(完整word版)連續(xù)鑄鋼工藝(word文檔良心出品).doc

1、連續(xù)鑄鋼工藝1、弧形連鑄機有哪此特點？立式和立彎式連鑄機的結(jié)晶器都是直的，而弧形連鑄機采用的是具有某一曲率半徑的弧形結(jié)晶器， 其結(jié)晶器、 二次冷卻裝置都布置在某一半徑的一個圓的四分之一弧度上。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固時就已彎曲，帶液芯的鑄坯從結(jié)晶器拉出來，沿著弧形軌道運行，繼續(xù)噴水冷卻，在四分之一圓弧處完成凝固，然后矯直并拉出送至切割站?；⌒芜B鑄機的高度僅為三分之一，建設(shè)費用低，鋼水靜壓力小，鑄坯在輥間的鼓肚小，鑄坯質(zhì)量好；加長機身也比較容易，故可高速澆注，生產(chǎn)率高?；⌒芜B鑄機的缺點是：因鑄坯彎曲矯直，容易引起內(nèi)部裂紋；鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均勻，內(nèi)弧側(cè)存在夾雜物的集聚；設(shè)備較為復(fù)雜，維修也較困難。弧形

2、連鑄機雖有缺點，但由于在設(shè)備和工藝上的技術(shù)進步，仍然是世界各國鋼廠采用最多的一種機型。2、什么叫負(fù)滑脫？當(dāng)結(jié)晶器下振的速度大于拉坯速度時，鑄坯對結(jié)晶器的相對運動為向上，即逆著拉坯方向的運動，這種運動稱負(fù)滑脫或稱負(fù)滑動。3、結(jié)晶器振動頻率用什么數(shù)學(xué)模型控制？對正弦式振動負(fù)滑脫率 vv=%式中：Vm結(jié)晶器振動平均速度m/min；V拉坯速度m/min 。結(jié)晶器振動速度vm可用下式表示Vm=（ fh/1000 ） sin2 f式中： h振幅 mm。由上式可求得結(jié)晶器振動的平均速度Vm=2fh將 Vm代入負(fù)滑脫率式中即可求得振動頻率f ：在連鑄機中 v 皆取定值， 那么頻率與拉速便成線性關(guān)系，用這個關(guān)系

3、式來控制隨拉速變化而變化的振動頻率，這個公式就是用負(fù)滑脫率控制振動頻率的數(shù)學(xué)模型，這個模型廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外連鑄生產(chǎn)中。4、如何減小鑄坯振痕？為了防止拉漏， 減小結(jié)晶器阻力，采取了結(jié)晶器振動技術(shù)，但是由于結(jié)晶器振動，在鑄坯表面產(chǎn)生了橫向痕跡，此痕跡稱振痕，振痕為溝狀，其間距h=v/f ，其中 V 為拉坯速度，f 為振動頻率。研究表明， 振痕處易形成裂紋和成份的偏析，隨著振痕深度的加深而加重。因此減小振痕深度是改善鑄坯表面質(zhì)量極為有效的措施。振痕深度與結(jié)晶器振動負(fù)滑脫時間有關(guān)， 負(fù)滑脫時間越短， 振痕深度就越淺。 負(fù)滑脫時間又與結(jié)晶器振動頻率和振幅有關(guān)，它可用下式表示：tm=式中 f振動頻率， l

4、/min ；V拉坯速度， m/min；h 振幅， mm。由上式可見，高頻率小振幅可以減小負(fù)滑脫時間tm。為此近代連鑄機廣泛采用高頻率小振幅來減小振痕深度改善鑄坯表面質(zhì)量。目前最高頻率已達到400 l/min，振幅在 2 4mm。研究表明， 振痕深度與保護渣粘度以及消耗量有關(guān)，粘度大，消耗量少， 可以減小振痕深度。5、中間包的作用是什么？中間包是一個耐火材料容器，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(jié)晶器中去。它的作用是：（ 1）降低鋼水靜壓力，保持中間包穩(wěn)定的鋼水液面，平衡地將鋼水注入結(jié)晶器；（ 2）促使鋼水中的夾雜物進一步上浮，以凈化鋼液；（ 3）分流鋼水。對多流連鑄機，

