钢锭模铸锭介绍

1模铸法特点及其简介 (2)1.1 坑铸法和车铸法 (2)1.2 上注法和下注法 (2)2模铸法的主要设备 (4)2.1 钢包 (4)2.1.1 钢包本体 (4)2.1.2 耐火衬 (5)2.1.3 水口启闭控制系统 (6)2.2 钢锭模 (7)2.2.1 钢锭模锥度 (8)2.2.2 钢锭模断面形状 (8)2.2.3 钢锭模高宽比 (10)2.3 保温帽和绝热板 (11)2.4 中注管 (13)2.5 底板 (14)3模铸浇注工艺 (15)3.1 生产准备 (15)3.2 钢液浇注进行 (15)3.3 保护浇注 (16)3.4 浇注操作 (17)3.5 钢锭的冷却和退火 (17)4镇静钢钢锭结构 (18)4.1 镇静钢钢锭结构 (18)4.2 镇静钢钢锭的偏析状况 (19)5 镇静钢钢锭常见缺陷 (20)6 钢锭的检查与精整 (21)7 模铸工艺的发展 (21)8 参考文献 (22)钢锭模铸锭介绍1模铸法特点及其简介钢锭模铸锭(模铸)钢的浇注，就是把在炼钢炉中或炉外精炼所得到的合格钢水，经过钢包(又称盛钢桶)及中间钢包等浇注设备，注入到一定形状和尺寸的钢锭模或结晶器中，使之凝固成钢锭或钢坯。

钢锭(坯)是炼钢生产的最终产品，其质量的好坏与冶炼和浇注有直接关系，是炼钢生产过程中质量控制的重要环节。

目前采用的浇注方法有钢锭模铸钢法(模铸法)和连续铸钢法(连铸法)两种。

模铸法是将盛钢桶内的钢水注入到具有一定形状和尺寸的钢锭模中，把液态的钢水变成固态的钢锭。

钢锭经过初轧开坯轧制成钢坯，然后再进一步轧制成各种钢材。

模铸法可分为以下几种。

1.1 坑铸法和车铸法坑铸法是将钢锭模摆放在铸坑内的底板上进行浇注，浇注作业全在铸锭跨内进行。

此法生产效率低，劳动条件差，因此仅在一些中小型的炼钢车间采用。

车铸法是将钢锭模摆放在铸车的底板上进行浇注，除在铸锭跨内进行浇注钢液外，其他作业如脱模、整模等均在另外的厂房内进行，从而克服了坑铸法的缺点。

但占地面积大，基建投资多，多在大型的炼钢车间采用。

1.2 上注法和下注法上注法是将钢液直接由钢锭模上口直接注入的方法。

上注法每次只能铸1支(或2～4支)钢锭，必需的设备是钢包、钢锭模、保温帽、中注管和底板。

上注法的优点和缺点：(1)优点：铸锭准备工作简单，耐火材料消耗少，金属损失少,钢水收得率高，钢锭成本低；带入钢中的夹杂物含量少,由于耐火材料侵蚀产生的夹杂物少，浇注速度比下注法快，注温可比下注法低；有利于减少翻皮、缩孔和疏松等钢锭缺陷，钢锭内部质量好。

(2)缺点：同时浇注的钢锭数量少,每次只能浇注1支(或2～4支)钢锭；开浇时易引起飞溅，造成结疤、皮下气泡等缺陷；容易烧坏钢锭模和底板，钢锭模消耗较高；为减轻上注时钢液的冲压力，可采用中间漏斗或中间盛钢桶，以降低其液面高度，使钢液入模速度下降；为防止飞溅，还可以将模底做成球形，锭模内表面喷涂料以及模内放置防溅桶等措施；只适宜大钢锭的浇注。

下注法是使钢液经中注管、流钢砖从钢锭模底部注入的方法。

下注法一次能够铸成数根至数十根钢锭。

(1)优点：能同时浇注多根钢锭，生产率较高，浇注时间比上注短；钢液在模内上升平稳，钢锭表面质量好；有利于钢中气体及夹杂物上浮排出。

此法在炼钢生产中得到普遍采用。

(2)缺点：浇注准备工作复杂，耐火材料消耗高，同时使金属损失增加，钢液损失多，导致钢锭成本增加；由于钢液对耐火材料的侵蚀，可能使钢中夹杂物增加；钢锭上部钢液温度低，不利于钢液的补缩，使钢液内部质量不如上注法好。

