连续铸钢

连铸新技术

连铸新技术主要体现在：连铸机的高生产率(作业率、拉速、设备可靠)和连铸坯的质量(铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯内部缺陷)。

1 提高连铸机生产率

1.1提高连铸机作业率

目前在钢铁工业发达国家，现代化大型板坯连铸机的作业率已达90%以上，方坯连铸机的作业率也在90%以上，有的甚至达到了95%。提高连铸机作业率的措施：

(1)提高连浇炉数。国外钢厂板坯连浇炉数在1500炉以上，方坯在1 000炉以上。

(2)提高结晶器的使用寿命。在日本结晶器寿命由200~300炉提高到1 000~3 000炉。

(3)结晶器下部钢板采用多层电镀、先镀Ni再镀磷化物和Cr，并改变镀层范围和厚度。

(4)改变结晶器冷却槽的形状和间隔，铜板表面弯月面附近温度可降到100℃左右，寿命大大提高。

(5)将板坯连铸结晶器厚度改为33mm~40mm，冷却水缝宽为5mm，冷却水流速达9 m/s以上，防止粘接性漏钢。

(6)漏钢预报技术，将多个热电偶埋设在铜板内，使之形成网络布置，根据各个热电偶测得的温度变化进行预报，拉漏率在0.4%以下。

(7)异钢种接浇技术。在结晶器内插金属连接件并放入隔层材料，防止钢液成分混合。缩短连铸辅助作业时间，提高金属收得率。

(8)钢包、中间包和浇注水口的快速更换技术，各国尤其对快速更换中间包

浸入式水口已获成功，更换时间1~2 min，最快的仅使钢流断流3s。

(9)中间包热态循环使用技术，日本达450次。

(10)防止浸入式水口堵塞，塞棒和浸入式水口吹Ar，中包设挡渣墙和陶瓷过滤器，中包加Ca处理等，可保多炉连浇。

(11)提高辊子使用寿命，如在锻造辊上焊接耐磨性CrB型材料，或使用衬套式复合辊。在板坯机上可使弯弧部分的辊子寿命达到6000~9000炉，水平部分辊子寿命达1.2万~2.8万炉。

(12)缩短非浇注时间，如：上装引锭杆；铸机采用整体快速更换；采用各种自动检测装置，提高自动化控制水平，加强铸机设备维护。

1.2 提高连铸机拉速技术

现代化小方坯连铸机拉速已达4.0～5.0 m/min(130 mm×130 mm)，板坯连铸机拉速已达2.5m/min[220mm×(700mm×1650mm)]。当连铸机作业率超过了80%以上时，再提高连铸机产量就必须提高拉速。提高拉速的关键在于确保结晶器均匀的坯壳厚度、液相穴的长度和铸坯的冷却强度。因此，采用以下新技术。 1.2.1 结晶器锥度的改进

方坯连铸机多采用抛物线锥度、三锥度，在弯月面处最大，为2.3%/m，冷却水流速提高到12 m/s，提高了散热能力。结晶器的几何形状适应了其收缩变化过程。因此，模壁与坯壳始终能和中部坯壳一样均匀地

生长。抑制了裂纹和漏钢及菱度缺陷，拉速当然提高。板坯结晶器以增加铜板厚度，冷却水水缝变窄为5mm，冷却水流速提高到9m/s，寿命和拉速均提高。 1.2.2 结晶器液面波动控制技术

目前，通过同位素法(Co60或Se137)、热电偶法、电磁涡流法、浮子法、红外线法等，常用的是同位素法和电磁涡流法。可将液面波动控制在±3mm以内，最好的已经达到1mm。

1.2.3 结晶器振动技术

高拉速要求结晶器振动装置负滑脱时间稍短些，以控制振痕深度；正滑脱时间稍长些，以增加保护渣消耗量。传统的正弦振动形式已难以奏效，而非正弦振动就显示出了优势。非正弦振动的最大特点是上升速度小，而移动时间长，下降速度大而移动时间短。 1.2.4 结晶器保护渣技术

高效连铸结晶器保护渣应具有低粘度、低结晶温度、低软化及熔融温度，合适的碱度及较快的熔化速度。日本学者提出，不宜经常加CaF2和Na2O等助熔剂来降低其粘度和熔融温度，否则会引起尖晶石等高熔点物质析出，破坏熔渣的玻璃性，使润滑条件恶化。可适当加入Li2O、MgO、BaO、K2O等助熔剂，对降低保护渣粘度和软化温度，抑制晶体析出、增大保护渣消耗量具有一定作用。 1.2.5 铸坯强化冷却

铸坯二次冷却的冷却水比水量达2.5 l/kg～3.0 l/kg，并广泛采用计算机动态控制的铸坯冷却技术。 1.2.6 铸坯矫直技术

目前多采用带液芯的多点矫直、连续矫直以及压缩浇注技术。

2 提高连铸坯洁净度技术

连铸过程中生产洁净钢，一方面是去除液体钢中氧化物夹杂，进一步净化进入结晶器的钢水，另一方面是防止钢水的再污染。对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂物传输到钢——渣界面和渣相吸附夹杂物。对于防止连铸过程钢水再污染，主要决定于：