5、通過中間包將鋼水分配到各個結(jié)晶器；（ 4）貯存鋼水。在多爐連澆更換鋼包時不減拉速，為多爐連澆創(chuàng)造條件?？梢?，中間包的作用主要是減壓、穩(wěn)流、去夾雜、貯存和分流鋼水。6、所謂“中間包冶金”的含義是什么？隨著對鋼的質(zhì)量要求日益提高，開發(fā)了各種鋼包精煉技術(shù)，其目的就是提高純凈度，把鋼水凈化“干凈”些。 而中間包是連鑄鋼包與結(jié)晶器間的一個耐火材料容器。 經(jīng)過爐外精煉的鋼水可以說是“干凈”了， 但澆到中間包又可能再污染。 因此， 不應(yīng)把中間包看作是簡單的鋼水過渡容器， 而應(yīng)把它看成為一個連續(xù)的冶金反應(yīng)器， 鋼包精煉中采用的措施可以移植到中間包， 以進一步凈化鋼液。為此提出了中間包冶金的概念，受到了人們的重

6、視。中間包冶金的功能是：（ 1）凈化功能。為生產(chǎn)高純凈度的鋼，在中間包采用擋墻加壩、吹氬、陶瓷過濾器等措施，可大幅度降低鋼中非金屬夾雜物含量，且在生產(chǎn)上已取得了明顯的效果。（2）調(diào)溫功能。為使?jié)沧⑦^程中中間包前、中、后期鋼水溫差小于5，接近液相線溫度澆注， 擴大鑄坯等軸晶區(qū)，減少中心偏析，可采取向中間包加小塊廢鋼、噴吹鐵粉等措施以調(diào)節(jié)鋼水溫度。（ 3）成分微調(diào)。由中間包塞桿中心孔向結(jié)晶器喂入鋁、鈦、硼等包芯線，實現(xiàn)鋼中微合金成分的微調(diào)，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞。（ 4）精煉功能。在中間包鋼水表面加入雙層渣吸收鋼中上浮的夾雜物，或者在中間包喂鈣線改變 Al2O3 夾雜形態(tài)，防

7、止水口堵塞。（ 5）加熱功能。在中間包采用感應(yīng)加熱和等離子加熱等措施，準(zhǔn)確控制鋼水澆注溫度在 35。7、中間包鋼水停留時間的定義及其意義是什么？鋼包注流進入中間包到流入結(jié)晶器路程中， 鋼水在中間包所經(jīng)歷的時間叫停留時間。 它的定義是： t=V/Q式中 t 鋼水在中間包的停留時間，min；V中間包鋼水容積或鋼水重量，m3或 t ；Q中間包鋼水流量，t/min 。如中間包鋼水重量為18t ，澆注方坯 150150mm2，拉速 v 為 2.6m/min,則鋼水流量 Q：Q = 0.15 0.15 2.6 7.0 4 = 1.638t/min所以t=18/1.63811min也就是說鋼水在中間包停留時

8、間為11min。如果在中間包內(nèi)鋼水很快的從水口流到結(jié)晶器內(nèi)，則夾雜物就來不及上浮?？偟脑瓌t是：在中間包內(nèi)鋼水停留時間越長，則夾雜物就有充分時間上浮，鋼水就越干凈。為增加鋼水停留時間，有效的辦法就是采用大容量、深熔池的中間包。8、中間包加擋墻和壩的目的何在？由中間包容量與中間包鋼水量求出的鋼水停留時間稱為理論停留時間，然而實際生產(chǎn)中， 中間包內(nèi)鋼水流動是不均勻的， 有的地方快， 有的地方慢， 尤其是中間包底部區(qū)域存在有不活躍的鋼水停滯區(qū)， 夾雜物上浮困難。 鋼水在中間包的實際平均停留時間要比理論的平均停留時間要短些。 為了充分有效的利用中間包容積， 促進夾雜物上浮， 采取的措施是在中間包加擋墻和

