【正文】 連續(xù)鑄鋼基礎(chǔ)知識(shí)200問(wèn)第一部分 高效連鑄技術(shù)1． 什么是高效連鑄？高效連鑄通常定義為五高：即整個(gè)連鑄坯生產(chǎn)過(guò)程是高拉速、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率、高溫鑄坯。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，應(yīng)當(dāng)添加高經(jīng)濟(jì)效益（大幅度降成本）這一項(xiàng)最直接的指標(biāo)；另外，高自動(dòng)控制也提到日程上來(lái)了。目前，國(guó)內(nèi)的方坯高效連鑄以150方為例，應(yīng)在單流年產(chǎn)15萬(wàn)噸~20萬(wàn)噸/年、流合格普碳鋼鑄坯的水平。板坯應(yīng)在100~150萬(wàn)噸/年、流合格鑄坯的水平了，其鑄坯每噸的成本也在逐年降低。連鑄機(jī)的全程自動(dòng)控制水平也在逐年提高。2． 高效連鑄技術(shù)包括的主要內(nèi)容是什么？高效連鑄技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)的整體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效連鑄需要工藝、設(shè)備、生產(chǎn)組織和管理、物流管理、生產(chǎn)操作以及與之配套的煉鋼車間各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。主要技術(shù)內(nèi)容如下：（1）、保證適宜的鋼水溫度，最佳的鋼水成分，并保證其穩(wěn)定性的連鑄相關(guān)配套技術(shù)。（2）、供應(yīng)清潔的鋼水和良好流動(dòng)性鋼水的連鑄相關(guān)技術(shù)。（3）、連鑄的關(guān)鍵技術(shù)——高冷卻強(qiáng)度的導(dǎo)熱均勻的長(zhǎng)壽結(jié)晶器總成（包括結(jié)晶器整體結(jié)構(gòu)、精密水套、導(dǎo)熱均勻的曲面銅管等等）。（4）、高精度、長(zhǎng)壽的結(jié)晶器振動(dòng)裝置是高效連鑄關(guān)鍵技術(shù)之一，這其中包括振動(dòng)裝置硬件的優(yōu)化及結(jié)晶器振動(dòng)形式、振動(dòng)工藝參數(shù)的軟件優(yōu)化。以往高效連鑄采用的半板簧、全板簧及高頻小頻振幅正弦波形起到了一定的正面效果。目前，中冶連鑄研制的新型串接式全板簧振動(dòng)裝置，其精度更高，整體剛度增強(qiáng)，壽命長(zhǎng)，對(duì)促進(jìn)高效連鑄進(jìn)一步發(fā)展將起到重要作用。該裝置可采用液壓傳動(dòng)或機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)可增加正滑脫時(shí)間，提高保護(hù)渣用量，減小上振速度峰值，降低拉坯阻力，降低負(fù)滑脫時(shí)間，使振痕深度相應(yīng)減小。機(jī)械傳動(dòng)可以降低成本，更易于推廣使用。（5）保護(hù)渣技術(shù)眾所周知，保護(hù)渣與拉速相匹配，拉速提高后，保護(hù)渣粘度等指標(biāo)要相應(yīng)改進(jìn)，保證用量不減或在允許范圍內(nèi)減少，以保證鑄坯的高質(zhì)量。因此，連鑄高效化后必須有低粘度、低熔點(diǎn)、高溶化速度、大凝固系數(shù)的保護(hù)渣。