煉鋼連鑄工藝流程的介紹

1、連鑄工藝流程介紹將高溫鋼水澆注到一個個的鋼錠模內(nèi)，而是將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆到一個或幾個用強制水冷帶有“活底”(叫引錠頭)的銅模內(nèi)(叫結晶器)，鋼水很快與“活底”凝結在一起，待鋼水凝固成一定厚度的坯殼后，就從銅模的下端拉出“活底”，這樣已凝固成一定厚度的鑄坯就會連續(xù)地從水冷結晶器內(nèi)被拉出來，在二次冷卻區(qū)繼續(xù)噴水冷卻。帶有液芯的鑄坯，一邊走一邊凝固，直到完全凝固。待鑄坯完全凝固后，用氧氣切割機或剪切機把鑄坯切成一定尺寸的鋼坯。這種把高溫鋼水直接澆注成鋼坯的新工藝，就叫連續(xù)鑄鋼。 【導讀】：轉爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連

2、續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。本專題將詳細介紹轉爐（以及電爐）煉鋼生產(chǎn)的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息。由于時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現(xiàn)遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。  連鑄的目的: 將鋼水鑄造成鋼坯。將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。連鑄鋼水的準備一、連鑄鋼水的溫

3、度要求：鋼水溫度過高的危害：出結晶器坯殼薄，容易漏鋼；耐火材料侵蝕加快，易導致鑄流失控，降低澆鑄安全性；增加非金屬夾雜，影響板坯內(nèi)在質量；鑄坯柱狀晶發(fā)達；中心偏析加重，易產(chǎn)生中心線裂 紋。鋼水溫度過低的危害：容易發(fā)生水口堵塞，澆鑄中斷；連鑄表面容易產(chǎn)生結皰、夾渣、裂紋等缺陷； 非金屬夾雜不易上浮，影響鑄坯內(nèi)在質量。二、鋼水在鋼包中的溫度控制：根據(jù)冶煉鋼種嚴格控制出鋼溫度，使其在較窄的范圍內(nèi)變化；其次，要最大限度地減少從出鋼、鋼包中、鋼包運送途中及進入中間包的整個過程中的溫降。實際生產(chǎn)中需采取在鋼包內(nèi)調整鋼水溫度的措施：1）鋼包吹氬調溫2）加廢鋼調溫3）在鋼包中加熱鋼水技術4）鋼水包的保溫中間包

4、鋼水溫度的控制一、澆鑄溫度的確定澆鑄溫度是指中間包內(nèi)的鋼水溫度，通常一爐鋼水需在中間包內(nèi)測溫3次，即開澆后5min、澆鑄中期和澆鑄結束前5min,而這3次溫度的平均值被視為平均澆鑄溫度。澆鑄溫度的確定可由下式表示（也稱目標澆鑄溫度）：T=TL+T 。二、液相線溫度：即開始凝固的溫度，就是確定澆鑄溫度的基礎。推薦一個計算公式：T=1536-78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+5.0%Cu+3.1%Ni+1.3%Cr+3.6%Al+2.0%Mo +2.0%V+18%Ti 三、鋼水過熱度的確定鋼水過熱度主要是根據(jù)鑄坯的質量要求和澆鑄性能來確定。鋼種類別 &#

5、160;        過熱度非合金結構鋼      10-20鋁鎮(zhèn)靜深沖鋼      15-25高碳、低合金鋼    5-15四、 出鋼溫度的確定鋼水從出鋼到進入中間包經(jīng)歷5個溫降過程：T總=T1+T2+T3+T4+T5T1出鋼過程的溫降；T2出完鋼鋼水在運輸和靜置期間的溫降 (1.01.5/min)；T3鋼包精煉過程的溫降（610/min）；T4精煉后鋼水在靜置和運往連鑄平臺的溫降(51.2/

