煉鋼連鑄工藝流程的介紹

1、連鑄工藝流程介紹將高溫鋼水澆注到一個(gè)個(gè)的鋼錠模內(nèi)，而是將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆到一個(gè)或幾個(gè)用 強(qiáng)制水冷帶有“活底叫引錠頭的銅模內(nèi)叫結(jié)晶器，鋼水很快與“活底凝結(jié)在一 起，待鋼水凝固成一定厚度的坯殼后，就從銅模的下端拉出“活底，這樣已凝固成一 定厚度的鑄坯就會(huì)連續(xù)地從水冷結(jié)晶器內(nèi)被拉出來(lái)，在二次冷卻區(qū)繼續(xù)噴水冷卻。帶有 液芯的鑄坯，一邊走一邊凝固，直到完全凝固。待鑄坯完全凝固后，用氧氣切割機(jī)或剪 切機(jī)把鑄坯切成一定尺寸的鋼坯。這種把高溫鋼水直接澆注成鋼坯的新工藝，就叫連續(xù) 鑄鋼。支砥異輕/【導(dǎo)讀】：轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來(lái)的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精 煉后

2、的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包，結(jié)晶器、拉矯機(jī)等。本專題將詳細(xì)介紹轉(zhuǎn)爐以 及電爐煉鋼生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設(shè)備的工作原理以及控制要求等信息。由于時(shí)間的倉(cāng)促和編輯水平有限，專題中 難免出現(xiàn)遺漏或錯(cuò)誤的地方，歡迎大家補(bǔ)充指正。連鑄的目的：將鋼水鑄造成鋼坯。將裝有精煉好鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè) 結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機(jī)與結(jié)晶振動(dòng)裝置共同作用，將結(jié)晶 器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長(zhǎng)度的板坯。連鑄鋼水的準(zhǔn)備一、連鑄鋼水的溫度要求：鋼水溫

3、度過高的危害：出結(jié)晶器坯殼薄，容易漏鋼；耐火材料侵蝕加快，易導(dǎo)致鑄流失控，降低澆鑄平安性；增加 非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質(zhì)量；鑄坯柱狀晶興旺；中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂紋。鋼水溫度過低的危害：容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；連鑄外表容易產(chǎn)生結(jié)皰、夾渣、裂紋等缺陷；非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內(nèi)在質(zhì)量。二、鋼水在鋼包中的溫度控制：根據(jù)冶煉鋼種嚴(yán)格控制出鋼溫度，使其在較窄的范圍內(nèi)變化；其次，要最大限度地減少?gòu)某鲣摗摪?、鋼包運(yùn)送途中及 進(jìn)入中間包的整個(gè)過程中的溫降。實(shí)際生產(chǎn)中需采取在鋼包內(nèi)調(diào)整鋼水溫度的措施：1鋼包吹氬調(diào)溫2加廢鋼調(diào)溫3在鋼包中加熱鋼水技術(shù)4鋼水包的保溫中間包鋼水溫度的控制一、澆鑄

4、溫度確實(shí)定5min,澆鑄溫度是指中間包內(nèi)的鋼水溫度，通常一爐鋼水需在中間包內(nèi)測(cè)溫3次，即開澆后5min、澆鑄中期和澆鑄結(jié)束前而這3次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫度。澆鑄溫度確實(shí)定可由下式表示也稱目標(biāo)澆鑄溫度：T=TL+A T。二、液相線溫度：即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的根底。推薦一個(gè)計(jì)算公式：T=1536-78%C+%Si+%M n+34%P+30%S+%Cu+%Ni+%Cr+%AI+%Mo +%V+18%Ti三、鋼水過熱度確實(shí)定鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質(zhì)量要求和澆鑄性能來(lái)確定。鋼種類別過熱度非合金結(jié)構(gòu)鋼10-20 C鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼15-25 C高碳、低合金鋼5-15 C四、出鋼溫度確