保護(hù)渣技術(shù)是連鑄高效化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。（6）結(jié)晶器鋼水液面控制技術(shù)拉速越高，結(jié)晶器液面波動(dòng)越大。液面波動(dòng)大易產(chǎn)生卷渣及夾雜物造成鑄坯缺陷，因此液面穩(wěn)定越來(lái)越變得重要了。目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)控制液面技術(shù)趨于成熟，可使液面穩(wěn)定在177。3~5mm。該技術(shù)對(duì)高效連鑄也是不可缺少的。（7）二次冷卻的硬件及軟件技術(shù)這也是高效連鑄中關(guān)鍵技術(shù)之一，其硬件要求盡量做到冷卻均勻（無(wú)障礙噴淋）且可方便調(diào)節(jié)。目前由于市場(chǎng)對(duì)合金鋼、品種鋼及普碳鋼質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，新建連鑄機(jī)趨向于增大半徑，板坯趨向于弧形改造為直彎形連鑄機(jī)，其目的就是使從結(jié)晶器到二冷形成全方位的鑄坯對(duì)稱凝固或接近對(duì)稱凝固過(guò)程，以此獲得高質(zhì)量鑄坯。近年來(lái)板、方坯連鑄機(jī)二冷動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制噴水冷卻有了較快發(fā)展，軟件的發(fā)展更具實(shí)用性、適用性，對(duì)各種鋼種、不同拉速、不同溫度變化都可及時(shí)調(diào)整水量，以生產(chǎn)高質(zhì)量鑄坯。（8）連續(xù)矯直技術(shù)根據(jù)鑄坯帶液芯矯直機(jī)理，選擇三次拋物線做為連鑄機(jī)弧形段和直線段的連續(xù)矯直曲線，在高效連鑄中起到了良好效果。目前又已傾向于采用輕壓下技術(shù)，以減小偏析、縮孔，提高鑄坯質(zhì)量。在小方坯中采用熱壓縮技術(shù)，以代替輕壓下，也取得滿意效果。（9）其它技術(shù)：鑄坯支撐及強(qiáng)化冷卻技術(shù)、保護(hù)澆注技術(shù)、鋼包技術(shù)、中間包技術(shù)、電磁攪拌技術(shù)、自動(dòng)開(kāi)澆技術(shù)、低溫澆注技術(shù)等。3． 高效連鑄對(duì)鋼水有哪些要求？高效連鑄與普通連鑄相比對(duì)鋼水的要求更加嚴(yán)格。主要體現(xiàn)在幾個(gè)方面：（1）溫度：與常規(guī)連鑄相比，高效連鑄鋼水在結(jié)晶器內(nèi)停留時(shí)間縮短1/3～1/4，為獲得同樣厚度的坯殼，除了進(jìn)一步強(qiáng)化結(jié)晶器冷卻能力外，保證低溫鋼液是必須的澆注條件。高的鋼水溫度還會(huì)加劇二次氧化及對(duì)包襯的腐蝕。過(guò)低的溫度也會(huì)引起質(zhì)量缺陷。低溫澆注并嚴(yán)格控制溫度是實(shí)現(xiàn)高效連鑄的前提。（2）化學(xué)成分：高效連鑄要求嚴(yán)格控制鋼水的化學(xué)成分。如多爐連澆，%，Mn/S比、S、P含量要求嚴(yán)格控制在要求的范圍內(nèi)。（3）潔凈度：隨著市場(chǎng)對(duì)鋼質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)鋼的潔凈度提出了更高的要求。如韓國(guó)浦項(xiàng)深沖鋼磷、硫、氧、氮、%。鋼水潔凈度不僅體現(xiàn)在冶煉方面，潔凈澆注即澆注過(guò)程中的鋼水保護(hù)也是實(shí)現(xiàn)高效連鑄的重要保證。4． 高效連鑄機(jī)有哪些結(jié)構(gòu)特征？