6、min）；T5鋼水從鋼包注入中間包的溫降。T出鋼 = T澆+T總控制好出鋼溫度是保證目標澆鑄溫度的首要前提。具體的出鋼溫度要根據(jù)每個鋼廠在自身溫降規(guī)律調查的基礎上，根據(jù)每個鋼種所要經(jīng)過的工藝路線來確定。拉速的確定和控制一、拉速控制作用:拉速定義:拉坯速度是以每分鐘從結晶器拉出的鑄坯長度來表示。拉坯速度應和鋼液的澆注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保證連鑄生產(chǎn)的順利進行,而且可以提高連鑄生產(chǎn)能力,改善鑄坯的質量.現(xiàn)代連鑄 追求高拉速。二、拉速確定原則:確保鑄坯出結晶器時的能承受鋼水的靜壓力而不破裂，對于參數(shù)一定的結晶器，拉速高時，坯殼薄；反之拉速低時則形成的坯殼厚。一般，拉速應確保出結晶器的坯

7、殼厚度為12-14mm。影響因素：鋼種、鋼水過熱度、鑄坯厚度等。1）機身長度的限制根據(jù)凝固的平方根定律，鑄坯完全凝固時達到的厚度： 又機身長度： 得到拉速： 2）拉坯力的限制拉速提高，鑄坯中的未凝固長度變長，各相應位置上凝固殼厚度變薄，鑄坯表面溫度升高，鑄坯在輥間的鼓肚量增多。拉坯時負荷增加。超過拉拔轉矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。3）結晶器導熱能力的限制根據(jù)結晶器散熱量計算出，最高澆注速度：板坯為2.5米/分方坯為3-4米/分4）拉坯速度對鑄坯質量的影響（1）降低拉速可以阻止或減少鑄坯內(nèi)部裂紋和中心偏析（2）提高拉速可以防止鑄坯表面產(chǎn)生縱裂和橫裂（3）為防

8、止矯直裂紋，拉速應使鑄坯通過矯直點時表面溫度避開鋼的熱脆區(qū)。5）鋼水過熱度的影響一般連鑄規(guī)定允許最大的鋼水過熱度，在允許過熱度下拉速隨著過熱度的降低而提高，如圖1所示。6）鋼種影響：就含碳量而言，拉坯速度按低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼的順序由高到低。就鋼中合金含量而言，拉速按普碳鋼、優(yōu)質碳素鋼、合金鋼順序降低。 第四節(jié) 鑄坯冷卻的控制鋼水在結晶器內(nèi)的冷卻即一冷確定，其冷卻效果可以由通過結晶器壁傳出的熱流的大小來度量1）一冷作用：一冷就是結晶器通水冷卻。其作用是確保鑄坯在結晶器內(nèi)形成一定的初生坯殼。2）一冷確定原則：一冷通水是根據(jù)經(jīng)驗，確定以在一定工藝條件下鋼水在結晶器內(nèi)能夠形成足夠的坯殼厚

9、度和確保結晶器安全運行的前提。通常結晶器周邊供水2L/mm·min。進出水溫差不超過8，出水溫度控制在45-500。3）二冷作用:二次冷卻是指出結晶器的鑄坯在連鑄機二冷段進行的冷卻過程.其目的是對帶有液芯的鑄坯實施噴水冷卻,使其完全凝固,以達到在拉坯過程中均勻冷卻.4）二冷強度確定原則:二冷通常結合鑄坯傳熱與鑄坯冶金質量兩個方面來考慮.鑄坯剛離開結晶器,要采用大量水冷卻以迅速增加坯殼厚度,隨著鑄坯在二冷區(qū)移動,坯殼厚度增加,噴水量逐漸降低.因此,二冷區(qū)可分若干冷卻段,每個冷卻段單獨進行水量控制.同時考慮鋼種對裂紋敏感性而有針對性的調整二冷噴水量.二、連鑄坯表面質量及控制 （

