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1、连铸技术手册1、连铸 1.1 概述1.2 根本理论和计算 1.2.1 计算和设计公式1.2.1.1 坯壳厚度及液芯长度1.2.1.2 拉速 1.2.1.3 振动1.2.1.4 温度1.2.1.5 结晶器的散热 1.2.1.6 二次冷却1.2.1.7 热坯长度确实定 1.2.1.8 收缩1.2 电磁搅拌1.2.1 结晶器电磁搅拌 1.2.2 末端电磁搅拌1.3 安全1.3.1 不能开浇！ 1.3.2 制止连续浇注 1.3.3 中包停浇1.3.4 怎样区分钢水和钢渣 1.4 中包包衬1.4.1 可应用的工作层1.4.2 中包和侵入式水口的预热 1.4.3 塞棒浇注的中包预热1.5 拉浇前设备的前提
2、预备 1.5.1 结晶器的预备 1.5.2 引锭杆的预备 1.5.3 送引锭 1.5.4 封引锭1.5.5 推举使用的封引锭方式1802 1.5.6 开浇前大包中包的操作步骤1.6 开浇1.6.1 开浇的前提条件 1.6.2 火切机掌握板 1.6.3 大包开浇1.6.4 大包长水口的操作 1.6.5 塞棒浇注的手动开浇 1.6.6 自动开浇1.7 连铸工艺 1.7.1 更换大包 1.7.2 快换中间包1.8 停浇1.9 质量掌握/质量保证 1.9.1 间接检验方法 1.9.2 直接检验方法 1.9.3 外表检验 1.9.4 内部缺陷检验 1.9.5 取样和检验 1.9.6 中包前取样 1.9.
3、7 中包测温 1.9.8 中包取样 1.9.9 铸坯取样1.9.10 冶金缺陷-铸坯缺陷-缘由/订正方法 1.9.11 外表缺陷1.9.12 内部缺陷1、连铸 1.1 概述钢水由液态转变为固态是在连铸进展的，其产品被称为小方坯、大方坯或板坯精炼后，吊车将大包吊在大包旋转台的支撑臂上，盖上大包盖，将大包放在大包回转台上后，将其旋转至浇注位。预热好的中间包车大于 1000 度从预热位开至浇住位，将预热好的侵入式水口与结晶器对中并插入。同时使用长水口操作机构将通有氩气保护的大包长水口靠近大包滑动机构，之后， 翻开大包滑动水口，钢水从大包注入至中间包，中包填液时间即从大包开浇至翻开塞棒的时间不应超过
4、2 分钟。中间包向结晶器注入钢水上是通过安装在中间包内的塞棒来掌握的，中间包支持在中间包车上。开浇前，先起动结晶器振动台和液位掌握系统。人工加保护渣，结晶器安装于平台上，通过振动机构完成上下运动。安装在结晶器末端的足辊对刚出结晶器的热坯导向作用。 足辊后的导向辊是固定的，将铸坯导入固定半径的弧线中。 置于弧形末端的拉矫机将铸坯由恒定半径的弧形矫直为水平。挤压辊安装于拉矫机下方，以支撑、拉戈引锭杠和铸坯，汽水喷淋用来冷却铸坯及调整冷却强度。喷淋室在铸坯铸坯导向四周与之成为一体，在喷淋室形成的蒸汽由排蒸汽机抽到空气中。在不需要引锭杠导向时，由脱引锭辊将引锭脱开，并送自引锭杆辊道上。其上装有引锭杆存
5、放装置，将引锭杆从开浇后至下次开浇前，存放于其上。铸坯由火切机切成定尺。在辊道末端装有可移动档板，将铸坯停下。 拉浇完毕时，低速拉尾坯，高速矫直。尾坯由尾坯处理装置切尾送走。当最终一支坯移至输出辊道， 引锭杆由存放引锭杆装置落至辊道上，送入铸坯导向辊至结晶器 下方将引锭头对中送入结晶器。封引锭杆预备下一浇次。 1.2 基本原理和计算 1.2.1 计算和设计公式1.3.1.1 坯壳厚度及液芯长度液芯长度由坯壳成长常数和凝固时间所打算的，此常数可看作一个数值，在凝固区增大。坯壳凝固厚度“S”的计算公式如下： S=K*/t 固态坯壳 Smm 凝固常数Kmm/min1/2 凝固时间=L/VC tmin
