連鑄坯質(zhì)量基礎(chǔ)知識(shí)

連鑄坯質(zhì)量及其控制基礎(chǔ)知識(shí)鋼水中常見元素及基本概念鋼中殘留元素及其控制鋼水結(jié)晶基礎(chǔ)理論結(jié)晶器傳熱與凝固二冷區(qū)的傳熱與凝固連鑄坯凝固結(jié)構(gòu)及控制主要內(nèi)容（一）1.鋼水中常見元素及基本概念碳（C）：碳是鋼中最基本的對(duì)鋼的組織性能影響最大的元素，鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量0.23%超過(guò)時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳鋼的含碳量為0.0218~2.11%，超過(guò)此值稱為鐵。此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。1.鋼水中常見元素及基本概念硅（Si）：在煉鋼過(guò)程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15%~0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過(guò)0.50%~0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0%~1.2%的硅，強(qiáng)度可提高15%~20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1%~4%的低碳鋼，具有極高的導(dǎo)磁率，用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加，會(huì)降低鋼的焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念錳（Mn）：在煉鋼過(guò)程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，一般鋼中含錳0.30%~0.50%。在碳素鋼中加入0.70%以上時(shí)就算“錳鋼”，較一般鋼量的鋼不但有足夠的韌性，且有較高的強(qiáng)度和硬度，提高鋼的淬性，改善鋼的熱加工性能。含錳11%~14%的鋼有極高的耐磨性，用于挖土機(jī)鏟斗，球磨機(jī)襯板等。錳量增高，減弱鋼的抗腐蝕能力，降低焊接性能。1.鋼水中常見元素及基本概念磷（P）：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。因此通常要求鋼中含磷量小于0.040%，優(yōu)質(zhì)鋼要求更低些。硫（S）：硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時(shí)造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕档湍透g性。所以通常要求硫含量小于0.045%，優(yōu)質(zhì)鋼要求小0.030%。在鋼中加入0.08~0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念鉻（Cr）：在結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼中，鉻能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性。鉻又能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，因而是不銹鋼，耐熱鋼的重要合金元素。

鎳(Ni)：鎳能提高鋼的強(qiáng)度，而又保持良好的塑性和韌性。鎳對(duì)酸堿有較高的耐腐蝕能力，在高溫下有防銹和耐熱能力。但由于鎳是較稀缺的資源，故應(yīng)盡量采用其他合金元素代用鎳鉻鋼。1.鋼水中常見元素及基本概念鉬(Mo)：鉬能使鋼的晶粒細(xì)化，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力(長(zhǎng)期在高溫下受到應(yīng)力，發(fā)生變形，稱蠕變)。結(jié)構(gòu)鋼中加入鉬，能提高機(jī)械性能。在工具鋼中可提高紅性。

鈦(Ti)：鈦是鋼中強(qiáng)脫氧劑。它能使鋼的內(nèi)部組織致密，細(xì)化晶粒；降低時(shí)效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在鉻18鎳9奧氏體不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)拟?，可避免晶間腐蝕。1.鋼水中常見元素及基本概念釩(V)：釩是鋼的優(yōu)良脫氧劑。鋼中加0.5%的釩可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。鎢(W)：鎢熔點(diǎn)高，比重大，是貴生的合金元素。鎢與碳形成碳化鎢有很高的硬度和耐磨性。在工具鋼加鎢，可顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性，作切削工具及鍛模具用。

1.鋼水中常見元素及基本概念鈮(Nb)：鈮能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，但塑性和韌性有所下降。在普通低合金鋼中加鈮，可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力。鈮可改善焊接性能。在奧氏體不銹鋼中加鈮，可防止晶間腐蝕現(xiàn)象。鈷(Co)：鈷是稀有的貴重金屬，多用于特殊鋼和合金中，如熱強(qiáng)鋼和磁性材料。1.鋼水中中常見見元素素及基基本概概念銅(Cu)：銅能能提高高強(qiáng)度度和韌韌性，，特別別是大大氣腐腐蝕性性能。。缺點(diǎn)點(diǎn)是在在熱加加工時(shí)時(shí)容易易產(chǎn)生生熱脆脆，銅銅含量量超過(guò)過(guò)0.5%塑性顯顯著降降低。。當(dāng)銅銅含量量小于于0.50%對(duì)焊接接性無(wú)無(wú)影響響。鋁(Al)：鋁是是鋼中中常用用的脫脫氧劑劑。鋼鋼中加加入少少量的的鋁，，可細(xì)細(xì)化晶晶粒，，提高高沖擊擊韌性性，如如作深深沖薄薄板的的08Al鋼。鋁還還具有抗抗氧化性性和抗腐腐蝕性能能，鋁與與鉻、硅硅合用，，可顯著著提高鋼鋼的高溫溫不起皮皮性能和和耐高溫溫腐蝕的的能力。。鋁的缺缺點(diǎn)是影影響鋼的的熱加工工性能、、焊接性性能和切切削加工工性能。。1.鋼水中常常見元素素及基本本概念硼(B)：鋼中加加入微量量的硼就就可改善善鋼的致致密性和和熱軋性性能，提提高強(qiáng)度度。氮(N):一般認(rèn)為為,鋼中的氮氮是有害害元素,但是氮作作為鋼中中合金元元素的應(yīng)應(yīng)用,已日益受受到重視視。氮能能提高鋼鋼的強(qiáng)度度，低溫溫韌性和和焊接性性，增加加時(shí)效敏敏感性。。1.鋼水中常見元元素及基本概概念稀土(Xt)：稀土元素是是指元素周期期表中原子序序數(shù)為57-71的15個(gè)鑭系元素。。這些元素都都是金屬，但但他們的氧化化物很象“土土”，所以習(xí)習(xí)慣上稱稀土土。鋼中加入入稀土，可以以改變鋼中夾夾雜物的組成成、形態(tài)、分分布和性質(zhì)，，從而改善了了鋼的各種性性能，如韌性性、焊接性，，冷加工性能能。在犁鏵鋼鋼中加入稀土土，可提高耐耐磨性。2.鋼中殘留元素素及其控制鋼中微量元素素分為兩類：：一類為有意意加入的元素素，如為為改善機(jī)械切切削性能加入入S、Pb、Se、Te，為抗腐蝕加加Cu等。另一類是是由煉鋼爐料料和澆注過(guò)程程帶入的元素素，如來(lái)自爐爐料的元素有有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P，來(lái)自結(jié)晶器器的Cu，來(lái)自保護(hù)渣渣的S等。