上注法和下注法的选择，应根据钢种、钢锭大小、加工方法、对钢的质量要求以及车间设备条件和作业面积等加以选择。

通常，钢锭小而每炉浇注根数多者，需采用下注；若生产大钢锭而且钢锭根数少，宜采用上注。

对表面质量要求较严，如不锈钢、硅钢、轧制薄板钢等宜采用下注；对钢锭内部质量要求较严，如轴承钢、炮弹钢等宜采用上注；对于高碳钢，因其体积收缩大、线收缩性小，可快速上注；而低碳钢体积收缩小、线性收缩大，因此下注更适宜；小钢锭适于下注；沸腾钢适于下注；半镇静钢适于上注。

锻造用钢锭主要用于锻件，产品多为轴类、套筒等，其吨位大多为3吨～400吨，断面为多边形。

小于五十吨的钢锭均采用下注法浇注，并用绝热板代替保温帽；大于五十吨的钢锭，采用上注法或真空浇注。

2模铸法的主要设备2.1 钢包钢包是盛放和运载钢水的浇注设备。

它由钢包本体、耐火衬和水口启闭控制系统等组成。

钢包的容积应足够容纳全部钢水和部分保温用渣液，此外，上部还应有一定的余量，以适应钢水量的波动和精炼要求。

在出钢使用前，必须将其烘干并预热到一定温度。

2.1.1 钢包本体钢包本体主要由外壳、加强箍、耳轴、溢渣口、注钢口、透气口、倾翻装置、支座和氩气配管等零部件组成。

钢包外壳是钢包的主体构架，由钢板焊接而成。

在外壳钢板上加工有一定数量的排气孔，这样能排放耐火材料中的湿气。

为了保证钢包的坚固性和刚度，防止钢包变形，必须在钢包外壳焊有加强箍和加强筋。

在钢包的两侧各有一个耳轴，可以用于调运钢包。

设置溢渣口可以使出钢时钢包内的炉渣流入已经备好的渣罐内。

溢渣口的高度比钢包上沿低100～200mm，其位置与耳轴错开，以免干扰钢包的吊运。

在钢包底部一侧设置一个注钢口。

它可以使钢水流出，所以又叫钢包水口。

在其周围安装水口砖，钢包水口有普通水口和滑动水口两种形式。

在钢包底部可以根据需要设置1～2个透气口，主要用于安装吹氩搅拌的透气砖。

倾翻装置可以将钢包翻转180。

完成倒渣和倒钢作业，它由连杆机构和吊环装置组成。

在钢包底部一般设置3个支座，既可以保证钢包的平稳放置，又能保护钢包底部的倾翻装置以及滑动水口机构。

2.1.2 耐火衬钢包耐火材料钢包耐火衬一般由三层组成。

外层是隔热层，中间是保护层，里面是工作层。

由于耐火衬各层的工作条件不同，因此耐火材料的选择和砌筑也不同。

隔热层紧靠外壳由石棉板或石棉泥铺砌而成，用以减少钢水的热损失。

保护层也叫非工作层，一般采用黏土砖或高铝砖砌筑，有时采用整体浇注成形。

保护层的作用是当工作层的厚度侵蚀到较薄时，防止钢包穿漏事故。

工作层直接与钢水接触，承受高温、化学侵蚀、机械冲刷和急冷急热作用。

当损坏到一定程度时，必须予以拆修和更换。

工作层一般采用镁炭砖、高铝砖或铝镁材料整体浇注成形。

钢包还可以作为精炼炉的重要组成部分。

在钢包中配置电极加热、合金加料、吹氩搅拌、喂丝合金化、真空脱气等各种精炼措施，通过钢包精炼处理可以使钢水的温度更加精确，成分控制命中率及钢水纯净度进一步提高，满足浇注生产对钢水供应质量的需要。

