【正文】 與結(jié)晶器盡量可能保持良好接觸；坯殼向下運(yùn)行時，逐漸冷卻收縮并自然過渡到平面段。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）公司開發(fā)的一種高效方坯結(jié)晶器，又稱Danam結(jié)晶器。在Danam結(jié)晶器里，通過調(diào)節(jié)水壓，使其上部對鑄坯側(cè)面和角部采取不同的橫向冷卻，來控制氣隙的形成，確保坯殼均勻凝固。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)晶器內(nèi)生長的均勻性和增加坯殼厚度很重要，解決結(jié)晶器內(nèi)坯殼生長均勻性問題，其本質(zhì)就是如何降低結(jié)晶器內(nèi)氣隙熱阻。增加坯殼厚度的最有效辦法是延長結(jié)晶器長度，增加結(jié)晶器中鑄坯質(zhì)點(diǎn)在結(jié)晶器內(nèi)的生長時間。采用過大的拋物線錐度和延長銅管至1000mm后，會使結(jié)晶下部摩擦力增加很大，不利于拉坯。為了減小摩擦力，VAI采用從距結(jié)晶器頂部300~400mm處開始，一直到下口為止結(jié)晶器角部區(qū)域沒有錐度，而且愈往下，角部無錐度區(qū)域也增大。VAI認(rèn)為由于結(jié)晶器角部區(qū)域?yàn)槎S熱傳遞，因此在這個區(qū)域中小方坯角部區(qū)域的直接接觸沒有絕對必要，因?yàn)檫@個區(qū)域中的坯殼總能充分生長。具體做法如下：在結(jié)晶器下口固定有四塊鋼板，水從每塊鋼板上加工的狹縫噴射出來，鋼板與結(jié)晶器面成直線放置，并與鑄坯表面間留有小間隙，間隙使高速流動著的水充滿并形成一層水膜。水膜既起強(qiáng)冷作用，又起支撐鑄坯作用，這就是壓力水膜結(jié)晶器。該技術(shù)是從傳熱角度出發(fā)，根據(jù)氣隙產(chǎn)生的主要原因，通過對結(jié)晶器熱變形和小方坯收縮的分析開發(fā)出來的。上口部分軸向和橫向具有變化的錐度，且橫向中間往外凸；中間部分軸向具有變化錐度，橫向?yàn)檎叫危怀隹诓糠州S向和橫向具有變化的錐度，橫向中間往內(nèi)凹，以補(bǔ)償由結(jié)晶器熱變形和小方坯收縮產(chǎn)生的氣隙，并降低出口部角部區(qū)域摩擦力，使坯殼在結(jié)晶器內(nèi)均勻、快速生長，從而獲得高拉速，改善鑄坯質(zhì)量。主要考慮了兩個方面：一是在彎月面附近，由于熱流密度大，熱量集中，結(jié)晶器銅管受熱變形量。設(shè)計(jì)的原則是結(jié)晶器銅管內(nèi)腔形狀與凝固坯殼收縮規(guī)律相一致，減少氣隙熱阻。因此，水套與結(jié)晶器銅管之間的間隙均勻性非常重要，生產(chǎn)中要絕對保證結(jié)晶器銅管的外部尺寸和水套的內(nèi)部尺寸之間保持精密公差。另外，通過對水套的研究還發(fā)現(xiàn)；在水套與法蘭焊接處，由于焊接變形，水套發(fā)生鼓肚，使此處冷卻水流速局部降低，導(dǎo)致與此對應(yīng)處的結(jié)晶器銅管表面溫度顯著提高，也影響鑄坯質(zhì)量和連鑄生產(chǎn)。因此，這類水套并不能保證真正意義上的高效連鑄生產(chǎn)。目前鋼廠大量使用的結(jié)晶器銅管幾乎都是擠壓成型技術(shù)生產(chǎn)的，銅管內(nèi)、外形及其尺寸控制已達(dá)到很高精度。因?yàn)樗追ㄌm一般為鋼件，如果鋼與銅焊接在一起又會引起銅水套變形，而且銅與鋼的焊接技術(shù)也不好掌握。不用焊接，而是用簡單純機(jī)械加工和一般機(jī)械裝配方法，就能完成法蘭與銅水套之間的連接難題。該項(xiàng)技術(shù)已成功應(yīng)用在宣鋼、浦鋼、承鋼、酒鋼等鋼廠的連鑄生產(chǎn)中。26． 什么是人工附加氣隙結(jié)晶器？有什么優(yōu)點(diǎn)？人工附加氣隙結(jié)晶器是新日本制鐵株式會社開發(fā)的一種高效方坯結(jié)晶器技術(shù)，又稱X—MOLD。