在鋼的成分中中不是有意加加入的元素，，而是隨原料料帶入的元素素，在冶煉過(guò)過(guò)程中又沒能能去除而殘留留于鋼中稱為為殘留元素。。如Cu、Sn、Sb、As等，其中Cu、Sn的危害最大，，因此殘留元元素含量必須須嚴(yán)格限制。。Cu、Sn含量限制在0.20%以下。殘留元素的綜綜合作用比較較復(fù)雜，通常常以Cu當(dāng)量來(lái)表述這這種復(fù)雜的作作用，即：Cu′=(Cu+10Sn－Ni－2S)<0.20%其中，10Sn包括了As和Sb的隱蔽作用。。殘留元素對(duì)鋼鋼的質(zhì)量影響響主要有：1)鑄坯表面裂紋紋；2)鑄坯內(nèi)部裂紋紋；3)鑄坯偏析加重重；為此，要提高高鋼坯質(zhì)量，，減少殘留元元素的影響，，可以從以兩兩個(gè)方面來(lái)控控制。①對(duì)入爐的廢鋼鋼要嚴(yán)格管理理，采用精選選爐料或爐料料搭配使用，，以減少爐料料帶入的微量量元素，控制制銅當(dāng)量在0.20%以下。②此外控制連鑄鑄坯合適的表表面溫度，避避免熱應(yīng)力，，減少鑄坯表表面的氧化，，以減輕銅的的富集。Pb鉛Se硒Te碲As砷Sb銻Zn鋅Sn錫2.鋼中殘留元素素及其控制鋼液的結(jié)晶過(guò)過(guò)程鋼液澆注的實(shí)實(shí)質(zhì)就是完成成鋼從液態(tài)向向因態(tài)的轉(zhuǎn)變變，也就是鋼鋼的結(jié)晶過(guò)程程，也稱為鋼鋼的凝固。鋼液的的結(jié)晶晶應(yīng)滿滿足的的兩個(gè)個(gè)條件件：①一定的的過(guò)冷冷度，，此為為熱力力學(xué)條條件。。液態(tài)態(tài)金屬屬是在在理論論結(jié)晶晶溫度度T0以下下Tn才開開始始結(jié)結(jié)晶晶的的，，Tn就稱為實(shí)實(shí)際結(jié)晶晶溫度，，也稱為為平衡結(jié)結(jié)晶溫度度。金屬屬在T0以下仍保保持液態(tài)態(tài)的現(xiàn)象象稱為過(guò)過(guò)冷現(xiàn)象象，T0與Tn之差就稱稱為過(guò)冷冷度。具具有一定定過(guò)冷度度是金屬屬結(jié)晶的的必要條條件，也也是結(jié)晶晶的熱力力學(xué)條件件。過(guò)冷冷度越大大，液相相的結(jié)晶晶趨勢(shì)就就越大，，為得到到結(jié)晶所所必需的的過(guò)冷度度，必須須使液態(tài)態(tài)金屬的的溫度降降低，將將結(jié)晶潛潛熱散發(fā)發(fā)出去。。3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論②必要的晶晶核，此此為動(dòng)力力學(xué)條件件。液態(tài)的結(jié)結(jié)晶必須須有核心心。形核核有均質(zhì)質(zhì)形核和和非均質(zhì)質(zhì)形核兩兩部分。。均質(zhì)形形核，是是在純金金屬的液液相中直直接產(chǎn)生生晶核。。鋼液是是合金，，其內(nèi)部部懸浮著著許多高高熔點(diǎn)的的因態(tài)質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，可可能成為為自然的的核心，，即異質(zhì)質(zhì)形核。。鋼液形成成晶核后后即迅速速長(zhǎng)大，，開始長(zhǎng)長(zhǎng)大時(shí)具具有與金金屬晶體體結(jié)構(gòu)相相同的規(guī)規(guī)則外形形，隨后后由于傳傳熱的不不穩(wěn)定，，使晶粒粒向傳熱熱最快的的方向優(yōu)優(yōu)先生長(zhǎng)長(zhǎng)，于是是形成樹樹狀晶。。我們希希望鋼液液在結(jié)晶晶過(guò)程中中形成細(xì)細(xì)晶粒組組織，這這就要求求在形核核數(shù)量和和晶粒長(zhǎng)長(zhǎng)大速度度上加以以控制。。過(guò)熱度度的大小小是影響響晶粒度度的因素素。另外外通過(guò)人人地加入入異質(zhì)晶晶核的辦辦法來(lái)增增加晶核核數(shù)量也也可以得得到細(xì)晶晶粒組織織。（如如結(jié)晶器器電磁攪攪拌、微微量元素素的加入入等等技技術(shù)。））3.鋼水結(jié)晶晶基礎(chǔ)理理論選分結(jié)晶晶與偏析析選分結(jié)晶晶又稱選選擇結(jié)晶晶。合金金元素在在固、液液相中的的溶解度度是有差差異的，，一般而而言在固固相中的的溶解度度小于在在液相中中的溶解解度。因因此合金金元素在在固相鋼鋼中分配配的濃度度要小，，而在液液相鋼（（母液））中分配配的濃度度要大，，所以在在鋼的結(jié)結(jié)晶過(guò)程程中，于于結(jié)晶前前沿會(huì)有有溶質(zhì)大大量析出出并積聚聚，固相相中溶質(zhì)質(zhì)濃度就就低于原原始濃度度，這種種現(xiàn)象即即所謂選選分結(jié)晶晶。隨著著母液溶溶質(zhì)的不不斷富集集而使?jié)鉂舛炔粩鄶嗌仙?，，隨溫度度的不斷斷下降，，鋼液最最終會(huì)全全部凝固固，所以以最后凝凝固部分分的溶質(zhì)質(zhì)含量會(huì)會(huì)高于原原始濃度度。顯然然在最終終凝固結(jié)結(jié)構(gòu)中溶溶質(zhì)濃度度分布是是不均勻勻的，這這種成分分不均勻勻的現(xiàn)象象稱為偏偏析。分析析一一根根鑄鑄坯坯，，通通常常會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)鑄鑄坯坯中中心心溶溶質(zhì)質(zhì)濃濃度度較較高高，，即即所所謂謂的的中中心心偏偏析析。。3.鋼水水結(jié)結(jié)晶晶基基礎(chǔ)礎(chǔ)理理論論中心心偏偏析析影影響響因因素素主要要影影響響因因素素：：①冷卻卻速速度度。。加加大大冷冷卻卻速速度度，，縮縮短短凝凝固固時(shí)時(shí)間間，，使使溶溶質(zhì)質(zhì)元元素素沒沒有有足足夠夠時(shí)時(shí)間間析析出出。。②溶質(zhì)元元素的的偏析析傾向向。用用已凝凝固金金屬中中的濃濃度與與液相相中的的濃度度相比比，比比值越越小，，說(shuō)明明偏析析的傾傾向越越大。。③溶質(zhì)元元素在在固體體金屬屬中的的擴(kuò)散散速度度。偏析的的大小小可用用偏析析量來(lái)來(lái)表示示：B=C÷〔（C1+C2+C3+C4）÷4〕3.鋼水結(jié)結(jié)晶基基礎(chǔ)理理論中心偏偏析的的控制制生產(chǎn)工工藝中中，可可采取取以下下措施施來(lái)控控制偏偏析：：①增加鋼鋼液的的冷凝凝速度度。②合適的的鑄坯坯斷面面。③采用各各種方方法控控制鋼鋼液的的流動(dòng)動(dòng)。④電磁攪攪拌。。（打打碎樹樹狀晶晶、細(xì)細(xì)化晶晶粒））⑤工藝因因素。。（適適當(dāng)降降低注注溫與與注速速）⑥降低鋼鋼液中中硫、、磷含含量。。3.鋼水結(jié)結(jié)晶基基礎(chǔ)理理論4結(jié)晶器器傳熱熱與凝凝固1、結(jié)晶晶器內(nèi)內(nèi)坯殼殼的形形成圖1彎月面面的形形成鋼水澆澆到結(jié)結(jié)晶器器，在在鋼水水表面面張力力的作作用下下，鋼鋼水與與銅壁壁接觸觸形成成一個(gè)個(gè)半徑徑很小小的彎彎月面面。在在彎月月面根根部附附近，，冷卻卻速度度很快快（100度/秒）初初生坯坯殼很很快形形成。。隨著著冷卻卻不斷斷進(jìn)行行，坯坯殼逐逐步加加厚。。已凝凝固的的坯殼殼開始始收縮縮，企企圖離離開結(jié)結(jié)晶器器的內(nèi)內(nèi)壁，，但這這時(shí)坯坯殼尚尚薄，，在鋼鋼水的的靜壓壓力下下仍緊緊貼于于內(nèi)壁壁，由由于冷冷卻的的不斷斷進(jìn)行行，坯坯殼進(jìn)進(jìn)一步步加厚厚，到到其強(qiáng)強(qiáng)度、、剛度度能承承受鋼鋼水靜靜壓力力時(shí)，，坯殼殼開始始脫離離結(jié)晶晶器內(nèi)內(nèi)壁，，從而而形成成氣隙隙。