D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1982.01.007 北京钢铁学院学报 1982年第1期 迅速发展中的连续铸钢技术 徐宝升 摘 要 近几年来连续铸钢技术发展很快，特殊钢厂也己广泛采用，国外新建的小钢厂 几乎都是连铸的。本文介绍了连续铸钢生产中的儿种新工艺如冷中间罐、钢流保 护，电磁搅拌、压缩浇铸、多点娇直及铸坯浸水冷却等。对几种新型连铸机如离心 式、水平式、轮式、小间距多流方坯连铸机及一机多流连铸机等作了述評。还介绍 了铸坯的在线轧制、分条轧制及改型轧制等新的工艺流程。最后回顾了连续铸钢技 术的发展过程，提出了我国连铸技术工作者的任务。 一、连续铸钢技术现状 连续铸钢工艺的优越性已为举世所公认。近十年来，新建连铸机的台数及连铸坯的产量 都在迅猛地增加。浇铸的坯型及钢种也在不断地扩大。几个主要产钢国家1979年的连续铸坯 产量及其连铸比如表1所列(1)。 表1 连铸坯产量，百万吨 连铸比% 日本 58.1 52 美国 20.6 16.7 苏联 14.4 9.5 西德 17.9 39 意大利 11.2 46.4 近几年来还新建了一些全连铸的大型炼钢厂如：日本的大分厂有3座340吨转炉，5台双 流板坯连铸机，年产800万吨。苏联的新利别茨克厂有3座300吨转炉，5台双流板坯连铸机， 年产600万吨。法国的敦克尔刻厂有3座200吨转炉，3台双流板坯连铸机，年产400万吨。 近几年来还新建了一些大型连铸机，如日本水岛厂的大型板坯连铸机能浇铸310×2500 毫米的板坯。美国的大湖钢厂能够连铸240×2600毫米宽板坯。日本的水岛厂还能连铸400× 560毫米大方坯等。 近几年来，连续铸钢技术已经在特殊钢厂推广应用。例如美国Car pentes Technogy的 Reading钢厂能用连铸机浇铸60多个钢种，包括铁素体及奥氏体不锈钢、合金工具钢及部分 高速钢等〔2)〔3)。其铸坯尺寸有5,7,8.5时方坯，4×7,4×14及12×14时病坯，9.75时圆 坯等。后者是作自耗电极用的。为了保证铸坯的质量并能生产断面规格较多的钢坏，广采 用了半径为12米的弧形连铸机。 70
北 京 钢 铁 学 院 学 报 一 年第 期 迅速发展 中的连续铸钢技术 徐 宝 升 典 近 几 年 来连续铸钢技术 发展 很 快 ， 特殊 钢厂 也 己广 泛采用 ， 国外新建 的小钢厂 几 乎都是连 铸的 。 本 文介绍 了 连续铸钢生产 中 的几 种新工 艺 如 冷 中间罐 、 钢流 保 护 ， 电磁 搅拌 、 压 缩浇铸 、 多点矫 直及 铸坯 浸水冷却 等 。 对 几 种新型连铸机 如 离心 式 、 水平 式 、 轮 式 、 小 间距 多流 方坯 连铸机及 一 机 多流连 铸机 等作 了述 扦 。 还介 绍 了铸坯 的在线轧制 、 分 条轧制及 改型 轧制等新的工 艺流 程 。 最 后 回 顾 了连续铸钢技 术 的发展过 程 ， 提 出了我 国连铸技术 工 作者的任 务 。 一 、 连 续 铸钢技术 现状 连续 铸钢 工 艺 的优越性 巳为举 世所 公认 。 近十年来 ， 新建 连铸机 的 台数及 连铸坯 的产 量 都在迅猛地 增加 。 浇 铸 的坯型 及钢 种 也在不断地扩大 。 几个主 要产钢 国家 年 的连 续铸坯 产 量 及 其连 铸比如 表 所 列 〔 〕 。 表 连 铸坯产 量 ， 百万 吨 连 铸比 片任了月 一﹄ 口上甘二，乙匕甘八丹 一近 几年来还新建 了一些 全连铸 的 大型炼钢厂 如 日本 的大分厂 有 座 吨转炉 ， 台双 流板 坯 连 铸机 ， 年产 万 吨 。 苏联 的新利别茨 克厂 有 座 吨转炉 ， 台双 流板坯 连铸机 ， 年产 万 吨 。 法 国 的敦克尔刻厂 有 座 吨转炉 ， 台双 流板坯连铸机 ， 年产 万 吨 。 近 几年来 还新 建 了一些 大型 连铸机 ， 如 日本水 岛厂 的大型 板坯 连铸机 能 浇铸 毫米 的板坯 。 美 国 的大湖 钢厂 能够连 铸 。 。 毫米宽板坯 。 日本 的水 岛厂还 能 连铸 毫米大方坯 等 。 