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的，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。

16.1.2 上注法和下注法

根据钢液由钢包注入钢锭模的方式不同，又将模铸法分为上注法和下注法两种。

(1) 上注法

钢液由钢锭模上口直接注

入模内的浇注方法，称为上注

法。见图16-1所示。上注法每

次只能铸一支（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。

与下注法相比，上注法有如

下一些优点和缺点：

1)优点：铸锭准备工作简

单，耐火材料消耗少，钢水收得

率高，钢锭成本低；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：一次只能浇注一支（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。只适宜大钢锭的浇注。

(2)下注法

钢液经中注管、汤道从模底进入模内的浇注方法，称为下注法。见图16-2所示。下注

法一次能够铸成数根至数十根钢锭。

1)优点：能同时浇注若干支钢锭，生产率较高，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。此法在炼钢钢生产中得到普遍采用。

2) 缺点：铸锭准备工作复杂，耐火材料消耗高，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。

在实际生产中，具体采用哪一种浇注方法，应根据钢锭大小、钢钟特点和生产条件等合理选择。如对表面质量要求不严的不锈钢、硅钢、轧制薄板钢等，宜采用下注;对内部质量要求较高的轴承钢、炮弹钢等，宜采用上注，高碳钢宜采用快速上注，低碳钢宜采用下注一般小钢锭适宜下注，沸腾钢适宜下注，半镇静钢适宜上注。

16.2 模铸法的主要设备

模铸法的主要设备包括：钢包、钢锭模、保温帽、中注管和底板等。

16.2.1 钢包

钢包是盛钢水以进行浇注的主要设备。钢包的

容积，应足够容纳全部钢水和部分保温用渣液，此

外，还应有10%左右的余量，以适应钢水量的波动，

确保安全。钢包的结构见图16-3所示。

钢包的内部是上大下小的圆柱形，外壳由钢板

焊成，略带锥度，内衬耐火材料。

桶底留有一个镶嵌水口砖用的圆孔（水口），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。