隨隨著坯坯殼下下降，，形成成氣隙隙區(qū)的的坯殼殼在熱熱流作作用下下溫度度回升升，強(qiáng)強(qiáng)度變變小，，在鋼鋼水靜靜壓力力下的的坯殼殼變形形，形形成皺皺紋與與凹陷陷再貼貼進(jìn)銅銅壁，，如此此反復(fù)復(fù)進(jìn)行行，直直到坯坯殼拉拉出結(jié)結(jié)晶器器。2.結(jié)晶坯坯坯殼厚度度的生長(zhǎng)長(zhǎng)決定于于傳熱速速率，而而傳熱速速率決定定于結(jié)品品器內(nèi)鋼鋼水熱量量傳給冷冷卻水所所克服的的熱阻，，結(jié)晶器器熱阻可可分為：：⑴鋼水與凝凝固殼界界面的村村流傳熱熱的熱阻阻；⑵凝固殼的的傳導(dǎo)傳傳熱的熱熱阻⑶凝固夫與與結(jié)品器器界圓熱熱阻(包括氣隙隙的輻射射和村流流傳）⑷結(jié)晶器銅銅壁的傳傳導(dǎo)傳熱熱的熱阻阻；⑸冷卻水與與銅壁的的對(duì)流傳傳熱的熱熱阻鋼水熱量量傳給冷冷卻水要要克服上上述5個(gè)方面的的熱阻，，其中(1)、(4)、(5)項(xiàng)熱阻較較小，在在澆注過(guò)過(guò)程中變變化不大大，而第第(2)項(xiàng)是隨坯坯殼厚度度的增加加而變化化的。最最大的熱熱阻是來(lái)來(lái)自于坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器壁壁之間的的氣隙，，氣隙熱熱阻占總總熱阻的的84％以上。。4結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固圖1凝固氣隙隙的形成成3、結(jié)晶器器的傳熱熱機(jī)構(gòu)主要是講講述結(jié)晶晶器是如如何將熱熱量傳給給冷卻水水的？⑴結(jié)晶器中中心液體體經(jīng)水口流流入結(jié)晶晶器的鋼鋼流．會(huì)會(huì)引起鋼鋼液在結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)做對(duì)流運(yùn)動(dòng)，，這種對(duì)對(duì)流運(yùn)動(dòng)動(dòng)把液體體鋼的過(guò)過(guò)熱傳給給已凝固固的鋼殼殼。⑵已凝固坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器銅銅壁的傳傳熱當(dāng)鋼液澆澆鑄到結(jié)結(jié)品器時(shí)時(shí)，鋼水水與結(jié)晶晶器銅壁壁接觸形形成了‘鋼液一一凝固殼殼—銅壁”交交界面，，這種交交界面而而分為以以下三種情況況：①?gòu)澰旅娴降脚鳉ら_開始形成成點(diǎn)：鋼鋼水很快快凝成坯坯殼。②凝固殼與與銅壁緊緊密接觸觸區(qū)：此此時(shí)坯殼殼靠傳導(dǎo)導(dǎo)方式傳傳熱給銅銅壁。③壞殼收縮縮與鋼壁壁產(chǎn)生氣氣隙區(qū)：：坯殼表表面靠輻輻射和對(duì)對(duì)流傳熱(或氣體層層導(dǎo)熱)進(jìn)行。⑶銅壁與水水之間的的傳熱結(jié)晶器與與冷卻水水界面?zhèn)鱾鳠峥赡苣苡腥N種情況：：①?gòu)?qiáng)制對(duì)流流區(qū)：傳傳熱良好好②核態(tài)沸騰騰區(qū)：當(dāng)當(dāng)銅壁溫溫度夜125——130℃時(shí)，水開開始在表表面蒸發(fā)，，水中凝凝聚有氣氣泡。熱熱流值增增加很快快，銅壁壁有過(guò)熱熱現(xiàn)象。。③膜態(tài)沸騰騰區(qū)：熱熱流越過(guò)過(guò)某一極極限值，，導(dǎo)致銅銅壁表面面溫度突突然升高，這這對(duì)結(jié)晶晶器是不不允許的的，會(huì)使使結(jié)品器器永久變變形結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)凝固示示意圖4結(jié)晶器傳傳熱與凝凝固影響結(jié)晶晶器傳熱熱的因素素⑴澆注速度度澆注速度度及相應(yīng)應(yīng)的在結(jié)結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)鋼水停停留時(shí)間間的影響響都可以以用下列列方法來(lái)來(lái)解釋：：①在極短的的凝固時(shí)時(shí)間內(nèi)，，還殼相相對(duì)較薄薄，坯殼殼被鋼水水靜壓力力緊緊地地壓到結(jié)結(jié)晶器壁壁上，因因此增加加了熱流流。②在較短的的停留時(shí)時(shí)間內(nèi)，，鑄坯的的表而溫溫度較高高，因此此鑄壞表表面與結(jié)結(jié)晶器壁壁之間的的溫度梯梯度較大大，熱流流提高。。③由于鑄壞壞表面溫溫度較高高，相對(duì)對(duì)減少了了坯殼的的收縮。。由于坯坯殼與結(jié)結(jié)晶器壁壁接觸良良好，提提高熱流流。提高拉速速使結(jié)晶晶器導(dǎo)出出平均熱熱流增加加。但單單位鋼水水質(zhì)量從從結(jié)晶器器內(nèi)導(dǎo)出出的熱量量減少，，致使坯坯殼減薄薄。拉速對(duì)結(jié)結(jié)晶器熱熱流的影影響⑵結(jié)晶器冷冷卻強(qiáng)度度圖3.4-4凝固坯殼殼形成示示意圖結(jié)晶器器銅壁壁溫度度靠冷冷卻水水調(diào)節(jié)節(jié)，銅銅壁壘壘溫度度過(guò)高高銅開開始行行再結(jié)結(jié)晶使使硬度度和強(qiáng)強(qiáng)度降降低，，要求求結(jié)晶晶器具具有一一定的的冷卻卻強(qiáng)度度和合合適的的進(jìn)出出水溫溫度、、冷卻卻均勻勻。另外，，對(duì)結(jié)結(jié)晶器器冷卻卻水質(zhì)質(zhì)有一一定要要求。。熱流流通過(guò)過(guò)銅板板傳給給冷卻卻水．．銅板板冷面面溫度度很可可能超超過(guò)100℃；而使使水產(chǎn)產(chǎn)生沸沸騰，，水垢垢沉積積形成成絕熱熱層，，熱阻阻增加加，熱熱流下下降。。因此此結(jié)晶晶器必必須使使用要要求很很高的的水。。影響結(jié)結(jié)晶器器傳熱熱的因因素結(jié)晶器器的冷冷卻強(qiáng)強(qiáng)度并并不是是越大大越好好，如如果結(jié)結(jié)晶器器冷卻卻強(qiáng)度度超過(guò)過(guò)一般般推薦薦范圍圍時(shí)，，結(jié)晶晶器冷冷卻強(qiáng)強(qiáng)度就就是一一個(gè)必必須考考慮的的因素素了。。在澆澆注““收縮縮敏感感”型型鋼種種時(shí)應(yīng)應(yīng)注意意采用用“弱弱冷卻卻”制制度。。⑶結(jié)晶器器設(shè)計(jì)計(jì)參數(shù)數(shù)①結(jié)晶器器錐度度：為為了得得到均均勻的的坯殼殼，隨隨著鑄鑄坯往往下移移，結(jié)結(jié)晶器器內(nèi)部部形狀狀應(yīng)符符合坯坯殼冷冷卻收收縮，，使坯坯殼與與結(jié)晶晶器壁壁有良良好的的潤(rùn)滑滑。②結(jié)晶器器的長(zhǎng)長(zhǎng)度1#機(jī)812mm2#機(jī)800mm3#機(jī)1.04m4#機(jī)1.0m③結(jié)晶器器銅板板厚度度主主要影影響結(jié)結(jié)晶器器壽命命和鑄鑄坯表表面質(zhì)質(zhì)量，，特別別是在在彎月月面處處銅板板的厚厚度影影響該該處的的熱面面溫度度，因因此對(duì)對(duì)渣圈圈的厚厚度和和振痕痕深度度、結(jié)結(jié)晶器器熱流流都有有影響響。影響結(jié)結(jié)晶器器傳熱熱的因因素⑷結(jié)晶器器材質(zhì)質(zhì)一般結(jié)結(jié)晶器器熱面面使用用溫度度為200一300℃，特殊殊情況況時(shí)，，最高高處處可J達(dá)500℃。這就就要求求結(jié)晶晶器材材質(zhì)導(dǎo)導(dǎo)熱性性好，，抗熱熱疲勞勞，強(qiáng)強(qiáng)度度高，，高溫溫下膨膨脹小小，不不易變變形。。純銅銅導(dǎo)熱熱件好好、但但彈性性權(quán)極極限低低且易易產(chǎn)生生永久久變形形，所所以多多采用用強(qiáng)度度高的的銅合合金，，如Cu——Cr、Cu——Ag合金等等。