第一篇：連鑄及爐外精煉自動(dòng)化技術(shù) 教案

第1章

爐外精煉工藝概述

爐外精煉是把轉(zhuǎn)爐、平爐或電爐中所煉的鋼水移到另一個(gè)容器中(主要是鋼水包)進(jìn)行精煉的過(guò)程，也叫“二次煉鋼或鋼包精煉”。爐外精煉把傳統(tǒng)的煉鋼分成兩步，第一步叫初煉，在氧化性氣氛下進(jìn)行爐料的熔化、脫磷、脫碳和主合金化；第二步叫精煉：在真空、惰性氣氛或可控氣氛下進(jìn)行脫氧、脫硫、去除夾 雜、夾雜物變性、微調(diào)成分、控制鋼水溫度等。

各種爐外精煉方法的工藝各不相同，其共同的特點(diǎn)是：有一個(gè)理想的精煉氣氛，如真空、惰性氣體或還原性氣體；采用電磁力、吹惰性氣體攪拌鋼水；為補(bǔ)償精煉過(guò)程中的鋼水溫度降損失，采用電弧、等離子、化學(xué)法等加熱方法。

鋼包精煉設(shè)備應(yīng)滿足以下基本要求：

(1)調(diào)節(jié)鋼水溫度，達(dá)到連鑄所要求的澆注溫度范圍；

(2)提高鋼水清潔度，特別是減少鋼中大型夾雜物的含量；

(3)降低鋼中氣體含量(如氫、氮含量H<2×10“)；

(4)降低鋼中有害雜質(zhì)(如硫、磷)含量；

(5)使鋼水中溫度和成分均勻化，并微調(diào)成分使成品鋼的化學(xué)成分范圍非常窄；

(6)改變鋼中夾雜物的形態(tài)和組成，改善鋼水的流動(dòng)性；

(7)減輕煉鋼爐的冶煉負(fù)荷，縮短冶煉周期，提高生產(chǎn)率；

(8)鋼包精煉爐成為煉鋼爐和連鑄機(jī)之間的一個(gè)“緩沖器“平衡兩者之間的生產(chǎn)節(jié)奏，有利于提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)率。

1.1 RH循環(huán)真空脫氣精煉

通常在煉鋼工業(yè)上使用兩種真空循環(huán)脫氣法，單連通管法或稱DH工藝及雙連通管綾或稱為RH工藝?，F(xiàn)代的單連通管DH的脫氣設(shè)備如圖1—1所示

1.1.2RH真空精煉的設(shè)備(1)RH真空室(2)排氣裝置。

(3)鐵合金加料系統(tǒng)。(4)真空室的加熱裝置。(5)真空室支撐設(shè)備

1.1.3 RH真空精煉鋼水循環(huán)機(jī)理

下部設(shè)有兩根環(huán)流管的脫氣室，在脫氣處理時(shí)，將環(huán)流管插入鋼水?一一定深度，然后啟動(dòng)真空泵，真空室被抽成真空。由于真空室內(nèi)外壓力差，鋼水從兩根插入管上升到與壓差相等的高度，即循環(huán)高度B與此同時(shí)，上升管輸入驅(qū)動(dòng)氣體(氬氣及其他惰性氣體、反應(yīng)氣體)，驅(qū)動(dòng)氣體由于受熱膨脹以及壓力由t1降到t2，而引起等溫膨脹，即上升管內(nèi)鋼水與氣體混合物密度降低，而驅(qū)動(dòng)鋼水上升像噴泵一樣涌人真空室內(nèi)，使真空室內(nèi)的平衡狀態(tài)受到破壞。為了保持平衡一部分鋼水從下降管回到鋼包中，這樣鋼水受壓差和驅(qū)動(dòng)氣體的作用，不斷從上升管涌人真空室內(nèi)，經(jīng)過(guò)脫氣后的鋼水W經(jīng)下降管回到鋼包內(nèi)，周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)了鋼水循環(huán)。并在脫氣室內(nèi)脫除氣體。

