連鑄工藝與操作

1、 江蘇科技大學前言前言鐵水預處理（普通、特殊）鐵水預處理（普通、特殊）爐外精煉爐外精煉鋼的連續(xù)鑄造鋼的連續(xù)鑄造金屬熔鑄工藝學金屬熔鑄工藝學主講主講 張小立張小立 Email: 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.連續(xù)鑄鋼主要內容連續(xù)鑄鋼主要內容一、概 述二、連鑄設備三、基礎理論四、生產工藝五、在線檢測六、工藝實踐金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.連鑄機設備連鑄機設備弧形連鑄機規(guī)格和參數(shù)弧形連鑄機規(guī)格和參數(shù) 設備設備: :鋼包及鋼包回轉臺鋼包及鋼包回轉臺中間包及中間包車中間包及中間包車結晶器和振動裝置結晶器和振動裝置冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)拉坯校直裝置拉坯校直裝置輔助裝置輔助裝置電磁攪拌裝置電磁攪

2、拌裝置盛盛鋼鋼桶桶中間包中間包( (止塞止塞桿桿) )結晶結晶器器火焰切割火焰切割長流嘴浸入式浸入式水口水口模振模振引拔引拔鋼坯鋼坯金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 連鑄澆注系統(tǒng)連鑄澆注系統(tǒng)金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4 4 連鑄的工藝要點連鑄的工藝要點4.1 4.1 連鑄鋼水的準備連鑄鋼水的準備4.2 4.2 中間包和結晶器的冶金中間包和結晶器的冶金4.3 4.3 拉速的確定和控制拉速的確定和控制4.4 4.4 鑄坯冷卻的控制鑄坯冷卻的控制4.5 4.5 連鑄操作工藝連鑄操作工藝4.6 4.6 澆注事故分析澆注事故分析4.7 4.7 連鑄技術經濟指標連鑄技術經濟指標金屬熔鑄工

3、藝學連鑄Feb. 2011. 要想使連鑄生產穩(wěn)定高效地進行，并且保證鑄坯質要想使連鑄生產穩(wěn)定高效地進行，并且保證鑄坯質量，首先要準備好量，首先要準備好成分成分、溫度溫度、脫氧程度脫氧程度及及純凈度純凈度都合都合格的鋼水。格的鋼水。 這里重點介紹這里重點介紹鋼水溫度鋼水溫度的要求的要求。 另外，煉鋼工序和連鑄工序要緊密配合，步調一致。另外，煉鋼工序和連鑄工序要緊密配合，步調一致。4.1 4.1 連鑄鋼水的準備連鑄鋼水的準備 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.一、各元素含量控制一、各元素含量控制 碳是鋼中最基本的元素，對組織性能影響最大，尤其是需碳是鋼中最基本的元素，對組織性能影響最大，尤其是

4、需要在熱處理狀態(tài)下使用的鋼，其影響更為突出。多爐連澆時，要在熱處理狀態(tài)下使用的鋼，其影響更為突出。多爐連澆時，各爐次間鋼水含碳量的差別要求小于各爐次間鋼水含碳量的差別要求小于 0.02%0.02%。 錳也是鋼中重要元素：錳也是鋼中重要元素：MnMn/S/S2424，可消除硫的危害。改善，可消除硫的危害。改善連鑄鋼水的流動性，應在成分允許的范圍內適當增加連鑄鋼水的流動性，應在成分允許的范圍內適當增加 MnMn/Si/Si比，比，以把脫氧產物控制為液態(tài)。以把脫氧產物控制為液態(tài)。 鋁是鋼水的強氧劑，鋁是鋼水的強氧劑，Al2O3Al2O3聚集，堵塞水口；聚集，堵塞水口； 鋼中微量元素：鋼中微量元素：C

5、uCu、SnSn、SbSb等元素在鑄坯表面富集會產生等元素在鑄坯表面富集會產生細小表面晶間裂紋等。因此，對其含量有嚴格要求，如要求細小表面晶間裂紋等。因此，對其含量有嚴格要求，如要求 CuCu含量在含量在 0.02%0.02%以下，以下，SnSn含量在含量在 0.02%0.02%以下，以下，S S、P P含量在含量在 0.025%0.025%以下以下金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.二、潔凈度二、潔凈度 鋼液的純凈度主要是指鋼中氣體氮、氫、氧和非金屬夾鋼液的純凈度主要是指鋼中氣體氮、氫、氧和非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。雜物的數(shù)量、形態(tài)和分布。 在當前煉鋼及連鑄水平下，一般認為，成品鋼中