新日本株式會社認(rèn)為：能不能找到抑制彎月面處的大量熱流量，并使其向結(jié)晶器中下部轉(zhuǎn)移的方法，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器內(nèi)熱流量沿結(jié)晶器軸向分布近似恒定，是解決結(jié)晶器高拉速的關(guān)鍵所在。首先在彎月面附近人為培養(yǎng)人工氣隙，使該區(qū)域熱流下降；另外，銅管錐度采用拋物線錐度，以提高結(jié)晶器中下部熱流。實(shí)踐證明該種結(jié)晶器非常適合品種鋼生產(chǎn)。熱流密度大，初生坯殼增長太快，會增加振痕深度，同時使坯殼提前收縮，增強(qiáng)了坯殼厚度的不均勻性。為此，在結(jié)晶器彎月面區(qū)域鑲嵌低導(dǎo)熱材料，以減少熱流密度，延緩坯殼收縮，即熱頂結(jié)晶器。采用熱頂結(jié)晶器熱流減少了75%，振痕減少了30%，表面質(zhì)量得到明顯改善。壓力成型會產(chǎn)生較大的切頭切尾，銅的收得率低。29． 爆炸成型的結(jié)晶器水套有何特點(diǎn)？隨著高效連鑄的發(fā)展，高效窄縫水套式結(jié)晶器在國內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)晶器四側(cè)水縫的偏差會對水流速帶來很大的影響，造成四側(cè)冷卻不均勻。爆炸成型的結(jié)晶器水套具有無焊縫加工，制造精度高等特點(diǎn)。噴淋式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單，對密封要求低，避免了水縫結(jié)晶器銅管角部冷卻強(qiáng)度不可調(diào)，冷卻強(qiáng)度相對較弱，溫度分布不均勻等問題。理論上講，噴淋式結(jié)晶器可使用一般的冷卻水，但在生產(chǎn)實(shí)際中出現(xiàn)的結(jié)垢、噴嘴堵塞等問題導(dǎo)致的事故影響了噴淋式結(jié)晶器的使用?！八p式”結(jié)晶器在結(jié)晶器銅管外加一水套管，由結(jié)晶器銅管與水套管之間形成的水縫通水冷卻。目前高效連鑄普遍使用水縫小于4mm的窄水縫結(jié)晶器，提高冷卻水的流速，配合拋物線錐度銅管，取得了很好的效果。板坯在線調(diào)寬結(jié)晶器既是結(jié)晶器的兩個窄邊可以多次分小步向內(nèi)或向外移動，直至調(diào)到預(yù)定的寬度，在生產(chǎn)過程中可在不停機(jī)的條件下完成對結(jié)晶器寬度的調(diào)整。結(jié)晶器在線調(diào)寬可以連續(xù)澆鑄出不同寬度尺寸的鑄坯，節(jié)省了停機(jī)時間，提高了生產(chǎn)效率；可減少鑄坯切頭切尾的損耗，提高收得率；可澆鑄相近成分的鋼水而不需停機(jī)。理論和生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋼坯的許多缺陷都與結(jié)晶器鋼水液面波動有關(guān)，高效連鑄拉速提高，對結(jié)晶器鋼水液面波動要求更高。因此，高效連鑄特別要實(shí)行結(jié)晶器液面控制。我國的很多廠家都采用了Cs—137或Co—60為放射源的同位素法。36． 結(jié)晶器為什么要振動，高效連鑄對結(jié)晶器振動有什么特殊要求？結(jié)晶器實(shí)施有規(guī)律的往復(fù)振動可以防止拉坯時坯殼與結(jié)晶器黏結(jié)，同時獲得良好的鑄坯質(zhì)量。高效連鑄對結(jié)晶器振動要求高頻、小振幅，負(fù)滑脫時間不易太長，正滑脫時間里振動速度與拉速之差減小，合適的結(jié)晶器超前量。研究認(rèn)為，結(jié)晶器超前量取3~4mm較合適。防止粘結(jié)；另一方面，結(jié)晶器超前量也不能太大，否則會產(chǎn)生深的、不均勻的振痕。負(fù)滑脫量α的定義為： α=100% 式中 α——負(fù)滑脫量%，Vmax——結(jié)晶器下振時最大速度，m/min；V拉——拉坯速度，m/min。39． 什么是結(jié)晶器非正弦振動？有什么優(yōu)點(diǎn)？結(jié)晶器非正弦振動是結(jié)晶器在振動時，其位移量在與正弦振動相同值的前提下，使結(jié)晶器上升具有比下降時間更長的的振動波形。