1.2 LF爐鋼包精煉

LF是70年代初由日本開(kāi)發(fā)成功，并大量推廣，成為當(dāng)代最主要的爐外精煉設(shè)備。LF具有以下工藝優(yōu)點(diǎn)：

精煉功能強(qiáng)，適宜生產(chǎn)超低硫、超低氧鋼；

具有電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高； 具備攪拌和合金化功能，易于實(shí)現(xiàn)窄成分控制，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性； 采用渣鋼精煉工藝，精煉成本低；設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較少。

LF精良過(guò)程順序

1.3 CAS/CAS-OB鋼包精煉

鋼包吹氬精煉法

鋼包內(nèi)噴吹惰性氣體(Ar氣)攪拌工藝(底吹或頂吹法)，又稱“鋼

包吹氬”技術(shù)是最普通也是最簡(jiǎn)單的爐外處理工藝。

其主要冶金功能是均勻鋼水成分、溫度、促進(jìn)夾雜物上浮。通常鋼包吹氬的氣體攪拌強(qiáng)度為0.003～0.01Nm3/t·min CAS-OB 為了解決鋼水升溫的問(wèn)題，日本又在CAS上增設(shè)頂吹吹氧槍和加鋁丸設(shè)備，通過(guò)溶入鋼水內(nèi)的鋁氧化發(fā)熱，實(shí)現(xiàn)鋼水升溫，通常稱為CAS-OB工藝。

CAS-OB工藝的工作原理是在一個(gè)密閉、惰性、無(wú)渣的環(huán)境下，通過(guò)鋁的氧化反應(yīng)放熱使鋼水升溫，并在此惰性氣氛下加入合金。

1.4 其他幾種爐外精煉法（包括輔助的精煉措施）

1）VOD ? VOD是Vacuum(真空)、Oxygen(氧)和Decarburization(脫碳)三個(gè)詞第一個(gè)字母的組合，表示真空條件下吹氧脫碳。

? 該方法是1965年西德首先開(kāi)發(fā)應(yīng)用的，它是將鋼包放入真空罐內(nèi)從頂部的氧槍向鋼包內(nèi)吹氧脫碳，同時(shí)從鋼包底部向上吹氬攪拌。

? 此方法適合生產(chǎn)超低碳不銹鋼，達(dá)到保鉻去碳的目的，可與轉(zhuǎn)爐配合使用。

它的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了低碳不銹鋼冶煉的必要的熱力學(xué) 和動(dòng)力學(xué)的條件——高溫、真空、攪拌。

? VOD具有吹氧脫碳、升溫、吹氬攪拌、真空脫氣、造渣合金化等冶金手段，適用于不銹鋼、工業(yè)純鐵、精密合金、高溫合金和合金結(jié)構(gòu)鋼的冶煉。

? 其基本功能概括為：

? 吹氧升溫、脫碳保鉻； ? 脫氣；

? 造渣、脫氧、脫硫、去夾雜； ? 合金化。

（2）AOD(Argon Oxygen Decarbrization)? 不銹鋼的工業(yè)性生產(chǎn)開(kāi)始于上世紀(jì)20年代，到目前為止，它的冶煉工藝技術(shù)也一直在發(fā)展和改進(jìn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ? 允許選用更廉價(jià)的原料，降低生產(chǎn)成本。如采用高碳或中碳鉻鐵代替價(jià)格昂貴的微碳鉻鐵或金屬鉻，應(yīng)用不銹鋼返回料以回收合金元素。

? 能生產(chǎn)出高純度、高均勻性的不銹鋼，特別是生產(chǎn)超純不銹鋼。在冶煉過(guò)程中能大幅度地去除原材料中帶入的碳、硫、磷、氣體、夾雜以及其他有害元素。

? 冶煉工藝能更好地與連鑄配合。如冶煉的生產(chǎn)率能適應(yīng)連鑄的要求。

AOD法就是為了解決上述問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的一種冶煉高鉻不銹鋼的專用方法。

? AOD冶煉不銹鋼的主要優(yōu)點(diǎn)是：

? 因?yàn)槭谴等霘怏w進(jìn)行精煉，所以設(shè)備投資比VOD少2倍以上；

? 工藝易掌握，易冶煉超低碳不銹鋼；

? 鋼的質(zhì)量高，與電爐相比，氫氧含量可分別降低25～65%和25～30%，因是吹氬的強(qiáng)攪拌，硫含量很低，可生產(chǎn)≤0.001%的超低硫不銹鋼。