這這些合合金高高溫下下抗磨磨損能能力強(qiáng)強(qiáng)，使使結(jié)晶晶器壁壁壽命命比比純銅銅高幾幾倍、、其性性能比比較見見下表表：銅合金性能能比較影響結(jié)晶器器傳熱的因因素⑸結(jié)晶器形狀狀和類型高速連鑄機(jī)機(jī)當(dāng)今連鑄鑄發(fā)展的方方向，但仍仍需解決提提高凝固傳傳熱效率的的難題，一一種行之行行效的方法法是改進(jìn)結(jié)結(jié)晶器形狀狀及振動(dòng)方方式.例如：4#機(jī)康卡斯特特的convex凸形結(jié)晶器器。凸形結(jié)結(jié)晶器頂部部四壁為凸凸形，向下下逐漸變成成平面。壁壁間夾角上上部96度，中部93度，出口90度。⑹結(jié)晶器潤(rùn)滑滑結(jié)晶器潤(rùn)滑滑可以減小小拉坯阻力力，并對(duì)由由于潤(rùn)滑劑劑充滿氣隙隙而改善傳傳熱。敞開撓注時(shí)時(shí)用油(小方坯常用用菜子油)作潤(rùn)滑劑，，油在高8F裂化分解為為碳?xì)浠虾衔铮涑錆M氣隙改改善傳熱。。用保護(hù)渣進(jìn)進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)時(shí)．保護(hù)渣渣在結(jié)晶器器鋼液面上上形成液渣渣層，由于于結(jié)晶器振振動(dòng)，液渣渣從彎月四四滲漏到坯坯殼與銅壁壁之間氣隙隙處，形成成均勻渣膜膜，起潤(rùn)滑滑作用。影響結(jié)晶器器傳熱的因因素⑺鋼水過(guò)熱度度據(jù)測(cè)試，結(jié)結(jié)晶器熱流流與鋼水過(guò)過(guò)熱度幾乎乎無(wú)關(guān)。過(guò)過(guò)熱度對(duì)銅銅板溫度度影響很小小。但過(guò)熱熱度增加，，注流使初初生坯殼沖沖擊點(diǎn)處減減薄，增增加了坯殼殼厚度的不不均勻性；；且出結(jié)晶晶器坯殼溫溫度有所增增加，降低低了高溫溫坯殼強(qiáng)度度，增加了了斷裂的幾幾率。過(guò)熱度對(duì)鑄鑄坯低倍結(jié)結(jié)構(gòu)有重要要影響。低低過(guò)熱度澆澆注鑄坯中中心等軸軸晶區(qū)寬。。過(guò)熱度高高，推遲了了鋼水在鑄鑄坯中的局局部凝固進(jìn)進(jìn)程．出出結(jié)晶器坯坯殼局部較較薄，增加加了拉漏的的危險(xiǎn)性影響結(jié)晶器器傳熱的因因素8、鋼水成分分碳對(duì)結(jié)晶器器平均熱流流的影響對(duì)結(jié)晶器導(dǎo)導(dǎo)出熱量的的研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，鋼中碳碳含量對(duì)連鑄實(shí)際際操作的的影響是非非常重要的的。由右右圖圖可可以以看看出出．．當(dāng)當(dāng)鋼鋼中中碳碳含含量量在在0．1%時(shí)，，熱熱流流值值最最小小，，此此時(shí)時(shí)，，結(jié)結(jié)晶晶器器銅銅壁壁溫溫度度波波動(dòng)動(dòng)較較大大，，可可達(dá)達(dá)100℃℃。觀觀察察漏漏鋼鋼坯坯殼殼得得出出，，凝凝固固殼殼最最薄薄，，坯坯殼殼內(nèi)內(nèi)表表面面有有折折皺皺，，外外表表面面粗粗糙糙甚甚至至有有凹凹陷陷。。隨隨著著碳碳含含量量的的增增加加([C]＞0．15％)，結(jié)結(jié)晶晶器器導(dǎo)導(dǎo)出出熱熱流流增增大大，，坯坯殼殼折折皺皺減減輕輕。。當(dāng)當(dāng)[C]＞o．25％時(shí)時(shí)，，熱熱流流基基本本不不變變，，坯坯殼殼表表面面趨趨于于平平滑滑、、坯坯殼殼厚厚度度均均勻勻。。通通常常認(rèn)認(rèn)為為，，這這是是因因?yàn)闉閇c]＝0．1％左左右右時(shí)時(shí)，，開開始始發(fā)發(fā)生生包包晶晶反反應(yīng)應(yīng)，，坯坯殼殼經(jīng)經(jīng)歷歷了了б-y的相相變變并并伴伴隨隨有有最最大大的的線線收收縮縮(O．38％)。由由于于收收縮縮使使坯坯殼殼向向里里彎彎曲曲，，造造成成坯坯殼殼表表面面與與結(jié)結(jié)晶晶器器壁壁間間出出現(xiàn)現(xiàn)縫縫隙隙，，而而引引起起熱熱流流減減少少繼繼而而使使坯坯殼殼的的生生長(zhǎng)長(zhǎng)減減緩緩，，使使坯坯殼殼厚厚度度生生長(zhǎng)長(zhǎng)不不均均勻勻。。[c]＞0．15％時(shí)時(shí)，，更更多多的的液液體體直直接接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉閅相，，由由包包晶晶反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生生的的線線收收縮縮就就不不太太顯顯著著了了，，收收縮縮減減輕輕．．氣氣隙隙減減小?。畟鱾鳠釤峋鶆騽?，，坯坯殼殼就就變變得得平平滑滑了了。。影響響結(jié)結(jié)晶晶器器傳傳熱熱的的因因素素5二冷冷區(qū)區(qū)的的傳傳熱熱與與凝凝固固1、二二冷冷與與鑄鑄坯坯質(zhì)質(zhì)量量（1）冷冷印印不不均均勻勻，，導(dǎo)導(dǎo)致致坯坯殼殼溫溫度度回回升升，，鑄鑄坯坯易易產(chǎn)產(chǎn)生生中中間間裂裂紋紋或或皮皮下下裂裂紋紋。。(2)鑄坯坯矯矯直直時(shí)時(shí)表表面面溫溫度度過(guò)過(guò)低低(如小小于于900℃℃)，易產(chǎn)生表而而橫裂紋。。（3)冷卻強(qiáng)度不夠夠，鑄坯帶液液心矯直易產(chǎn)產(chǎn)生矯直裂紋紋。(4)二冷區(qū)鑄坯表表面溫度過(guò)高高，板坯易產(chǎn)產(chǎn)生鼓肚變形形而使中心心偏析加重。。(5)二冷強(qiáng)度過(guò)大大，促使柱狀狀品發(fā)達(dá)易形形成穿晶結(jié)構(gòu)構(gòu)．使中心心硫松和偏析析加劇。因此，對(duì)二冷冷區(qū)的冷卻要要求是：①冷卻效率要高高，以加速熱熱量的傳遞；；②噴水量合適，，使鑄坯表面面溫度分布均均勻。③鑄坯在矯直直前盡可能完完全凝固。④矯直時(shí)鑄壞表表面溫度應(yīng)大大干900℃。⑤有良好的鑄坯坯內(nèi)部質(zhì)量。。2、二冷區(qū)傳熱熱根據(jù)鑄坯凝固固熱平衡的測(cè)測(cè)定汁算，設(shè)設(shè)鋼水總熱量量為100％，連鑄機(jī)內(nèi)各區(qū)區(qū)散熱的比例例為：結(jié)晶器器16%一20％；二次冷卻卻區(qū)23％一28％；輻射區(qū)50％-60％?？梢?，結(jié)結(jié)晶器帶走的的熱量?jī)H占占鋼水完全凝凝固熱量的20％左右，所以以帶液心的坯坯先進(jìn)入二次次冷卻裝置置接受噴水冷冷卻，鑄坯才才能完全凝固固。連鑄坯凝固與與模鑄鋼錠的的不同點(diǎn)是：：噴水冷卻可可讓凝固速度度提高20％。但并不是是隨著冷卻速速度增加，傳傳熱量成比例例增加。因因?yàn)殇摰膶?dǎo)熱熱系數(shù)是一定定的，由鑄坯坯液心向外的的傳熱速度是是隨坯殼厚厚度增加而減減慢的。因此此，要盡可能能改善噴霧水水滴與鑄坯表表面的熱交交換，以提高高二次冷卻效效率。二冷區(qū)鑄坯表表面熱量傳遞遞方式根據(jù)連連鑄機(jī)的類型型和操作條件件不同可能有有很大的區(qū)別別，一般包括括以下方式：：①純輻射25％；②噴霧水滴蒸發(fā)發(fā)33％；③噴淋水加熱25％；④輥?zhàn)优c鑄坯的的接觸傳導(dǎo)導(dǎo)17％。5二冷區(qū)的傳熱熱與凝固3、影響二冷冷冷卻效果主要要有以下幾點(diǎn)點(diǎn)因素：⑴水滴速度⑵鑄坯表面溫度度⑶水流密度⑷水滴直徑⑸噴嘴使用狀態(tài)態(tài)⑹鑄坯表面狀態(tài)態(tài)表面溫度與熱熱流的關(guān)系5二冷區(qū)的傳熱熱與凝固連鑄坯凝固是是一個(gè)傳熱過(guò)過(guò)程在連鑄機(jī)機(jī)內(nèi)，液體鋼鋼水轉(zhuǎn)變?yōu)楣坦虘B(tài)的半成品品鋼坯時(shí)放出出的熱量包括括以下3項(xiàng)。