2.1.3 水口启闭控制系统钢包水口启闭控制系统的作用是在浇注过程中可以开启、关闭钢包水口，从而实现钢水流量的控制，它有塞棒控制系统和滑板控制系统两种。

塞棒机构主要由水口砖、塞棒和启闭机械装置组成。

浇注钢液时，要求利用塞棒来启闭水口并控制钢流的大小，故要求塞棒头必须严密堵住水口眼。

塞头砖和水口砖通常用高铝质耐火材料制成滑动水口装置主要由上、下水口和上、下滑板组成。

上水口和上滑板均固定在钢包的底壳上，下水口和下滑板则固定在滑动盒中。

两块滑板的接触面要求磨平，并通过螺钉或弹簧等调节装置保持彼此之间的紧密接触。

操作时，通过滑动机构的作用，使上、下水口想通或关闭以控制钢流的大小。

滑动水口有两种类型：一类是滑板做直线运动；另一类是做旋转运动，旋转水口有2~3个直径不同的下水口，通过交替使用不同直径水口，可以调节钢水流量。

两种滑动水口的结构大致相仿，由上水口、上滑板、下水口和下滑板组成，如采用氩气引流，下滑板上还安装有透气塞砖。

滑动水口使用过程中要承受温度急变、钢水静压力和高温钢渣的冲刷、侵蚀。

因此，其材质必须是有足够的高温强度、耐冲刷、耐磨性好、热稳定性强、抗渣性好的材料。

滑板控制系统与塞棒控制系统相比有以下优点：(1)由于安装水口的操作在盛钢桶外进行，既改善了劳动条件，又减少了钢包的热损失，节约了烘烤用燃料，同时又加快了钢包的周转，减少了因急冷急热造成的钢包损害，提高了钢包的使用寿命。

(2)由于取消了塞棒，根本上杜绝了塞棒掉头、熔断等事故，同时放宽了钢水镇静时间的限制，便于真空处理、炉外精炼、连续浇铸等工艺的操作。

(3)由于取消了塞棒，能连续使用，节约了耐火材料，同时避免了因袖砖被侵蚀带入钢水的非金属夹杂，提高了钢锭的质量。

滑板系统的主要缺点有：滑板的物化性能较差，使用次数少，寿命低，一般只能使用1～2个炉次，因此在生产过程中对上、下滑板砖的更换工作量大，滑板的消耗量也很大；滑动水口机构的自动开浇率较低，通常可采用烧氧法引流进行补救。

为了避免钢水在上水口和上滑板注孔中凝结，一般采用吹氩引流或填料引流。

吹氩引流时，必须在下滑板注孔中加入干砂、炭粉或白渣粉等填料，防止凝结，成本虽低，但填料注入对钢质量有影响。

2.2 钢锭模钢锭模是使钢液凝固成钢锭的模具，大多数用生铁铸造而成。

其使用寿命波动较大，一般在60～80次。

其形状和各部分尺寸主要取决于冶炼和热加工工艺、产品类型以及钢锭质量，所铸钢锭的单重在几百千克到几百吨之间。

目前国内如一重、二重等已具备浇注600吨大型铸锭的能力。

钢锭模的主要结构由钢锭模本体、吊耳等零部件组成。

钢锭模本体由模壁、模底和模底塞砖孔等部分组成，它与锭盘一起构成一个钢水冷凝成形的模具。

钢锭模本体中的模壁和模底是一个整体。

模底塞砖孔的作用是安装模底塞砖，以及防止高温钢水与模底孔相接触，避免烧损，又有利于钢锭的脱模。

吊耳用于整模、脱模过程中对钢锭模的吊装。

2.2.1 钢锭模锥度从钢锭模的纵断面形状来看，有上大下小型和上小下大型两种。

(1)上大下小、有底、带保温帽的钢锭模，多用于浇注镇静钢，因其上部断面较大并带有保温帽，能使上部钢液冷却凝固得慢些，有利于补缩，可避免在锭身产生缩孔，提高钢锭质量。

(2)上小下大、无底、不带保温帽的钢锭模，多用于浇注沸腾钢，因其上大下小，便于脱模，钢锭不会产生集中缩孔，有利于提高钢锭质量。

一些炼钢车间为了简化铸锭生产工序，采用在上小下大的钢锭模内挂装绝热板，用于浇注镇静钢，取得了较好效果。

上小下大的锭型也不利于钢水中夹杂物的上浮和去除，铸锭皮下夹杂物含量高。

习惯上用j=(D1-D2)/H表示锥度。

过去锻造钢锭的锥度比较小，如英国钢铁公司175t锭为3.1%，法国克鲁索公司为3.5~5.0%。

而近年来国外趋向于大锥度，如法国克鲁索公司用于600MW汽轮机主轴的190t钢锭的锥度为9%，英国钢铁公司制造发电机转子用的95t钢锭的锥度为10.2%。

苏联重型与起重运输中央科技情报与技术经济研究所，建议大型钢锭的锥度采用13-16%，以便使钢锭确立一定的凝固方向。

这对改善中心缺陷是有好处的。

然而，锥度太大使柱状晶过分粗大，影响锻造性能。