第十章 连铸

中间包覆盖剂性能要求及其作用： ⑴ 绝热保温、防止钢液面结壳；
⑵ 隔绝空气，防止钢液二次氧化：
⑶ 吸收上浮至钢液面的非金属夹杂物等。 中间包覆盖剂主要有： 酸性(碱度R＜0.5)、中性(0.5＜R＜1.5)、碱性(R＞3.0)三 种类型。
目前主要采用碱性中包覆益剂，采用双层渣(加碱性覆盖
剂，上面加碳化稻壳)。
⑶ 钢水纯净度的控制
钢水的纯净度主要是指钢中非金属夹杂物的数量、形 态、分布。 实际生产操作中，脱氧控制、少渣或无渣出钢和炉外 精炼等技术是提高钢水纯净度的有效措施。
10.3.2 连铸操作

浇注前的准备
(1) 钢包的准备
(2) 中间罐的准备 (3) 结晶器的准备 (4) 二冷区的准备 (5) 拉矫装置的准备 (6) 切割装置及其他设备的准备 (7) 其他准备工作
⑵ 钢水成分的控制
① 成分稳定性。 各炉次和包次之间钢水含碳量的差别要求小于0.02％。 ② 抗裂纹敏感性。 对钢中影响热裂纹倾向性的元素如铜、锡、铅、砷等加以 严格控制，尽可能避开各种成分的裂纹教感区。 ③ 钢水的可浇注性。 钢水的流动性是钢水可浇注性的实际反映，主要表现在整 个浇注期间水口不堵塞，不冻结。
浇注操作 (1) 钢包开浇 (2) 中间罐开浇 (3) 连铸机的启动 拉坯速度的控制 正确控制拉速是保证铸坯质量的关键因素之一。 拉速的提高受钢水凝固速度的限制，特别是结晶器一次冷却 的限制，若拉速太快，会使结晶器出口坯壳太薄，容易产生 拉漏事故。 浇注的钢种、铸坯的断面、中间罐容量和液面高度、钢液温 度等因素均影响拉坯速度。在生产中浇注的钢种和铸坯断面 确定后，拉速应随浇注温度而调节。
⑶ 中间包台车 是中间包的运输工具。设置在连铸平台上，每台连铸机有 两台车。 中间包车由车体、行走机构、对中横向微调装置、升降装 置、水口安装装置、电缆拖印装置和溢流槽等组成。 ⑷ 结晶器；结晶器是连铸机的心脏。 要求： ① 具有良好的导热性能，能使钢液在结晶器内迅速凝固成足 够厚度的初生坯壳； ② 结构刚性好，易于制造、拆装、调整和维修； ③ 有较好的耐磨性和较高的寿命； ④ 振动平稳可靠； ⑤ 有足够的强度和硬度。
⑵ 促使夹杂物去除技术
使用大容量中间包提高连浇时钢液的清洁度。
使用挡墙和坝、过滤器(多孔挡板)吸附夹杂物。 控制中间包中流场形态，使流动合理，液面保持平稳， 尽量减轻湍流的干扰，减少死区增大钢水平均停留时间， 有利于夹杂物去除，提高钢水清洁度。
⑶ 中间包气体吹洗—吹氩技术
通过氩气的搅拌，加速了夹杂物的上浮。 对中间包吹氩气也可均匀钢液的温度和成分。 ⑷ 中间包加热技术 感应加热技术 采用该技术，可使中间包中钢水温度相对稳定时对钢水有 搅拌作用，有利于钢中夹杂物的上浮。 等离子加热 等离子弧加热钢水能量集中，加热温度高，且采用惰性气 体作为工作气体，不会对钢液产生污染。
⑴ 立式连铸机： 主要设备：结晶器、二冷段和全凝固铸坯的剪切等。均设 置在同一垂直方向上。 浇铸过程在垂直位置完成，因垂直段很长，有利于钢水中 夹杂物上浮，铸坯各方向冷却条件较均匀，成分和夹杂物偏 析较小。并且铸坯在整个凝固过程中不受弯曲、矫直等变形 作用，即使裂纹敏感性高的钢种也能顺利连铸。 缺点：设备高度大，建设费用高；钢水静压力大，铸坯易 鼓肚变形。
结晶器的形式可分为直结晶器和弧形结晶器。 按结构形式，可分为整体式、套管式和组合式三种。
⑸ 结晶器振动装置 振动的目的是防止初生坯壳与结晶器之间黏结而被拉断， 起强制脱模作用。
要求：振动方式能有效防止因坯壳的黏结而造成的拉漏
事故；振动参数有利于改善铸坯表面质量，形成光滑的铸 坯；振动机构能准确实现圆弧轨迹，不产生过大的加速度
弧形连铸机工艺示意图
10.3.1 钢液的准备
⑴ 温度的控制 浇注温度是指中间罐内钢水的温度。 注温偏低钢液发黏，夹杂物不易上浮，不仅影响铸坯质量， 甚至会引起中间罐水口冻结，被迫中断浇注。 注温过高，会加强钢液的二次氧化和耐火材料的冲刷侵蚀， 增加钢中夹杂物，还会助长铸坯菱变、鼓肚、裂纹、中心偏 析和疏松等多种缺陷的发生，同时还可能引发水口失控，或 由于坯壳过薄而造成漏钢事故。 (1) 加强对钢包的管理，保证红包受钢； (2) 出钢后吹氩搅拌，保证钢水温度均匀； (3) 对造成温度波动的原因加以分析，制定切实可行的操作。
引起的冲击和摆动。
振动方式：同步振动、负滑动振动和正弦振动三种方式， 目前广泛采用第三种。
⑹ 二次冷却装置 作用： ① 采用直接喷水冷却铸坯，使钢坯加速凝固，能顺利进入拉 矫区； ② 对带有液芯的铸坯起支撑和导向作用，防止并限制铸坯发 生鼓肚、变形和漏钢事故 ③ 对引锭杆起导向和支撑作用； ④ 对带直结晶器的直弧形连铸机，对铸坯顶弯。 ⑺ 拉坯矫直机：简称拉矫机，用于对铸坯的拉坯和矫直。 要求： ① 具有足够的拉坯和矫直能力，以克服浇铸过程中可能出现 的最大阻力，并备有可靠的过载保护措施； ② 具有良好的调速性能，以适应不同条件下拉速的变化和快 速上引锭杆的需要； ③ 在结构上要适应铸坯断面在一定范围内的变化，并允许不 能矫直的铸坯通过。
浇注，另一个处于待浇状态。回转台可以减少换包时间， 有利于实现多炉浇注。 钢包回转台具有吹氩调节钢水温度、钢包加盖保温、钢 包倾翻等功能。
⑵ 中间包 是钢包和结晶器之间用来接收钢水的过渡装置。 作用： ① 稳定钢流，减少钢流对结晶器中坯壳的冲刷； ② 使钢液在中间包内有合适的流场和适当长的停留时间，以 保证钢水温度均匀及非金属夹杂物分离上浮； ③ 对多流连铸机由中间包对钢水进行分流； ④ 在多炉连浇时，中间包中贮存的钢水在换包时起到衔接的 作用。 中间包一般为矩形。由包体、包盖、塞棒和水口组成。中间 包容且一般为钢包容量的20％～40％。 钢水流量的控制方式有塞棒式、定径水口式和滑动水口式三 种。
火 焰 切 割 装 置
10.3 连铸生产