如何能提高彎月液面下鑄坯與結(jié)晶器的潤滑就成為突出的問題。40． 結(jié)晶器非正弦振動是如何實(shí)現(xiàn)的？實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器非正弦振動最常用的方法是通過液壓伺服系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)節(jié)振幅和頻率，按工藝要求設(shè)定波形。采用機(jī)械方法也可以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器非正弦振動，國內(nèi)已有開發(fā)使用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器非正弦振動的裝置。41． 什么是板簧式結(jié)晶器振動系統(tǒng)？有什么優(yōu)點(diǎn)？傳統(tǒng)的結(jié)晶器振動系統(tǒng)多采用四偏心型和短臂四連桿型機(jī)構(gòu)，一般認(rèn)為這種機(jī)構(gòu)存在導(dǎo)向設(shè)計(jì)上的缺陷，即由于磨損而產(chǎn)生不可控制的運(yùn)動偏差。將四連桿型機(jī)構(gòu)的上臂用彈簧鋼板代替的振動系統(tǒng)稱做半板簧式結(jié)晶器振動裝置，四連桿型機(jī)構(gòu)全部用彈簧鋼板代替的振動系統(tǒng)稱做全板簧式結(jié)晶器振動裝置。42． 什么是結(jié)晶器參數(shù)優(yōu)化，與提高鋼坯質(zhì)量有什么關(guān)系？結(jié)晶器參數(shù)優(yōu)化是指對結(jié)晶器特性參數(shù)、結(jié)晶器冷卻參數(shù)、結(jié)晶器振動特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過結(jié)晶器參數(shù)優(yōu)化，能提高連鑄生產(chǎn)鑄坯表面和皮下質(zhì)量。優(yōu)化銅管厚度與園角半徑，使鋼與結(jié)晶器粘結(jié)現(xiàn)象下降并有助于消除鑄坯縱向偏角裂。優(yōu)化銅管材質(zhì)，能提高銅管的軟化溫度，銅管不易變形。結(jié)晶器冷卻水參數(shù)優(yōu)化：優(yōu)化水縫寬度，對降低結(jié)晶器熱面溫度和減少結(jié)晶器變形都有利。優(yōu)化冷卻水壓力，能使水速進(jìn)一步提高，有利于降低結(jié)晶器熱面溫度和減少結(jié)晶器熱變形。結(jié)晶器振動特性參數(shù)優(yōu)化：優(yōu)化負(fù)滑脫時間，能使振痕深度降低，振痕均勻性更趨一致，提高鑄坯表面質(zhì)量。優(yōu)化結(jié)晶內(nèi)鋼液面水平，既能避免銅管此過程產(chǎn)生永久變形，又能使凝固坯殼在結(jié)晶器內(nèi)滯留時間不至于太短，有利于連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量地提高。結(jié)晶器潤滑有兩類：油類和保護(hù)渣類。連鑄要求保護(hù)渣應(yīng)在結(jié)晶器和坯殼間形成穩(wěn)定而均勻的液渣膜。一般要求ηV=2Pam/min。同時吸收鋼水中的夾雜物，一般要求液渣層厚度大于10mm。44． 什么是結(jié)晶器保護(hù)渣技術(shù)？ 連鑄保護(hù)渣的主要作用是什么？隨著高效連鑄的發(fā)展，原有保護(hù)渣已滿足不了使用要求。為此人們需要研究、探討、開發(fā)新型的保護(hù)渣。對保護(hù)渣物化性能的改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)高效連鑄的又一關(guān)鍵技術(shù)。（5） 充填坯殼與結(jié)晶器之間的氣隙，改善結(jié)晶器傳熱。它們都有定量的配比。