9、壩，其目的：消除中間包底部的死區(qū)。改善鋼水流動的軌跡，使流動沿鋼渣界面流動，縮短夾雜物上浮距離，有利于渣子吸收。擋墻的作用還能將鋼包注流沖擊所引起的強烈渦流限制在局部區(qū)域，防止紊流擴散引起表面波動把渣子卷入鋼水內(nèi)部。擋墻和壩的位置和尺寸，應(yīng)結(jié)合實際中間包采用水模型試驗來決定，然后在生產(chǎn)中應(yīng)用。某鋼廠 3#和 4#連鑄機 10t 中間包使用擋墻后，在其他工藝條件不變的條件下，可使中間包鋼水夾雜物降低約30%，鑄坯中夾雜減少30 40%。有的試驗指出； 中間包使用擋墻和壩以后，提高了鋼清潔度水平。不用擋墻板坯表面鋁酸鹽夾雜為2.9%，加擋墻為2.1%，使用擋墻和壩，板坯表面夾雜由2.1%減到 0.

10、3%。9、什么叫中間包鋼水臨界液面高度？從生活經(jīng)驗可知，在一個容器中放滿水后，水從底部孔流出， 當(dāng)液面降到一定高度后， 在出水孔上方產(chǎn)生了旋渦。 這種現(xiàn)象在中間包也同樣存在。 臨界高度有兩種情況： 一是開澆前中間包鋼水充滿到多高而開澆； 二是到澆注末期鋼液面降到多高時停止?jié)沧ⅰ?兩者都存在一個臨界高度， 如果低于臨界高度，鋼水面產(chǎn)生旋渦把渣子卷入結(jié)晶器，使鋼中夾雜物增加，以致使產(chǎn)品報廢。中間包液面到了一個臨界高度就停止?jié)沧?，中間包就有殘鋼損失，使鋼水收得率降低。如40t 中間包連澆4 爐后，留下10t 鋼水，收得率損失0.86%；留下 12.5t鋼水，收得率損失1.08%。連澆爐數(shù)增加， 澆到

11、最低液面而達到最佳收得率，又不卷渣而得到良好的鑄坯質(zhì)量，這是最佳的選擇。鋼水收得率損失與鑄坯質(zhì)量兩者之間的矛盾處理主要決定于產(chǎn)品質(zhì)量。如果產(chǎn)品質(zhì)量對夾雜物要求很嚴(yán)格， 則寧可損失點鋼水；如果對質(zhì)量要求不那么嚴(yán)格，對臨界液面高度也就不那么苛刻了。臨界液面高度可通過水模型試驗觀察來決定。根據(jù)中間包容量不同，鋼液面下降臨界高度一般為 200300mm。根據(jù)理論臨界液面高度，結(jié)合所使用中包結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)節(jié)奏控制情況，可制定中包澆注最低控制液面如本廠：600mm。10、中間包鋼水流動有哪些特點？一般用流動速度、流動軌跡和紊流強度來描述流體流動特征。中間包流動特點：（ 1）鋼包注流相當(dāng)于一個“噴射泵”的作用，

12、把周圍空氣卷入到中間包鋼液中而破裂為很小的氣泡，形成附加環(huán)流，加重了鋼水的二次氧化。（ 2）鋼包注流進入中間包的沖擊區(qū)，是一個高度紊流的區(qū)域，容易造成卷渣。（ 3）形成旋渦。澆注末期，中間包液面降到臨界高度時，在水口上方形成旋渦，把渣子卷入結(jié)晶器，同時，中間包注流不穩(wěn)定，攪動了結(jié)晶器鋼液的流動。（ 4）表面波形成，在開澆、換鋼包和澆注末期中間包鋼液面不穩(wěn)定時，容易產(chǎn)生表面波而導(dǎo)致把渣子卷入鋼水內(nèi)部。因此，由中間包內(nèi)鋼水流動產(chǎn)生的不穩(wěn)定狀態(tài)，會使二次氧化加劇；把渣子卷入鋼水內(nèi)部，嚴(yán)重影響鋼的清潔度，為此，應(yīng)設(shè)法減輕由流動帶來的害處，采用以下措施：（1）使用大容量，深熔池的中間包。（ 2）鋼包到中