6、的磷、硫、在當前煉鋼及連鑄水平下，一般認為，成品鋼中的磷、硫、氧、氮、氫總含量小于氧、氮、氫總含量小于 0.01%0.01%即為超潔凈鋼即為超潔凈鋼。最大限度地降低主原料帶入轉爐的硫。煉鋼脫硫主要靠鐵水最大限度地降低主原料帶入轉爐的硫。煉鋼脫硫主要靠鐵水預處理和鋼水深脫硫預處理和鋼水深脫硫最大限度地凈化鋼液：保護澆注；最大限度地凈化鋼液：保護澆注； 寶鋼煉鋼廠采用了吹氬保護，設三重擋渣堰及過濾器，寶鋼煉鋼廠采用了吹氬保護，設三重擋渣堰及過濾器，采用鎂鈣質涂料和吸附氧化物的覆蓋劑，效果良好采用鎂鈣質涂料和吸附氧化物的覆蓋劑，效果良好。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.1 1、脫氧過程控制、脫

7、氧過程控制預脫氧：預脫氧：Si Si 和和MnMn；SiO2SiO2增加鋼水粘度增加鋼水粘度 形成液態(tài)硅酸錳形成液態(tài)硅酸錳終脫氧：終脫氧：AlAl； AlAl2 2O O3 3 降低鋼水流動性降低鋼水流動性 粘結水口或塞棒粘結水口或塞棒復合脫氧：復合脫氧：Ca Ca 和和AlAl2 2O O3 3 形成液態(tài)渣形成液態(tài)渣 63/ SiMn15. 01 . 0/ AlCa金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2 2、保護澆注、保護澆注無渣出鋼：偏心爐底；擋渣球無渣出鋼：偏心爐底；擋渣球保護澆注：保護渣；爐蓋保護澆注：保護渣；爐蓋 長水口，浸入式水口；氬封水口接頭長水口，浸入式水口；氬封水口接頭 爐

8、外精煉爐外精煉 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.澆注溫度澆注溫度: :指鋼水進入結晶器時的溫度指鋼水進入結晶器時的溫度. .也可以指中間包內的鋼水也可以指中間包內的鋼水溫度溫度. . 通常一爐鋼水需在中間包內測溫通常一爐鋼水需在中間包內測溫3 3次，即開澆后次，即開澆后5min5min、澆鑄中、澆鑄中期和澆鑄結束前期和澆鑄結束前5min,5min,而這而這3 3次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫度。度。鋼水的澆鑄溫度要求鋼水的澆鑄溫度要求:( :(在一定范圍內的合理溫度在一定范圍內的合理溫度) ) 在盡可能高的拉速下，保證鑄坯出結晶器時形成在盡可能高的拉速下，保

9、證鑄坯出結晶器時形成足夠厚度足夠厚度的的坯殼，使連鑄過程安全的進行下去；坯殼，使連鑄過程安全的進行下去； 在結晶器內在結晶器內, ,鋼水將熱量平穩(wěn)的傳導給銅板，使周邊坯殼厚度鋼水將熱量平穩(wěn)的傳導給銅板，使周邊坯殼厚度能均勻的生長，保證鑄坯表面質量。能均勻的生長，保證鑄坯表面質量。三、澆注溫度的確定三、澆注溫度的確定 中間包鋼水溫度的控制中間包鋼水溫度的控制金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.鋼水溫度過高的危害：鋼水溫度過高的危害： 出結晶器坯殼薄，容易漏鋼；出結晶器坯殼薄，容易漏鋼； 耐火材料侵蝕加快，易導致鑄流失控，降低澆鑄安全性；耐火材料侵蝕加快，易導致鑄流失控，降低澆鑄安全性； 增加非

10、金屬夾雜，影響板坯內在質量；增加非金屬夾雜，影響板坯內在質量； 鑄坯柱狀晶發(fā)達；鑄坯柱狀晶發(fā)達； 中心偏析加重，易產生中心線裂紋。中心偏析加重，易產生中心線裂紋。 鋼水溫度過低的危害：鋼水溫度過低的危害： 容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷； 連鑄表面容易產生結皰、夾渣、裂紋等缺陷；連鑄表面容易產生結皰、夾渣、裂紋等缺陷； 非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內在質量非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內在質量。 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.（澆注溫度也稱目標澆注溫度）（澆注溫度也稱目標澆注溫度）： T T澆澆=T=TL L+ +T T 式中：式中： T TL L液相線溫度液相線