弧形连铸的工艺过程如下: 把引锭头送入结晶器后，将结晶器壁与引锭头之间的缝隙填塞 紧密。然后，调好中间罐水口的位置，并与结晶器对位，即可将 钢水罐内的钢水注入中间罐。当中间罐内的钢液高度达到4mm左 右时，打开中间罐水口将钢液注入结晶器。钢水受到结晶器壁的 强烈冷却，冷凝形成坯壳。待坯壳达到一定厚度之后启动拉矫机， 夹持引锭杆将铸坯从结晶器中缓缓拉出。与此同时，开动结晶器 振动装置。铸坯经过二冷区经喷水进一步冷却，使液心全部凝固。 铸坯进入拉矫机后，脱去引锭装置，矫直铸坯，再由切割机将铸 坯切成定尺长度，然后由运输辊道运出。浇注过程连续进行，直 至浇完一桶或数桶钢水。
连铸坯凝固的过程，其实质是热量传递的过程，是一个强制
传热，快速冷凝的过程，这一过程的特点是不能任其发展而 是按工艺、质量的求加以适当控制，以达到规定尺寸、质量 和结构： 钢的结晶需要两个条件： ⑴ 一定的过冷度，此为热力学条件； ⑵ 必要的形核中心，此为动力学条件。

希望钢液在结晶过程中形成细晶粒组织，这就要求在形核数量和
中间包作为冶金精炼反应器，应该具有如下功能；
⑴ 消除钢水再污染，防止钢液二次氧化，防止耐火材料
侵蚀和钢包涡流卷渣； ⑵ 中间包钢水流动过程中，促使钢中央杂物进一步去除， 即尽力延长钢水平均停留时间，改善流动状态，防止击穿 流，减少死区；
⑶ 相关技术的发展。如下渣监测系统、液面控制系统、
加热设备、合金微调、夹杂物形态控制等。
晶粒长大速度上加以控制。