? 在大氣壓力下向鋼水吹氧的同時(shí)，吹入惰性氣體(Ar)，通過(guò)降低PCO以實(shí)現(xiàn)脫碳保鉻。? AOD精煉效果：

? 氣體。AOD法精煉的不銹鋼，其氣體含量明顯地低于電弧爐返回吹氧法冶煉的產(chǎn)品。由于氫的降低，不銹鋼針孔缺陷明顯減少。

? 氮含量比電爐冶煉低30%～60%，降低氮含量對(duì)改進(jìn)鉻不銹鋼沖擊性能有重要作用。

? 夾雜。由于在整個(gè)冶煉過(guò)程中，特別是在預(yù)還原和精煉時(shí)仍噴吹氣體，所以AOD法所煉的鋼中，基本上消除了大顆粒夾雜，細(xì)小夾雜也比電爐所煉的同鋼種要低。夾雜物主要是出鈣硅酸鹽組成，其顆粒細(xì)小，分布均勻。

? 脫硫。AOD法吹煉的還原階段，具有極為優(yōu)越的脫硫條件。對(duì)于超低硫的鋼種，采用雙渣法，可將鋼中的硫脫到10×10-6以下。這種深度脫硫的效果是不銹鋼的真空精煉法所難以達(dá)到的。

? 有害微量元素的去除。在AOD法精煉中，能夠有效地去除諸如鉛、鉍、銻、錫等有害的微量元素。如我國(guó)的一座18tAOD爐所煉的不銹鋼，這些有害元素一般都在10×10-6以下。（3）噴吹法

噴吹法是用載氣（Ar）將精煉粉劑流態(tài)化，形成氣固兩相流，經(jīng)過(guò)噴槍，直接將精煉劑送入鋼液內(nèi)部。由于在噴吹法中精煉粉劑粒度小，進(jìn)入鋼液后，與鋼液的接觸面積大大增加。因此，可以顯著提高精煉效果。

? 爐外精煉中鋼液的精煉劑一類為以鈣的化合物（CaO或CaC2）為基的粉劑或合成渣，另一類為合金元素如Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。

? 將精煉劑加入鋼液中，可起到脫硫、脫氧，去除夾雜物，夾雜物變性處理以及合金成分調(diào)整的作用。（4）喂絲法

喂絲法是將易氧化，密度小的合金元素置于低碳鋼包裹線中，通過(guò)喂絲機(jī)將其送入鋼液內(nèi)部。

? 喂絲法的優(yōu)點(diǎn)是：

? 可防止易氧化的元素被空氣和鋼液面上的頂渣氧化，準(zhǔn)確控制合金元素添加數(shù)量，提高和穩(wěn)定合金元素的利用率；

? 添加過(guò)程無(wú)噴濺，避免了鋼液再氧化； ? 精煉過(guò)程溫降小； ? 設(shè)備投資少； ? 處理成本低。

第2章 爐外精煉檢測(cè)儀表和專用傳感器

爐外精煉檢測(cè)用的儀表和專用傳感器因工藝流程和設(shè)備的不同而不同 , 但大體上可以 分成以下幾類 : 鋼水溫度和成分的檢測(cè) , 真空槽和氣體的檢測(cè) , 噴吹系統(tǒng)(包括載氣和粉劑)的計(jì)量?jī)x表 , 渣厚、液位等其他儀表。一般通用的儀表如重量、壓力、流量、溫度、鋼水中渣的 檢測(cè)等 2.1 鋼水成分分析用檢測(cè)儀和專用傳感器

鋼水成分分析用的方法有熱電勢(shì)法、電化學(xué)法、發(fā)光分光法、微粒子生成法、氣體平衡分 壓測(cè)定法、排放廢氣煙塵分析和粘附移送法等。爐外精煉爐主要分析鋼水中的碳、氧、續(xù)、氫、硅、磷等的含量 2.1.1 鋼水定碳檢測(cè)儀表與傳感器

