【文章內容簡介】 時，熱流基本不變，坯殼表面趨于平滑、坯殼厚度均勻。通常認為，這是因為 [c]＝ 0． 1％左右時，開始發(fā)生包晶反應，坯殼經歷了 бy的相變并伴 隨有最大的線收縮 (O． 38％ )。由于收縮使坯殼向里彎曲，造成 坯殼表面與結晶器壁間出現(xiàn)縫隙，而引起熱流減少繼而使坯殼 的生長減緩，使坯殼厚度生長不均勻。 [c]＞ 0． 15％時，更多 的液體直接轉變?yōu)?Y相，由包晶反應產生的線收縮就不太顯著 了，收縮減輕．氣隙減?。畟鳠峋鶆?，坯殼就變得平滑了 。 影響結晶器傳熱的因素 5 二冷區(qū)的傳熱與凝固 二冷與鑄坯質量 （ 1）冷印不均勻，導致坯殼溫度回升，鑄坯易產生中間裂紋 或皮下裂紋。 (2) 鑄坯矯直時表面溫度過低 (如小于 900℃ )，易產生表 而橫裂紋。 （ 3)冷卻強度不夠，鑄坯帶液心矯直易產生矯直裂紋 。 (4)二冷區(qū)鑄坯表面溫度過高，板坯易產生鼓肚變形而使中 心偏析加重。 (5)二冷強度過大，促使柱狀品發(fā)達易形成穿晶結構．使中 心硫松和偏析加劇。 因此，對二冷區(qū)的冷卻要求是： ① 冷卻效率要高，以加速熱量的傳遞 ； ② 噴水量合適，使鑄坯表面溫度分布均勻 。 ③ 鑄坯在 矯直前盡可能完全凝固。 ④ 矯直時鑄壞表面溫度應大干 900℃ 。 ⑤ 有良好的鑄坯內部質量。 二冷區(qū)傳熱 根據(jù)鑄坯凝固熱平衡的測定汁算，設鋼水總熱量為 100％， 連鑄機內各區(qū)散熱的比例為：結晶器 16%一 20％；二次冷卻區(qū) 23％一 28％；輻射區(qū) 50％ 60％?？梢?，結晶器帶走的熱量僅 占鋼水完全凝固熱量的 20％左右，所以帶液心的坯先進入二次 冷卻裝置接受噴水冷卻，鑄坯才能完全凝固。 連鑄坯凝固與模鑄鋼錠的不同點是：噴水冷卻可讓凝固速度 提高20％。但并不是隨著冷卻速度增加，傳熱量成比例增加。 因為鋼的導熱系數(shù)是一定的，由鑄坯液心向外的傳熱速度是隨坯 殼厚度增加而減慢的。因此，要盡可能改善噴霧水滴與鑄坯表面 的熱交換，以提高二次冷卻效率。 二冷區(qū)鑄坯表面熱量傳遞方式根據(jù)連鑄機的類型和操作條件不同可能有很大的區(qū)別，一般包括以下方式： ① 純輻射 25％； ② 噴霧水滴蒸發(fā) 33％； ③ 噴淋水加熱 25％； ④ 輥子與鑄坯的接 觸傳導 17％。 5 二冷區(qū)的傳熱與凝固 影響二冷冷卻效果主要有以下幾點因素： ⑴ 水滴速度 ⑵ 鑄坯表面溫度 ⑶ 水流密度 ⑷ 水滴直徑 ⑸ 噴嘴使用狀態(tài) ⑹ 鑄坯表面狀態(tài) 表面溫度與熱流的關系 5 二冷區(qū)的傳熱與凝固 連鑄坯凝固是一個傳熱過程在連鑄機內，液體鋼水轉變?yōu)楣虘B(tài)的半成品鋼坯時放出的熱量包括以下 3項。 (1)鋼水過熱； 指鋼水進入結晶器時的溫度與鋼的液相線溫度之差。前者也叫澆鑄溫度，一般把開始澆注 10min左右經均勻混合后在中間包測得的溫度當作澆鑄溫度。 (2)凝固潛熱： 指鋼水由液相線溫度冷卻到固相線溫度，即完成從液相到固相轉變的凝固過程中放出的熱量。 (3)物理顯熱： 指從固相線溫度冷卻到出鑄機時，降至室溫時放出的熱量。 連鑄坯凝固傳熱的特點 上述熱量的放出是通過輻射、傳導和對流三種方式進行的。鋼水在連鑄機個凝固傳熱是在三個冷卻區(qū)內實現(xiàn)的，即結晶器 (一次冷卻 )、包括輥子冷卻系統(tǒng)的噴水冷卻區(qū) (二次冷卻 )和向周圍環(huán)境輻射傳熱 (三次冷卻 )三個區(qū)域 連鑄坯凝固過程的熱平衡 從熱平街來看，鋼水經過結晶器 二冷區(qū) 輻射區(qū)大約有 50％的熱量放出來鑄坯才能完全凝固。這部分熱量的放出速度決定了鑄機生產率和鑄壞質量。鑄坯切割后大約還有 50％的熱量放出來，為了利用這部分熱量，節(jié)約能源．我們成功地開發(fā)了連鑄坯熱裝、連 鑄坯直接軋制工藝。 