近 几年来 ， 连 续铸钢 技术 巳经 在特殊钢厂 推广应 用 。 例 如 美国 的 钢厂 能用 连 铸机浇铸 多个钢种 ， 包 括 铁素体及奥 氏体不 锈钢 、 合金 工具 钢 及部 分 高速钢 等 〔 〕 〔 〕 。 其铸坯 尺寸有 ， ， 时方坯， ， 又 选及 一 时 扁坯 ， 、 时 巨 坯等 。 后 者 是 作 自耗 电极用 的 。 为 了保 证铸坯 的质 量 并能生 产 断 面规 格较多 的钢坯 ， 二芝厂 采 用 了半径 为 米 的弧形 连铸机 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．01．007
国外新建的小钢厂几平都采用了全连铸工艺，而不再用开坯轧机。这里所说的小钢厂是 指年产5~50万吨的钢厂，其中也包括个别年产90万吨左右的钢厂。据1979年的统计资 料〔4)，在51个国家里有275个这样的小钢厂。在钢铁工业发达的国家如美国1971年有44家小 钢厂，到1977年增加到56家，年产钢1475万吨。日本1977年有37个小钢厂，年产钢1350万 吨。这些小钢厂都是用的小方坯连铸机，所以全世界的小方坯连铸机在连铸机总台数中占了 半数以上，其总流数则占了连铸机总流数的三分之二以上。这些小钢厂大都采用超高功率 3 电炉，用废钢或直接还原的海绵铁或球团作原料，用多流小方坯连铸机铸坯，川高速连续线 材或小型轧机轧材。由于采用了严格的科学管理制度，连铸机很少发生故障，有不少厂做到 全年无事故。连铸机整炉浇铸率达99%，多炉连浇的炉数也日益增多。 这些小钢厂以前主要是生产建筑用的钢筋，近年来逐渐转向生产高质量钢如热锻、冷锻 及汽车零件用钢等。它们多数都采用了真空处理，吹氩调温及炉外精炼等新工艺，进一步缩 短了冶炼时间，并提高了铸坯的质量。 近几年来，板坯及大方坯的拉坯速度有了较大的提高。这是由于严格控制了钢水的温 度，进行低温浇铸，改进了铸机的结构，实现了压缩浇铸和多点矫直，增加了铸机的冶金长 度及提高了铸机的制造精度等综合的结果。因为板坯及大方坯的断面较大，所州的水口直径 较大，不易堵塞，所以能够在低温下进行浇铸，拉坯速度提高以后，也不易发生拉漏事故及 铸坯中心疏松现象。设计连铸机时常用下列公式来确定最高拉坯速度。 V=Ka+b ab米/分 式中a,b-一铸坯的宽和厚度，厘米， K一常数。 十年前取K=15~20,现在则取K=30~40。也就是说现在所用的拉坯速度比十年前提高了 将近一倍。 为了提高铸机的作业率，在铸机的结构设计，材质选用和易损件的快速拆换等各个方面 都作了很大的改进，例如采用了上装引锭杆、结晶器自动调究及二冷扇形段快速拆装等一系 列新的指施。提高铸机作业率及产量的有力措施是进行多炉连浇。日本川崎公司的Mizu5一 hima厂5号连铸机1980年三月创造了92.9%的作业率。 二、连铸生产中的几项新技术 1.中间罐朵用绝热衬板 近几年来使用绝热耐火板作为中间罐的内衬，可以不需烘烤到1200℃的高温直接在冷 状态下进行浇钢，所以人们把这种使用绝热板的中间罐叫做“冷中间罐”。使用“冷中间罐” 时，可以不用中间罐盖，而只在钢液面上加一层保护渣粉，就能起到保温！战少热摇射的作 用。当倒水与绝热板接触时，在绝热板的表面先形成一层不透气的烧结层，然后随温度梯度 继续向深度方向延仲、最后生成的烧结层深度约为10毫米。 用这种绝热板砌的中间罐必须继续使]，不能中途冷却。绝热板受热又冷却以后就会粉 化前报戍。内此它更适用于多炉连浇。“冷间罐”的优点是： (1)节省燃料。不需特设的中间罐桃烤站，节省工作面积。 (2)中间罐的保温性好，注入中间罐的钢水温度比用普通中间罐时可低5~10℃。 71