其原理是凝固定碳法 , 即在需要檢測(cè)鋼水中的碳含量時(shí)由機(jī)械手的測(cè)碳插槍把鋼水定 碳測(cè)量頭插入到鋼水中 , 在鋼水溶化了鋼水入口處的薄鋼片以后 , 鋼水進(jìn)入到取樣杯中 , 這時(shí)鋼水定碳測(cè)量頭中的熱電偶測(cè)得的電勢(shì) E，從 A 點(diǎn)上升到最高 點(diǎn) B, 當(dāng)鋼水開(kāi)始凝固時(shí) , 由于放出結(jié)晶熱 , 熱電偶電勢(shì) E 即從 C 點(diǎn)開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)保持 不變 , 即出現(xiàn) ”平臺(tái) “, 過(guò) ”平臺(tái) “ 以后 , 溫度即迅速下降。這 ”平臺(tái) “ 的位置(即溫度)與鋼水中 含碳量成函數(shù)關(guān)系 , 根據(jù)碳溫對(duì)照表 , 在準(zhǔn)確找出這段 ”平臺(tái) “ 后即可求得鋼水中的含碳量。

2.1.2 鋼水定氧檢測(cè)儀表與傳感器

采用高溫固定電能解質(zhì)制成氧濃差電池測(cè)量頭 , 進(jìn)行鋼水定氧 , 與現(xiàn)有各定氧法相比有 下列優(yōu)點(diǎn) :(1)設(shè)備簡(jiǎn)單 , 不需要取樣、取樣設(shè)備;(2)把氧測(cè)量頭插入鋼水中 , 約 5~10s, 就 可產(chǎn)生穩(wěn)定的氧電勢(shì)供檢測(cè)儀表指示和記錄 , 分析過(guò)程簡(jiǎn)單;(3)能直接測(cè)出鋼水中的活氧 度;(4)能測(cè)出鋼水中的溶解氧量 , 由于后者與脫氧平衡有直接關(guān)系 , 更有利于確定脫氧劑的 加入量而改進(jìn)脫氧操作。

圖 2-2 定氧測(cè)量頭的原理和結(jié)構(gòu) 2.1.3 鋼水中氫含量的在線檢測(cè)

鋼水中氫含量在線檢測(cè)的原理是測(cè)量該氣體的分壓而得出氫含量根據(jù) Sievert 定律

2.1.4 鋼水中錳含量的在線檢測(cè)

2.2鋼水中全元素的在線檢測(cè)(1)Ar氣吹人生成微粒方法。

(2)激光照射生成微粒子法。這是阿拉莫斯研究所開(kāi)發(fā)的。(3)閃光放電生成微粒子法。

(4)使鋼水液面直接發(fā)光的激光激發(fā)法。2.3脫氣槽氣體成分分析裝置

爐外精煉脫氣槽氣體成分分析系統(tǒng)主要由取樣頭、過(guò)濾器箱和分析儀表三部分組成

爐氣流從 No.1 和 N0.2 取樣頭進(jìn)入 No.1 和 N0.2 過(guò)濾器 , 再經(jīng)管道和分析儀表箱外 卡凝器等氣體處理裝置及電磁閥、調(diào)節(jié)閥、分析儀表。分析儀表一般為紅外線分析儀或氣相色譜儀(如國(guó)內(nèi)引進(jìn)美國(guó)瓦利安公司技術(shù)制造的 SP-3400 型氣相色譜儀,微機(jī)控制,采用熱導(dǎo)檢測(cè)器、氫火焰檢測(cè)器、填充柱、毛細(xì)管柱分離；通過(guò)多閥切換 ,信號(hào)自動(dòng)切換,能實(shí)現(xiàn)一次進(jìn)樣, 多維色譜分析 , 快速分析氣體中CO,C 烏等含量),近年來(lái)更有使用質(zhì)譜儀以提高精度和減少滯后時(shí)間。