11、溫度 T T 鋼水過熱度鋼水過熱度1 1、液相線溫度、液相線溫度T TL L 液相線溫度，即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的液相線溫度，即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的基礎。推薦一個計算公式基礎。推薦一個計算公式 ( (普碳鋼和低合金鋼普碳鋼和低合金鋼) ) TL =1537-88%C+8%Si+5%Mn+30%P+ 25%S+5%Cu+4%Ni+ 2%Mo+ 2%V+ 1.5%Cr 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2 2、鋼水過熱度、鋼水過熱度T T的確定的確定鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質量要求和澆鑄性能來確定。鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質量要求和澆鑄性能來確定。鋼種類別鋼種類別

12、 過熱度過熱度非合金結構鋼非合金結構鋼 10-2010-20鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼 15-2515-25高碳、低合金鋼高碳、低合金鋼 5-155-15金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.四、出鋼溫度的確定四、出鋼溫度的確定 鋼水過程溫降分析鋼水過程溫降分析 鋼水從出鋼到進入中間包經歷鋼水從出鋼到進入中間包經歷5個溫降過程：個溫降過程：T總總=T1+T2+T3+T4+T5 T1 出鋼過程的溫降；出鋼過程的溫降； T2 出完鋼鋼水在運輸和靜置期間的溫降出完鋼鋼水在運輸和靜置期間的溫降 (1.01.5/min)； T3 鋼包精煉過程的溫降（鋼包精煉過程的溫降（610/min）；）； T4 精煉后

13、鋼水在靜置和運往連鑄平臺的溫降精煉后鋼水在靜置和運往連鑄平臺的溫降 (0.51.2/min）; T5 鋼水從鋼包注入中間包的溫降鋼水從鋼包注入中間包的溫降。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.1、T1 鋼水從煉鋼爐的出鋼口流入鋼包這個過程的溫降分析：鋼水從煉鋼爐的出鋼口流入鋼包這個過程的溫降分析： 熱量損失形式：熱量損失形式：鋼流輻射熱損失、對流熱損失、鋼包吸熱。鋼流輻射熱損失、對流熱損失、鋼包吸熱。 影響因素：影響因素：出鋼時間、出鋼溫度及鋼包的使用狀況。出鋼時間、出鋼溫度及鋼包的使用狀況。 降低熱量損失的措施：降低熱量損失的措施： 盡量降低出鋼溫度盡量降低出鋼溫度 減少出鋼時間減少出鋼時

14、間 維護好出鋼口，使出鋼過程中最大程度保持鋼流的完整性維護好出鋼口，使出鋼過程中最大程度保持鋼流的完整性 鋼包預熱鋼包預熱 保持包底干凈保持包底干凈金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2、T2 出完鋼鋼包內鋼水到精煉開始前經過的運輸和靜置過程中出完鋼鋼包內鋼水到精煉開始前經過的運輸和靜置過程中產生的溫降分析：產生的溫降分析： 熱量損失形式：熱量損失形式：鋼水上表面通過渣層的熱損失、鋼包包襯吸熱。鋼水上表面通過渣層的熱損失、鋼包包襯吸熱。 影響因素：影響因素：鋼包的容量、包襯材質及溫度，鋼包的運輸距離。鋼包的容量、包襯材質及溫度，鋼包的運輸距離。 降低熱量損失的措施：降低熱量損失的措施： 鋼包

15、烘烤、充分預熱鋼包烘烤、充分預熱 減少留置時間減少留置時間 在鋼包內加入合適的保溫劑在鋼包內加入合適的保溫劑3、T3 鋼包精煉過程的溫降分析鋼包精煉過程的溫降分析 熱量損失取決于二次精煉的時間和方法。熱量損失取決于二次精煉的時間和方法。例如例如:向鋼包中吹向鋼包中吹Ar, 由于由于Ar氣的攪拌強化了對流傳熱，同時氣的攪拌強化了對流傳熱，同時Ar氣氣本身還吸熱本身還吸熱,所以隨著吹所以隨著吹Ar時間的延長及時間的延長及Ar氣量的增加氣量的增加,熱量損失熱量損失會增大會增大.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4 4、T4 鋼包精煉結束鋼水在靜置和運往連鑄平臺的溫降分析鋼包精煉結束鋼水在靜置和運

