连铸结晶器相关技术

水口絮流无法处理
2、滑板：三层滑板 — 中滑板控制注流
• 优点：
控制精度高，操作可靠性强，有利于实现自动控制；
水口絮流可在中间包内烧氧解决 • 缺点： 开浇要求必须达到一定的液面高度，开浇管开浇 浇铸中滑板开口度小于70% 容易造成浸入式水口偏流 停浇时产生涡流强度高
机构复杂
坯壳的不均匀性是大部分表面缺陷的起源
结晶器设计、参数优化与应用维护
按形状：
• 板坯 • 方坯、圆坯 • 薄板坯
按结构：
• 套管式结晶器、 • 可调宽度结晶器
MD性能要求：
(1)良好的导热性； (2)结构刚性要好； (3)装拆和调整方便； (4)工作寿命长； (5)振动时惯性力要小。
MD参数优化
c热电偶检测温度变化的拉漏预报
d液面自动控制来监控结晶器内钢水状态
漏钢预报
• 当坯壳发生粘结被拉断时，补入的钢水直接和铜板接
触，上排热电偶温度升高，拉断处会形成薄弱的坯壳
并将继续向下运动，在钢水静压力的作用紧铜壁，使 下排的热电偶温度也随之升高。 • 当粘结严重时，会使两个热电偶的温度达到一定值， 如果温升超过允许值，系统便发出漏钢报警。
包括：结晶器的断面形状及尺寸大小、结晶器的长度、
倒锥度、内壁厚度和结晶器的冷却强度等。
※倒锥度：MD内腔上口比下口大，是为了减少
气隙产生对传热影响，保证铸坯质量。
倒锥度大小与钢种、拉速、断面等因素有关
结晶器操作
操作过程及工艺制度
• 浇注前的准备
•
•
开浇操作
正常浇注操作:起苗，注温、拉速的控制
快换、连浇、在线调宽
铝碳质加锆 有快换机构能快换
结晶器内钢液流动及液面自动控制
结晶器内钢水的流动特征：以带侧孔的浸入式水口为例，
产生强制对流运动 1）向上的流股回流到表面保持液面温度使保护渣融化，同 时也是造成液面波动，卷渣的重要原因； 2）向下的流股达到最大穿透深度后向上回流，会冲刷窄面
坯壳，且合适与否直接影响夹杂物的上浮能力，过深会造
连铸技术的发展趋势
• 洁净钢生产重要组成环节
（保护浇注，中间包冶金）
• 高效连铸
• 铸坯质量在线监控 • 近终形连铸连轧
连铸结晶器技术
• 原理：结晶器钢水凝固传热
• 结晶器设计、参数优化与应用维护
• 操作：低温、恒速技术；异常及对策
• 结晶器振动控制 • 结晶器钢液流量控制及控流装置
连铸结晶器技术
粘度；
凝固温度；