高效連鑄同傳統(tǒng)連鑄相比，其特點(diǎn)是高拉速、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率、高溫鑄坯。高效連鑄機(jī)為了適應(yīng)高效連鑄的要求，具有如下結(jié)構(gòu)特征：（1）高效連鑄首先要有適合生產(chǎn)連鑄坯鋼種及生產(chǎn)大綱的最佳機(jī)型，即冶煉設(shè)備和鑄機(jī)的裝備水平要與實(shí)現(xiàn)高效連鑄的鋼種相匹配。（2）拉速的提高使得連鑄機(jī)向著增大弧形半徑和立彎式機(jī)型的方向發(fā)展。（3）主體設(shè)備要求長(zhǎng)壽命，低故障率，可靠，并能實(shí)現(xiàn)快速更換，事故快速處理。（4）自動(dòng)化水平高。高效連鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。5． 什么是潔凈鋼連鑄？相關(guān)的工藝措施是什么？高質(zhì)量連鑄坯的生產(chǎn)要求鋼水夾雜物的含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。在連鑄的煉鋼——精煉——連鑄工藝過(guò)程中，煉鋼和精煉是保證鋼水潔凈的基礎(chǔ)。同模鑄相比，由于連鑄的特殊條件，煉鋼和精煉后的潔凈鋼水獲得夾雜物含量極低的潔凈鑄坯比模鑄存在更大的困難。如何保證鋼水的潔凈，獲得潔凈鑄坯，這就是潔凈鋼連鑄技術(shù)。潔凈鋼連鑄相關(guān)的工藝措施是：（1） 無(wú)氧化保護(hù)澆注：連鑄澆注時(shí)間長(zhǎng)，鋼液暴露于空氣中的面積大，從而大大增加了鋼液二次氧化的可能性。無(wú)氧化保護(hù)澆注技術(shù)包括五個(gè)方面的內(nèi)容。①大包內(nèi)鋼水的保護(hù)；②大包至中間罐鋼水的保護(hù)；③中間罐內(nèi)鋼水的保護(hù)；④中間罐至結(jié)晶器鋼水的保護(hù)；⑤結(jié)晶器內(nèi)鋼水的保護(hù)。其中大包、中間罐和結(jié)晶器內(nèi)鋼水的保護(hù)分別采用鋼水覆蓋劑和結(jié)晶器保護(hù)渣，大包至中間罐鋼流使用保護(hù)套管法、高壓廂法或氣幕法，中間罐至結(jié)晶器鋼流采用浸入式水口進(jìn)行保護(hù)澆注。（2） 中間罐夾雜物分離技術(shù)：在中間罐內(nèi)設(shè)置各種形式的擋渣墻、壩，設(shè)過(guò)濾網(wǎng)等使夾雜物上浮分離、過(guò)濾。6． 爐外精煉對(duì)連鑄的作用是什么？爐外精煉可使連鑄鋼水溫度和化學(xué)成分均勻化，根據(jù)需要調(diào)整鋼水溫度，調(diào)整鋼水成分，去除有害元素，降低鋼水中的含氣量，改變鋼中夾雜物形態(tài)和組成，潔凈鋼水，尤其是保證大型夾雜物不超標(biāo)，改善鋼水流動(dòng)性。爐外精煉設(shè)備還可以起到協(xié)調(diào)連鑄與煉鋼之間生產(chǎn)節(jié)奏的作用，使生產(chǎn)流暢順行。7． 為什么高效連鑄特別強(qiáng)調(diào)要保證澆注鋼水溫度？適宜的鋼水溫度（不同的鋼種有不同的溫度要求）可使高效連鑄生產(chǎn)獲得高質(zhì)量的鑄坯，而鋼水過(guò)熱度提高，鋼坯坯殼減薄，鋼水易于二次氧化，夾雜物增多，耐材嚴(yán)重沖蝕，易出現(xiàn)鼓肚、漏鋼、柱狀晶發(fā)達(dá)、中心偏析嚴(yán)重、縮孔嚴(yán)重等一系列問(wèn)題。高效連鑄的生產(chǎn)實(shí)踐和理論都得出了相同得結(jié)論，即低溫澆注是提高拉速及改善鑄坯質(zhì)量的重要手段之一。