(1)鋼水過(guò)熱；指鋼水進(jìn)入結(jié)結(jié)晶器時(shí)的溫溫度與鋼的液液相線溫度之之差。前者也也叫澆鑄溫度度，一般把開開始澆注10min左右經(jīng)均勻混混合后在中間間包測(cè)得的溫溫度當(dāng)作澆鑄鑄溫度。(2)凝固潛熱：指鋼水由液相相線溫度冷卻卻到固相線溫溫度，即完成成從液相到固固相轉(zhuǎn)變的凝凝固過(guò)程中放放出的熱量。。(3)物理顯熱：指從固相線溫溫度冷卻到出出鑄機(jī)時(shí)，降降至室溫時(shí)放放出的熱量。。連鑄坯凝固傳傳熱的特點(diǎn)上述熱量的放放出是通過(guò)輻輻射、傳導(dǎo)和和對(duì)流三種方方式進(jìn)行的。。鋼水在連鑄鑄機(jī)個(gè)凝固傳傳熱是在三個(gè)個(gè)冷卻區(qū)內(nèi)實(shí)實(shí)現(xiàn)的，即結(jié)結(jié)晶器(一次冷卻)、包括輥?zhàn)永淅鋮s系統(tǒng)的噴噴水冷卻區(qū)(二次冷卻)和向周圍環(huán)境境輻射傳熱(三次冷卻)三個(gè)區(qū)域連鑄坯凝固過(guò)過(guò)程的熱平衡衡1、從熱平街來(lái)來(lái)看，鋼水經(jīng)經(jīng)過(guò)結(jié)晶器---二冷區(qū)---輻射區(qū)大約有有50％的熱量放出出來(lái)鑄坯才能能完全凝固。。這部分熱量量的放出速度度決定了鑄機(jī)機(jī)生產(chǎn)率和鑄鑄壞質(zhì)量。鑄鑄坯切割后大大約還有50％的熱量放出出來(lái)，為了利利用這部分熱熱量，節(jié)約能能源．我們成成功地開發(fā)了了連鑄坯熱裝裝、連鑄坯坯直接軋制工工藝。2、鑄機(jī)范圍內(nèi)內(nèi)(鑄坯切割前)主要依靠結(jié)晶晶器和二次冷冷卻系統(tǒng)散熱熱，其中：二二冷區(qū)散出熱熱量最多。3、通過(guò)結(jié)晶器器在1分鐘內(nèi)要散出出的熱量、最最高時(shí)可占總總需要散熱量量的20％左右。保證證結(jié)晶器有足足夠的冷卻能能力十分重要要，它對(duì)初期期坯殼的形成成具有決定性性影響。增加加結(jié)晶器水流流量、降低進(jìn)進(jìn)水溫度、增增加冷卻水進(jìn)進(jìn)出溫差可增增加結(jié)晶器冷冷卻能力．但但這也受到一一定限制‘，，水縫面積一一定時(shí)，很大大的流量需提提高流速來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)．而流速速過(guò)高對(duì)水壓壓和結(jié)晶器結(jié)結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格格，且水速超超過(guò)—定極限時(shí)．對(duì)對(duì)傳熱影響也也較小．也很很不經(jīng)濟(jì)‘故故雖然結(jié)晶器器冷卻能力很很重要，但只只能達(dá)到一定定的冷卻程度度c。4、二冷帶走的的熱過(guò)約占總總熱量的16％—27％*其絕大部分是是二冷水所吸吸收。二冷冷水調(diào)節(jié)方面面，它的冷卻卻能力可以在在較大范圍內(nèi)內(nèi)變化，壞殼殼在結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)形成以后，，控制二冷強(qiáng)強(qiáng)度是使整個(gè)個(gè)鑄坯完全凝凝固的關(guān)鍵。。6.連鑄坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)及控制1、連鑄坯的凝凝固過(guò)程：連鑄坯在連鑄鑄機(jī)內(nèi)邊運(yùn)行行邊凝固，形形成很大的液液相穴。鑄坯坯凝固分以下下三個(gè)階段：：1.結(jié)晶器內(nèi)形成成初生坯殼。。2.二冷區(qū)坯殼穩(wěn)穩(wěn)定生長(zhǎng)。3.液相穴末端的的加速凝固。。2、連鑄坯的凝凝固結(jié)構(gòu)：一般情況下，，連鑄坯從邊邊緣到中心也也是由激冷層層（細(xì)小等軸軸晶區(qū)），柱柱狀晶區(qū)和中中心粗大等軸軸晶區(qū)構(gòu)成。。1.表層細(xì)細(xì)小等等軸晶晶區(qū)當(dāng)高溫溫的鋼鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)結(jié)晶器器后，，結(jié)晶晶首先先從銅銅壁開開始。。由于于溫度度較低低的銅銅壁有有著強(qiáng)強(qiáng)烈的的吸熱熱和散散熱功功能，，使靠靠近銅銅壁的的一薄薄層鋼鋼液產(chǎn)產(chǎn)生極極大的的過(guò)冷冷，加加上銅銅壁可可作為為非均均質(zhì)形形核的的基底底，因因此在在這層層鋼液液中立立即產(chǎn)產(chǎn)生大大量的的晶核核，并并同時(shí)時(shí)向各各個(gè)方方向生生長(zhǎng)。。由于于晶核核數(shù)目目很多多，故故鄰近近的晶晶粒很很快彼彼此相相遇，，不能能繼續(xù)續(xù)生長(zhǎng)長(zhǎng)，這這樣便便在靠靠近銅銅壁處處形成成很細(xì)細(xì)的薄薄層等等軸晶晶粒區(qū)區(qū)。細(xì)晶區(qū)區(qū)的晶晶粒十十分細(xì)細(xì)小，，組織織致密密，機(jī)機(jī)械性性能很很好。。但由由于細(xì)細(xì)晶區(qū)區(qū)的厚厚度一一般都都很薄薄，有有的只只有幾幾個(gè)毫毫米厚厚，因因此沒沒有多多大的的實(shí)際際意義義。6.連鑄坯坯凝固固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控控制2.柱狀晶晶區(qū)在表層層細(xì)晶晶區(qū)形形成的的同時(shí)時(shí)，一一方面面由于于金屬屬凝固固后的的收縮縮，使使細(xì)晶晶區(qū)和和銅壁壁脫離離形成成氣隙隙，使使液態(tài)態(tài)金屬屬冷卻卻減慢慢，溫溫度梯梯度變變行平平緩，，這時(shí)時(shí)開始始形成成柱狀狀晶區(qū)區(qū)。這這是因因?yàn)椋海孩僭诮Y(jié)晶晶前沿沿液體體中有有適當(dāng)當(dāng)?shù)倪^(guò)過(guò)冷度度，這這一過(guò)過(guò)冷度度很小小，使使之之不能能生成成新的的晶核核，但但它有有利于于靠近近液相相的某某些晶晶粒長(zhǎng)長(zhǎng)大。。②垂直于于銅壁壁方向向的散散熱最最快，，因而而晶體體沿其其相反反方向向形成成柱狀狀晶。。柱狀晶晶的組組織比比較致致密，，但柱柱狀晶晶區(qū)的的性能能具有有方向向性，，當(dāng)不不同方方向生生長(zhǎng)的的兩組組柱狀狀晶相相遇時(shí)時(shí)會(huì)形形成柱柱狀晶晶界。。柱狀狀晶界界是雜雜質(zhì)、、氣體體、縮縮孔較較富集集的地地區(qū)，，當(dāng)軋軋制時(shí)時(shí)容易易沿這這些弱弱面形形成裂裂紋。。因此此，我我們應(yīng)應(yīng)對(duì)柱柱狀晶晶區(qū)進(jìn)進(jìn)行嚴(yán)嚴(yán)格控控制，，避免免形成成發(fā)達(dá)達(dá)的柱柱狀晶晶區(qū)。。6.連鑄鑄坯坯凝凝固固結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及控控制制2.中心心等等軸軸晶晶區(qū)區(qū)隨著著柱柱狀狀晶晶的的發(fā)發(fā)展展，，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)散散熱熱，，鑄鑄坯坯中中心心部部分分的的液液態(tài)態(tài)金金屬屬的的溫溫度度全全部部降降至至熔熔點(diǎn)點(diǎn)以以下下，，再再加加上上液液態(tài)態(tài)金金屬屬中中雜雜質(zhì)質(zhì)等等因因素素的的作作用用，，滿滿足足了了形形核核時(shí)時(shí)對(duì)對(duì)過(guò)過(guò)冷冷度度的的要要求求，，于于是是在在整整個(gè)個(gè)剩剩余余液液體體中中同同進(jìn)進(jìn)形形核核。。