16、往連鑄平臺的溫降分析：熱量損失形式：熱量損失形式：鋼水上表面通過渣層的熱損失、鋼包包襯吸熱。鋼水上表面通過渣層的熱損失、鋼包包襯吸熱。熱量損失大小：熱量損失大?。轰摪鼉纫r吸熱降低鋼包內襯吸熱降低 加了保溫劑，溫降減小加了保溫劑，溫降減小5、T5 鋼水從鋼包注入中間包過程中產生的溫降分析：鋼水從鋼包注入中間包過程中產生的溫降分析：熱量損失形式：熱量損失形式：輻射熱損失、對流熱損失、鋼包吸熱。輻射熱損失、對流熱損失、鋼包吸熱。影響因素：影響因素：鋼流保護狀況；中間包的容量、材質、鋼流保護狀況；中間包的容量、材質、 烘烤溫度及保溫措施烘烤溫度及保溫措施降低熱量損失的措施降低熱量損失的措施： 鋼流需保

17、護，采用長水口鋼流需保護，采用長水口 減少澆鑄時間減少澆鑄時間 充分預熱中間包內襯充分預熱中間包內襯 中間包鋼液面添加保溫劑中間包鋼液面添加保溫劑 提高連澆爐數(shù)提高連澆爐數(shù)金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.T出鋼出鋼 = T澆澆+T總總 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(jù)每個鋼廠在自身溫降規(guī)律調查的基礎上，根據(jù)出鋼溫度要根據(jù)每個鋼廠在自身溫降規(guī)律調查的基礎上，根據(jù)每個鋼種所要經過的工藝路線來確定。每個鋼種所要經過的工藝路線來確定。 鋼水溫度控制要點鋼水溫度控制要點1、出鋼溫度控制：、出鋼溫度控制：提高終點溫度命

18、中率提高終點溫度命中率確保從出鋼到二次精煉站，鋼包鋼水溫度處于目標范圍之內確保從出鋼到二次精煉站，鋼包鋼水溫度處于目標范圍之內2、充分發(fā)揮鋼包精煉的溫度與時間的協(xié)調作用、充分發(fā)揮鋼包精煉的溫度與時間的協(xié)調作用3、控制和減少從鋼包到中間包的溫度損失、控制和減少從鋼包到中間包的溫度損失 采用長水口保護澆鑄；鋼包、中間包加保溫劑采用長水口保護澆鑄；鋼包、中間包加保溫劑 出鋼溫度的確定出鋼溫度的確定金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4、鋼水在鋼包中的溫度控制、鋼水在鋼包中的溫度控制根據(jù)冶煉鋼種嚴格控制出鋼溫度，使其在較窄的范圍根據(jù)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

19、減少從出鋼、鋼包中、鋼包內變化；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。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：實際生產中需采取在鋼包內調整鋼水溫度的措施：鋼包吹氬調溫。鋼包吹氬調溫。加廢鋼調溫。加廢鋼調溫。在鋼包中加熱鋼水技術。在鋼包中加熱鋼水技術。鋼水包的保溫。鋼水包的保溫。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4.2 4.2 中間包與結晶器冶金中間包與結晶器冶金一、中間包冶金一、中間包冶金 冶金工作者在中間包上采取了一系列的技術措施來強化和擴大中間包的冶金功冶金工作者在中間包上采取了一系列的技術措施來強

20、化和擴大中間包的冶金功能，從而使中間包由一種簡單的鋼液過渡容器變成了一種重要的鋼液精煉設備。能，從而使中間包由一種簡單的鋼液過渡容器變成了一種重要的鋼液精煉設備。中間包冶金的概念包括中間包冶金的概念包括: : 1 1 凈化、潔凈鋼水的功能凈化、潔凈鋼水的功能 2 2 調節(jié)鋼水溫度，均勻鋼水溫度。調節(jié)鋼水溫度，均勻鋼水溫度。 3 3 改善鋼水流動改善鋼水流動 4 4 中間包內可以進行吹氬、喂絲、加熱，起到微調成分，調節(jié)溫度等冶中間包內可以進行吹氬、喂絲、加熱，起到微調成分，調節(jié)溫度等冶金功能。金功能。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.中間包及中間包車中間包及中間包車中間包作用：中間包作用：

21、介于大包和結晶器之間，接受來自大包的鋼水，并向結晶器分流，起到減壓、穩(wěn)流、除渣、儲鋼分流、均勻溫度和成分以及冶金的作用；結結 構：構： 呈“T”型，由包體、包蓋組成，底部設有滑動水口機構，浸入式水口及夾持裝置，并設溢流槽。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.1 1、設置擋渣墻、設置擋渣墻 圖 5-5a所示。使用中取得了如下效果：提高了鋼的清潔度；提高了鋼的清潔度；使中間包流場均勻，消除了使中間包流場均勻，消除了死區(qū)；增大了鋼水停留時間；死區(qū)；增大了鋼水停留時間；增大了鋼增大了鋼 渣相互作用時渣相互作用時間；減少了水口堵塞間；減少了水口堵塞。隨后，他們又對上述擋墻設備進行了改進，如圖 5-5b