當(dāng)然，溫度低要有界限，溫度過(guò)低會(huì)出現(xiàn)鋼水流動(dòng)性差，水口凍結(jié)，夾雜物難以上浮等問(wèn)題。所以高效連鑄特別強(qiáng)調(diào)要保證澆注鋼水溫度，即鋼水澆注溫度均勻穩(wěn)定地保證在規(guī)定的范圍內(nèi)。8． 高效連鑄機(jī)的鋼包支撐裝置有何特點(diǎn)？高效連鑄機(jī)的鋼包支撐無(wú)論是回轉(zhuǎn)臺(tái)還是三包位行走小車，都應(yīng)該做到換包快捷，易于上水口，易于阻擋下渣，最好能配有耐用的動(dòng)態(tài)稱重裝置，以適合多爐連澆、保護(hù)澆鑄等高效連鑄的基本要求。9． 高效連鑄機(jī)對(duì)中間包的要求是什么？高效連鑄機(jī)對(duì)中間包的要求是：（1） 中間包容量大，鋼水液面深度要保證足夠的夾雜物上浮時(shí)間。目前，年產(chǎn)60萬(wàn)噸的4機(jī)4流高效方坯連鑄機(jī)中間包容量可達(dá)25噸、液面溢流標(biāo)高900mm。（2） 中間包要有最佳溫度場(chǎng)及熱流分布（通過(guò)內(nèi)腔形狀，壩、擋墻等方法獲取），以達(dá)到各水口之間的溫度盡可能的均勻，即外側(cè)水口與內(nèi)側(cè)水口溫度差在177。3℃為好。（3） 高效連鑄由于連澆爐數(shù)高，要求中間包外殼體及底部不變形，爐襯經(jīng)久耐用，最好是整體噴涂。耐材不易腐蝕脫落污染鋼水，尤其水口要經(jīng)久耐用，最好配置水口快速更換裝置。10． 高效連鑄機(jī)對(duì)中間包車的要求是什么？高效連鑄機(jī)作業(yè)率高，因此要求中間包車的事故率要低。中間包車的升降系統(tǒng)要可靠耐用，升降平穩(wěn)，以適應(yīng)保護(hù)澆鑄的要求。稱重裝置尤其應(yīng)可靠，使用壽命長(zhǎng)，保證監(jiān)控中間包液面高度，使中間包液面穩(wěn)定，波動(dòng)小，滿足高效連鑄的需要。中間包車的橫向移動(dòng)要平穩(wěn)精確，保證水口與結(jié)晶器的準(zhǔn)確對(duì)位。目前小方坯上多采用高低腿門(mén)式中間包車，這種中間包車易于操作，采用液壓驅(qū)動(dòng)，更快捷，平穩(wěn)。11． 什么是中間包冶金？中間包冶金對(duì)高效連鑄有何影響？中間包冶金的概念包括：（1） 凈化、潔凈鋼水的功能。通過(guò)合理設(shè)置擋渣墻、向中間包底部吹氣、使用過(guò)濾器等方法有效地使鋼水中的夾雜物上浮分離，提高鋼水的潔凈度。（2） 調(diào)節(jié)鋼水溫度，均勻鋼水溫度。采用中間包加熱技術(shù)，可以保持最佳過(guò)熱度澆鑄，提高鑄坯質(zhì)量。（3） 中間包內(nèi)可以進(jìn)行吹氬、喂絲、加熱，起到微調(diào)成分，調(diào)節(jié)溫度等冶金功能。中間包冶金對(duì)高效連鑄是極其重要的過(guò)程。在高拉速條件下，中間包冶金在保證鋼水的潔凈度，鋼水溫度的均勻性和穩(wěn)定性，提供最佳成分及其穩(wěn)定性方面起到了重要作用。中間包冶金是生產(chǎn)高質(zhì)量鑄坯的重要保障。12． 為什么要采用中間包加熱技術(shù)？常用的有哪些加熱技術(shù)？采用中間包加熱可保持最佳過(guò)熱度澆鑄、補(bǔ)充合金微調(diào)所需熱量。常用的加熱技術(shù)有：等離子體加熱，電感應(yīng)加熱，電渣加熱，陶瓷電阻加熱等。13． 高效連鑄為什么要合理設(shè)計(jì)中間包，改善鋼水在中間包內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)？