由由于于此此時(shí)時(shí)的的散散熱熱已已失失去去了了方方向向性性，，晶晶核核在在液液體體中中可可以以自自由由生生長(zhǎng)長(zhǎng)，，在在各各個(gè)個(gè)方方向向上上的的長(zhǎng)長(zhǎng)大大速速度度差差不不多多相相等等，，因因此此即即長(zhǎng)長(zhǎng)成成了了等等軸軸晶晶。。當(dāng)當(dāng)它它們們長(zhǎng)長(zhǎng)到到與與柱柱狀狀晶晶相相遇遇時(shí)時(shí)，，全全部部液液體體凝凝固固完完畢畢后后，，即即形形成成明明顯顯的的中中心心等等軸軸晶晶區(qū)區(qū).與柱柱狀狀晶晶相相比比，，等等軸軸晶晶區(qū)區(qū)的的各各個(gè)個(gè)晶晶粒粒在在長(zhǎng)長(zhǎng)大大時(shí)時(shí)彼彼此此交交叉叉，，不不存存在在明明顯顯的的脆脆弱弱界界面面；；各各晶晶粒粒的的取取向向各各不不相相同同，，其其性性能能也也沒沒有有方方向向性性。。因因此此鑄鑄坯坯都都要要求求得得到到發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)的的等等軸軸晶晶組組織織。。6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制2、連鑄坯坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)控制制：連鑄壞的的低倍結(jié)結(jié)構(gòu)，既既影響鋼鋼的加工工性能，，也影響響機(jī)械性性能和使使用性能能。柱狀狀晶發(fā)達(dá)達(dá)使材料料呈現(xiàn)各各向異性性；等軸軸晶結(jié)構(gòu)構(gòu)致密，，加工性性能良好好，成分分、結(jié)構(gòu)構(gòu)均勻，，材料呈呈各向同同性。因因此從鋼鋼的性能能角度希希望抑制制柱狀晶晶生長(zhǎng)而而擴(kuò)大等等軸晶區(qū)區(qū)，這是是改善鑄鑄坯質(zhì)量量的一個(gè)個(gè)重要任任務(wù)。連鑄坯中中柱狀晶晶區(qū)和等等軸晶區(qū)區(qū)的相對(duì)對(duì)大小主主要決定定于澆注注溫度。。過(guò)熱度度高，柱柱狀晶區(qū)區(qū)就寬，，但過(guò)熱熱度很低低，在操操作上有有較大困困難，易易使水口口凍結(jié)。。因此在在保持一一定低過(guò)過(guò)熱度的的澆注，，為擴(kuò)大大等軸晶晶區(qū)可采采取以下下措施：：6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制1.電磁攪拌拌其作用主主要包括括在以下下三個(gè)方方面：①改變柱狀狀晶生長(zhǎng)長(zhǎng)方向②促進(jìn)柱狀狀晶向等等軸晶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變③細(xì)化宏觀觀晶粒組組織。2.控制二冷冷區(qū)冷卻卻水量。。3.加入形核核劑。加入形核核劑，以以增加晶晶核數(shù)量量，擴(kuò)大大等軸晶晶區(qū)。4.結(jié)晶器內(nèi)內(nèi)加入微微型冷卻卻劑。2、連鑄坯坯凝固結(jié)結(jié)構(gòu)控制制：6.連鑄坯凝凝固結(jié)構(gòu)構(gòu)及控制制連鑄鋼水水準(zhǔn)備與與要求連鑄坯質(zhì)質(zhì)量含義義連鑄坯質(zhì)質(zhì)量的常常用檢驗(yàn)驗(yàn)方法衡量鑄坯坯質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鑄坯質(zhì)量量的控制制方法主要內(nèi)容容（二））一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求連續(xù)鑄鋼鋼是在鋼鋼水處于于運(yùn)動(dòng)狀狀態(tài)下，，采用強(qiáng)強(qiáng)制冷卻卻的措施施成型并并連續(xù)生生產(chǎn)鑄坯坯的過(guò)程程。連鑄鑄的工藝藝特點(diǎn)決決定了它它對(duì)鋼水水質(zhì)量------溫度、成成分、脫脫氧程度度和潔凈凈度等都都有極為為嚴(yán)格的的要求。。提供合合乎連鑄鑄要求的的鋼水，，即可保保證連鑄鑄工藝操操作的順順行，又又可確保保鑄坯的的質(zhì)量。。1.連鑄工藝藝對(duì)鋼水水成分控控制的原原則連鑄工藝藝對(duì)鋼水水成分要要求比較較嚴(yán)格，，首先要要符合鋼鋼種要求求，而且且符合規(guī)規(guī)格要求求的鋼水水不一定定適合于于連鑄工工藝。還還要能滿滿足連鑄鑄工藝的的要求和和確保鑄鑄坯的質(zhì)質(zhì)量，因因此，根根據(jù)連鑄鑄工藝與與連鑄坯坯質(zhì)量的的特殊要要求，對(duì)對(duì)連鑄用用鋼水成成分嚴(yán)格格控制。。其主要要控制的的原則是是：成分的穩(wěn)穩(wěn)定性;抗裂紋敏敏感性；；鋼水的可可澆性；；鋼鋼水的的純凈度度。一、連鑄鑄鋼水準(zhǔn)準(zhǔn)備與要要求1.連鑄鋼水水成分的的控制要要求①碳成分的控制制：碳是對(duì)鋼鋼的組織性能能影響最大的的元素，特別別是直接影響響鑄坯的熱裂裂傾向性，因因此鋼水中含含碳量必須精精確控制，要要求各爐之間間的鋼水碳含含量的差別小小于0.02%。②硅、錳成分的的控制。硅、、錳既能控制制脫氧程度，，又影響鋼的的機(jī)械性能和和鋼水的可澆澆性。連鑄的的多爐連澆首首先要求硅、、錳含量相對(duì)對(duì)穩(wěn)定，并能能控制在較窄窄的范圍內(nèi)。。從提高鋼水水可澆性出發(fā)發(fā)，要求盡量量提高錳硅比比，一般要求求鋼中[Mn]/[Si]≥≥3.0，以減少脫氧氧產(chǎn)物﹙SiO2﹚，并得到液液態(tài)的硅酸錳錳脫氧產(chǎn)物，，使鋼水有較較好的流動(dòng)性性。一、連鑄鋼水水準(zhǔn)備與要求求③磷、硫含量的的控制。磷、、硫是影響鋼鋼的裂紋敏感感性的重要元元素，這主要要是磷、硫在在結(jié)晶過(guò)程中中偏析傾向大大，使鋼的的晶界脆化，，特別是在連連鑄坯成型過(guò)過(guò)程中，一方方面受到強(qiáng)制制冷卻產(chǎn)生的的熱應(yīng)力，另另一方面又受受到拉坯和矯矯直產(chǎn)生的機(jī)機(jī)械應(yīng)力，從從而使磷、硫硫的有害作用用更加突出。。連鑄工藝要要求磷、硫的的含量應(yīng)往下下限控制，盡盡量提高錳硫硫比，一般要要求〔Mn〕/〔S〕﹥28。④殘留元素的控控制。鋼中的的Cu、Sn、As、Sb等元素不是有有意加入的，，而是隨煉鋼鋼原材料帶入入的，在煉鋼鋼過(guò)程中又不不能去除，成成為殘留元素素。這些元素素控制不好，，會(huì)在連鑄和和熱軋是造成成表面或內(nèi)部部裂紋。殘留留元素影響最最大的是銅和和錫，由于這這些元素的綜綜合作用較為為復(fù)雜，通常常以銅當(dāng)量來(lái)來(lái)計(jì)算，并要要求鋼當(dāng)量≦0.2%。一、連鑄鋼水水準(zhǔn)備與要求求2.連鑄鋼水純凈凈度及脫氧的的控制要求①純凈度的控制制。鋼水的純純凈度主要是是指鋼中氣體體氮、氫、氧氧和非金屬夾夾雜物的數(shù)量量、形態(tài)、分分布。由于夾夾雜物的存在在不僅影響鋼鋼水的可澆性性，連鑄操作作也難以順行行；而且夾雜雜物還破壞了了鋼基體的連連續(xù)性、致密密性，危害鋼鋼的質(zhì)量。為為了確保最終終產(chǎn)品質(zhì)量，，根據(jù)鋼種和和產(chǎn)品質(zhì)量，，把鋼中的氧氧含量及非金金屬夾雜物降降到所要求的的水平。②脫氧的控制。。眾所周知，，連鑄只能澆澆注鎮(zhèn)靜鋼而而不能澆注沸沸騰鋼。