， ， 国外新建的小钢厂 几乎都 采用 了全连铸工 艺 ， 而不再用开坯轧机 。 这里所 说 的小钢厂 是 指年产 万吨 的钢厂 ， 其 中 也包 活个另 年 产 万 吨左 右 的 钢厂 。 据 年的 统计 资 料 〕 ， 在 个国家里 有 个这样 的小钢厂 。 在 钢 铁工业 发达 的国家如 美 国 年有 家小 钢厂 ， 到 年增加 到 家 ， 年产 钢 万 吨 。 日本 一 年有 个小 钢 厂 ， 年产 钢 万 吨 。 这 些 小钢 厂都是用 的小方坯 连 铸机 ， 所 以 全世 界的小方坯 连铸机在 连铸 机总 台数 中 占了 半数 以 上 ， 其 总 流数则 占了连铸机 总 流数 的三 分 之二 以 上 。 这些 小钢 厂 大都采 用 超 高 功率 电炉 ， 用 废钢 或直接还原 的海 绵铁或球 团作原料 ， 用 多流小方坯 连铸机铸坯 ， 川 高速 连续 线 材或小型 轧 机轧材 。 由于 采用 了严 格的科学管 理 制度 ， 连铸机很少发生 故 障 ， 有不 少 厂做到 全年无 事 故 。 连铸机整炉浇铸率达 ， 多炉连浇 的炉数也 日益 增多 。 这些 小钢厂 以 前主 要是生产建筑 用 的钢筋 ， 近 年来逐渐转向生产 高质 量钢如 热 锻 、 冷教 及 汽车零 件用 钢 等 。 它们 多数都采用 了真空 处理 ， 吹 氢调 温及炉外 精炼 等新 工 艺 ， 进一 步缩 短 了冶炼时 间 ， 并提 高了铸坯 的质 量 。 近 几 年来 ， 板坯 及 大方坯 的拉坯 速 度有了较大 的提 高 。 这 是 由 于 严 格控 制 了钢水 的温 度 ， 进 行低 温浇铸， 改进 了铸机 的结 构 ， 实现了压缩浇铸和多点矫直 ， 增加 了铸 机 的 冶金长 度 及提高 了铸 机 的 制造精度等综合 的结果 。 因为板坯 及 大方坯 的断 面较 大 ， 所用 的水 口 直径 较大 ， 不 易堵 塞 ， 所 以 能够 在低 温下进 行浇铸 ， 拉坯速 度提 高 以 后 ， 也 不 易发生 拉漏事故 及 铸坯 中心疏 松现 象 。 设 计 连铸机时 常用下列 公 式来 确定 最 高拉坯速 度 。 一 豁 米 分 式 中 ， 一铸坯 的宽 和厚 度 ， 厘米 － 常数 。 十年前取 二 听 现在 则取 。 。 也 就是说现在所用 的拉坯速 度 比 十年前提高 了 将近 一 倍 。 为 了提 高铸机 的作业率 ， 在铸 机 的结 构设计 ， 材质选 用 和 易损件 的快 速 拆 换 等 各个方 面 都作 了很 大的改进 ， 例如 采用 了上装 引锭杆 、 结 晶器 白动 调 宽 及二 冷扇形 段快 速 拆装 等一 系 列 新 的措 施 。 提高铸机作业 率 及产 量 的有力措 施 是进 行 多炉连 浇 。 日本 川 崎公 司 的 厂 号连铸 机 年 三月创造 了 的作业 率 。 二 、 连 铸生产 中的 几 项 新 技 术 中间罐 采 用绝 热 衬板 近 几 年来 使 用 绝热 耐火板作为 中问 罐 的 内衬 ， 可 以 不需烘 烤 到 ℃ 的 高 温山 直 接 在 冷 状态 下 进 行浇钢 ， 所以 人 们 把 这 种 使用 绝热 板 的 中间罐 叫做 “ 冷中间 罐 ” 。 使 川 “ 冷 中间堆” 时 ， 可 以 不 用 中间罐盖 ， 而只 在钢 液 面 上加 一层 保 护 渣粉 ， 就 能起到保 温 和减 少热 辐射 的作 用 。 当钢水 与 绝热 板接触 时 ， 在 绝热 板 的 表面 先形 成 一层 不 透气 的烧结层 ， 然 后 随 温度梯度 继 续 向深 度方 向延 仲 、 最 后 生成 的烧结层 深度 约为 毫米 。 用 这 种 绝热 板 砌 的 中间罐必 须继 续使 用 ， 不能 中途 冷却 。 绝热板 受热 又 冷 却 以 后 就会粉 化而报 废 。 囚 此 它 更适 用 于 多炉连 浇 。 “ 冷 中间 罐” 的优点是 了省燃 料 。 一 不需特 设 的 中间 罐 烘 烤站 ， 一 岁省 一 二作 面 积 。 中间罐 的 保温性好 ， 注入 中间罐 的 钢水 温度 比用 普通 中间 罐 时 一 可低 ℃