第3章 爐外精煉的基礎(chǔ)自動(dòng)化

基礎(chǔ)自動(dòng)化按其性質(zhì)來(lái)說(shuō)可分為三部分:(1)過(guò)程量的檢測(cè)與控制,簡(jiǎn)稱回路控制即溫、壓力、料位等過(guò)程量的測(cè)控;(2)電氣傳動(dòng)控制,主要是各個(gè)電氣設(shè)備的順序控制和起、停及聯(lián)鎖等;(3)中央監(jiān)視與操作。在爐外精煉中,基礎(chǔ)自動(dòng)化的功能大致包括以下幾個(gè)部分 :(1)數(shù)據(jù)采集,包括爐外精煉工藝過(guò)程的主要參數(shù)的檢測(cè);(2)自動(dòng)控制,即爐外精煉工藝過(guò)程中 , 主要工藝參數(shù)的自動(dòng)控制以達(dá)到爐外精煉的最終目標(biāo);(3)電氣傳動(dòng)順序控制,即對(duì)爐外精煉所有的電氣設(shè)備按工藝所要求的順序進(jìn)行控制、鎖、起停;(4)故障報(bào)警,包括工藝過(guò)程參數(shù)的超限報(bào)警,以及電氣、儀表、設(shè)備本身的故障報(bào)警 ,這些報(bào)警又分成輕、中、重三度報(bào)警;(5)數(shù)據(jù)處理,對(duì)精煉過(guò)程中所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ) , 以供控制、顯示和打印用 , 要處理包括差壓、流量的開(kāi)方 , 溫度壓力補(bǔ)正等運(yùn)算 , 消耗按班、日、月的累計(jì)計(jì)算以及歷 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)趨勢(shì)記錄等一系列的運(yùn)算顯示;(6)在精煉過(guò)程中接受上位機(jī)的設(shè)定值進(jìn)行 SPC(設(shè)定值控制),包括數(shù)學(xué)模型設(shè)定以人工智能如模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等指令并進(jìn)行控制;(7)畫面顯示,包括 CRT 上顯示工藝流程畫面、操作畫面、工藝參數(shù)趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)、圖形畫面等;(8)數(shù)據(jù)記錄,包括班報(bào)、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、報(bào)警記錄以及專門的報(bào)表如合金投入量、喂絲重 等;(9)數(shù)據(jù)通訊,包括 PLC 之間 ,PLC 和 DCS 之間,上下位機(jī)之間的通訊。雖然爐外精煉 許多不同的工藝流程 , 但上述功能都是一樣的,只是由于工藝流程不同而導(dǎo)致各項(xiàng)的具體內(nèi)容不同。3.1 RH真空精煉裝置基礎(chǔ)自動(dòng)化

真空精煉工藝流程主要分成 7 個(gè)系統(tǒng) , 鋼包運(yùn)輸系統(tǒng)、鋼包處理站、真空系統(tǒng)、真空加熱系統(tǒng)、合金上下料系統(tǒng)、真空室部件修理和更換系統(tǒng)以及真空部件修理、砌造系統(tǒng)

3.1.1RH 基礎(chǔ)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集功能

RH 真空精煉裝置基礎(chǔ)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集功能包括:鋼包小車鋼包頂升系統(tǒng)的鋼包鋼水重量稱量;真空室系統(tǒng)的耐火材料內(nèi)襯溫度;真空泵系統(tǒng)的冷凝器冷卻水流量、壓力和溫度、作水溫度、密封缸液 ,蒸汽總管流量、壓力和溫度,蒸汽噴射泵的蒸汽壓力 ,主真空間后真空度,廢氣流量、壓力和溫度,氣體冷卻器前后廢氣溫度,氣體冷卻器溫度及冷卻隔板排氣流量,真空閥前真空度;鐵合金系統(tǒng)的各料倉(cāng)料位,真空料罐真空度;真空室煤氣加熱系統(tǒng)的主燒嘴煤氣、氧氣、空氣流量和壓力,點(diǎn)火燒嘴煤氣及壓縮空氣壓力,真空室加熱溫度,排氣煙罩內(nèi)壓力;鋼水測(cè)溫定氧系統(tǒng)的鋼水溫度和氧含量;真空室插入管吹氧吹氮系統(tǒng)的氫 / 氮支管流量和壓力,氫 / 氮插入管流量;設(shè)備冷卻水系統(tǒng)各冷卻點(diǎn)的各冷卻水流量、壓力和溫度;真空室底和插入管煤氣烘烤系統(tǒng)的煤氣和空氣流量壓力;真空處理水系統(tǒng)的凈循環(huán)水水位、甚度、壓力和流量;能源介質(zhì)系統(tǒng)的壓縮空氣、氧氣、氧氣、氮?dú)?、焦?fàn)t煤氣、水等總管流量、壓力等數(shù)據(jù)采集。