10、一）連鑄過程質量控制1）提高鋼純凈度的措施（1）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式（3）采用無氧化澆注技術（4）充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用（5）選用優(yōu)質耐火材料（6） 充分發(fā)揮結晶器的作用（7） 采用電磁攪拌技術，控制注流運動（二）連鑄坯表面質量及控制連鑄坯表面質量的好壞決定了鑄坯在熱加工之前是否需要精整，也是影響金屬收得率和成本的重要因素，還是鑄坯熱送和直接軋制的前提條件。連鑄坯表面缺陷形成的原因較為復雜，但總體來講，主要是受結晶器內(nèi)鋼液凝固所控制，如圖14所示。 圖14  連鑄坯表面缺陷示意圖（三）連鑄坯內(nèi)部質量及控制鑄坯的內(nèi)部質量是指鑄坯是否具有正確的凝固結構、

11、偏析程度、內(nèi)部裂紋、夾雜物含量及分布狀況等。凝固結構是鑄坯的低倍組織，即鋼液凝固過程中形成等軸晶和柱狀晶的比例。鑄坯的內(nèi)部質量與二冷區(qū)的冷卻及支撐系統(tǒng)密切相關，如圖15，圖16所示。 圖15  鑄坯內(nèi)部缺陷示意圖 圖16  “V”形偏析1）減少鑄坯內(nèi)部裂紋的措施（1）采用壓縮澆鑄技術，或者應用多點矯直技術（2）二冷區(qū)采用合適夾輥輥距，支撐輥準確對?。?）二冷水分配適當，保持鑄坯表面溫度均勻（4）合適拉輥壓下量，最好采用液壓控制機構2）夾雜物的控制從煉鋼    精煉    連鑄生產(chǎn)潔凈鋼，主要控制

12、對策是：（1）控制煉鋼爐下渣量  擋渣法（偏心爐底出鋼、氣動法、擋渣球）  扒渣法：目標是鋼包渣層厚50mm，下渣2Kg/t（2）鋼包渣氧化性控制  出鋼渣中高（FeO+MnO）是渣子氧勢量度。（FeO+MnO）板胚TO（3）鋼包精煉渣成分控制不管采用何種精煉方法（如RH、LF、VD），合理攪拌強度和合理精煉渣組成是獲得潔凈鋼水的基礎。合適的鋼包渣成分：CaO/ Al2O31.51.8，CaO/ SiO2=813，（FeO+MnO）5。高堿度、低熔點、低氧化鐵、富CaO鈣鋁酸鹽的精煉渣，能有效吸收大顆粒夾雜物，降低總氧。（4）保護澆注  鋼水保護是防止鋼

13、水再污染生產(chǎn)潔凈鋼重要操作  保護澆注好壞判斷指標：NN鋼包N中包；AlsAl鋼包Al中包   保護方法：中包密封充Ar；鋼包    中間包長水口，N1.5PPm甚至為零；中間包    結 晶器浸入式水口(5)中間包控流裝置  中間包不是簡單的過渡容器，而是一個冶金反應容器，作為鋼水進入結晶器之前進一步凈化鋼水  中間包促進夾雜物上浮其方法：    a.增加鋼水在中間包平均停留時間t：tw/（a×b××v）。中間包向大容量深熔

14、池方向發(fā)展。    b.改變鋼水在中間包流動路徑和方向，促進夾雜物上浮。（6）中間包復蓋劑    中間包是鋼水去除夾雜物理想場所。鋼水面上復蓋劑要有效吸收夾雜物。  碳化稻殼；  中性渣：（CaO/SiO2=0.91.0）  堿性渣：（CaO+MgO/SiO23）  雙層渣渣中（SiO2）增加，鋼水中TO增加。生產(chǎn)潔凈鋼應用堿性復蓋劑。（7）堿性包襯    鋼水與中間包長期接觸，鋼水與包襯的熱力學性能必須是穩(wěn)定的，這是生產(chǎn)潔凈鋼的一個重要條件。包襯材質中SiO2增加