（2） 熔化溫度：將成品渣粉制成規(guī)定的φ33mm的試樣，在專門儀器上把試樣加熱到圓柱體邊為半球形的溫度，定義達(dá)到半球點(diǎn)的溫度叫熔化溫度，通常將保護(hù)渣的熔點(diǎn)溫度控制在1200℃以下。粘度直接影響到熔渣吸收氧化物夾雜的速度和潤滑鑄坯的效果。（4） 熔化速度：它衡量渣子熔化過程的快慢。（5） 鋪展性：它表示粉渣加到鋼液面上的覆蓋能力和覆蓋的均勻性。（6） 水分：保護(hù)渣粉容易吸潮，吸附水量超過規(guī)定要渣粉結(jié)團(tuán)，影響使用效果。（2） 結(jié)晶器與坯殼之間形成厚度適宜且分布均勻的渣膜，以降低摩擦力，促進(jìn)傳熱，使坯殼快速均勻地生長。（4） 要有良好的溶解、吸收夾雜物的能力，并在吸收夾雜物以后，仍能保持穩(wěn)定的使用性能。47． 電磁攪拌技術(shù)在連鑄中是如何應(yīng)用的？在連鑄生產(chǎn)中應(yīng)用電磁攪拌技術(shù)有助于提高鋼水的純凈度，改善鑄坯凝固結(jié)構(gòu)，能提高鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。載流鋼水與磁場的相互作用力產(chǎn)生電磁力，從而驅(qū)動鋼水運(yùn)動。通常電磁攪拌安放在三個位置上：1. 結(jié)晶器銅管四周與結(jié)晶器外殼之間，稱為MEMS電磁攪拌器。3. 凝固末端也就是二冷段后1/4~1/3處，稱為FEMS攪拌器。應(yīng)用SEMS的作用是改善凝固過程來獲得中心較寬的等軸晶帶。通過歷年來的實(shí)踐，人們根據(jù)工藝質(zhì)量要求分別可將三種電磁攪拌進(jìn)行幾種組合：S1＋S2EMS、M＋FEMS、S＋FEMS和M＋S＋FEMS。板坯采用格柵，方坯采用水幕強(qiáng)冷等都是處于這種考慮。輥系的排列密疏要合理，留出合適的冷卻空間，要采用連續(xù)矯直和輕壓下等先進(jìn)技術(shù)，保證在高拉速的條件下，減少鑄坯的內(nèi)部和外部缺陷，減少外形缺陷，確保鑄坯的高質(zhì)量。有資料介紹。49． 二次冷卻與鑄坯質(zhì)量有什么關(guān)系？經(jīng)過二次冷卻的鑄坯，易存在：表面缺陷、內(nèi)部缺陷和形狀缺陷，它影響了鑄坯的質(zhì)量。 1. 二次冷卻的表面缺陷 （1） 表面縱向裂紋：主要原因是二次冷卻局部過冷產(chǎn)生縱向凹陷而導(dǎo)致縱向裂紋。（3） 表面對角線裂紋：一般出現(xiàn)在方坯中。2. 二次冷卻的內(nèi)部缺陷（1） 中間裂紋：它是由于鑄坯在凝固過程中過冷或不均勻二次冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用在樹枝晶較弱的部位而產(chǎn)生的，也稱為冷卻裂紋。（3） 中心偏析與中心疏松中心偏析與中心疏松是對應(yīng)的，它的形成是鑄坯在二次冷卻區(qū)凝固過程中，由于噴水冷卻不均，柱狀晶生長不規(guī)則，產(chǎn)生了“搭橋”現(xiàn)象。同時橋下面鋼水的凝固收縮力把周圍樹枝晶間的富集S、P的液體吸入，使中心偏析明顯增加。（2） 縱向凹陷：原因是二冷裝置對弧不準(zhǔn)；二次冷卻局部過冷（特別是二次冷卻裝置的上部）。在高拉速澆鑄情況下，結(jié)晶器出口處坯殼較薄，冶金長度增加。在國外高速連鑄中，～。即根據(jù)鑄坯不同情況實(shí)現(xiàn)控制冷卻。此外，對冷卻方式進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)高效冷卻技術(shù)，如采用了氣—水噴霧冷卻、噴霧冷卻、干式冷卻等。由結(jié)晶器拉出的鑄坯進(jìn)入二冷區(qū)上段時，內(nèi)部液芯量大，坯殼薄，熱阻小，坯殼凝固收縮產(chǎn)生的應(yīng)力也小。當(dāng)坯殼厚度增加到一定程度以后，隨著坯殼熱阻的增加，則應(yīng)逐漸減小冷卻強(qiáng)度，以避免鑄坯表面熱應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋。通常鑄坯表面冷卻速度應(yīng)小于200℃/m。（3） 700~900℃的溫度范圍是鑄坯的脆性溫度區(qū)，如鑄坯表面溫度在此范圍內(nèi)矯直時，易于產(chǎn)生橫裂紋。