因此此，連鑄工藝藝對(duì)脫氧控制制的要求在于于：除要求把把鋼中的氧脫脫除到盡可能能低的程度，，同時(shí)盡可能能地將脫氧產(chǎn)產(chǎn)物從鋼水中中去除，以保保證良好的鑄鑄坯質(zhì)量外，，還要求盡可可能把脫氧產(chǎn)產(chǎn)物控制為液液態(tài)以改善鋼鋼水的流動(dòng)性性，保證澆注注順利進(jìn)行。。一、連鑄鋼水水準(zhǔn)備與要求求3.連鑄鋼水溫度度控制要求。。鋼水溫度是決決定連鑄順利利與否的首要要因素，同時(shí)時(shí)它又在很大大程度上決定定了連鑄坯的的質(zhì)量，而連連鑄遠(yuǎn)比模鑄鑄對(duì)鋼水溫度度的要求嚴(yán)格格，主要在于于：①合適的澆注溫溫度是順利連連鑄的前提。。連鑄時(shí)鋼水水澆注溫度過(guò)過(guò)低，將會(huì)引引起中間包水水口堵塞，迫迫使?jié)沧⒅袛鄶?；如果溫度度過(guò)高，會(huì)加加劇耐火材料料的侵蝕，導(dǎo)導(dǎo)致鑄流失控控，同時(shí)也會(huì)會(huì)使出結(jié)晶器器的坯殼減薄薄和厚度不均均勻，造成漏漏鋼。②合適的澆注溫溫度是獲得良良好鑄坯質(zhì)量量的基礎(chǔ)。澆澆注溫度過(guò)高高，會(huì)加劇鋼鋼水的二次氧氧化及鋼水對(duì)對(duì)耐火材料的的侵蝕，從而而增加鑄坯中中的非金屬夾夾雜物，還會(huì)會(huì)使鑄坯柱狀狀晶發(fā)達(dá)，中中心偏析、中中心疏松及中中心縮孔加重重。澆注溫度度偏低，易使使結(jié)晶器內(nèi)鋼鋼液面處形成成冷殼，惡化化鑄坯的表面面質(zhì)量，并且且會(huì)給鋼的純純凈度帶來(lái)不不良影響。一、連鑄鋼水水準(zhǔn)備與要求求3.連鑄鋼水溫度度控制要求。。由此看來(lái)，，連鑄鋼水水溫度對(duì)于于連鑄十分分重要，鋼鋼水必須具具備穩(wěn)定而而合適的溫溫度，不得得過(guò)低或過(guò)過(guò)高。一般般來(lái)說(shuō)，連連鑄澆注時(shí)時(shí)，開澆爐爐過(guò)熱度控控制在50度左右，連連澆爐控制制在20-30度之間。在在整個(gè)澆注注過(guò)程中，，最關(guān)鍵的的還是鑄水水溫度的均均勻和穩(wěn)定定，這也是是獲得低過(guò)過(guò)熱度澆注注的前提條條件。為此此在實(shí)際生生產(chǎn)過(guò)程中中，應(yīng)注意意以下幾點(diǎn)點(diǎn)：①?gòu)?qiáng)化鋼包的的清理、烘烘烤和加速速鋼包周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，減少間間隔時(shí)間，，實(shí)現(xiàn)“紅紅包出鋼””。②鋼包全程吹吹氬操作及及鋼包爐出出站軟吹氬氬時(shí)間。③鋼包爐冶煉煉末期的稠稠渣操作及及出站保溫溫劑加入。。④大包加蓋及及中間包保保溫操作。。一、連鑄鋼鋼水準(zhǔn)備與與要求二、連鑄坯坯質(zhì)量的含含義最終產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量決定于于所供給的的鑄坯質(zhì)量量。從廣義義來(lái)說(shuō)，所所謂連鑄坯坯質(zhì)量是指指得到合格格產(chǎn)品所允允許的鑄坯坯缺陷嚴(yán)重重程度。它它的含義是是：①鑄坯純凈度度：指鋼中中夾雜物數(shù)數(shù)量、形態(tài)態(tài)、分布等等。②鑄坯表面質(zhì)質(zhì)量：主要要是指連鑄鑄坯表面是是否存在裂裂紋、夾渣渣、氣孔等等缺陷。③鑄坯內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量：是指指連鑄坯是是否具有正正確的凝固固結(jié)構(gòu)，以以及裂紋、、偏析、疏疏松等缺陷陷程度。④連鑄坯的外外觀形狀：：是指連鑄鑄坯的幾何何尺寸是否否符合規(guī)定定的要求。。三、連鑄坯坯質(zhì)量的常常用檢驗(yàn)方方法表面質(zhì)量檢檢驗(yàn)：常用用來(lái)檢驗(yàn)連連鑄坯表面面質(zhì)量，例例如重接、、脫方（鼓鼓肚）、彎彎曲、結(jié)疤疤、劃痕等等缺陷。低倍質(zhì)量檢檢驗(yàn)：主要要用來(lái)檢驗(yàn)驗(yàn)連鑄坯內(nèi)內(nèi)部宏觀質(zhì)質(zhì)量，包括括裂紋、疏疏松、縮孔孔和夾渣等等缺陷，常常見的方法法有連鑄坯坯低倍酸浸浸檢驗(yàn)、斷斷口檢驗(yàn)和和硫印檢驗(yàn)驗(yàn)。金相組織檢檢驗(yàn)：主要要通過(guò)使用用高倍顯微微鏡或電子子顯微鏡，，用以檢驗(yàn)驗(yàn)連鑄坯內(nèi)內(nèi)部微觀質(zhì)質(zhì)量，包括括裂紋、晶晶體組織結(jié)結(jié)構(gòu)、夾雜雜疏松等缺缺陷。1.連鑄坯低倍倍酸浸檢驗(yàn)驗(yàn)原理及方方法酸浸實(shí)驗(yàn)是是常用來(lái)檢檢查鋼錠、、連鑄坯或或鋼材內(nèi)部部缺陷以評(píng)評(píng)定質(zhì)量的的方法。鋼鋼中的缺陷陷如夾雜物物、偏析、、疏松、針針孔等，由由于尺寸較較小，或由由于塑性變變形使其和和鋼基體相相連．難以以用肉眼辨辨認(rèn)。若選選用適當(dāng)?shù)牡母g劑，，可使缺陷陷和鋼基體體產(chǎn)生選擇擇浸蝕作用用。由于缺缺陷和基體體浸蝕程度度的差別，，則缺陷在在試樣或相相紙上表現(xiàn)現(xiàn)出的顏色色深淺與基基體不同，，可以用肉肉眼或10倍左右的放放大鏡區(qū)分分。根根據(jù)檢查目目的不同，，確定取樣樣部位。如如連鑄坯可可以取橫斷斷面或縱斷斷面均可。。試樣加工工不低于▽6，檢查面潔潔凈無(wú)油污污。常常用的浸蝕蝕劑有1:1HCl、CuCl2溶液等，可可以顯示樹樹枝晶、偏偏析、裂紋紋、白點(diǎn)、、夾雜、氣氣孔等。2.連鑄坯硫印印檢驗(yàn)原理理及方法硫印是用相相紙顯示試試樣上硫的的偏析方法法。其原理理是：相紙紙上硫酸和和試樣上的的硫化物(FeS、MnS)發(fā)生反應(yīng)，，生成硫化化氫氣體，，硫化氫再再與相紙上上的溴化銀銀作用，生生成硫化銀銀沉淀在相相紙上的相相應(yīng)位置上上，形成黑黑色或褐色色斑點(diǎn)。其其反應(yīng)式：：FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑MnS+H2S04→MnSO4+H2S↑↑H2S+2AgBr→Ag2S↓+2HBr可從鑄坯上上取縱向或或橫向試樣樣，試驗(yàn)面面加工的光光潔度不應(yīng)應(yīng)低于▽6。使用反差差大的溴化化銀光面相相紙，把與與試樣大小小相同的相相紙放入稀稀硫酸中浸浸泡l～2min后撈出，然然后將相紙紙對(duì)準(zhǔn)檢查查面輕輕覆覆蓋好，將將試樣與相相紙間氣泡泡趕凈，待待接觸2～5分鐘即可取取下，把相相紙?jiān)诹魉袥_洗，，然后定影影烘干，即即完成一張張硫印。用用硫印試驗(yàn)驗(yàn)，可顯示示鋼錠、連連鑄坯中裂裂紋、偏析析線、低倍倍結(jié)構(gòu)和夾夾雜物的分分布等。四、衡量鑄鑄坯質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)幾何何形形狀狀質(zhì)質(zhì)量量、、表表面面質(zhì)質(zhì)量量、、內(nèi)內(nèi)部部質(zhì)質(zhì)量量、、潔潔凈凈度度。。連鑄鑄坯坯幾幾何何形形狀狀缺缺陷陷不不僅僅是是鑄鑄坯坯外外觀觀形形狀狀問(wèn)問(wèn)題題，，還還與與鑄鑄坯坯表表面面裂裂紋紋、、內(nèi)內(nèi)部部裂裂紋紋等等密密切切相相關(guān)關(guān)。。形形狀狀缺缺陷陷的的種種類類隨隨鑄鑄坯坯形形狀狀和和大大小小而而異異，，常常見見的的幾幾何何形形狀狀缺缺陷陷有有鼓鼓肚肚、、菱菱變變、、凹凹陷陷及及梯梯形形缺缺陷陷。。