15、，鑄坯中總氧TO是增加，因此生產(chǎn)潔凈鋼應用堿性包襯。    對低碳Al -K鋼，中間包襯用Mg-Ca質涂料（Al2O30），包襯反應層中Al2O3可達21，說明能有效 吸附夾雜物。（8）鋼種微細夾雜物去除  大顆粒夾雜（>50m）去除，采用中間包控流技術  小顆粒夾雜（<50m）去除：  中間包鈣質過濾器  中間包電磁旋轉（9）防止?jié)沧⑦^程下渣和卷渣  加入示蹤劑追蹤鑄坯中夾雜物來源  結晶器渣中示蹤劑變化  鑄坯中夾雜物來源，初步估算外來夾雜物占41.6%二次氧化占 39%，脫氧產(chǎn)

16、物為20%（10）防止Ar氣泡吸附夾雜物對AlK鋼，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar會造成：  水口堵塞物破碎進入鑄胚，大顆粒Al2O3軋制延伸會形成表面成條狀缺陷  1mmAr氣泡上浮困難，它是Al2O3和渣粒的聚合地，當氣泡尺寸>200m易在冷軋板表面形成條狀缺陷。為解決水口堵塞問題，可采用：鈣處理改善鋼水可澆性鈣質水口無C質水口目前還是廣泛采用吹Ar來防止堵塞。生產(chǎn)潔凈鋼總的原則是：鋼水進入結晶器之前盡可能排除Al2O3。（11）結晶器鋼水流動控制三、連鑄坯形狀缺陷及控制（一）鼓肚變形帶液心的鑄坯在運行過程中，于兩支撐輥之間，高溫坯殼中鋼液靜壓力作用下

17、，發(fā)生鼓脹成凸面的現(xiàn)象，稱之為鼓肚變形。板坯寬面中心凸起的厚度與邊緣厚度之差叫鼓肚量，用以衡量鑄坯彭肚變形程度。減少鼓肚應采取措施 ：（1）降低連鑄機的高度（2）二冷區(qū)采用小輥距密排列；鑄機從上到下輥距應由密到疏布置（3）支撐輥要嚴格對中（4）加大二冷區(qū)冷卻強度（5） 防止支撐輥的變形，板坯的支撐輥最好選用多節(jié)輥 圖17  鑄坯鼓肚示意圖（二）菱形變形菱形變形也叫脫方。是大、小方坯的缺陷。是指鑄坯的一對角小于90°，另一對角大于90°；兩對角線長 度之差稱為脫方量。應對菱變的措施 ：（1）選用合適錐度的結晶器（2）結晶器最好用軟水冷卻（3）保持結晶器內(nèi)腔

18、正方形，以使凝固坯殼為規(guī)正正的形狀（4）結晶器以下的600mm距離要嚴格對??；并確保二冷區(qū)的均勻冷卻（5）控制好鋼液成分（三）圓鑄坯變形   圓坯變形成橢圓形或不規(guī)則多邊形。圓坯直徑越大，變成隨圓的傾向越嚴重。形成橢圓變形的原因有：（1）圓形結晶器內(nèi)腔變形（2）二冷區(qū)冷卻不均勻（3）連鑄機下部對弧不準（4）拉矯輥的夾緊力調整不當，過分壓下可采取相應措施：（1）及時更換變形的結晶器（2）連鑄機要嚴格對?。?）二冷區(qū)均勻冷卻（4）可適當降低拉速（四）夾雜物的控制提高鋼純凈度的措施：（1）無渣出鋼（2）選擇合適的精煉處理方式（3）采用無氧化澆注技術（4）充分發(fā)揮中間罐冶金凈化器的作用（5）選用優(yōu)質耐火材料（6）充分發(fā)揮結晶器的作用（7） 采用電磁攪拌技術，控制注流運動（五）間包冶金當前對鋼產(chǎn)品質量的要求變得更加嚴格。中間包不僅僅只是生產(chǎn)中的一個容器，而且在純凈鋼的生產(chǎn)中發(fā) 揮著重要作用。70年代認識到改變中間包形狀和加大中間包容積可以達到延長鋼液的停留時間，提高夾雜物去除率的目的；安裝擋渣墻，控制鋼液的流動，實現(xiàn)夾雜物有效碰撞、長大和上浮。80年代發(fā)明了多孔導流擋墻和中間