(3)中间罐在浇铸结束时生成的残钢壳少，使钢水的成坯率可提高约0.4%。 (4)钢液传到中间罐壁的热量少，减少中间罐的变形。 (5)浇铸结束时由于罐内残钢壳薄而冷却后的绝热板又粉化变松，所以中间罐易于清 理，减少了中间罐的修砌时间。 2.钢流保护措施 为了防止钢流的氧化，减少铸坯的氧化夹杂，从盛钢桶到中间罐和从中间罐到结晶器的 钢流都采取了保护的措施。钢流保护装置有三种类型，第一类是伸入钢水中的伸入式水口， 第二类是惰性气体密封的保护罩，第三类是液化氮保护装置。浇铸小于120毫米的小方坯时， 伸入式水口及保护套管都较难伸入结晶器内，所以只能采用第三类保护措施。Concast公 司宣称〔5)：采用他们发展的液化氮保护装置时，能使低炭钢铸坯中的宏观夹杂物减少47%， 针孔减少61%。浇铸高炭钢铸坯时，宏观夹杂物可以减少61%，针孔可减少44%，由于结 晶器内钢液面上复盖着液化氨及氨气，使结晶器的润滑油烧损也减少了65%以上。浇铸120 毫米方坯时，每吨钢消耗4~6升液化氨。 采用液化氮保护流入结晶器的钢流时，其保护效果很好，但有其缺点，那就是会使铸坯 表面产生“冷重迭”，降低了铸坯的表面质量。产生这一缺陷的原因是液化氮的温度很低 (液化氮的气化点为一195℃)导致了结晶器中初凝的坯壳强烈过冷，使之迅速收缩而脱离 结晶器壁，新注入的钢水便填充了由此而产生的间隙，因而造成“冷重迭”。 3。电磁搅拌 电磁搅拌的作用是使铸坯液芯部分的钢水产生运动，改善液芯与坯壳之间的热交换情 况，降低二者之间的热梯度。并能把初生成的树枝晶苗打碎，促成等轴晶的发展，达到减少 偏析和疏松，提高铸坯质量的目的。电磁搅拌的另一优点是扩大了浇铸温度的范围，钢水在 中间罐内的过热温度可以提高20~50℃。这就可以使出钢温度有较大的波动范围，还可延长 浇铸时间而不出现水口冻结的事故。较高的浇铸温度可以使钢液内的夹杂物易于上浮，因而 提高了铸坯的纯诘度。经过电磁搅拌的连铸坯其内部组织均匀，在轧成钢材时可以用较小的 压缩比。 电磁搅拌器供电的频率和功率是根据搅拌器与铸坯液芯间的距离及铸坯断面的大小而确 定的。在板坯连铸机上，为了防止铸坯的鼓肚，二冷的夹辊不能不用，只能将搅拌器安装在内 弧的夹辊外面，该处的夹辊需用不锈钢作。这就要求搅拌器有较大的穿透力，所以常用1~3 赫兹的低频电流和较大的功率(400~800千伏安)。对方坯连铸机，搅拌器可以贴近铸坯， 可以采用较小的功率和较高的频率，大方坯连铸机可用15~25赫兹的频率，小方坯连铸机可 用35赫兹或工频其功率约为200~400千伏安〔6)。 电磁搅拌器可以安装在连铸机的任何位置，通常是装在结晶器下口2~3米处，也可以装 在结晶器处。为了减少结晶器壁的涡流损失，可以把结品器分成上下两部分，上部用铜制 造，下部用不锈钢制造。浇铸圆坯时，在结晶器上安装电磁搅拌器可以使结晶器内的钢液产 生旋转运动，形成抛物线形的钢液面，夹杂物聚集在凹面中心易于捞出。因旋转而产生的离 心力可使初凝的坯壳与结晶器壁有较好的接触，使坯壳厚度比较均匀。浇铸板坯和大方坯 时，结品器内钢液面上一般都有保护渣粉，若是在结晶器上安装电磁搅拌器时，为了不把保 护渣搅乱，只能采用直线电机类型的搅拌器。 电这搅拌器的电参数须结合铸坯断面及安装位置妥善选定，如选定不当，就会在液固相 交界处和进入搅拌区时生成“亮带”形负偏析。它是由于在狭小的区域内过大的加速钢液的 72
中间罐 在浇铸结 束时生成 的残钢壳少 ， 使 钢水 的成坯率可提高约 。 钢 液传到 中间罐 壁 的热 量少 ， 减少 中间罐 的变形 。 浇铸结束时 由于 罐 内残钢 壳薄而 冷却后 的绝热 板又 粉 化变松 ， 所以 中 间罐易于清 理 ， 减少 了中间罐 的修砌 时间 。 钢流保 护措施 为了防止钢流 的氧化 ， 减少铸坯 的氧化夹杂 ， 从盛 钢桶 到 中间罐 和从中间罐到结晶器 的 钢 流都采取 了保护 的措施 。 钢 流保护装置有三 种 类型 第一类是伸入钢水中的伸入 式水 口 第二类是惰性气体密封 的保 护罩， 第三类 是 液化氮保 护装 置 。 浇铸小于 毫米 的小方坯时 ， 伸入 式水 口 及保护套管都较 难伸入 结 晶器 内 ， 所以 只 能 采用 第三类保护措施 。 公 司 宣 称 〕 采用 他 们发展 的液 化氮保护装 置 时 ， 能使低炭 钢铸坯中的宏观 夹杂物减少 ， 针孔减少 。 浇铸 高炭钢铸坯 时 ， 宏 观 夹杂 物可以减少 ， 针孔可 减少 ， 由于结 晶器 内钢液面 上复盖着液化氮及 氮气 ， 使 结 晶器 的润滑油烧损 也 减少 了 以 上 。 