6、 凝固长度 Vcm/min 拉速现在铸坯任一点的坯壳厚度都可计算。凝固常数是由拉浇的钢种所打算的，以确定冶金长度，数值如下： K=27mm/min1/2 K=26mm/min1/2 1212 拉速最大拉速由冶金长度从结晶器液位至铸坯凝固的连铸长度计算公式如下： VC MAX=LM/tsolid D/2=K*/tsolid Tsolid=D/2K2 VCMAX=Lm*k/s2=LM*2*K/D2 其中：Kmm/ min1/2 凝固系数 Vcma (m/min)最大拉速 Dmm热坯厚度LmM液芯长度，也称 “冶金长度” Tsolidmin铸坯全部凝固的时间 不能超过最大可用拉速由冶金长度估算出的；
7、否则铸坯内的液芯长度会超出铸坯支撑长度而导致鼓肚。举例： Lm=27m K=26mm/min1/2 D=220mm VCMAX=27*2*26*2202=1.51m/min 在实际生产中,依据要求的拉速时间、化学成分、铸坯性能及中间包温度承受比较低的拉速。1213 振动振动的速度，频率乃至振幅对铸件的外表性能及外形有着重要的影响。避开坯壳粘在结晶器壁上，振动装置是密不行少的。振动参数振幅、频率、负滑脱影响着振痕的深度、间距、保护渣的消耗及坯壳的成长。 振动的平均速度，公式如下： 振幅频率平均振动速度振动速度理论上应比拉速高，即： .3to1.4Vc 1.2.1.4温度拉浇温度对凝固过程有着相当
8、大的影响 ,因此其对铸坯质量有着严密的关系,过高的拉浇温度导致铸坯质量差(中心疏松、晶粒组织粗大、大量的树枝晶、应力裂纹等)且增加漏钢的危急，过热度应为 1035 度之间。 过热度增高会导致铸坯厚度变薄，这样由于坯壳很薄，拉应力增大，大大增加了粘壳的危急，而导致漏钢的危急增加。过热度超过 4560 度不同钢种而不同，必需停顿拉浇。过低的过热度会使钢水在侵入式水口中结死，大包钢水的温度应依据工艺要求在二次冶炼中确定下来。不当的过热度对铸坯质量的影响； *过热度过高 -纵向裂纹-深度的中间裂纹和中心分层 -极重的偏析 *过热度过低-水口结死下面是对应生产挨次的相关温度： 大包温度Tl，为开浇前在大
9、包内的钢水温度。 中包温度Tt，为中包内钢水温度。液相线温度Tlid，为分钢种开头凝固的温度。 计算液相线温度的公式： C液相线=1.5366-X%C-Y% 合金 %C X =0.025 90 0.026-0.05 82 0.06-0.10 86 0.11-0.50 88.4 0.51-0.60 86.1 0.61-0.70 84.2 0.71-0.80 83.2 0.81-1.00 82.3合金元素 含量范围% Y Si 0-3 8 Mn 0-1.5 5 P 0-0.7 30 S 0-0.08 25 Cr 0-18 1.5 Ni 0-9 4 Cu 0-0.3 5 Mo 0-0.3 2 V 0
10、-1 2W -18%at0.66%C 1 As 0-0.5 14Sn 0-0.03 10 O* 0-0.03 80 N* 0-0.03 90 H* 0-? 1.300 Ti 17Al 5,1 Co 1,7 *=预估的1.2.1.5 结晶器散热从结晶器带走热量的过程及热传导形式 ,描述如下: *凝固的坯壳间钢水的对流. *通过坯壳的热传导.*坯壳与铜板/铜管外表(保护渣气隙)的接触. *结晶器铜板/铜管的热传导.*通过结晶器铜板/铜管与水套间冷却水的对流.最重要的温降发生在结晶器铜板/铜管与坯壳的热传导,见图1:结晶器冷却的几个重要参数: *拉速:拉速增快,铸坯与铜板/铜管,接触的长度增加. *
11、保护渣:熔化的保护渣填充在铜板/铜管与坯壳之间,有助于散热. *结晶器的几何尺寸:转变结晶器倒锥度提高散热强度. *结晶器冷却:通常为避开形成气泡,结晶器冷却水必需到达肯定流量,水的 粘度比水更重要,计算水的流量及压力参见连铸机供给商供给的操作手册. 1.2.1.6 二冷水二冷水的冷却强度由连铸机内铸坯的外表温度 ,拉浇的钢种及拉速打算的 ,二冷区全部的凝固常数在 K=26mm/min1/2-28 mm/min1/2 之间,取决于钢种及二冷水量,为了得到满足的浇注组织,几个冷却水段的冷却水量是单独调整的。 气雾冷却由于铸坯的冶金冷却，使用这种形式的喷嘴可得到较宽范围的水量调整， 但必需到达下面
