铜及铜合金的水平连铸

（3）提高铸锭表面质量的途径 ）
减少引锭阻力，增加凝壳强度，避免铸锭凝壳被拉断； 减少引锭阻力，增加凝壳强度，避免铸锭凝壳被拉断；
在凝壳发生断裂的情况下创造条件使裂缝焊合良好。 在凝壳发生断裂的情况下创造条件使裂缝焊合良好。
实践证明：水平连铸具有诸多优点，是一种新颖的有前 途的连铸法，易于生产特殊钢及合金钢的小型方、圆坯，因 而对生产小型材的企业具有吸引力。但就水平连铸整个技术 而言，目前远不及弧形连铸成熟完全。相信在有关方面的重视下，今后发展的速度将会出现一个飞 跃。
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• 水平连铸
水平连铸是国际上70 年代后期发展起来的新技术，它与常规的 立式和弧形连铸相比有许多优点: 1.水平连铸机的设备比弧形连铸机轻高度低可在旧有厂房内安 装，从而大量节约工程造价特别适合于小厂的技术改造。 2.适应于生产优质小断面铸坯。 3.由于水平连铸机结构简单,设备重量比弧型连铸机减少43％— —45％。设备投资比弧型低52.4％而且是水平地安装在地平面上， 操作维修和更换部件容易而且安全。 4.由于铸坯是水平方向拉出的，不需要矫直机构，可浇 难于变形的铸坯的形状复杂的异形坯等。 水平连铸机几乎可以连铸所有的特殊钢高合金钢和非铁基合金。 水平连铸机几乎可以连铸所有的特殊钢高合金钢和非铁基合金。 水平连铸机继立式立弯式和弧形连铸机之后即将成为第四代连铸 机而广泛发展起来，因此有资料称它是连铸机的未来。 因此有资料称它是连铸机的未来。 因此有资料称它是连铸机的未来
结晶器内热的传导
结晶器内热的传导由于结晶器采用组合式结构安装,从而增加了热阻， 降低了散热能力。尤其是石墨和铜套的配合有接触不良之处，热阻还会增 加得更多。 结晶器和保温炉直接相连，铸锭液穴和炉内金属熔体相连，通过高温 铜水的热传导，结晶器内熔体的温度较敞开铸造时为高。 封闭铸造时石墨结箭器热的输入大而散热又较慢，因而水平连铸时石 墨结晶器工作表面的温度要较敞开铸造时高得多。铸锭的凝壳是在接近于 合金结晶温度的石墨结晶器内壁上形成的，凝固速度低,因而铸造速度比敞 开式的低。由于凝壳温度高，以致容易拉裂。
立 弯 式 连 铸 机 结 构 简 图 弧形连铸机结构简图
• 国外水平连铸近年来的发展 水平连铸是近年才得到发展的技术,但由于开发初期铸机技术 性能的局限性和某些技术难点的存在,其产量与效益均不明显,因 而未能得到连铸界的重视。由于科学技术的迅速发展,对原材料 的要求越来越高,发展合理的连铸工艺技术以确保材料的技术性 能已成为必然。由于水平连铸采用密封浇铸,无二次氧化,夹杂物 容易在中间包内上浮,铸坯无矫直的内裂、无鼓肚、二冷不喷水 等优点,被公认为是提供高质量铸坯的高、精、尖的连铸新技术, 尤其适用于特钢连铸与近终形连铸,因此该项技术近几年来有了 较大的发展,其技术水平也有了较大的提高。
铸锭的结晶 水平连铸时结晶器上部熔体的温度较下部高，因而结晶器 上部铸锭的结晶要比下部晚。因而水平连铸铸锭时存在着结晶 中心偏上现象。铸锭中心和铸锭结晶中心的偏心值可以从铸锭 的低倍试样观察中发现和测量。实际测量证明：浇铸速度越快， 结晶中心偏心值越小。铸锭结晶中心的偏心造成铸锭组织的不 均匀，但对铸锭的进一步加工无明显影响。
铜合金水平连铸的特点可从结晶器内力的作用、热的传导 结晶器内力的作用、 结晶器内力的作用 和铸锭的结晶三个方面加以叙述。 和铸锭的结晶 结晶器内力的作用