浇铸 。 毫米方坯 时 ， 每 吨钢 消耗 升液化氮 。 采用 液化氮保 护流入结 晶器 的钢流 时 ， 其保 护效果 很好 ， 但有其缺点 ， 那 就是会使铸坯 表面产生 “ 冷重选 ” ， 降 低 了铸坯 的表面 质 量 。 产生这一 缺 陷的 原 因是液 化氮的温度很低 液化氮的气化点为 一 ℃ 导致 了 结 晶器 中初 凝 的坯 壳 强烈过 冷 ， 使 之迅速 收缩而脱 离 结 晶器 壁 ， 新 注入 的钢水便填充 了 由此 而产生 的间隙 ， 因而造成 “ 冷重 迭” 。 电磁搅拌 电磁搅拌 的作用 是 使 铸坯 液芯部 分 的 钢 水产生运动 ， 改善液芯与坯 壳之间 的热 交 换情 况 ， 降低 二者之 间的热梯度 。 并 能 把 初生成 的树枝 晶苗打 碎 ， 促成 等轴 晶 的发展 ， 达到减少 偏析和疏 松 ， 提高铸坯质量 的 目的 。 电磁搅拌的 另一 优点是扩大 了浇铸温度 的范围 ， 钢水在 中间罐 内的过 热 温度可 以 提高 ℃ 。 这就可 以 使 出钢 温度有较大 的波动 范 围 ， 还可延长 浇铸时间而不 出现 水 口 冻 结 的事故 。 较高的浇铸 温度可以使钢液 内的夹杂物 易于 上浮 ， 因而 提高 了铸坯 的纯洁度 。 经过 电磁搅拌 的连铸坯其 内部组织均匀 ， 在轧成 钢材时可 以用 较小 的 压缩 比 。 电磁搅拌器 供 电的频率 和 功率 是根据 搅拌器 与铸坯液芯 间 的距 离及铸坯断 面 的大小而确 定 的 。 在板 坯 连铸机上 ， 为 了防止铸坯 的鼓肚 ， 二冷 的夹辊不 能不用 ， 只 能将搅拌器安装在 内 弧 的夹 辊外 面 ， 该处 的夹 辊需用不 锈钢作 。 这 就要 求搅拌 器有较大 的穿透力 ， 所以 常用 赫 兹 的低 频 电流 和 较大 的功率 千伏安 。 对方坯 连铸机 ， 搅拌器可 以 贴近 铸坯 ， 可 以 采用 较小 的功率 和 较高 的频率 ， 大方 坯 连铸机可用 赫 兹 的频率 ， 小 方坯 连铸机可 用 赫 兹或工频其 功率 约为 千伏安 〕 。 电磁搅拌器 可 以 安装在连 铸机 的任何位 置 ， 通 常是装在 结 晶 器 下 口 米处 ， 也可 以装 在 结 晶器 处 。 为 了减少 结 晶器 壁 的 涡 流 损 失 ， 可 以 把结 晶器 分成 上下 两 部分 ， 上部用铜 制 造 ， 下部用 不 锈钢制造 。 浇铸圆坯 时 ， 在 结 晶器 上安装 电磁搅拌器 可以 使结 品器 内的钢液产 生旋转运 动 ， 形 成抛 物线形 的钢 液面 ， 夹 杂 物聚集在 凹面 中心 易于 捞出 。 因旋转而产生 的离 心力可使 初 凝 的坯壳与结 晶 器 壁有较好 的接触 ， 使坯 壳厚 度 比较均匀 。 浇铸板坯 和大方坯 时 ， 结 晶 器 内钢液面 上一般都有保 护 渣粉 ， 若 是在 结 晶器 上安装 电磁搅拌器 时 ， 为 了不 把保 护 渣搅 乱 ， 只 能采 用直 线 电机类型 的搅拌 器 。 电滋搅拌 器 的 电参数须 结合铸坯 断 面 及 安装 位 置妥善选定 ， 如选定 不 当 ， 就 会在 液 固 相 交 界 处 和进 入 搅拌区 时生成 “ 壳带 ” 形 负偏析 。 它是 由于在 狭小 的 区 域 内过 大 的加 速 钢 液 的
流动所致。，钢液流动愈缓和，则此亮带愈轻徽。要抑制亮带的产生，就要适当扩大搅拌的面 积，防止电磁场的集中。 4.压绵浇铸、多点弯曲及多点矫直 (1)关于多点弯曲和多点矫直 铸坯的弯曲或矫直、都是使铸坯的曲率半径发生变化，其物理性质是一样的。这里所讨 论的是指带有液芯的铸坯被弯曲或被矫直的问题。用立弯式连铸机进行浇铸时，铸坯须先经 弯曲，然后又被矫直。现代化的高速弧形连铸机，其铸坯也是在带有液芯时被矫直的。由于 坯壳在液固相交界处（简称两相区）比较脆弱，在弯曲或矫直时所产生的延伸率如果超过一 定数值就会产生裂纹，造成内部缺陷。为此，采取了多点弯曲或多点矫直的措施。 铸坯只通过三个作用辊进行弯曲或矫直时，叫做一点弯曲或矫直，它使铸坯形成一个半 径为R的曲率。