12、的平衡：铸坯不能过冷避开外表缺陷，设备不能过热以避开辊子及轴承的损坏。 对流量，压力及喷嘴型式的要求，参与连铸机供给商供给的操作手册。 1.2.1.6 热坯长度确实定计算 热坯长度的公式如下: Lhot=Lcold +SLhot(mm)- 热坯长度, 其值应在长度测量装置上调整Lcold(mm) 冷却后的铸坯长度(约+20)S(mm)切缝宽度(因火切机及质量的不同而不同)X(1)收缩因子,考虑铸坯从切割机至冷坯的收缩值,是铸坯在切割辊上温度的函数及铸件成分的函数.铸坯在切割辊道上的平均温度 (整个断面的平均温度 )约在900,冷坯是在+20的室温上测的.计算热坯长度, 必需知道整理因子, 收缩
13、因子为一常量X=1.013.用于所生产的铸坯.如生产钢种扩大到合金钢 ,收缩因子可随之修改. C 钢:X=1.013 举例:铸坯长度=8000mm(冷坯) 质量:St37-收缩率=1.013 Lhot=Lcold +切缝-=8000mm*1.013+8mmLhot=8112mm 1.2.1.8 收缩 1.2.1.8.1 概述连铸在固相线温度下的热收缩对质量有特别的影响 ,一些铸坯外表的缺陷及生产中遇到的一些现象都是由于不同的 C 含量的钢种其收缩特性不同引起的.C 含量为 0.09%0.16%的钢种(包晶范围)对外表及内部裂纹外表粗糙、扭曲变形、拉漏比 C 含量低于或高于这个范围的钢种更为敏感
14、。争论说明 0.09%0.16%的钢种通过结晶器的热流量最小，且结晶器与坯壳之间的摩擦力也较低。以上观看到的现象归因于包晶反响而引起铸坯收缩量增大及机械应力提高。 / 相变在固相线温度以下恒定的温度区间内，铁碳合金的收缩量是C 含量的函数。C 含量的 0.09%0.16%的热收缩量增加，相应的体积缩小密度增大是与 / 相变相关联的。/ 相变只发生在铸坯上特定的一段，由于收缩不均匀，以及钢水静压力引起的除热应变外的弹性应变、粘弹性应变、使机械应力增加。 在连铸生产中，收缩及应力的成长都是由于拉浇过程中各种因素简单的相互作用温度梯度、坯壳成长速度以及钢的材质特性的结果。就 VOEST-ALPINE
15、 STAHL 产品，阅历外表：收缩率取 1.013满足计算的要求,分析说明收缩率对其影响微小. 1.3 电磁搅拌1.3.1 结晶器电磁搅拌M-EMS(结晶器电磁搅拌 )对铸件的内部和外表质量有着乐观的作用,由于能量消耗较高(约 3Kwh/t),EMS 主要在浇注高品质的特钢中使用. 特别状况:包晶钢!(C 含量为 0.090.16%)阅历说明,调整 M-EMS 的参数(主要是电流),可提高生产和冶炼的效果. M-EMS 放于结晶器装配下放更适合于使用保护渣和侵入式水口的形式.使用建议的 M-EMS 参数设置时,特别观看弯月面的状况,以确保弯月面的状况,以确保弯月面无大的搅动.如弯月面波动过大过
16、侵入式水口侵蚀, 必需渐渐削减电流,(如 25A)直到满足为止. 结晶器断面超过 200mm2 及结晶器壁20mm 的状况,建议选用 22.5Hz 的频率. 如结晶器断面小于200mm2 及结晶器壁 15mm 的状况,建议选用 4Hz 的频率.为了便利操作,假设最大电流为 400A,或接近 400A(390A),也可选用固定的频率 4.0Hz,注:范围由 C 含量来确定)!分钢种设置 M-EMS 参数,举例:表 1 所示依据 C 含量的不同而设置的电流:M-EMS 的频率应调整到 24.5HZ 之间(依据不同的断面尺寸,如小断面高频率,大断面低频率). 表 1 C 含量 M-EMS(A) 0.