高效連鑄拉速高，鑄坯質(zhì)量要求高，因此要求中間包鋼水液面要平穩(wěn)，不允許形成表面波（尤其是開(kāi)澆、澆注末期），不允許鋼包注流區(qū)形成紊流，以防止卷渣。中間包水口區(qū)如果形成附加環(huán)流或旋流，鋼水會(huì)卷入空氣或渣子，加重鋼水的二次氧化或?qū)⒃泳砣脘撍?，這是不允許的。高效連鑄要求中間包內(nèi)各部分溫度盡可能均勻，特別是各水口的溫度差近可能小。因此，高效連鑄要求合理設(shè)計(jì)中間包。在中間包設(shè)計(jì)之前，必須經(jīng)過(guò)理論計(jì)算、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)水模試驗(yàn)或低熔點(diǎn)介質(zhì)流動(dòng)模型試驗(yàn)，取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)換后做為中間包設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)。14． 高效連鑄機(jī)結(jié)晶器設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是什么？高效連鑄機(jī)結(jié)晶器設(shè)計(jì)的原則是：（1） 保證高效率的熱傳導(dǎo)功能，即冷卻強(qiáng)度大，冷卻效率高，使鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)殼達(dá)到足夠的厚度。（2） 結(jié)晶器的熱流強(qiáng)度均勻。熱流強(qiáng)度均勻使鑄坯坯殼均勻。（3） 拉坯阻力小。（4） 結(jié)晶器，特別是銅管壽命長(zhǎng)。目前方坯結(jié)晶器主要采用拋物線銅管、精致銅水套技術(shù)。結(jié)晶器銅管的內(nèi)腔形狀應(yīng)盡可能與坯殼的凝固特性曲線相吻合，水套應(yīng)保證足夠的尺寸精度，以保證水縫的均勻性。高效連鑄機(jī)結(jié)晶器一般都配有電磁攪拌和液面檢測(cè)裝置。15． 什么叫反向振頻振動(dòng)模式？有什么效果？這種振動(dòng)模式是隨著拉速的提高，振幅增加而頻率下降；負(fù)滑脫時(shí)間保持相對(duì)恒定，而正滑脫時(shí)間增加，滿足了高拉速狀態(tài)下需要增加保護(hù)渣用量的工藝要求，同時(shí)拉坯阻力減小，達(dá)到了鑄坯表面振痕小的冶金效果。16． 方坯連鑄機(jī)高效化后結(jié)晶器的特征？目前使用的方坯連鑄機(jī)結(jié)晶器主要有噴淋結(jié)晶器和水縫結(jié)晶器兩種。噴淋結(jié)晶器由于對(duì)冷卻水水質(zhì)要求認(rèn)識(shí)上的差距以及生產(chǎn)維護(hù)問(wèn)題，出現(xiàn)噴嘴堵塞及結(jié)垢后，引起冷卻不均勻產(chǎn)生漏鋼等問(wèn)題，方坯高效連鑄有普遍使用窄水縫結(jié)晶器的趨勢(shì)。方坯連鑄機(jī)高效化后結(jié)晶器有如下特征：（1）結(jié)晶器普遍采用多錐度或拋物線錐度。（2）結(jié)晶器橫端面截面形狀采用凹型或凸型。（3）對(duì)“氣隙”的作用給予了足夠的重視，采用改變錐度、截面形狀，水壓等方法減少“氣隙”的影響。（4）采用窄水縫技術(shù)。（5）冷卻水壓力提高，流速達(dá)10m/s以上。（5）提高結(jié)晶器銅管和水套的制造精度，保證水縫的均勻性。17． 什么是拋物線形結(jié)晶器？通過(guò)計(jì)算，結(jié)晶器內(nèi)各部分熱阻在總熱阻中所占百分比如下：坯殼 26%氣隙 71%銅管壁 1%氣隙熱阻占系統(tǒng)總熱阻70%以上，可見(jiàn)氣隙對(duì)熱交換，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固起決定性作用。