其两相区坯壳的延伸举为： (D-28),.1 Ei= 2 XR 式中：)一钢坯以度， 8一坯壳厚度。 铸坯通过三个以上的作用辊，使之按递增或递减的顺序产生多个不同的曲率半径R:时， 叫做多点弯曲或矫直。两相区的坯壳通过每一弯曲或矫直点时产生的延伸率为： c,'=(D-2 2 2x(RR) 式中R,,R-1,R:-2-一按顺序递减的各个半径。 两相区允许的延伸*随所铸的钢种而定。对于高炭钢，高强度钢及合金钢取ε，'为0.1%。 对低炭钢取e,'为0.2~0.4%。 两相区的坯壳承受弯曲或矫直力时，还会产生蠕变，其变形量大致是和蠕变时间的平方 根成正比的。进行多点弯曲或矫直时，同时也就延长了蠕变时间，起到了辅助弯曲或矫直的 作用。日本住友金属工业的鹿岛厂在一台半径为5.8米的弧形连铸机上，采用了5点矫直，成 功地浇出了厚度为300毫米的板坯〔7)。 (2)关于压缩浇铸 压缩浇铸工艺也是为了使两相区坯壳在弯曲或矫直时其延伸率不超过允许值的措施。美 国钢铁公司首先在他们的立弯式连铸机上采用了这一措施。他们在连铸机的二冷区内，设置 了上、中、下三组用直流电机驱动的夹辊，用递减的速度向下拉坯，这样就使每两组驱动辊 之间的铸坯产生一定的纵向压应力，用以抵消一部分该处还壳在被弯曲时所产生的拉应力及 延伸变形。 压缩浇铸的原理同样可以应用在弧形连铸机的矫直区内。 把多点弯曲或矫直和压缩浇铸结合起来，可以进一步提高拉坯速度，改善铸坯质量。在 新设计的大型连铸机上都采用了这两种措施。 5.连续铸还的浸水冷却 旧的板坯连铸车间，一般是使铸坯在冷床上进行空冷或喷水冷却。所需厂房及输送辊道 等设备的投资较多。考虑到在连铸的板坯中除了少数特殊钢需要进行级冷以外，其余绝大多 数钢种都可进行急冷。所以近几年来发展了板坯浸水冷却的工艺。其流程如下： 在连铸机输出辊道旁边设有冷却水池，池内有很多排桩式冷却架，从连铸机送来的热板 73
流 动所致 。 钢液流动愈缓 和 ， 则此 亮带 愈轻微 。 要 抑 制亮带 的产生 ， 就要适 当扩大搅拌 的面 积 ， 防止 电磁场 的集中 。 压 编浇幼 、 多点奇曲及 多点矫直 关于 多点弯 曲和多点矫直 铸坯 的弯 曲或矫直 、 都是使 铸坯 的 曲率半径 发 生 变化 ， 其物理性质是一样 的 。 这里 所讨 论 的是 指带有液 芯 的铸坯 被弯 曲或被矫 直 的 问题 。 用立弯式 连铸机进 行 浇铸 时 ， 铸坯 须 先经 弯 曲 ， 然 后 又 被矫直 。 现代 化 的高速 弧形 连铸机 ， 其铸坯 也是 在带有液 芯 时被矫直 的 。 由于 坯 壳在液 固相交 界处 简称两 相 区 比较脆弱 ， 在 弯 曲或矫直 时所产生 的延 伸率如果 超过一 定数值 就会产 生裂 纹 ， 造成 内部缺 陷 。 为此 ， 采 取 了多点弯 曲或多点矫 直 的措施 。 铸坯只 通过 三个作用 辊进行弯 曲或矫直 时 ， 叫做一点弯 曲或矫直 ， 它使 铸坯形 成一个半 径为 的 曲率 。 其 两相 区坯 壳 的延 伸率为 。 ‘ 二 一 各 一 一 一 浪 式 中 － 钢坯 厚度， 乙－ 坯壳厚 度 。 铸坯 通过 三个 以 上 的作用 辊 ， 使 之 按 递 增 或 递减 的顺 序产 生多个不 同 的 曲率半径 ‘ 时 ， 叫做多点弯 曲或矫 直 。 两 相 区 的坯 壳通 过每 一弯 曲或矫直 点 时产生 的延 伸率为 一 己 一 了 一 一 毛 ‘ 一 ‘ 式 中 ‘ ， 、 一 ， ‘ － 按顺 序 递减 的各个半径 。 两 相 区 允许 的延 伸率 随所铸 的钢种 而定 。 对 于 高炭 钢 ， 高强度钢 及 合金钢取 。 “ 为 。 对低 炭钢 取 。 “ 为 。 两 柑区 的坯 壳承 受弯 曲或矫直 力时 ， 还会产 生蠕变 ， 其 变形量大致是 和蠕变时 间 的 平方 根成 正 比 的 。 进 行多点弯 曲或矫直 时 ， 同时也就延长 了蠕变 时 间 ， 起到 了辅助弯 曲或矫 直 的 作用 。 