17、25 1500.260.45 250-400 0.460.60 350400 0.60 400留意:为了避开注流钢水时卷渣,侵入式水口必需保证最小插 入深度(如建议插入深度 80140mm).1.3.2 末端电磁搅拌使用末端电磁搅拌只对高碳钢或 MnCr 含量高(1%)的钢种有意义.注:为使末端电磁搅拌到达最优效果 , 末端电磁搅拌中心应置于铸坯内液芯 50mm 处!如消灭”白亮带”,强度通过下面方法可掌握: *增加 M-EMS 的电流. *削减 F-EMS 的电流.*调整反转周期见表 3=特别是用于低 C 钢. *降低拉速(也就是缩短液芯长度).表 2 所示 F-EMS 电流与 C 含量的函
18、数关系. F-EMS 的频率应调整至 17.020.0Hz 之间. C 含量(%) F-EMS 频率(A) 0.25 -0.260.45 250 0.460.60 300 0.60 350-400 周期( 正反向)(sec.) 小断面 大断面 58 812 表 2建议最小拉速应使 F-EMS 到达最正确效果。 180*180 末端搅拌 K-因子为 26拉速m/min冶金长度m在 F-EMS 处的实际液芯mm 名义液芯mm 1.0 12 58 50 1.1 13.2 64 1.16 13.9 68 1.2 14.469 1.3 15.6 73 1.4 16.8 77300*300 末端搅拌 K-
19、因子为 26拉速m/min冶金长度m在 F-EMS 处的实际液芯mm 名义液芯mm 0.4 13.3 34 50 0.45 15 49 0.5 16.6 62 0.55 18.373 0.6 20 831.4 安全1.4.1 不能拉浇(!) *无结晶器冷却水 *无二冷水 *无振动*无润滑(油或保护渣) 1.4.2 制止连续拉浇*结晶器冷却水为事故状态 *结晶器冷却水温差 t12 *结晶器冷却水事故水箱未满*觉察大包或中包马上穿包(大包或中包车呈红斑) *中包弯月面低于 300mm *铸坯停留超过 4 分钟 *拉速过快 *中包温度过高 1.4.3 中包停浇在大包停浇后,大包工必需马上通知 P3
20、工留心放开浇注的钢流或是塞棒浇注应留意弯月面 . 缘由:防止渣流入结晶器而导致漏钢甚至停浇. 1.4.4 钢和渣的区分*当钢水从黄蓝或黄绿(在于眼镜富强颜色)变为深黄色时. *当钢流由强度到分流时.*持钢棒快速从钢流中挑出些渣 ,如溅起很多小的火花 ,那多是钢;假设钢流穿过钢棒轻轻拂过,那是渣.*假设是塞棒浇注 ,其弯月面搅动挺大 ,留意只是在由钢转换为渣时! *一下渣马上停浇(最好稍稍提前一点).*中包停浇时,大包工应用钢棒(勿用管子)测几次钢水液位,这样也可以知道,中包是否有渣,有多少.1.5 中包包衬连铸工艺中对钢的质量、本钱及产品的安全都有严格的要求, 对此领域中使用的耐材产品有更高的
21、要求 ,对中包包衬耐材主要 以下几个局部: *隔热层 *永久层 *工作层隔热层是由陶瓷纤维或高铝砖制成位于永久层之间 . 两种不同形式的永久层: *永久层为耐火砖或高铝砖永久层的缺点是每个中间包都需要特别外形的砖 ,其连接处比较薄,使用后,永久层外表的砖磨损不均匀 ,特别是接缝处变大. 外表的不均匀及宽的接缝,使钢壳粘在永久层上.一旦钢壳剥落永 久层就遭到破坏.*永久层砖的另一缺点是 ,中包涵积增大及简单后 ,其本钱及安装时间延长. *永久层为高铝,低水泥,低湿气的浇注料:这种浇注料在各温度段都有绝好的机械强度 ,及耐热冲击抗力.因其为低水泥浇注料避开了接触反映.高机械强度的化合物以及少量的粘