22、所示，從圖中看出，鋼水向上流動的比例增大，避免了鋼水在較短時間內流入水口。之后又設計安裝了開有向上傾角的隔板，并取消了擋墻，如圖 5-5c所示。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2 2、防湍流墊改善中間包流動狀態(tài)、防湍流墊改善中間包流動狀態(tài) 防湍流墊防湍流墊安裝在中間包底部的鋼包注流沖擊區(qū)，它使從鋼包長水口沖出的鋼流向注流中心折回，在防湍流墊內重復循環(huán)以消耗掉注流的動能，從而降低了注流速度，防止湍流的產生。容量大型化容量大型化 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3 3、向中間包底部吹氣、向中間包底部吹氣 通過中間包底部的多孔磚向中間包內吹入惰性氣體，如圖 5-7所示，由于氣泡上升運動，

23、鋼水的上升運動遠大于不吹氣時的運動，同時夾雜物上浮運動速度增大，無疑這對去除夾雜物更為有利。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4 4、中間包過濾技術、中間包過濾技術 為了提高鋼的清潔度，防止和減輕水口堵塞，近年來，美國、日本和我國相繼開展了鋼水過濾技術的開發(fā)研究工作金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.5 5、中間包加熱技術、中間包加熱技術 采用中間包內加熱可保持最佳過熱度澆鑄、補充合金微調所需熱量。n等離子體加熱等離子體加熱 等離子加熱的原理是利用氬氣或氮氣在電弧下離解成為等離子體的高溫氣體作為加熱源，對中間包鋼水進行加熱。其特點是溫度高，能量集中，功率調節(jié)快，溫度控制精確，能量利用率高

24、（大于 80%），氣體選擇靈活，不含對鋼水有害的雜質。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.n電感應加熱電感應加熱 感應加熱法具有設備結構簡單、加熱速度快、電熱效率高、成本低、操作方便等優(yōu)點，但在澆鑄初期鋼水溫度控制難度較大。由于感應加感應加熱器安裝在中間包下部熱器安裝在中間包下部更接近結晶器更接近結晶器，從鋼水的熱流來看，其位置較為合理，同時，借助于電磁力可以攪拌鋼水電磁力可以攪拌鋼水，取代吹氬，因此有利于夾雜物上浮。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.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。 （1）絕熱保溫；（2）吸收上浮夾雜；（3）隔絕空氣l碳化稻殼；l中性渣：

25、（CaO/SiO2=0.91.0）；l堿性渣：（CaO+MgO/SiO23）；l雙層渣。渣中（SiO2）增加，鋼水中TO增加。生產潔凈鋼應用堿性復蓋劑。6 6、中間包覆蓋劑、中間包覆蓋劑金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.7 7、成分微調及夾雜物變性處理、成分微調及夾雜物變性處理 向中間包內喂入各種合金包芯線各種合金包芯線，改變鋼中夾雜物形態(tài)或調整某些微量合金元素或易氧化元素的含量8 8、復合工作襯凈化鋼液、復合工作襯凈化鋼液 中間包內凈化鋼液，法國索拉克鋼鐵公司研制了一種中間包鋼液凈化復合工作襯，這種中間包襯的主要成分為氧化鈣、氧化鈣、氧化鎂和二氧化硅氧化鎂和二氧化硅天然原材料作中間包襯材

26、料。鎂質材料墊層具有良好的隔熱性能，能減少中間包內鋼水的熱損失；鈣鎂質材料表層除具有吸收鋼中 Al2O3夾雜物的作用外，還具有脫硫、脫氮的作用。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.二、結晶器冶金二、結晶器冶金 結晶器被稱為連鑄機的“心臟 ”，其作用是使鋼水均勻快速地冷卻，鋼水均勻快速地冷卻，以形成厚度均勻、表面良好的初以形成厚度均勻、表面良好的初生坯殼，從而保證連鑄的順利進生坯殼，從而保證連鑄的順利進行。行。設計結晶器的根本目的，就在于使從結晶器出來的鑄坯具有一定厚度的均勻坯殼，在機械應力和熱應力的綜合作用下，既不會拉斷，也不致產生歪扭變形和裂紋等質量缺陷。結晶器本體由結晶器銅管、外水套、內

