钢锭模铸

钢锭模铸

16 模铸钢锭

钢的浇注，就是将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，下面主要介绍传统的钢的浇注方法—模铸法。

16.1 模铸法及特点简介

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，冷凝变成固态钢锭的工艺过程。

模铸法可分为以下几种。

16.1.1 坑铸法和车铸法

根据浇注系统的摆放位置不同，可将模铸法分为坑铸法和车铸法。

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

桶壁两侧对称装有耳轴，供吊运、支撑钢包用；桶侧还装有塞棒升降传动机构（一般滑动水口没有），控制水口的开启及其开度大小，从而控制钢流的浇注速度。

在出钢使用前，必须将其烘干并预热到一定温度。

钢包水口的控制系统有两种类型：塞棒水口和滑动水口。

由图16-3可见，塞棒水口控制系统包括塞棒操纵装置、塞棒和水口三部分。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。

滑动水口装置主要由上、下水口和上、下滑板组成，图16-4为滑动水

口的工作原理。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。操作时，通过

滑动机构错动两块滑板位置，以此控制水口的启闭程度，从而控制钢流的大小。目前广泛采用的滑动水口有两种类型：一类是滑动作直线运动；

另一类是滑动作旋转运动，也称为放置水口。

近年来，随着钢包精炼和脱气处理等新技术的应用，要求提高出钢温度和延长钢液在钢包内的停留时间。在这种情况下，塞棒水口已不能适应生产要求，目前生产中普遍采用滑动水口。滑动水口的使用，可以简化盛钢桶的准备工作，改善劳动条件，并减少由于塞棒断头等造成的事故，为实现浇注的机械化和自动化创造了条件。

16.2.2 钢锭模

钢锭模是浇注时承受钢液的模子，是使钢液凝固成钢锭的模型。

(1) 钢锭模的结构

钢锭模大多用铸铁铸造而成，其使用寿命波动较大，一般在60-80次。其断面尺寸及开口，取决于钢钟、用途和初轧机能力等，所铸钢锭的单重在几百千克到十几吨之间。

(2)钢锭模的形状

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，如图

16-5所示。

1) 上大下小、有底、

带保温帽的钢锭模，如图16-5(a)所示，适宜于浇注镇静钢，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，如图16-5(b)所示，适宜于浇注沸腾钢，因其上小下大便于脱模和钢锭不会产生集中缩孔，有利于提高钢锭质量。一些炼钢车间厂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，取得较好效果。

钢锭模的断面形状即决定了钢锭的断面形状，二者是一致的。一般情况下，常用方形、扁形断面的钢锭模。

16.2.3 保温帽

(1) 保温帽的作用

保温帽的作用是使钢锭头部长时间处于液态，以便充填钢锭本身因凝固收缩而产生的缩孔，从而得到致密的钢锭。保温帽安装在上大下小的钢锭模的上部。

(2)保温帽的结构

保温帽由铸铁外壳和耐火保温衬组成。目前大多采用轻质绝缘保温帽，其结构形式有固定式

和浮游式两种。保温帽可以制成整体，也可以由数块绝热板装配成保温帽。绝热板一般由粉状耐火骨料（如石英砂、氧化铝粉）、纤维材料（如纸渣或矿棉）和黏结剂（如纸浆、树脂）经配制加工成型而得。

为了取得更好的补缩效果，有的还在浇注快结束时，往保温帽内加入发热剂，减少钢锭顶部钢液的热损失，以更好地发挥保温帽的补缩作用，提高钢锭质量，从而提高钢材质量和成材率。

16.2.4 中注管

在采用下注法时，中注管的作用是将从钢包水口流下的钢液引入分流砖、流钢砖而流入各个钢锭模内。中注管由铸铁外(铁)壳、漏斗砖和中注管砖组成。

16.2.5 底板

底板又称底盘或锭盘。上注法底板的作用是承托钢锭模，其表面无沟槽；下注法的底板铸有下凹的沟槽，槽内砌分流砖和流钢砖。底板由铸铁铸成，按底板沟槽的形状可分为树枝形底板和放射形底板，前者用于浇注支数较多而单重较小的钢锭，后者用于浇注支数较少而单重较大的钢锭。

16.3 模铸浇注工艺

模铸工艺流程主要包括生产准备、钢液浇注、钢锭冷却和退火三个环节。

16.3.1 浇注准备

浇注准备主要包括：

(1) 浇钢前将钢包清理干净并烘烤好。

(2) 根据钢种要求选择好合适的水口，安装时要使水口孔垂直，塞棒与水口接触紧密，控制机构灵活好用。使用滑动水口要保证滑板之间严密无缝隙且活动良好。

(3)底板与中注管的修砌要平整、严密，汤道砖内清洁无杂物。

(4) 仔细检查钢锭模，有严重裂纹的不能使用。

(5) 钢锭模在底板上摆放位置要正确且平稳。

(6) 安装好保温帽或挂板。

上述一切准备好后，即可等待浇注。

16.3.2 钢液浇注

进行钢液浇注应首先使钢液镇静，并控制注温、注速。

(1) 钢液在钢包内镇静从出钢完毕到开始

浇注，钢液在钢包内静置的时间，称为镇静时间。

(2) 浇注时钢水温度和浇注速度（注速）是浇注工艺的两个基本参数，必须严格加以控制。

合适的注温应能保证浇完最后一盘钢锭时，模内钢水仍具有等于或高于钢种的液相线温度，使钢水在模内能流动，一般波动在80～120℃之间。

注速指单位时间内注入锭模的钢液量（重量注速，kg/min），或指单位时间内锭模内钢液面上升的速度（浇注线速度，mm/min）。通常采用后一种方法。

注速的确定必须综合考虑注温、浇注方法和钢种特点，其一般原则是：高温慢注，低温快注；上注快注，下注慢注；裂纹倾向性大的钢种慢注；含易氧化元素的钢种快注。

16.3.3 钢锭的冷却和退火

浇注完毕后，应将钢锭模和钢锭静置一定时间，以待钢液在钢锭模内凝

固。凝固后的钢锭温度仍然很

高。对于普通镇静钢钢锭，当

其完全凝固后即可脱模。但对

于某些碳素钢或合金钢钢锭，