(1)钢水二次氧化；

(2)钢水与环境、钢水与空气、钢水与耐材相互作用； (3)钢液流动与液面稳定性(渣-钢界面紊流、涡流)； (4)渣钢浮化卷渣。

2.1 生产洁净钢主要控制技术

2.1.1 保护浇注技术

常用的钢水密封保护如：中间包密封、钢包→中间包采用注流长水口+吹氩保护，中间包→结晶器采用浸入式水口，保护浇注以及小方坯中包→结晶器采用氩气保护。 2.2.2 中间包冶金

增加钢水在中间包平均停留时间，使夹杂物有充分时间上浮。中间包向大容量，深熔池方向发展，中包容量可达80 t，深2 m。改变钢水在中包内的流动路径和方向，消除死区，活跃熔池，缩短夹杂物上浮距离。 2.2.3 中间包覆盖渣

常用的覆盖剂有：碳化稻壳，中性渣(CaO/SiO2=0.9-1.0)可形成液态渣但不保温。碱性渣(CaO+MgO/SiO2≥3)易结壳。根据需要，也可采用碳化稻壳+中性渣或碱性渣。注意随着SiO2含量的增加，钢水T[O]会增加。 2.2.4 防止下渣和卷渣

在长水口装设下渣探测器，发现下渣及时关闭；在中包内砌挡渣墙及采用H型中包等。

2.2.5 结晶器钢水流动控制技术

如在板坯结晶器中采用电磁制动(EMBr)技术及电磁流动(FC)结晶器。

3 防止连铸坯缺陷，提高铸坯质量技术

3.1防止连铸坯表面缺陷技术

铸坯表面缺陷主要表现为：表面夹渣、表面纵、横裂纹、角裂、星状裂纹。采取办法：

3.1.1 结晶器液面控制。

结晶器液面控制技术如前面文章所述。 3.1.2 结晶器振动

为减小钢坯振痕深度，可采用高频率(最高可达400次/min)和小振幅(2～3mm)的液压驱动振动装置。使频率和振幅在线可调，可以保持正弦振动，也可实现非正弦振动。

3.1.3 结晶器坯壳生长的均匀性

结晶器内初生坯壳不均匀，会导致铸坯表面纵裂或凹陷，严重时会造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢的化学成分。合适的结晶器设计、结晶器锥度、保护渣及液面稳定性。 3.1.4 结晶器内钢液流动

控制钢水在结晶器内运动决定于浸入式水口倾角大小和插入深度。根据模型试验，认为板坯结晶器的水口倾角为15°～25°，插入深度125±25 mm可得到良好的表面质量。

3.2铸坯裂纹控制

据统计，铸坯各种缺陷中裂纹约占50%，裂纹分为表面裂纹和内部裂纹。内部裂纹有中间裂纹，矫直裂纹、皮下裂纹、中线裂纹和角部裂纹。铸坯内裂纹并

伴有偏析线，即使轧制能焊合，还有微观化学成分的不均匀性留在产品上，使力学性能降低。要减少铸坯产生裂纹，采取以下措施：

(1)弧形连铸机采用多点矫直或连续矫直技术；

(2)对弧准确，防止坯壳变形，可采用辊缝仪测量、调整，使支承辊间隙误差<1mm，在线对弧误差<0.5mm。检测铸坯开口度(实际是板坯厚度)的误差约为0.5mm，不得大于1mm；

(3)采用“I-Star”多节辊技术，防止支承辊变形；

(4)采用喷雾冷却和气水冷却的二冷动态控制系统，优化二冷区水量分布，使铸坯表面温度分布均匀。

3.3铸坯中心致密度控制技术

铸坯中心致密度决定了中心疏松和缩孔的严重程度。而中心疏松，缩孔均伴随有严重的中心偏析，它使厚板的力学性能恶化，管线用钢氢脆和高碳硬线钢脆断的原因。 3.3.1 低温浇注技术

控制柱状晶和等轴晶比例的关键是减少过热度。过热度>25℃易出现柱状晶发达，甚至形成穿晶(凝固桥)结构，而且中心偏析严重。过热度<15℃时易冻水口，难操作。生产中一般控制中包钢水过热度为30℃，但应设法降低结晶器的钢水过热度。

3.3.2 采取强化加速凝固工艺(FAST法)

即把包有固体铁粉或其它元素的包芯线从中包塞杆喂入结晶器，控制钢水过热度和铸坯的初生凝固结构。 3.3.3 热交换水口

在中包和结晶器之间的侵入式水口上安装水冷热交换器，使结晶器中钢水过

热度为5℃，接近液相线凝固温度，等轴晶区明显增加，中心偏析明显减少，在板坯，大方坯不锈钢和高碳钢都取得显著效果。 3.3.4 减少偏析元素含量

如把[S]降到0.01%以下。 3.3.5 轻压下技术

在凝固末端采用带液芯的轻压下，压下率为0.75～1.0mm/m时，其中心偏析可减少1/2～1/3。 3.3.6 电磁搅拌技术

结晶器搅拌(M-EMS)，改善铸坯表面质量和皮下质量、提高洁净度、促进等轴晶发展、细化、消除中心偏析。

二冷区搅拌(S-EMS)，打碎树枝晶，抑制柱状晶，扩大中心等轴晶区。 凝固末端搅拌(F-EMS)，减少中心疏松和缩孔。

根据钢种和产品质量要求，可采用单独搅拌或联合搅拌。

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