另外，通过人为地加入异质晶核的办法来增加晶核数量也可以得
到细晶粒组织。
树枝状晶体形成过程示意图
10.1.2 机型及特点 按铸机结构的外形可把连铸机分为：立式、立弯式、直 结晶器的弧形、弧形、多半径弧形(椭圆形)和水平式等。
按铸坯断面的大小和形状可分为：板坯、大方坯、小方坯、 方－板坯复合式连铸机、圆坯、异型坯和薄板坯连铸机等。
第十章
连铸
概念：将液态钢用连铸机浇铸、冷凝、切割而直接得到 铸坯的工艺。它是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢生产 的重要组成部分。
连铸机主要组成：钢包回转台、中间包、中间包车、结
晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉矫装置、切割装
置和铸坯运出等装置。
10.1 连铸钢概述
10.1.1 钢的结晶过程
10.4 保护浇注与中间包治金
10.4.1 保护浇注 保护浇铸意义： 在连铸生产中，为了防止钢水的二次氧化、同时尽量减少钢水 的热损失，采用了钢/中包覆盖剂工艺对钢水进行保护浇铸。 钢包覆盖剂性能要求： ⑴ 覆盖剂的铺展性要好： ⑵ 覆盖剂的发热值要高； ⑶ 覆盖剂具有适宜的成渣性能。 钢水保温覆盖剂按性能来分主要有三种类型： 酸性类、中性类、碱性类。目前主要用碱性。
裂和偏析。非金属夹杂物向内弧聚集，夹杂物分布不匀。带
液芯单点矫直中心区产生裂纹缺陷，采用多点矫直，使总的 应变分散，固液界面的变形率降低。 ⑷ 水平连铸机 拉坯时结晶器不振动、拉坯机拉—反推—停呈周期性运动，
在水平位置凝固成形，不受弯曲矫直，有利于防止裂纹；进
入结晶器钢水中的夹杂物完全无上浮机会。
10.2 连铸设备
连铸机主要组成：钢包回转台、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振 动装置、二次冷却装置、拉矫装置、切割装置和铸坯运出等装置。
弧形连铸机示意图 1—钢包；2—中间罐；3 —结晶器；4—二次冷却装置；5—振动装 置； 6—铸坯；7—运输辊道；8—切割设备；9—拉坯矫直机
⑴ 钢包回转台
钢包回转台能够在转臂上同时承放两个钢包，一个用于
⑵ 立弯式连铸机
具有立式连铸机垂直浇铸和凝固的特点。在结晶器下方一 定距离，即在铸坯全凝固或接近全凝固时定点进行弯曲，把 铸坯顶弯90°，最后定点矫直，使铸坯沿水平方向出坯。 具有立式连铸机夹杂物上浮条件好的特点，又比立式连铸
百度文库
机高度低，为其高度的四分之三。
⑶ 弧形连铸机 结晶器呈弧形，设备高度低、钢水静压力相对较小，减少内
结晶器保护渣性能要求： ⑴ 适宜的保护渣耗量；
⑵ 适宜的液渣层厚度；
⑶ 充分吸收溶解夹杂物的能力； ⑷ 控制结晶器的传热： ⑸ 良好的渣液流入能力，能获得较大的耗渣量，以满足 结晶器润滑的要求 ⑹ 高的物性稳定能力，不会因液渣在结晶器内成分或温 度变化而呈现较大的物性波动。
10.4.2 中间包冶金
⑻ 引锭转置： 包括：引锭头、引锭杆和引锭杆的存放装置。 作用：开浇前，堵住结晶器的下口，使钢水在引锭杆的 头部凝固，拉出引锭杆及铸坯，到拉矫机后，铸坯被矫直， 脱开引锭头，引锭杆进入存放位置。 按结构形式分为挠性引锭杆和钢性引锭杆。 按安装方式分为下装引锭杆和上装引锭杆。 ⑼ 铸坯切割设备： 用于在铸坯的行进过程中将它切割成所需求的定尺长度。 切割方法：火焰切割和机械剪切。
⑴ 防止钢液再污染技术 钢包到中间包长水口保护浇铸：使用熔融石英质长水口， 有效地防止了钢液从钢包到中间包的二次氧化。 大气氧化是中间包钢水的主要污染源之一。
防止钢包到中间包卷渣技术： ① 抬高钢包和长水口以直接观察钢液是否带渣： ② 向长水口吹氩气，当卷渣发生时，表现为水口出口处钢 液面气泡增多； ③ 使用电磁装置、传感装置、称重装置对下渣进行监测。 防止钢液与内衬耐火材料的反应： 中间包碱性内衬CaO质、MgO质对钢水纯净度较有利。 也可在中间包上加盖密封来防止钢液再污染。