5、實(shí)定鋼水從出鋼到進(jìn)入中間包經(jīng)歷5個(gè)溫降過程: T 總= + T2+A T3+A T4+A T5 T1出鋼過程的溫降； T2出完鋼鋼水在運(yùn)輸和靜置期間的溫降C /min); T3鋼包精煉過程的溫降(610C /min ); T4精煉后鋼水在靜置和運(yùn)往連鑄平臺(tái)的溫降(5C /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(biāo)澆鑄溫度的首要前提。具體的出鋼溫度要根據(jù)每個(gè)鋼廠在自身溫降規(guī)律調(diào)查的根底上，根據(jù)每 個(gè)鋼種所要經(jīng)過的工藝路線來(lái)確定。拉速確實(shí)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(jié)晶器拉出的鑄坯長(zhǎng)度來(lái)表示。拉坯速度應(yīng)和鋼液的澆注速度相一

6、致。拉速控制合理但可以保證連鑄生產(chǎn)的順利進(jìn)行，而且可以提高連鑄生產(chǎn)能力，改善鑄坯的質(zhì)量現(xiàn)代連鑄 追求高拉速。二、拉速確定原那么：確保鑄坯出結(jié)晶器時(shí)的能承受鋼水的靜壓力而不破裂，對(duì)于參數(shù)一定的結(jié)晶器，拉速高時(shí)，坯殼薄；反之拉速低時(shí)那么形成的坯殼厚。一般，拉速應(yīng)確保出結(jié)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(jī)身長(zhǎng)度的限制根據(jù)凝固的平方根定律，鑄坯完全凝固時(shí)到達(dá)的厚度：又機(jī)身長(zhǎng)度：得到拉速：2拉坯力的限制拉速提高，鑄坯中的未凝固長(zhǎng)度變長(zhǎng)，各相應(yīng)位置上凝固殼厚度變薄，鑄坯外表溫度升高，鑄坯在輥間的鼓肚量增多。拉 坯時(shí)負(fù)荷增加。超過拉拔轉(zhuǎn)矩就不能拉坯，所以限制了拉速的

7、提高。3結(jié)晶器導(dǎo)熱能力的限制根據(jù)結(jié)晶器散熱量計(jì)算出，最高澆注速度：板坯為米/分方坯為3-4米/分4拉坯速度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響1降低拉速可以阻止或減少鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析2提高拉速可以防止鑄坯外表產(chǎn)生縱裂和橫裂3為防止矯直裂紋，拉速應(yīng)使鑄坯通過矯直點(diǎn)時(shí)外表溫度避開鋼的熱脆區(qū)。5鋼水過熱度的影響一般連鑄規(guī)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(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼順序降低。第四節(jié) 鑄坯冷卻的控制鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻即一冷確定，其冷卻效果可以由通過結(jié)晶

8、器壁傳出的熱流的大小來(lái)度量1) 一冷作用：一冷就是結(jié)晶器通水冷卻。其作用是確保鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)形成一定的初生坯殼。2) 一冷確定原那么：一冷通水是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，確定以在一定工藝條件下鋼水在結(jié)晶器內(nèi)能夠形成足夠的坯殼厚度和確保結(jié)晶器平安運(yùn)行的前提。通常結(jié)晶器周邊供水 2L/mm min。進(jìn)出水溫差不超過 8 C,出水溫度控制在45-500 C為宜，水壓控制在。3) 二冷作用：二次冷卻是指出結(jié)晶器的鑄坯在連鑄機(jī)二冷段進(jìn)行的冷卻過程其目的是對(duì)帶有液芯的鑄坯實(shí)施噴水冷卻，使其完全凝固，以到達(dá)在拉坯過程中均勻冷卻4) 二冷強(qiáng)度確定原那么：二冷通常結(jié)合鑄坯傳熱與鑄坯冶金質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)考慮鑄坯剛離開結(jié)晶器，要采用