日本 住友金属工业 的鹿 岛厂在一 台半径为 米 的弧形连铸机上 ， 采用 了 点矫直 ， 成 功地浇 出 了厚 度为 毫米的板坯 〔 〕 。 关于压 缩 浇铸 压 缩 浇铸工 艺 也是 为 了使 两 相 区坯 壳在弯 曲或矫直 时 其延伸率不超过 允 许值 的措施 。 美 国钢铁公 司首先在他 们 的立弯式 连铸机 上采用 了这一措施 。 他 们 在连铸机 的二 冷 区 内 ， 设 置 了上 、 中 、 下三 组用直 流 电机驱动 的夹辊 ， 用 递减 的速 度 向下 拉坯 ， 这样就 使每两 组驱 动辊 之 间 的铸坯产生一定 的纵 向压应 力 ， 用 以 抵 消一部分该 处坯壳在被弯 曲时所产生 的拉应 力及 延 伸 变形 。 压 缩浇铸 的原 理 同样可 以 应 用 在 弧形 连铸机 的矫直 区 内 。 把多点弯 曲或矫直 和压缩 浇铸结 合起来 ， 可 以 进 一步提高拉坯 速 度 ， 改善铸坯 质 量 。 在 新 设计 的大型 连 铸机 上都采用 了这 两种措施 。 连续铸坯 的及 水冷却 旧 的板坯 连铸 车间 ， 一般是使铸坯 在冷床 上进 行 空 冷 或喷 水冷却 。 所需厂 房 及输送 辊道 等 设备 的投 资较 多 。 考虑 到在 连铸 的板坯 中除 了少数特 殊 钢 需要 进 行缓 冷 以 外 ， 其余 绝大多 数钢种 都可进 行急 冷 。 所 以 近 几年来发展 了板坯 浸 水 冷却 的工 艺 。 其 流程 如下 在连铸机输 出辊道旁 边设 有冷却水 池 ， 池 内有很多排桩 式 冷却架 ， 从 连铸机送来 的热板
坯在输出辊道上用翻钢机将板坯翻转90°，然后用过跨钳式吊车把侧边向上的板坯吊起并横 移到冷却池内的桩式支架上，浸在水中进行冷却。冷却水的深度比铸坯上表面高约400毫米， 铸坯下表面水深至少1米。钳式吊车卸下板坯以后，就近又把池内已冷却的板坯吊回到输出 辊道上，输送到精整跨间或板坯库去。如此循环吊运，使钳式吊车没有空行程。 浸水冷却的板坯，板型平直，不会变形，表面的氧化铁皮也因水淬而剥落下来，使得铸 坯表面清洁，为下一步的检验及精整工序创造了良好的条件。 以美国大湖钢厂为例〔8)，他们用一台弧形连铸机浇铸240×2600毫米板坯，采用上述的 浸水冷却工艺。铸坯在冷却池内停留30分钟就冷却了。连铸机的生产能力为350吨/小时，如 果使铸坯在冷床上冷却，就需要4000米2面积，如果喷水冷却，则需3000米面积，采用浸水 冷却只用500米2就够了。由于浸水冷却时间短，铸坯氧化损失也小，其氧化铁皮的重量仅为 板坯重量的0.11~0.13%。冷却池的存水量为757米3，水的循环量为45.4米3/分。 三、几种新型的连铸机 1.高心连铸机 离心连铸机也叫旋转连铸机。它是一种立式装置。连铸机的主体从切割装置以上部分都 是围绕垂直轴心作旋转运动。钢水从偏离结晶器中心的切线方向注入，由于铸机旋转所产生 的离心力就使钢水及初凝成的薄壳与结晶器壁有较密切的接触，改善了凝固条件，同时又使 钢水形成凹面，把夹杂物聚集在中心，易于捞出。用这种设备铸出的圆坯，其内部及表面质 量都很好。可以用它直接穿孔并轧成优质无缝钢管。这种离心连铸机的缺点是结构比较复 杂，使用及维护都比较麻烦。 2.水平连铸机 早在半个多世纪以前，人们就用水平连铸机浇铸有色金属了。用来成功地浇出钢坯还是 近几年才做到的。 水平式连续铸钢机的技术关键在于结晶器 中间罐水口 与中间罐联接处的耐火材料。英国Davy- 结品器 Loewy公司首先采用了如图1所示的氮化硅隔 离环，才使这种水平铸钢机宣告成功。日本钢 管公司于1977年购买了英国的专利、设计了新 一代的水平连铸机，于1978年投入工业生 产。〔9〕〔10) 水平连铸机的结晶器是和中间罐一起作拉 一停一推的周期运动的。停—一推运动的 化硅隔离环 耐火泥 周期时间为1~1.1秒，其中停的时间为0.8秒。 图1水平连铸结晶器 采用这种振动方式可以避免拉断坯壳。目前浇 铸的铸坯断面为70~150毫米圆坯及95毫米方坯，浇铸速度为1~3.5米/分，最高可达4米/分。 低、中炭钢，低合金钢，轴承钢及不锈钢等都试浇过。所用的氨化硅隔离环必须与结晶器装 配得非常精密，一个附离环可浇钢坯300米，约重30吨。为了提高隔离环的韧性，在配料制作 时加入了5~15%氨化湖。 水平连铸机的优点是设备高度小，可以安装在地面上，不需很高的厂房及很高的操作平 台，基建投资省，维修方便。由于中间罐和结晶器形成一个封闭系统，钢流不会氧化，所以 74
