺電機同步的困難。如果打開母線調節功能，雖然可以在一定程度上避免由于不同步造成的母線電壓升高，但會造成電機轉速的不穩定，從而使拉速值波動，進一步影響到結晶器鋼水液面和二冷配水的穩定，甚至有造成事故的危險。為此，我們利用變頻器內置的PI控制功能，使三臺電機構成主從驅動系統，即以上拉坯電機作為主驅動電機，工作在速度調節方式，下拉坯電機和矯直電機作為從動電機，工作在帶有速度修正的速度調節方式下，通過比較主從電機的力矩電流產生偏差信號，從而修正從動電機的速度。變頻器間的力矩電流信號傳送可以通過變頻器內置的模擬量輸入、輸出通道來實現，無需另外添加硬件。這種方法構成的主從驅動系統，結構簡單，完全利用變頻器內置功能實現，可以連續自動完成速度修正，應用在多輥傳動的拉矯機上效果非常理想。

拉矯機和結晶器振動裝置采用變頻器調速系統，拉矯機變頻器的啟動、停止以及調速由PLC發送給拉矯機變頻器，拉矯機的實際速度FM經光電隔離后再反饋給PLC，然后由PLC傳送給相應儀表顯示實際值。結晶器振動采用同調方式，即振動頻率隨拉速變化而變化，即根據下面的公式，來控制結晶器振動頻率f:

計算出振動頻率f由PLC發送給結晶器振動變頻器，使結晶器的振動適應于拉速變化，系統框圖如圖所示。

[連鑄設備]電磁攪拌器

電磁攪拌器 electromagnetic stirring, EMS：連續鑄鋼時，利用電磁力控制鋼液凝固過程，改善鑄坯質量的工藝。也稱EMS技術。

電磁攪拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼水的運動。具體地說，攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，電磁力是體積力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。

電磁攪拌器的安裝位置和攪拌器模式

根據電磁攪拌器在鑄機冶金長度上的不同安裝位置大致有以下幾種模式

結晶器電磁攪拌：Mold Electromagnetic stirring: MEMS 攪拌器安裝在結晶器銅管外面 二冷區電磁攪拌：Strand Electromagnetic Stirring: SEMS 攪拌器安裝在鑄坯外面 凝固末端電磁攪拌：Final Electromagnetic stirring:FEMS 用于方坯連鑄 攪拌器安裝在鑄坯外面

電磁攪拌器的冶金效果

攪拌位置

冶金效果

適用鋼種

MEMS

增加等軸晶率

低合金鋼

減少表面和皮下的氣孔和針孔

彈簧鋼

減少表面和皮下的夾雜物

冷軋鋼

坯殼均勻化

中高碳鋼等

稍稍改善中心偏析

SEMS

擴大等軸晶率

不銹鋼

減少內裂

改善中心偏析

工具鋼

減少中心疏松

FEMS

細化等軸晶

彈簧鋼

有效地改善中心偏析

軸承鋼

有效地改善中心縮孔和疏松

特殊高碳鋼

[連鑄工藝]火焰切割的工藝

厚度大于50mm的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。其工藝大體如下：

（1）根據切割鋼板的厚度安裝適當孔徑的割嘴； 

（2）將氧氣和燃氣壓力調至規定值；

（3）用切割點火器點燃預熱焰，接著慢慢打開預熱氧氣閥，調節火焰白心長度，使火焰成中性焰，預熱起割點； 

（4）在切割起點上只用預熱焰加熱，割嘴垂直于鋼板表面，火焰白心尖端距鋼板表面1.5～2.5mm；

（5）當起點達到燃燒溫度（輝紅色）時，打開切割氧氣閥，瞬間就可進行切割；

（6）在確認已割至鋼板下表面后，就沿著切割線以適當的速度移動割嘴繼續往前切割； 

（7）切割終了時，先關閉切割氧氣閥，再關閉預熱焰的氧氣閥。

定尺切割

定尺方式有碰球定尺和非在線定尺切割:

(1)碰球定尺

即切割機定尺脈沖信號由定尺碰球發出，但由于鋼坯表面的氧化皮的導電率差，盡管碰到了碰球，但不一定接觸良好，為防止誤切，系統利用拉矯機速度信號進行積分運算來計算坯長，并與定尺信號進行比較，確保定尺信號的準確性。