27、水套和冷卻水系統(tǒng)組成，足輥用于支撐導向坯殼很薄的鑄坯。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.1 1、保證凝固坯殼均勻生長、保證凝固坯殼均勻生長 合適的浸入式水口合適的浸入式水口形狀、出口傾角以形狀、出口傾角以及浸入深度。及浸入深度。 電磁制動技術電磁制動技術 液面自動控制技術液面自動控制技術 保護渣保護渣 電磁攪拌技術電磁攪拌技術金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2 2、液相穴夾雜物上浮與排除、液相穴夾雜物上浮與排除 結晶器液相穴中的夾雜物，一部分隨環(huán)流水平流動帶到鋼渣界面，一部分隨沖擊流股帶入液相穴深處。前者有利于保護渣吸收，而后者夾雜物能否順利上浮主要取決于流股沖擊深度。采用電磁制動技

28、術，抵消流股向下的沖力；向結晶器吹 Ar。試驗表明，經中間包塞棒或浸入式水口向結晶器吹 Ar量為 5L/min，氣泡能均勻分布在結晶器內，如吹 Ar量超過了 10L/min，就會引起結晶器“沸騰 ”；合適的保護渣性能有利于充分吸收上浮的夾雜金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3 3、結晶器微合金化、結晶器微合金化 結晶器喂包芯線 結晶器喂稀土絲金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4 4、凝固組織的控制、凝固組織的控制 在結晶器內加微型冷卻劑（如微細鐵末），喂入薄鋼帶或噴入金屬粉末，以降低鋼水過熱度，使結晶器內鋼水在液相線溫度凝固，增加鑄坯等軸晶區(qū)，改善鑄態(tài)組織，減輕中心偏析。 電磁攪拌金屬

29、熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.一、拉速定義一、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。二、拉速控制的意義二、拉速控制的意義：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(xiàn)代連鑄追求高拉速.三、拉速確定：三、拉速確定： 1 1、確定原則、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(shù)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8-15mm。4.3 4.3 拉速的確定和控制拉速的確定和控制金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 201

30、1.2 2、影響因素、影響因素 A、機身長度（液穴長度）的限制 根據(jù)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 B、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。 C、結晶器導熱能力的限制 根據(jù)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DKtLvt22L KvD金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.D、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

31、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(qū)。 E、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。 F、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)質碳素鋼、合金鋼順序降低。 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3 3、經驗公式、經驗公式L鑄坯斷面周長；F鑄坯斷面面積；S速度系數(shù)。FLSv金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 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。 1、一冷作用：一冷就是結晶

32、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(jù)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為前提。 通常結晶器周邊供水2L/mm.min。進出水溫差不超過10 0C，出水溫度控制在45-50 0C為宜，水壓控制在0.4-0.7Mpa.4.4 4.4 鑄坯冷卻的控制鑄坯冷卻的控制一、一冷確定一、一冷確定金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.二、二冷確定二、二冷確定金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 1、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

33、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. 2、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(qū)移動,坯殼厚度增加,噴水量逐漸降低.因此,二冷區(qū)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.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3、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.

34、水壓為0.1-0.5MPa金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4.5 4.5 連鑄生產工藝連鑄生產工藝中間包更換中間包更換上引錠桿上引錠桿開開 澆澆啟車拉矯啟車拉矯脫引錠桿脫引錠桿切切 割割鋼包更換鋼包更換停停 車車金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.1. 1.上引錠桿上引錠桿 油缸驅動引錠桿放到中間軌道送入拉矯機引錠桿經二冷段入結晶器上100-150mm反 向 至 結 晶 器 下 口150mm處拉矯機引錠桿夾緊定位完成安裝操作.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2. 2.開開 澆澆 精煉處理后鋼水連鑄回轉臺加保溫蓋轉至澆注工位中間包小車至澆注工位中間包基座下降水口與結晶器對中開大包水

35、口中間包加保溫劑開中間包滑動水口實現(xiàn)開澆金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.鋼包澆注鋼包澆注 鋼包就位-滑動水口-長水口-中間包中間包澆注中間包澆注(塞棒/水口-滑動水口-浸入式水口-結晶器) (1)塞棒開澆 (2) 定徑口開澆n正常澆注正常澆注金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.開澆操作要求開澆操作要求: : 好好; ; 快快; ; 穩(wěn)穩(wěn) 好好中間包烘烤好；水口烘烤好；中間包烘烤好；水口烘烤好； 快快鋼包、中間包就位快；鋼包開澆快；鋼包、中間包就位快；鋼包開澆快； 穩(wěn)穩(wěn)中間包開澆穩(wěn)；拉矯機啟動要穩(wěn)。中間包開澆穩(wěn)；拉矯機啟動要穩(wěn)。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3. 3.啟車拉矯啟車