坯在输出辊道 上用 翻 钢 机将板坯 翻转 “ ， 然后用过 跨 钳式 吊车把 侧边 向上 的板坯 吊起并横 移到 冷却池 内的桩 式 支架 上 ， 浸在 水 中进 行冷却 。 冷却水 的深度比铸坯 上表面 高约 。毫米 ， 铸坯下 表面 水深 至少 米 。 钳 式 吊车卸下板坯 以后 ， 就近 又 把池内巳冷却 的板坯吊 回到输 出 辊道上 ， 输送 到 情整 跨间 或板坯库去 。 如 此循环 吊运 ， 使 钳式 吊车没有空 行程 。 浸水冷却 的板坯 ， 板型 平直 ， 不 会变形 ， 表面 的氧化铁皮也 因水淬而剥 落下来 ， 使得铸 坯 表面 清洁 ， 为下 一 步 的检验及 精整工 序 创造 了 良好 的条 件 。 以 美 国大湖 钢厂 为例 〔 〕 ， 他 们用一 台弧形连铸机浇铸 毫米板坯 ， 采用 上述 的 浸水 冷却工 艺 。 铸坯在 冷却 池 内停 留 分 钟就 冷却 了 。 连铸机 的生产 能力为 。 吨 小 时 ， 如 果使铸坯 在冷床上冷却 ， 就需要 米 忿 面积 ， 如果 喷水冷却 ， 则 需 。 。米 名 面积 ， 采用 浸水 冷却只 用 米 “ 就够 了 。 由于浸水冷却时间短 ， 铸坯 氧化损失也小 ， 其 氧 化铁皮 的重 量仅 为 板坯重 量 的 。 冷却 池 的存水量为 米 ， ‘ 水 的循环 量为 米 “ 分 。 三 、 几 种新型 的连 铸机 离心连 铸机 离心 连铸机也 叫旋转连铸机 。 它是一种立式装置 。 连铸机 的主 体从 切 割装 置 以 上部分 都 是 围绕垂直 轴心 作旋 转运 动 。 钢水从偏 离结晶器 中心 的切线 方 向注入 ， 由于铸 机旋 转所产生 的 离心力就使钢 水及初 凝成 的薄壳与结 晶 器壁有较密切 的接触 ， 改善 了凝 固条件 ， 同时又使 钢水形成 凹 面 ， 把 夹杂物聚集在 中心 ， 易于 捞出 。 用 这种 设 备 铸 出 的圆坯 ， 翔勺部及 表面质 量都很好 。 可 以 用 它直接 穿孔 并轧成 优质无缝钢 管 。 这种 离 心连 铸机 的缺 点是 结构 比 较复 杂 ， 使 用 及维护 都 比较麻 烦 。 水平连 铸机 早 在半个多世纪 以 前 ， 人 们就用 水平连铸机浇铸有 色金 属 了 。 用来成 功地浇出钢坯还 是 近几年才做到 的 。 水平式 连 续铸钢机 的技 术关键在于 结 晶器 与 中间 罐联接 处 的耐 火 材 料 。 英 国 公 司首先采 用 了如图 所示 的氮化硅隔 离环 ， 才使 这 种水平铸 钢机宣 告成 功 。 日本钢 管 公司于 年购 买 了英 国的专利 、 设计 了新 一代 的 水平 连铸 机 ， 于 年投入 工业 生 产 。 〔 〕 〔 〕 水平连 铸机的结晶 器是 和 中间罐一起作拉 － 停－ 推 的周 期运动 的 。 停－ 推运动 的 周 期 时 间为 秒 ， 其 中停的时间为 秒 。 采用 这种 振 动方式 可以避 免拉断坯 壳 。 目前浇 铸 的铸坯断 面为 毫米圆坯及 毫米方坯 ， 结 晶 器 中间 旅 水 口 让 一 图 水平连铸结晶器 浇铸速 度为 米 分 ， 最 高 可 达 米 分 。 低 、 中炭钢 ， 低 合 金钢 ， 轴承钢 及 不 锈钢 等都试 浇过 。 所用 的 氮化硅 隔 离环必 须 与 结 晶器装 配得 非 常精密 ， 一 个隔 离环 可浇 钢坯 米 ， 约 重 。 吨 。 为了提 高隔 离环的韧性 ， 在配料 制 作 时加入 了 氮化硼 。 水平 连铸机 的 优点 是 没备 高度小 ， 可 以 安装 在地 面 上 ， 不 需很高 的厂房及 很高 的 操 作 平 台 ， 基建投 资省 ， 维修方 便 。 由于 中间 罐 和 结 晶 器形 成 一个封 闭系统 ， 钢流不会氧 化 ， 所 以