9、大量水冷卻以迅 速增加坯殼厚度，隨著鑄坯在二冷區(qū)移動(dòng)，坯殼厚度增加，噴水量逐漸降低.因此,二冷區(qū)可分假設(shè)干冷卻段，每個(gè)冷卻段單獨(dú)進(jìn) 行水量控制.同時(shí)考慮鋼種對(duì)裂紋敏感性而有針對(duì)性的調(diào)整二冷噴水量5) 二冷水量與水壓：對(duì)普碳鋼低合金鋼，冷卻強(qiáng)度為：鋼。對(duì)低碳鋼、高碳鋼，冷卻強(qiáng)度為：鋼。對(duì)熱裂紋敏感性強(qiáng)的鋼種，冷卻強(qiáng)度為：鋼，水壓為二、連鑄坯外表質(zhì)量及控制(一) 連鑄過程質(zhì)量控制1)提高鋼純潔度的措施(1) 無(wú)渣出鋼(2) 選擇適宜的精煉處理方式(3) 采用無(wú)氧化澆注技術(shù)4充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用5選用優(yōu)質(zhì)耐火材料6充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用7采用電磁攪拌技術(shù)，控制注流運(yùn)動(dòng)二連鑄坯外表質(zhì)量及控制連

10、鑄坯外表質(zhì)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本錢的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。連鑄坯外表缺陷形成的原因較為復(fù)雜，但總體來(lái)講，主要是受結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固所控制，如圖14所示。圖14 連鑄坯外表缺陷示意圖三連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及控制鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量是指鑄坯是否具有正確的凝固結(jié)構(gòu)、偏析程度、內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。凝固結(jié)構(gòu)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(nèi)部質(zhì)量與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關(guān)，如圖15，圖16所示。圖15鑄坯內(nèi)部缺陷示意圖圖16“ V形偏析1減少鑄坯內(nèi)部裂紋的措施1采用壓縮澆鑄技術(shù)，或者應(yīng)用多點(diǎn)矯直技術(shù)

11、2二冷區(qū)采用適宜夾輥輥距，支撐輥準(zhǔn)確對(duì)弧3二冷水分配適當(dāng)，保持鑄坯外表溫度均勻4適宜拉輥壓下量，最好采用液壓控制機(jī)構(gòu)2夾雜物的控制從煉鋼精煉連鑄生產(chǎn)潔凈鋼，主要控制對(duì)策是：1控制煉鋼爐下渣量 擋渣法偏心爐底出鋼、氣動(dòng)法、擋渣球 扒渣法：目標(biāo)是鋼包渣層厚v50mm下渣2Kg/t2鋼包渣氧化性控制 出鋼渣中高FeO+MnO是渣子氧勢(shì)量度。FeO+MnOf板胚TO f3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(qiáng)度和合理精煉渣組成是獲得潔凈鋼水的根底。CaO鈣鋁酸適宜的鋼包渣成分： CaO/ AI2O3=，CaO/ SiO2=813, FeO+MnO v 5%。高堿度、低熔點(diǎn)

12、、低氧化鐵、富鹽的精煉渣，能有效吸收大顆粒夾雜物，降低總氧。(4) 保護(hù)澆注 鋼水保護(hù)是防止鋼水再污染生產(chǎn)潔凈鋼重要操作 保護(hù)澆注好壞判斷指標(biāo)：N = N鋼包N中包； Als = Al鋼包Al中包 保護(hù)方法：中包密封充 Ar;鋼包中間包長(zhǎng)水口， N=甚至為零；中間包結(jié) 晶器浸入式水口(5) 中間包控流裝置 中間包不是簡(jiǎn)單的過渡容器，而是一個(gè)冶金反響容器，作為鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前進(jìn)一步凈化鋼水 中間包促進(jìn)夾雜物上浮其方法：a. 增加鋼水在中間包平均停留時(shí)間t : t = w/ (ax bXpX v)。中間包向大容量深熔池方向開展。b. 改變鋼水在中間包流動(dòng)路徑和方向，促進(jìn)夾雜物上浮。(6) 中間包