结晶温度。
• 保护渣的润滑与摩擦 • 连铸工艺参数对保护渣的要求 • 保护渣与铸坯质量 • 保护渣的选择
高拉速结晶器保护渣需要解决的突出问题:
A. 提高保温性； B. 覆盖钢液面； C. 减少渣条； D. 提高消耗量； E. 结晶行为的准确调控
电磁技术
• 电磁搅拌:提高连铸坯的质量，例如去除夹杂
物、消除皮下气泡、减轻中心偏析、提高连铸 坯的等轴晶率。 • 电磁制动:减少内部和表面夹杂物，提高了铸 坯清洁度;减少了铸坯皮下气孔;减轻了流股对 凝固壳冲刷，减少了角裂和漏钢几率;可适当 提高拉速。
结晶器专家系统漏钢预报
ASP结晶器专家系统：
通过监测—
a结晶器铜板的热通量和热流密度
b振动系统的振幅和摩擦力及摩擦功
• 结晶器内钢液流动及液面自动控制
• 连铸保护渣
• 电磁技术:电磁搅拌、电磁制动
• 结晶器专家系统：拉漏预报等
结晶器
高效的传热器：把MD内钢水热量的平稳传递给铜 壁冷却水,使坯壳能均匀稳定的生长 钢水凝固成型器：保证在一定的拉速下出结晶器形 成所需的形状和足够厚度的的坯壳,不拉漏 钢水净化器：保护渣吸收夹杂上浮，防止二次氧化 铸坯表面质量控制器：出生坯壳形成是个复杂的动 态过程，对铸坯表面质量起决定性作用。
原理：结晶器钢水凝固传热
钢液的结晶
结晶：钢从液态转变为固态的过程，也称为凝固
•
•
结晶的必要条件:过冷度
晶核形成和长大
•
结晶后ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ晶粒大小
连铸坯凝固传热
钢水凝固放出的热量:过热、潜热、显热 • • 连铸机的三个冷却区作用 结晶器凝固传热:只沿水平方向散热，形 成坯壳 • 二冷区凝固传热：分阶段
结晶器传热:可近似地看做水平方向散热
结晶器振动装置选择与优化
• 液压振动：液压伺服振动装置能满足各种振动
要求，实现了在浇铸过程中振动参数自动无级
可调，自动调节振动曲线，振动频率和振幅，
保证了在高拉速下结晶器Cu板与铸坯坯壳间合 适的负滑脱时间及速度，满足了高拉速对脱壳 的要求，使拉漏率降低，提高了铸机作业率和 铸坯质量。
结晶器钢液流量控制及控流装置
• 停浇操作
操作异常及对策
•
• •
注流失控
漏钢：开浇漏钢，注中漏钢，粘结漏钢 水口堵塞
•
结晶器设备故障
结晶器振动
1 、振动防止粘结的原理 粘结— 拉断— 填充— 受压— 愈合— 脱模 （上振） （下振）
※负滑脱：拉坯时MD下振速度有一段时间大于拉速，坯壳 相对于MD产生向上的运动。
2 、振动的作用：
• 漏钢报警发出后，漏钢预报系统向拉矫驱动系统发出
自动降速指令，拉矫驱动系统自动将拉坯速度降低为 0．1m／min，从而有效地防止漏钢事故的发生。
注流控制 －－整体塞棒
－－滑板
注流保护 －－水口（钢包长水口，水口碗氩封
中包上水口
浸入式水口）
1、塞棒：
• 优点：
开闭灵活，能任意高度开浇
始终保持圆流 能挡渣，塞头吹Ar有利夹杂上浮 停浇时产生涡流强度低 • 缺点： 对联接件要求高，烘烤不好易熔断 浇注末期耐材脱落会关不死水口
成内弧夹杂聚集。
结晶器内钢水流动影响因素及控制：
• 浸入式水口优化
• 电磁力
• 吹氩流量:
• 液面波动及自动控制
连铸保护渣
作用:
• 防止钢液氧化；
• 钢液表面保温；
• 吸收夹杂物；
• 润滑；
• 铸坯与结晶器之间均匀传热。
保护渣的主要理化参数
•


•

保护渣层
熔化温度； 熔化速度；
※保护渣膜
防止铸坯粘结拉裂漏钢
有利于保护渣渗入，改善润滑，改善铸坯表面质量
结晶器振动波形与参数优化
• 非正弦振动:非正弦振动通过增加上振时间缩短
下振时间，以缩小结晶器向上振动速度与拉坯 速度差，且增加保护渣的渗入，来防止粘结和 改善润滑。 • 非正弦振动具有增加保护渣用量、改善结晶器 润滑、减轻铸坯表面振痕、减小坯壳的拉应力、 减小粘结性漏钢等作用
3、长水口和浸入式水口
长水口：用于钢包到中间包的保护浇注，通过中间包车上机 械手装置安装，更换 一般有石英质水口和铝碳质水口（镁碳质、铝碳质且
渣线加锆）两种，石英质不能浇高锰钢。
浸入式水口（SEN—Strentch enter nozzle） ： 用于中间包到结晶器的保护浇注，影响
铸坯表面质量明显（插入深度，侧孔角度等）
(l)钢液向坯壳的对流传热; (2)凝固坯壳中的传导传热; (3)凝固坯壳与结晶器壁的传热; (4)结晶器壁的传导传热; (5)冷却水与结晶器壁的强制对流传热.
影响结晶器传热的因素及控制
（1）倒锥度 （2）结晶器润滑
（3）拉速
（4）结晶器冷却
（5）过热度
（6）钢种成分
MD内坯壳的形成
• 弯月面.初生坯壳的形成 • 气隙的形成 • 坯壳生长规律