鑄機范圍內 (鑄坯切割前 )主要依靠結晶器和二次冷卻系統(tǒng)散熱，其中：二冷區(qū)散出熱量最多。 通過結晶器在 1分鐘內要散出的熱量、最高時可占總需要散熱量的 20％左右。保證結晶器有足夠的冷卻能力十分重要，它對初期坯殼的形成具有決定性影響。增加結晶器水流量、降低進水溫度、增加冷卻水進出溫差可增加結晶器冷卻能力．但這也受到一定限制‘，水縫面積一定時，很大的流量需提高流速來實現(xiàn)．而流速過高對水壓和結晶器結構要求嚴格，且水速超過 —定極限時．對傳熱影響也較?。埠懿唤洕孰m然結晶器冷卻能力很重要，但只能達到一定的冷卻程度 c。 二冷帶走的熱過約占總熱量的 16％ — 27％ *其絕大部分是二冷水所吸收 。二冷水調節(jié)方面，它的冷卻能力可以在較大范圍內變化，壞殼在結晶器內形成以后，控制二冷強度是使整個鑄坯完全凝固的關鍵。 連鑄坯的凝固過程： 連鑄坯在連鑄機內邊運行邊凝固，形成很大的液相穴。鑄坯凝固分以下三個階段： 。 。 。 連鑄坯的凝固結構： 一般情況下，連鑄坯從邊緣到中心也是由激冷層（細小等軸晶區(qū)），柱狀晶區(qū)和中心粗大等軸晶區(qū)構成。 當高溫的鋼水進入結晶器后，結晶首先從銅壁開始。由于溫度較低的銅壁有著強烈的吸熱和散熱功能，使靠近銅壁的一薄層鋼液產生極大的過冷，加上銅壁可作為非均質形核的基底，因此在這層鋼液中立即產生大量的晶核，并同時向各個方向生長。由于晶核數(shù)目很多，故鄰近的晶粒很快彼此相遇，不能繼續(xù)生長，這樣便在靠近銅壁處形成很細的薄層等軸晶粒區(qū)。 細晶區(qū)的晶粒十分細小，組織致密，機械性能很好。但由于細晶區(qū)的厚度一般都很薄，有的只有幾個毫米厚，因此沒有多大的實際意義。 在表層細晶區(qū)形成的同時，一方面由于金屬凝固后的收縮，使細晶區(qū)和銅壁脫離形成氣隙，使液態(tài)金屬冷卻減慢，溫度梯度變行平緩，這時開始形成柱狀晶區(qū)。這是因為： ① 在結晶前沿液體中有適當?shù)倪^冷度，這一過冷度很小，使 之不能生成新的晶核，但它有利于靠近液相的某些晶粒長大。 ② 垂直于銅壁方向的散熱最快，因而晶體沿其相反方向形成柱狀晶。 柱狀晶的組織比較致密，但柱狀晶區(qū)的性能具有方向性，當不同方向生長的兩組柱狀晶相遇時會形成柱狀晶界。柱狀晶界是雜質、氣體、縮孔較富集的地區(qū)，當軋制時容易沿這些弱面形成裂紋。因此，我們應對柱狀晶區(qū)進行嚴格控制，避免形成發(fā)達的柱狀晶區(qū)。 隨著柱狀晶的發(fā)展，經過散熱，鑄坯中心部分的液態(tài)金屬的溫度全部降至熔點以下，再加上液態(tài)金屬中雜質等因素的作用，滿足了形核時對過冷度的要求，于是在整個剩余液體中同進形核。由于此時的散熱已失去了方向性，晶核在液體中可以自由生長，在各個方向上的長大速度差不多相等，因此即長成了等軸晶。當它們長到與柱狀晶相遇時，全部液體凝固完畢后，即形成明顯的中心等軸晶區(qū) . 與柱狀晶相比，等軸晶區(qū)的各個晶粒在長大時彼此交叉，不存在明顯的脆弱界面；各晶粒的取向各不相同，其性能也沒有方向性。因此鑄坯都要求得到發(fā)達的等軸晶組織。 連鑄坯凝固結構控制： 連鑄壞的低倍結構，既影響鋼的加工性能，也影響機械性能和使用性能。柱狀晶發(fā)達使材料呈現(xiàn)各向異性；等軸晶結構致密，加工性能良好，成分、結構均勻，材料呈各向同性。因此從鋼的性能角度希望抑制柱狀晶生長而擴大等軸晶區(qū)，這是改善鑄坯質量的一個重要任務。 連鑄坯中柱狀晶區(qū)和等軸晶區(qū)的相對大小主要決定于澆注溫度。過熱度高，柱狀晶區(qū)就寬，但過熱度很低，在操作上有較大困難，易使水口凍結。因此在保持一定低過熱度的澆注，為擴大等軸晶區(qū)可采取以下措施： 其作用主要包括在以下三個方面： ① 改變柱狀晶生長方向 ② 促進柱狀晶向等軸晶轉變 ③ 細化宏觀晶粒組織。 2. 控制二冷區(qū)冷卻水量。 。