研究發(fā)現(xiàn)；影響氣隙的主要因素為小方坯本身的收縮和結(jié)晶器銅管變形。對(duì)于小方坯本身的收縮，根據(jù)鑄坯凝固規(guī)律，坯殼厚度的增長(zhǎng)與凝固時(shí)間的平方根成正比，為了適應(yīng)坯殼的這種收縮特性，需要把結(jié)晶器錐度設(shè)計(jì)成拋物線形式。結(jié)晶器變形主要包括兩種變形：一種是結(jié)晶器銅管壁加熱不均勻引起不同的熱膨脹，即熱變形；另一種為銅管在結(jié)晶器內(nèi)的約束形式及結(jié)晶器本身的幾何輪廓產(chǎn)生的變形。兩種變形導(dǎo)致銅管產(chǎn)生的應(yīng)力能使其產(chǎn)生屈服和永久變形，尤其在彎月面附近，因?yàn)檫@里溫度梯度最大，另外由于此區(qū)域溫度最高會(huì)使屈服應(yīng)力局部降低。因此，在確定結(jié)晶器最終錐度時(shí)，應(yīng)考慮這兩個(gè)主要因素對(duì)氣隙的影響。另外，低碳鋼需要的錐度小于高碳鋼需要的錐度，在設(shè)計(jì)結(jié)晶器錐度時(shí)應(yīng)引起注意。錐度公式如下：d=f∫t（z）dz式中：d————總收縮尺寸，mmf————鑄坯斷面尺寸，mmt（z）——連續(xù)變動(dòng)錐度，%/mz————結(jié)晶器縱坐標(biāo)，m根據(jù)銅管熱變形和小方坯收縮確定的結(jié)晶器拋物線錐度，能大大提高凝殼在結(jié)晶器整個(gè)長(zhǎng)度上的接觸性，使坯殼均勻，充分地生長(zhǎng)。但為了使生產(chǎn)過(guò)程易于控制，必須考慮所選擇的錐度要適應(yīng)國(guó)內(nèi)較寬的澆鑄速度范圍，尤其在低拉速或換包時(shí)，以使銅管具有很長(zhǎng)壽命。18． 什么是“凸形”結(jié)晶器？“凸形”結(jié)晶器是康卡斯特公司推出的一種高效方坯結(jié)晶器技術(shù)，又名Convex結(jié)晶器。它的基本特征是；結(jié)晶器上部?jī)?nèi)腔銅壁面向外凸出，而不是平的，即上口內(nèi)園角大于90176。；往下沿整個(gè)結(jié)晶器長(zhǎng)度方向上逐漸變?yōu)槠矫?，即到銅管出口處內(nèi)園角又恢復(fù)到90176。角?？悼ㄋ固毓菊J(rèn)為：上部凸面區(qū)傳熱效率高，角部氣隙小，能使坯殼與結(jié)晶器盡量可能保持良好接觸；坯殼向下運(yùn)行時(shí)，逐漸冷卻收縮并自然過(guò)渡到平面段。結(jié)晶器下部壁面呈平面正好適應(yīng)了坯殼本身的自然收縮，使結(jié)晶器傳熱效率大為改善。19． 什么是自適應(yīng)結(jié)晶器？自適應(yīng)結(jié)晶器是達(dá)涅利（Danieli）公司開(kāi)發(fā)的一種高效方坯結(jié)晶器，又稱Danam結(jié)晶器。其具體做法如下：采用薄型銅管，加大并調(diào)節(jié)結(jié)晶器冷卻水壓，使薄銅壁緊粘坯殼以消除氣隙，實(shí)現(xiàn)高拉速。在Danam結(jié)晶器里，通過(guò)調(diào)節(jié)水壓，使其上部對(duì)鑄坯側(cè)面和角部采取不同的橫向冷卻，來(lái)控制氣隙的形成，確保坯殼均勻凝固。20． 什么是“鉆石”結(jié)晶器？“鉆石”結(jié)晶器是VAI公司推出一種高效方坯結(jié)晶器，又稱DIAMOND。VAI采用的技術(shù)解決辦法如下：VAI認(rèn)為提高拉速，坯殼在結(jié)