鑄坯表面面缺陷有有：鑄坯坯表面振振痕缺陷陷，表面面裂紋（（縱向裂裂紋、橫橫向裂紋紋、角部部縱橫裂裂紋、網(wǎng)網(wǎng)狀裂紋紋和星狀狀裂紋）），表面面夾雜物物（渣）），表面面氣孔。。表面凹凹陷，重重結(jié)和重重皮及表表面滲碳碳等。內(nèi)部缺陷陷有內(nèi)部部裂紋、、疏松、、縮孔、、偏析、、夾雜物物（渣））和氣孔孔等。通通常所講講的內(nèi)部部裂紋，，包括從從鑄坯皮皮下一直直到接近近鑄坯中中心的裂裂紋，都都是在凝凝固過(guò)程程中產(chǎn)生生的，故故也稱凝凝固裂紋紋；從裂裂紋產(chǎn)生生的原因因分，可可分為熱熱應(yīng)力裂裂紋、鼓鼓肚裂紋紋、彎曲曲矯直裂裂紋、壓壓下裂紋紋和三角角區(qū)裂紋紋，其生生成過(guò)程程多由于于拉伸應(yīng)應(yīng)力作用用到凝固固界面上上，造成成沿一次次樹枝晶晶或等軸軸晶界開開裂。鑄鑄坯內(nèi)部部質(zhì)量控控制，通通常通過(guò)過(guò)對(duì)鑄坯坯內(nèi)部缺缺陷控制制來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的。四、衡量鑄鑄坯質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)鑄坯潔凈度度涉及其中中的夾雜物物數(shù)量、性性質(zhì)、形狀狀、尺寸和和分布狀況況。鑄坯潔潔凈度與鋼鋼水質(zhì)量、、連鑄設(shè)備備、機(jī)型、、鋼種、斷斷面尺寸、、耐材質(zhì)量量和工藝及及操作等密密切相關(guān)。。夾雜物分分為宏觀夾夾雜物和微微觀夾雜物物，又可分分為大型夾夾雜物（大大于50μm以上）和細(xì)細(xì)小夾雜物物（小于50μm以下），還還可分為外外來(lái)夾雜物物和內(nèi)生夾夾雜物（如如脫氧產(chǎn)物物等）。四、衡量鑄鑄坯質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)五、連鑄坯坯的質(zhì)量控控制鑄坯純凈度度主要決定定于鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)晶器器之前處理理過(guò)程。也也就是說(shuō)要要把鋼水搞搞“干凈””些，必須須在鋼水進(jìn)進(jìn)入結(jié)晶器器之前各工工序下功夫夫，如選擇擇合適的爐爐外精煉、、中間包冶冶金、保護(hù)護(hù)澆注等。。鑄坯的表面面缺陷主要要決定于鋼鋼水在結(jié)晶晶器的凝固固過(guò)程。它它是與結(jié)晶晶器坯殼形形成、結(jié)晶晶器液面波波動(dòng)、浸入入式水口設(shè)設(shè)計(jì)、保護(hù)護(hù)渣性能等等因素有關(guān)關(guān)的。必須須控制影響響表面質(zhì)量量各參數(shù)在在目標(biāo)值以以內(nèi)，以生生產(chǎn)無(wú)缺陷陷鑄坯，這這是熱送和和直接軋制制的前提。。鑄坯的內(nèi)部部缺陷主要要決定于在在二次冷卻卻區(qū)鑄坯冷冷卻過(guò)程和和鑄坯支撐撐系統(tǒng)。合合理的二次次冷卻水分分布、支承承輥的對(duì)中中、防止鑄鑄坯鼓肚等等是提高鑄鑄坯內(nèi)部質(zhì)質(zhì)量的前提提。五、連鑄坯坯的質(zhì)量控控制連鑄坯純凈凈度的影響響因素及控控制1.影響連鑄坯坯純凈度的的因素①機(jī)型對(duì)鑄坯坯中夾雜物物的影響。。機(jī)型對(duì)夾夾雜物的影影響主要表表現(xiàn)在鑄坯坯中宏觀夾夾雜物的分分布。對(duì)于于弧型鑄機(jī)機(jī)來(lái)說(shuō)，由由于注流對(duì)對(duì)坯殼的沖沖擊是不對(duì)對(duì)稱的，上上浮的夾雜雜物容易被被內(nèi)弧側(cè)固固、液相界界面所捕捉捉，因而在在連鑄坯內(nèi)內(nèi)弧側(cè)易形形成夾雜物物富集帶。。②連鑄操作對(duì)對(duì)鑄坯中夾夾雜物的影影響。在澆澆注初期鋼鋼水被耐火火材料污染染較嚴(yán)重；；在澆注末末期隨著中中間包液面面的降低，，因渦流作作用會(huì)把中中間包渣吸吸入到結(jié)晶晶器中。在在換包期間間由于上述述原因也常常使鋼中夾夾雜物增多多。另外，，澆注溫度度和拉速對(duì)對(duì)鑄坯中的的夾雜物也也有一定影影響。低溫溫和高拉速速都可能使使鋼中夾雜雜物指數(shù)升升高。連鑄坯純純凈度的的影響因因素及控控制③耐火材料料質(zhì)量對(duì)對(duì)鑄坯中中夾雜物物的影響響。在連連鑄過(guò)程程中，由由于鋼水水與耐火火材料接接觸，鋼鋼液中的的元素（（錳和鋁鋁等）會(huì)會(huì)與耐火火材料的的氧化物物發(fā)生作作用生成成MnO.SiO2或Al2O3，當(dāng)其未能完完全上浮時(shí)就就殘留在鑄坯坯中。耐材的的熔損也是鑄鑄坯中大型夾夾雜物的主要要來(lái)源之一。。（如石英水水口易被鋼中中的Mn所熔損，使鋼鋼中夾雜物增增多。）為了了避免上述情情況的發(fā)生，，連鑄用耐火火材料應(yīng)選用用含SiO2低、耐侵蝕性性好、致密性性高的堿性或或中性材料。。提高連鑄坯純純凈度的措施施純凈度是指鋼鋼中非金屬夾夾雜物的數(shù)量量、形態(tài)和分分布。要根據(jù)據(jù)鋼種和產(chǎn)品品質(zhì)量，把鋼鋼中夾雜物降降到所要求的的水平，應(yīng)從從以下5方面面著著手手：：①盡可可能能降降低低鋼鋼中中[O]含量量；；②防止止鋼鋼水水與與空空氣氣作作用用；；③減少少鋼鋼水水與與耐耐火火材材料料的的相相互互作作用用；；④減少少渣渣子子卷卷入入鋼鋼水水內(nèi)內(nèi)；；⑤改善善流流動(dòng)動(dòng)促促進(jìn)進(jìn)鋼鋼水水中中夾夾雜雜物物上上浮浮。。從工工藝藝操操作作上上，，應(yīng)應(yīng)采采取取以以下下措措施施：：①擋渣渣或或無(wú)無(wú)渣渣出出鋼鋼。。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐采采用用擋擋渣渣帽帽、、擋擋渣渣球球等等方方法法防防止止出出鋼鋼時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐爐渣渣下下到到鋼鋼包包中中。。②爐外外精精煉煉凈凈化化處處理理。。根根據(jù)據(jù)鋼鋼種種選選擇擇合合適適的的精精煉煉方方法法，，以以均均勻勻溫溫度度、、微微調(diào)調(diào)成成分分、、降降低低氧氧含含量量、、去去除除氣氣體體夾夾雜雜物物等等。。如如鋼鋼包包吹吹氬氬、、真真空空處處理理是是鋼鋼水水進(jìn)進(jìn)行行凈凈化化處處理理的的常常用用方方法法，，向向鋼鋼包包喂喂Si-Ca線或或Ca-Fe線，，可可以以顯顯著著降降低低鋼鋼中中總總氧氧量量，，提提高高鋼鋼水水純純凈凈度度。。這這是是因因?yàn)闉榧蛹逾}鈣處處理理后后可可以以改改變變鋼鋼中中氧氧化化物物和和硫硫化化物物形形態(tài)態(tài)，，使使其其形形成成液液態(tài)態(tài)鋁鋁酸酸鹽鹽從從鋼鋼水水中中上上浮浮，，并并可可防防止止水水口口堵堵塞塞，，從從而而減減少少液液面面波波動(dòng)動(dòng)減減少少夾夾雜雜物物。。③無(wú)氧氧化化保保護(hù)護(hù)澆澆注注。。鋼鋼水水經(jīng)經(jīng)鋼鋼包包爐爐處處理理后后，，鋼鋼中中總總氧氧含含量量大大幅幅下下降降。。如如鋼鋼包包至至中中間間包包注注流流不不保保護(hù)護(hù)或或保保護(hù)護(hù)不不良良，，則則中中包包內(nèi)內(nèi)鋼鋼水水總總氧氧量量又又上上升升不不少少，，恢恢復(fù)復(fù)到到爐爐外外精精煉煉前前的的水水平平，，使使?fàn)t爐外外精精煉煉的的效效果果前前功功盡盡棄棄。。提高高連連鑄鑄坯坯純純凈凈度度的的措措施施④中間間包包冶冶金金。。中中間間包包采采用用吹吹氬氬攪攪拌拌，，砌砌筑筑擋擋渣渣墻墻、、壩壩、、過(guò)過(guò)濾濾器器等等，，可可以以改改善善鋼鋼水水流流動(dòng)動(dòng)狀狀況況，，消消