13、復(fù)蓋劑中間包是鋼水去除夾雜物理想場(chǎng)所。鋼水面上復(fù)蓋劑要有效吸收夾雜物。 碳化稻殼； 中性渣：(CaO/SiO2=) 堿性渣：(CaO+MgO/SiO23) 雙層渣渣中(SiO2)增加，鋼水中 TO增加。生產(chǎn)潔凈鋼應(yīng)用堿性復(fù)蓋劑。(7) 堿性包襯鋼水與中間包長(zhǎng)期接觸，鋼水與包襯的熱力學(xué)性能必須是穩(wěn)定的，這是生產(chǎn)潔凈鋼的一個(gè)重要條件。包襯材質(zhì)中SiO2增加，鑄坯中總氧 T0是增加，因此生產(chǎn)潔凈鋼應(yīng)用堿性包襯。吸附夾雜對(duì)低碳Al -K鋼，中間包襯用 Mg-Ca質(zhì)涂料(AI2O30),包襯反響層中AI2O3可達(dá)21 %，說明能有效物。(8) 鋼種微細(xì)夾雜物去除 大顆粒夾雜(50卩m去除，采用中間包控流

14、技術(shù) 小顆粒夾雜(200 m 易在冷軋板外表形成條狀缺陷。為解決水口堵塞問題，可采用：-鈣處理改善鋼水可澆性鈣質(zhì)水口無(wú)C質(zhì)水口目前還是廣泛采用吹 Ar來(lái)防止堵塞。生產(chǎn)潔凈鋼總的原那么是：鋼水進(jìn)入結(jié)晶器之前盡可能排除AI2O3。11結(jié)晶器鋼水流動(dòng)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(yùn)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(fā)生鼓脹成凸面的現(xiàn)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(yīng)采取措施：1降低連鑄機(jī)的高度2二冷區(qū)采用小輥距密排列；鑄機(jī)從上到下輥距應(yīng)由密到疏布置3支撐輥要嚴(yán)格對(duì)中4加大二冷區(qū)冷卻強(qiáng)度5防

15、止支撐輥的變形，板坯的支撐輥?zhàn)詈眠x用多節(jié)輥圖17鑄坯鼓肚示意圖二菱形變形度之差稱為脫菱形變形也叫脫方。是大、小方坯的缺陷。是指鑄坯的一對(duì)角小于90,另一對(duì)角大于 90;兩對(duì)角線長(zhǎng)方量。應(yīng)對(duì)菱變的措施 ：1選用適宜錐度的結(jié)晶器2結(jié)晶器最好用軟水冷卻3保持結(jié)晶器內(nèi)腔正方形，以使凝固坯殼為規(guī)正正的形狀4結(jié)晶器以下的600mm距離要嚴(yán)格對(duì)弧；并確保二冷區(qū)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(guī)那么多邊形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴(yán)重。形成橢圓變形的原因有：1圓形結(jié)晶器內(nèi)腔變形2二冷區(qū)冷卻不均勻3連鑄機(jī)下部對(duì)弧不準(zhǔn)4拉矯輥的夾緊力調(diào)整不當(dāng)，過分壓下可采取相應(yīng)措施：1及時(shí)更換變形的結(jié)晶器2連鑄機(jī)要嚴(yán)格對(duì)弧3二冷區(qū)均勻冷卻4可適當(dāng)降低拉速四夾雜物的控制提高鋼純潔度的措施：1無(wú)渣出鋼2選擇適宜的精煉處理方式3采用無(wú)氧化澆注技術(shù)4充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用5選用優(yōu)質(zhì)耐火材料6充分發(fā)揮結(jié)晶器的作用7采用電磁攪拌技術(shù)，控制注流運(yùn)動(dòng)五間包冶金當(dāng)前對(duì)鋼產(chǎn)品質(zhì)量的要求變得更加嚴(yán)格。中間包不僅僅只是生產(chǎn)中的一個(gè)容器，而且在純潔鋼的生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。70年代認(rèn)識(shí)到改變中間包形狀和加大中間包容積可以到達(dá)延長(zhǎng)鋼液的停留時(shí)間，提高夾雜物去除率的目的；安裝擋渣墻，控制鋼液的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾雜物有效碰撞、長(zhǎng)大和上浮。80年代創(chuàng)造了多