36、拉矯啟啟 車車: : 從中間包開澆到拉矯機啟動時間為10-15s,開始拉坯速度為0.5m/min。2min后達正常速度,之后根據(jù)鋼水過熱度調整拉速,啟動拉矯機同時結晶器振動,二冷噴水;加保護渣加保護渣: : 中間包開澆后加保護渣,勤加少加,均勻覆蓋;0.5-0.6kg/t;拉拉 坯坯: :結晶器液面波動80-120mm3mm;矯矯 直直: : 鑄坯在高溫下通過拉矯機連續(xù)矯直,使弧形坯變成直線鑄坯.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4. 4.脫引錠桿脫引錠桿 引錠桿頭部凹槽與注入結晶器鋼水接觸凝固成凸臺，將鑄坯與引錠桿掛接一起，拉出拉矯機后，將引錠頭抬起，實現(xiàn)鑄坯與引錠桿分離。金屬熔鑄工藝學

37、連鑄Feb. 2011.5. 5.切切 割割 鑄 坯 切 割 長 度 由PLC系統(tǒng)自動調節(jié)，當滿足用戶和下部工序要求時，夾鉗夾住鑄坯并與之同步，切割槍開始工作，切割完畢，夾鉗松開，切割機復位。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.6. 6.鋼包更換鋼包更換 根據(jù)回轉臺上重力傳感器指示的鋼水狀態(tài)，在澆注近結束時控制滑動水口開度，根據(jù)大包下渣檢測裝置測定下渣情況，關閉水口。大包提起，脫長水口，回轉180，將待澆鋼包旋至中間包上方，實現(xiàn)多爐連澆。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.7. 7.中間包更換中間包更換 根據(jù)包襯和浸入式水口壽命決定，一般10-15次。更換過程：更換過程： 大包長水口關閉后

38、，提升并脫長 水 口 ， 至 中 間 包 液 面 高 度200mm時，關中包滑動水口并停拉矯，中包升起至待機位，另一預熱好的中包開到澆鋼位，機座下降，對中水口，按開澆操作進行。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.8. 8.停停 車車 大包和中包滑動水口關閉。當中包水口關閉時向結晶器內加冷鋼，以加速尾坯凝固。降低拉速到0.5m/min，同時二冷強度下降。待尾坯凝固后，將其拉出。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4.6 4.6 澆注事故分析澆注事故分析一、鋼包滑動水口故障一、鋼包滑動水口故障：1、不能自動開澆：燒氧引流2、鋼包注流失控金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.二、中間包故障二、中

39、間包故障1、開澆自動澆鋼2、開澆后控制失靈3、水口結瘤堵塞金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.連續(xù)鑄鋼過程中，凝固坯殼出結晶器后，抵抗不住鋼水靜壓力的作用，致使鋼水從坯殼薄弱處流出造成的事故。 發(fā)生漏鋼事故會造成設備損壞、連鑄停澆、鋼水返回等問題, 嚴重影響連鑄機的正常生產。連鑄漏鋼的種類較多, 有開澆漏鋼、懸掛漏鋼、粘結漏鋼、卷渣漏鋼和切斷漏鋼等。漏鋼的情況不同, 其產生的原因和機理也不盡相同。三、漏鋼三、漏鋼金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.漏鋼的種類漏鋼的種類(1)開澆漏鋼。開澆后拉坯起步時由于引錠桿頭部密封不良所致。(2)懸掛漏鋼。結晶器角縫大、角墊板凹陷或銅板劃傷，使結晶器拉坯

40、阻力增大，極易發(fā)生起步懸掛漏鋼。(3)裂紋漏鋼。在結晶器內坯殼產生嚴重縱裂、角裂或脫方(見鼓肚與菱變)，鑄坯出結晶器造成的漏鋼。(4)夾渣漏鋼。由于在結晶器內渣塊或異物裹入凝固殼局部區(qū)域，使坯殼厚度太薄而造成漏鋼。(5)粘結漏鋼粘結漏鋼。由于結晶器保護渣潤滑不良，使坯殼粘結在結晶器銅壁而拉斷造成漏鋼。(6)切割漏鋼。當拉速太快，二次冷卻太弱，致使鑄坯內液相穴過長，鑄坯切割后中心未凝固的鋼液流出。 某廠對所生產的500萬t板坯統(tǒng)計表明各類漏鋼所占比例為：開澆91，夾渣23，粘結455 0 ，裂紋227，鼓肚46，水口凝鋼23，其他45。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.金屬熔鑄工藝學連鑄Fe