(2)非在線定尺切割

利用專門的非在線式鑄坯長度測量裝置，根據熱坯熱輻射的原理，通過探頭鎖定鑄坯在導軌內的區域，當鑄坯進入區域并占滿整個區域后發出定尺信號，然后再給出剪切命令。

氧氣切割的基本原理及過程。

氧氣切割是利用氣體火焰的熱能將工件切割處預熱到燃點后，噴出高速切割氧流，使金屬燃燒并放出熱量而實現切割的方法。氣割過程有三個階段：

⑴預熱 氣割開始時，利用氣體火焰（氧乙炔焰或氧丙烷焰）將工件待切割處預熱到該種金屬材料的燃燒溫度——燃點（對于碳鋼約為1100～1150℃）。

⑵燃燒 噴出高速切割氧流，使已達燃點的金屬在氧流中激烈燃燒，生成氧化物。

⑶吹渣 金屬燃燒生成的氧化物被氧流吹掉，形成切口，使金屬分離，完成切割過程。

氧氣切割的三條件：

金屬材料要進行氧氣切割應滿足以下三個條件：

1）金屬燃燒生成氧化物的熔點應低于金屬熔點，且流動性要好。

2）金屬的燃點應比熔點低。

3）金屬在氧流中燃燒時能放出大量的熱量，且金屬本身的導熱性要低。

符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足此三條件，所以不能應用氧氣切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。

[連鑄設備]冷卻噴嘴

連鑄二次冷卻的目的是對離開結晶器后的鑄坯進行連續冷卻 ,使之逐漸凝固 ,到切割機前完全凝固。凝固過程受鑄坯的導熱性、噴霧介質的冷卻效果、以及鑄坯質量等的限制。凝固過程應控制鑄坯表面溫度在澆注方向均勻下降。所以連鑄坯二次冷卻噴嘴的冷態特性 ,對連鑄生產和保證連鑄坯質量是非常重要的。對噴嘴生產廠家生產的噴嘴噴頭的材質 ,要求有足夠的強度 ,否則在運輸、安裝和檢修中一旦有磕碰、緊固等現象 ,會造成噴嘴的水流量、噴射角度和水流密度分布變化 ,對連鑄生產有不良影響。

冷卻噴嘴具有結構簡單、噴霧均勻的特點，根據噴霧面積需要，可在集管上安裝許多噴嘴，當噴嘴均勻排列時，可保證噴霧的互相交叉，并略有重疊部分，使整個集管噴射分布均勻；主要適用于連鑄機、初軋和各種需要扁平噴霧冷卻的機械設備中。

連鑄二冷噴嘴的類型、噴霧方法對鑄坯冷卻的影響 ,各類噴嘴冷卻的優缺點 ,以及環型噴嘴嘴頭的材質在檢修中出現的問題。對包鋼引進大方坯和大圓坯的汽霧噴嘴和國產噴嘴的冷態特性進行測試研究 ,測試結果表明 ,國產噴嘴的水流密度分布在中心的左右 ,分布均勻 ,對大方坯和大圓坯的橫向均勻降溫有益 ,但是國產噴嘴的噴射角度在測試的五種噴嘴中 ,有四種噴嘴符合國家黑色冶金對噴嘴噴射角度的要求 ,只有D40 197-1噴嘴在高壓測試時超國家要求的 +4° ,有少量國產噴嘴在同壓力條件下的流量誤差在 1%～ 10 %之間。

[連鑄設備]火焰切割機

圖片：

厚度大于50mm的厚鋼板一般采用火焰切割，也叫氧氣切割。其工藝大體如下：

（1）根據切割鋼板的厚度安裝適當孔徑的割嘴； 

（2）將氧氣和燃氣壓力調至規定值；

（3）用切割點火器點燃預熱焰，接著慢慢打開預熱氧氣閥，調節火焰白心長度，使火焰成中性焰，預熱起割點； 

（4）在切割起點上只用預熱焰加熱，割嘴垂直于鋼板表面，火焰白心尖端距鋼板表面1.5～2.5mm；

（5）當起點達到燃燒溫度（輝紅色）時，打開切割氧氣閥，瞬間就可進行切割；

（6）在確認已割至鋼板下表面后，就沿著切割線以適當的速度移動割嘴繼續往前切割； 

（7）切割終了時，先關閉切割氧氣閥，再關閉預熱焰的氧氣閥。

[連鑄設備]鋼包烘烤器

鋼包在新砌后和盛裝鋼水前一般都需要烘烤，用來烘烤鋼包的裝置就稱為鋼包烘烤器，又稱烤包器。

鋼包烘烤器有在線烘烤器和離線烘烤器兩大類，離線烘烤器有立式烘烤器和臥式烘烤器兩種，另外還有專門烘烤中間包的中間包烘烤器。