13、間包使用長水口， 既可保護鋼流不受二次氧化， 也可減輕鋼流沖擊區(qū)的紊流，防止了卷渣。（ 3）設(shè)置擋墻和壩來控制流動軌跡，防止沖擊區(qū)紊流的擴散。（ 4）連澆換鋼包時，應(yīng)設(shè)法不使液面波動過大。11、敞開澆注和長水口澆注對中間包鋼水流動有何影響？中間包保持正常液位，鋼包注流為敞開澆注，中間包鋼水流動特點是： 1）注流沖擊區(qū)的紊流引起鋼水表面波浪運動，容易造成卷渣。 2）沿鋼渣界面有剪切力作用，把渣子卷入內(nèi)部。中間包保持正常液位，采用長水口澆注，中間包鋼水流動特點是： 1）鋼渣界面流動剪切力減輕。 2）減輕了注流引起的紊流和波浪運動。如果中間包加擋墻和壩聯(lián)合使用，則卷渣有明顯的減少。不管中間包結(jié)構(gòu)如何

14、， 引起中間包卷渣的流動是： 注流沖擊區(qū)紊流、 鋼渣界面的表面波和旋渦流動。因此，采用長水口澆注、深熔池中間包、加擋墻和壩等是防止卷渣的有效措施。12、中間包覆蓋劑的作用是什么？中間包覆蓋劑的功能是： 1）絕熱保溫防止散熱； 2）吸收上浮的夾雜物（如Al2O3、鈣鋁酸鹽）； 3）隔絕空氣，防止空氣中的氧進入鋼水，杜絕二次氧化。在中間包加炭化稻殼， 可完成上述第1 和第 3 兩個作用。而稻殼灰不能在鋼液面形成液渣層，故不能完成第 2 個作用。然而，對于產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格的鋼種，必須降低鋼中非金屬夾雜物含量，尤其是 Al2O3 夾雜，以防止產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋、 黑線等缺陷。 為此中間包襯采用堿性耐火材料（

15、鎂質(zhì)絕熱板或鎂質(zhì)涂層），中間包采用雙層覆蓋渣， 即鋼水面上熔融保護渣子發(fā)揮吸收Al2O3 等夾雜的作用，再加稻殼灰起絕熱保溫作用。中間包保護渣與結(jié)晶器保護渣組成上有所不同，因為中間包襯為堿性， 為防止包襯侵蝕太快，保護渣必須有較高的堿度， 有良好的吸收夾雜物能力。 國內(nèi)某廠中間包用鎂質(zhì)絕熱板，中間包保護渣成分為： CaO39.58%，SiO219.26%，Al2O313.33%，BaO10.5%， Caf25.0% ，C5.0%。渣子軟化溫度 1280。 澆注過程中， 渣子熔化均勻， 渣中 SiO2 、Al2O3 含量有一定的增加，具有良好的吸收夾雜物的能力。13、什么叫鋼水的二次氧化？鋼水經(jīng)

16、過爐外精煉后得到了溫度和成分合格的鋼水，有的鋼種經(jīng)過RH真空處理后，鋼水中總氧含量可達10 20ppm，可以說鋼水是非常干凈了。但是鋼水從鋼包中間包結(jié)晶器傳遞過程中， 鋼水與空氣、 鋼水與包襯、 鋼水與爐渣、 鋼水與水口之間會發(fā)生物理和化學(xué)作用，潔凈的鋼水又重新被污染， 使?fàn)t外精煉的效果前功盡棄。 在下一步的加工過程中也無法彌補這一損失了。廣義上講， 把澆注過程中鋼水與空氣、 耐火材料、 爐渣之間的相互化學(xué)反應(yīng)生成的氧化產(chǎn)物，使鋼水重新被污染的過程叫二次氧化，留在鋼中的二次氧化產(chǎn)物一般稱為外來夾雜。14、鋼水二次氧化的產(chǎn)物有何特點？（ 1）夾雜物組成復(fù)雜，一般是多種氧化物組成的復(fù)合相；（ 2）