41、b. 2011.引起漏鋼的因素引起漏鋼的因素 (1)設備因素。結晶器磨損以致失去錐度，鑄坯脫方嚴重，對弧不準，結晶器注流不對中等。(2)工藝操作因素。拉速過快，注溫過高，水口不對中，結晶器液面波動太大，冷卻強度不足等。(3)坯殼懸掛。結晶器銅板變形，內壁劃傷，液渣膜潤滑中斷等。(4)異物嵌入凝固殼。如液面波動太大時結晶器未熔渣塊卷入凝固殼。(5)保護渣性能不良。 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.避免粘結漏鋼措施避免粘結漏鋼措施 (1)改進自動潤滑系統(tǒng)，提高潤滑渣的質量 (2)加強結晶器的在線管理，確定振動參數(shù)和合理的負滑脫率 (3)減小結晶器液面波動，自動檢測控制裝置 (4)降低鋼水過熱

42、度 (5)開發(fā)利用漏鋼預報系統(tǒng)，作到提前預防，避免粘結拉斷的產生。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4.7 4.7 連鑄技術經濟指標連鑄技術經濟指標 連鑄比連鑄比：rate of continuous casting productivity 連鑄比是指連鑄合格坯產量占鋼總產量的百分比。此值代表了一個國家或鋼鐵企業(yè)連續(xù)鑄鋼技術發(fā)展的水平。 平均連澆爐數(shù)平均連澆爐數(shù)：提高中間包的連澆爐數(shù)是提高連鑄機生產率、降低操作費用的重要措施。多爐連澆是個綜合指標，受多種因素的影響，也代表生產管理的水平。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 一、連鑄過程自動檢測連鑄過程自動檢測第五節(jié)第五節(jié) 連鑄過程檢測

43、與自動控制連鑄過程檢測與自動控制（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(shù)字顯示二次儀測量溫度。 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 2 2、中間包鋼液溫度的連續(xù)測定 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.（二）結晶器液面控制1、放射性同位素測量法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2、紅外線結晶器液面測量法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.3、熱電偶結晶器液面測量法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.4、激光結晶器液面測量法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.（三）連鑄機漏鋼預報裝置金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.（四）連鑄二次冷卻水控制金屬熔鑄工

44、藝學連鑄Feb. 2011.（五）鑄坯表面缺陷在線檢測1、工業(yè)電視攝象法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2、渦流檢測法金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 二、連鑄過程質量控制（一）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(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用 5、選用優(yōu)質耐火材料 6、 充分發(fā)揮結晶器的作用 7、 采用電磁攪拌技術，控制注流運動 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. （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

45、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。 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.（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(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關。金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011. 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(qū)采用合適夾輥輥

46、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 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.2、 夾雜物的控制從從煉煉鋼鋼精精煉煉連連鑄鑄生生產產潔潔凈凈鋼鋼，主主要要控控制制對對策策是是： ( (1 1) ) 控控制制煉煉鋼鋼爐爐下下渣渣量量 l 擋擋渣渣法法（偏偏心心爐爐底底出出鋼鋼、氣氣動動法法、擋擋渣渣球球）； l 扒扒渣渣法法：目目標標是是鋼鋼包包渣渣層層厚厚 5 50 0m mm m，下下渣渣2 2k kg g/ /t t。 ( (2 2) )鋼鋼包包渣渣氧氧化化性性控控制制 出出鋼鋼渣渣中中高高（F Fe eO O+ +M M

47、n nO O）是是渣渣子子氧氧勢勢量量度度。 l （F Fe eO O+ +M Mn nO O）板板坯坯T T O O 金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.(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/ Al2O31.51.8，CaO/ SiO2=813，（FeO+MnO）50m）去除， 采用中間包控流技術；l小顆粒夾雜（50m）去除：中間包鈣質過濾器中間包電磁旋轉金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.(9)防止?jié)沧⑦^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%金屬熔鑄工藝學連鑄Feb. 2011.( (1 10 0) )防防止止A Ar r氣氣泡泡吸吸附附夾夾雜雜物物 對對A Al lK K鋼鋼， 采采用用浸浸入入式式水水口口吹吹A Ar r防防止止水水口口堵堵塞塞， 但但吹吹A Ar r會會造造成成： l 水水口口堵堵塞塞物物破破碎碎進進入入鑄鑄坯坯，大大顆顆粒粒A Al l2 2O O3 3軋軋制制延延伸伸會會形形成成表表面面成成條條狀狀缺