22、接剂大大提高了此种包衬的中包使用寿命.低水泥的浇注料制成单体无接缝的包衬 ,消退了用砖砌所存在的接缝问题,使用低水泥浇注料使永久层的安装更便利,更快,且 中包寿命增至 1500 炉. 1.5.1 可应用的工作层 下面是几种工作层的制法: *板式包衬*用喷枪喷涂的包衬 *喷雾式喷涂的包衬 *干粉中包衬*板式包衬,最初使用于 1974 年,其为高绝热,低密度可更换的预制板.这项工艺使用冷中间包开浇成为现实,是中包预备的一次 革命.早期的板式包衬为硅质板后来进展为可预热的镁质板 ,这样既满足了板坯的连铸开浇的要求,又利用了板式包衬的优点.可预热板式包衬消退了预热是工作层碎落的可能,另外,还比 喷枪喷
23、涂或砌砖的形式有以下优点:*中间包冷热均可用 *增加了绝热性能 *良好的抗碎裂性能*延长一个浇次的寿命*提高中间包使用率,缩短周转周期制作时的一个缺点,特别是大的中包,需要大量的劳动80 年月初期,开头喷雾包衬系统,其于喷枪包衬不同的重要之处为在喷补料中增加纤维,这不仅降低其密度和本钱,而且便于干燥提高了储热性能.同时这种工艺在制作厚的包衬时比喷枪补更加简洁掌握,这种包衬可以预热也可以冷包没有问题.其成品的决 热特性比起板式包衬更加受欢送.喷雾喷包衬的主要优点为包衬的喷补与中包的几何外形无关.此工艺只需要短的时间预备,相对劳动强度低,喷补材料可自动 由机器人制作,以后的劳动需求更低 . 此工艺
24、与其它湿的工艺相比主要缺点为:在使用前要进展枯燥.干粉中包衬,于 1986 年左右提出,此工艺与前面提到的工艺不同之处为承受干粉形式,干粉包衬利用松脂在相对温度较低(约200)的条件下的粘合力而制成的.粉剂预备好后将一模型置于中包内 ,将干粉灌入中间包永久层与模型之间.这种特制的模型要求能均匀传递中包热量,防止中 包中间包钢板的移动和扭曲变形 ,对可否振动的要求取决于使用的产品. 这种工艺的优点 *中包周转快 *劳动量低 *良好的脱膜性*对永久层有良好的保护作用*干净精巧的工作层(使非金属夹杂简洁上浮)比起湿的工艺其主要的优点为削减了必要的热循环周期 承受哪一种包衬不同的钢厂依据各自的因素来确
25、定如下 : *中包大小 *连浇炉数 *钢水清洁度 *费用*是否简洁脱壳*周转周期的重要性和中包利用率 *现有设备和包衬制度*钢水质量的要求,低 H,低 C *使用人工或自动方式 1.5.2 中包及水口预热1.5.2.1 塞棒浇注的中包预热 *中包必需枯燥清洁 *将中包包盖置平*预热时间估量为 6090min.*加热前安装好水口 =如是单体水口,必需先安装水口 . *将载有中包的中包车开至结晶器上方对中(必需关上塞棒) *返回加热位调整预热烧嘴 *将塞棒翻开约 40mm*打算开浇前,启动加热(从上端)加热时间不超过 90min,不少于 60min(参见耐火材料供给商供给的加热曲线)*加热温度为
26、10001300之间.*水口预热 3060min,时间长短取决于烧咀质量*大包到站后检查大包滑动水口油缸及液压系统工作是否正 常 1.6 拉浇前设备的前提预备 1.6.1 结晶器的预备开浇前必需检查下面的前提预备 ,必需完成下面各项预备工作 *铜管无损伤,如划痕或不均匀磨损 *足辊如有不均匀磨损必需更换 *结晶器冷却水预备完毕*结晶器足辊段喷淋水预备完毕,检查喷淋方式*结晶器可见部位无水 ,不得有水渗入结晶器内 ,结晶器铜管必需枯燥 *结晶器罩固定于结晶器上 *结晶器液位检测系统准备完毕如为上的结晶器,必需增加以下检查工程 *结晶器液位掌握系统装入预备就绪 *结晶器冷却套内布满水,无空气 *只能使用检查过调整过的结晶器*固定结晶器于振动台上的螺栓必需拧紧 *润滑软管联接完毕*冷却介质的连接处紧固(在振动台架与结晶器间无泄露) *结晶器足辊至扇形段的第一辊的过度段检查,调整. 1.6.2 引锭杆预备 正确安装引锭杆引锭杆,特别是引锭头插入结晶器前必需检查是否清洁必需认真检查引锭头部与热坯接触的部位,如外表有损伤(划 痕裂纹等)应送检查(点焊或点磨)