17、夾雜物顆粒尺寸大，一般大于 50 m的夾雜物叫大顆粒夾雜物。有的含鈣、鋁、硅、錳的氧化物夾雜直徑達 200m以上；（ 3）形狀不規(guī)則，有球形、多角形等；（ 4）夾雜物在鋼中呈偶然性分布；（ 5）平衡氧差異，鋼水與空氣中的氧之間平衡，空氣中氧可源源不斷供給鋼水，氧化鋼中的元素。在澆注過程中， 鋼水二次氧化生成的大顆粒夾雜物，有的上浮、有的可能留在鋼中，成為鋼中夾雜物的重要來源。鋼中大顆粒夾雜物對產(chǎn)品質(zhì)量帶來極大的危害，是影響深沖薄板表面質(zhì)量和沖裂以及厚板和超聲波探傷報警不合格的根源。 要提高鋼的清潔度， 就是要減少鋼中夾雜物，尤其是大顆粒夾雜物，關(guān)鍵是防止在澆注過程中鋼水二次氧化。15、連鑄過程

18、中鋼水二次氧化有哪些來源？連鑄過程中鋼水二次氧化的來源有：（ 1）鋼包注流和中間包注流與空氣的相互作用：（ 2）中間包鋼水表面和結(jié)晶器鋼水表面與空氣的相互作用；（ 3）鋼水與中間包襯耐火材料的相互作用；（ 4）鋼水與浸入式水口相互作用；（ 5）鋼水與中間包、結(jié)晶器保護渣相互作用。這些作用使鋼水中的鋁、 硅、錳等元素發(fā)生氧化， 生成的氧化產(chǎn)物是連鑄坯中大顆粒夾雜的主要來源。16、注流的二次氧化有何特點，有哪些防范措施？若鋼包中間包結(jié)晶器均為敞開澆注，為光滑的圓柱形注流，其長度為l ，直徑為d，則注流比表面積（即單位重量鋼水所占的表面積F）：由此式可知，注流比表面積與水口直徑成反比。水口直徑越小，

19、比表面積越大，與空氣接觸面積也就越大，鋼水二次氧化也就越嚴(yán)重。小方坯中間包定徑水口一般為15 17.5mm，而鋼包水口直徑一般為 50 60mm，可見中間包注流二次氧化是相當(dāng)嚴(yán)重。注流比表面還與注流形態(tài)有關(guān)。試驗指出，注流有3 種形態(tài)：光滑致密注流，比表面最小，估計從空氣中吸氧為0.7ppm；注流表面呈波浪狀，比表面積增加，估計吸氧為20 40ppm；注流成為散流（如水口打不開燒氧），比表面積大大增加，吸氧也大大增加。除注流本身吸氧外，注流從水口下落過程中，速度高（約為3 5m/s），象一個真空噴射泵的作用，注流把周圍空氣帶入中間包的沖擊區(qū)，破裂成無數(shù)的小氣泡，形成強烈的環(huán)境，加重鋼水二次氧化

20、。 卷入空氣量是與注流表面狀態(tài)有關(guān)的。如注流為散流， 每個液滴都卷入空氣，其吸氧速率比光滑圓流大約60 倍。中間包和結(jié)晶器鋼水面裸露在空氣中，空氣中的氧會進入鋼水， 尤其是由于鋼水流動使表面不斷波動和更新，吸氧更為嚴(yán)重。 理論計算指出， 由于注流沖擊所引起的中間包鋼水強制流動，使鋼水裸露表面在1.15s 就更新一次，也就是1min 更新 52 次，使吸氧面積大大增加，二次氧化加劇。 如小方坯敞開澆注，在結(jié)晶器鋼水面生成的浮渣，就是鋼水從空氣中吸氧的二次氧化產(chǎn)物。因此，為了防止鋼水從空氣吸氧，應(yīng)采取的措施是：（ 1）澆鋼操作上，應(yīng)保持注流為光滑的圓流，防止散流；（ 2）采用滑動水口，更準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)

21、水口流量；（ 3）鋼包中間包采用長水口保護，而中間包結(jié)晶器采用浸入式水口保護，以杜絕鋼水與空氣接觸。（ 4）對于小方坯敞開澆注，中間包結(jié)晶器采用氣體保護注流，防止二次氧化。（ 5）中間包、結(jié)晶器應(yīng)用保護渣隔絕空氣，防止鋼水吸氧。17、連鑄時為什么要調(diào)節(jié)中間包鋼水流量？進行連鑄時， 中間包操作是重要的一環(huán)，能否準(zhǔn)確平衡地向結(jié)晶器供給鋼水，對于防止漏鋼事故以及鑄坯表面和內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生關(guān)系很大。 如鋼水供給過多， 就會發(fā)生從結(jié)晶器上口溢鋼的事故，供給鋼水太少，則結(jié)晶器內(nèi)鋼液面下降，給操作和鑄坯質(zhì)量帶來不利影響。支配鋼水從中間包流出的主要因素是中間包內(nèi)鋼液深度和中間包水口直徑。鋼液面深度一般為 600