此外，為了保證鑄坯在二冷區(qū)支承輥之間形成的鼓肚量最小，在整個二冷區(qū)應(yīng)限定鑄坯表面溫度，通?？刂圃?100℃以下。52． 二次冷卻的方式有哪些？ 目前廣泛使用的二次冷卻方式有：全水噴霧冷卻、氣—水噴霧冷卻、“干式”冷卻。全水噴霧冷卻采用專門的噴嘴將冷卻水霧化后噴向鑄坯表面對鑄坯進(jìn)行冷卻。目前我國小方坯連鑄機(jī)二冷系統(tǒng)廣泛采用水噴霧冷卻。（2） 氣—水噴霧冷卻氣—水噴霧冷卻利用壓縮空氣將水滴進(jìn)一步霧化，使噴出的水滴速度高、直徑?。ㄖ挥?0~60μm），噴水面積增大。但其管路系統(tǒng)復(fù)雜，壓縮空氣消耗量大，蒸汽量大，投資費(fèi)用和生產(chǎn)成本高，目前主要在板坯連鑄機(jī)和大方坯連鑄機(jī)上使用。53． 連鑄二次冷卻是如何控制的？連鑄二次冷卻的控制方式可分為以下幾種：（1） 手動控制：手動控制方式就是按一定的經(jīng)驗(yàn)人工控制閥門，這種情況下二次冷卻水基本上是不變化的，與拉速的變化無關(guān)。（2） 半自動控制：采用半自動控制時，二次冷卻水參數(shù)的設(shè)定是手動的，而冷卻水流量的調(diào)節(jié)是自動進(jìn)行的。操作工根據(jù)工藝要求，在儀表設(shè)定盤上對各冷卻區(qū)設(shè)定好相應(yīng)的冷卻水流量，然后儀表自動控制閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。（3） 自動控制：自動化控制主要通過PLC或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動配水。計(jì)算機(jī)控制是一種動態(tài)的控制，目前主要的方法有比例控制、參數(shù)控制、目標(biāo)表面溫度控制。因此就需要采用帶液芯矯直。此設(shè)計(jì)的弧形半徑R為一常數(shù)（R=R0，R0為矯直時半徑），曲線的曲率C一直保持某個常量（C=1/R0），在切點(diǎn)處突然變?yōu)?（C=1/∞），即為一直線。多點(diǎn)矯直是把集中在一點(diǎn)的大幅度變形分散到若干點(diǎn)去逐步變形，使每一點(diǎn)的變形率不致超過允許的極限[ε]?？偟某C直變形率εuB是R0→Rn一點(diǎn)矯直時的變形率的總和，εuB=ε1＋ε2＋ε3＋εn。多點(diǎn)彎曲是指直結(jié)晶器出來的鑄坯需經(jīng)多組頂彎輥頂彎后進(jìn)入弧形段，它的變化是：R∞→R1，R1→R2，R2→……→Rn，Rn→RE=R進(jìn)入弧形區(qū)。在帶液相矯直時，鑄坯在兩相區(qū)界面處坯殼的強(qiáng)度和允許的變形率極低。因此在高速連鑄中普遍使用多點(diǎn)彎曲、多點(diǎn)矯直技術(shù)。凝固與冷卻收縮就會導(dǎo)致凝固收縮力把周圍樹枝晶間的富集S、P的液體吸入，產(chǎn)生中心偏析。為了減輕中心偏析，在產(chǎn)生中心偏析段（鑄坯凝固末段）應(yīng)用了輕壓下技術(shù)，即在快要完全凝固處，對鑄坯進(jìn)行輕微地壓下（如2毫米），減輕中心偏析?！皦嚎s矯直”就是：在鑄坯矯直區(qū)內(nèi)，給鑄坯施加一定的壓力，減小甚至完全抵消鑄坯在矯直過程中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使兩相區(qū)坯殼的延伸率不超過允許值，以達(dá)到提高拉坯速度，避免鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂，改善鑄坯質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)帶液芯矯直的目的。圖中a是驅(qū)動輥與制動輥在鑄坯中產(chǎn)生的壓應(yīng)力，b是矯直應(yīng)力，c是合成應(yīng)力，在內(nèi)弧中拉應(yīng)力減小。圖58 壓縮矯直原理及坯殼應(yīng)力圖1— 內(nèi)弧表面；2—兩相界面；3—外弧表面。在供