f1、f2---铸锭上部和下部及下部凝壳所受液柱压力，f2>f1 G—铸锭重量，P—引锭拉力；g1、g2—铸锭上部及下部的引锭阻力，g2>g1 I1、I2—结晶器上部及下部凝壳和结晶器接触长度，I2>I1。
• 国内水平连铸近年来的发展
我国水平连铸技术开发始于80年代初期。当时马钢钢研 所在的山西太原电解铜厂国家发明奖铜合金微引程反推式 水平连铸机基础上建立的马钢1号机。1896年从德国引进 钢的水平连铸技术，设备技术接近国际同类机型的先进水 平。当时与国外差距并不太大。但近十年，我们与国外的 先进水平的差距又逐步拉大了。
• 国外发展的水平连铸机
号机（ 奥钢联贝列 2号机（奥地利卡芬伯克合金钢厂） 号机 奥地利卡芬伯克合金钢厂） 日本住友不锈钢管坯水平连铸机（日本住友钢管厂） 日本住友不锈钢管坯水平连铸机（日本住友钢管厂） 美国卡列别拉尔厂水平连铸机（美国德州塔拉斯的卡别拉尔钢厂） 美国卡列别拉尔厂水平连铸机（美国德州塔拉斯的卡别拉尔钢厂）
铜合金水平连铸的生产现场
（1）铜及铜合金水平连铸的特点 ）
铜合金水平连铸原理图 铜合金水平连铸原理如图上所示，与通常采用的敞开式铜结晶器立式半连续铸造 相比，其主要不同点是 封闭铸造，结晶器直接和保温炉相连,石墨具有耐高温、和多数 铜合金熔体不起反应、良好的导热性、润滑性和易机械加工性等优点，水平连铸在一 般情况下都采用石墨内衬结晶器，结晶器水平安置，铸锭从水平方向拉铸成型。
上世纪60年代后，铜合金的水平连铸在西欧、苏联和 日本等工业国家得到了迅速发展。我国的铜合金水平连铸 近二十几年来发展亦很快，主要用来生产铸棒、线坯、热 轧及冷轧棒坯、热挤用棒坯以及管坯、冷轧板坯等。铜合 金水平连铸中碰到的主要间题是铸锭表面间断性开裂、重 皮和偏析，以致限制了水平连铸锭的牌号、规格的扩大。
为此在熔铸过程中用煅烧烘干过的木炭覆盖，目的是产生还原气氛 和隔离空气，起防止吸气和氧化、脱氧和保温多方面作用。另外，应严 格密封，避免空气掺入炉膛。加入Cu-P可以起到脱氧作用，可以防止气 孔、气眼的产生。 工艺参数的影响 拉停间隔时间、拉速、冷却强度、浇铸温度等均直接影响水平连铸 铸锭的表面质量。从铜合金水平连铸特点及铸锭凝固成形的机理分析， 可以看到铜合金水平连铸时易产生铸锭表面缺陷。缺陷主要发生在一次 结晶区和二次结晶区的交接处及凝壳被拉裂处。紫铜、黄铜、铅青铜类 合金缺陷的主要表现形式是裂纹和重皮。重皮实质上是凝壳断裂后液体 金属补焊不良导致的。对于反偏析倾向严重的锡磷青铜和锡锌铅青铜， 经常遇到的缺陷是铸锭表层的反偏析。因为这类合金里产生的裂纹往往 被低熔点的偏析物所充填而导致反偏析。由于反偏析区塑性差，反偏析 缺陷影响铸锭的下一步加工。
（2）影响铸锭表面质量的因素 ）
铜合金水平连铸时，在同一个铸锭内往往上部和下部凝固的形式 是不同的。上部由于引锭阻力小，易出现非断裂型凝固形式，而下部 则由于引锭阻力大，易出现断裂型或局部拉裂型形式。 水平连铸铸锭的质量好坏主要与排气除氧、拉停间隔时间、拉 排气除氧、拉停间隔时间、 排气除氧 速、频数、冷却强度、浇铸温度和结晶器长短等有关。 频数、冷却强度、浇铸温度和结晶器长短 气体含量的影响 金属中形成气孔、气眼的气体并不是金属本身所固有的，而是在 金属熔化或浇铸过程中，金属从外界吸收的气体，在凝固过程中来不 及或不能逸出，而以气孔气眼形式纯在于铸锭中。产生气体的原因有： 往保温炉倒入熔体的过程中吸收气体，主要为氧。