22、 850mm。澆注過程中水口侵蝕使直徑擴大，或水口堵塞使直徑減小，都會對流量帶來影響。中間包鋼液面深度對鑄坯中夾雜物有很大影響。鋼液面太淺， 會使中間包表面的渣子卷入結(jié)晶器故深度必須保持在300mm以上。為了增加鋼水在中間包內(nèi)的停留時間，使夾雜物充分上浮，要求鋼液深度更大些為好。18、對連鑄中間包有什么要求？如果直接將鋼水從鋼包澆入到結(jié)晶器內(nèi)，就會對澆注操作的控制和鑄坯質(zhì)量帶來不利影響。因此，必須在鋼包與結(jié)晶器之間設(shè)一個中間容器接受來自鋼包的鋼水，然后再以穩(wěn)定流速澆入結(jié)晶器。中間包的作用如下：鋼水的儲存器，控制注入結(jié)晶器的鋼水量；鋼水的分配器，中間包底裝多個水口，實行多流澆鑄；鋼水的緩沖器，使

23、鋼水壓力穩(wěn)定，鋼流平穩(wěn)；鋼水清潔器，使鋼水在中間包內(nèi)停留一段時間（如5 10min），有利于鋼水中夾雜物和混入的渣滴上??；可以實行多爐連澆，為更換鋼包創(chuàng)造條件。中間包容量一般為鋼包容量的20 40%。為提高鋼的質(zhì)量，目前中間包在向大容積、深熔池方向發(fā)展。如有的板坯連鑄中間包容量達90t ，鋼液深度達1300mm。19、鋼水在結(jié)晶器內(nèi)是如何凝固的？當(dāng)高溫鋼水澆入結(jié)晶器，鋼水與水冷的銅壁接觸，就會迅速凝固形成很薄的初生坯殼。由于鋼水靜壓力的作用，生成的坯殼與銅壁緊貼在一起，此時鋼水熱量能迅速傳給銅壁，被冷卻水帶走。隨著凝固的繼續(xù)進行， 坯殼逐漸增厚， 坯殼企圖收縮離開銅壁， 而鋼水靜壓力又把坯殼擠

24、靠到銅壁， 這個收縮擠靠過程反復(fù)進行。 當(dāng)坯殼厚度達到能抵抗鋼水靜壓力時， 坯殼就脫離銅壁， 這樣在銅壁與坯殼之間形成了空氣縫隙 （叫氣隙） 時增加了傳熱的阻力，延緩了坯殼厚度的增長。 氣隙一般是在結(jié)晶器下部形成。 所以結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固放出的熱量是通過凝固殼氣隙銅壁冷卻水導(dǎo)出的。冷卻水帶走的熱量占結(jié)晶器總散熱量的 96%左右。20、結(jié)晶器的振動參數(shù)有哪些？結(jié)晶器的主要振動參數(shù)是振幅和頻率。結(jié)晶器振動波形、 頻率和振幅要根據(jù)鑄坯斷面尺寸和澆注速度來合理選擇。結(jié)晶器上下振動一次的時間叫振動周期，單位為秒。 結(jié)晶器每分鐘振動次數(shù)叫頻率，單位是次/ 分。結(jié)晶器從最高位置下降到最低位置或從最低位置上升到最高位置所移動的距離，稱為行程或振幅，單位為毫米。一般情況下，頻率越高，則振幅越小，可使鑄坯表面上的振動波紋較淺， 振痕變短， 有利于提高鑄坯表面質(zhì)量。 因此結(jié)晶器采用高頻率小振幅是一個發(fā)展方向。21、對結(jié)晶器倒錐度的要求是什么？鋼水澆入結(jié)晶器冷卻凝固生成坯殼，進而收縮脫離銅壁，形成氣隙，使傳熱減慢，延緩