3.1.2 Rh基礎(chǔ)自動(dòng)化自動(dòng)控制功能

驅(qū)動(dòng)氣體和冷卻浸漬管流量自動(dòng)控制體統(tǒng) RH真空室壓力自動(dòng)控制體統(tǒng) RH-KTB氧槍氧流量自動(dòng)控制系統(tǒng) RH蒸汽總管壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.2 LF-VD鋼包爐真空精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化（1）數(shù)據(jù)采集（2）自動(dòng)控制

（3）電氣傳動(dòng)順序控制（4）故障報(bào)警 3.3 CAS/CASOB 鋼包精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化

CAS/CASOB 其基礎(chǔ)自動(dòng)化的功能如下 :(1)數(shù)據(jù)采集 CAS/CASOB 鋼包精煉的數(shù)據(jù)采集包括吹氧流量(含溫度和壓力補(bǔ)正)壓力,攪拌時(shí)各料倉(cāng)及投人料斗料位,鐵合金及升溫鋁用稱量值,鋼水升溫時(shí)用氧氣壓力流量,氧槍位置,吹氧時(shí)間,鋼水溫度和氧含量(用消耗式測(cè)溫和定氧測(cè)量頭測(cè)量)除塵系;的差壓等。

(2)自動(dòng)控制。CAS/CASOB 鋼包精煉的自動(dòng)控制包括 : 攪拌用氧氣流量和攪拌時(shí)間:定等控制,鐵合金及升溫用鋁稱量及投入控制,鋼水升溫時(shí)用氧流量和壓力以及吹氧時(shí)間

CASOB 具體操作如下 : 鋼水包吊運(yùn)至處理站,對(duì)位后,開(kāi)始底部強(qiáng)吹氧氣 , 約 1min,吹開(kāi)鋼水表面渣 ,立即下罩,同時(shí)測(cè)溫取樣,按計(jì)算好的合金稱量 , 不斷吹氧,稍后,即可加入鐵合金攪拌,如需補(bǔ)償降溫,可用氧槍吹氧升溫或投入升溫用鋁。

3.4 IR-UT鋼包精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化

由下列設(shè)備組成 :(l)供氧氣攪拌用的升降機(jī)械和氫槍;(2)供氧氣用的升降機(jī) 械和氧槍;(3)升降帶隔離罩的包蓋裝置;(4)噴吹石灰粉、CaSi 粉罐及槍管;(5)包蓋和隔離 罩;(6)合金料倉(cāng)、卸料器和稱量斗小車;(7)除塵系統(tǒng)等

IR-UT 鋼包精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化的主要功能如下 :(1)數(shù)據(jù)采集(2)自動(dòng)控制系統(tǒng)(3)電氣傳動(dòng)順序控制

(4)故障報(bào)警

3.5 喂絲機(jī)自動(dòng)化

喂絲機(jī)進(jìn)行喂絲時(shí),首先開(kāi)啟油泵,然后壓下鋁線(或包含不同料的包芯線), 打開(kāi)支撐松抱閘, 放開(kāi)鋁線壓緊裝置,最后開(kāi)動(dòng)電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)鋁線卷筒,把鋁線加到鋼水包中進(jìn)行脫氧

3.6 VOD爐外精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化

爐外精煉基礎(chǔ)自動(dòng)化的主要功能如下(1)數(shù)據(jù)采集(2)自動(dòng)控制。

(3)電氣傳動(dòng)順序控制。(4)故障報(bào)警。

第4章 爐外精煉過(guò)程控制自動(dòng)化

4.1 爐外精煉過(guò)程控制自動(dòng)化采用的硬件和軟件

過(guò)程控制自動(dòng)化級(jí)(L2)大都使用常規(guī)的過(guò)程計(jì)算機(jī),如美國(guó) DEC 公司的 VAX 系列計(jì) 算機(jī),近來(lái)更多應(yīng)用小型機(jī),如 ALPHLA 系列小型機(jī),也有使用 SUN 工作站

4.2 爐外精煉過(guò)程控制自動(dòng)化級(jí)（L2）的功能

爐外精煉過(guò)程控制自動(dòng)化級(jí)的功能主要有以下幾個(gè)方面 :(1)試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)處理。由全廠分析中心計(jì)算機(jī)把各種原料(合金等投入物)分析結(jié)果以及全廠分析計(jì)算機(jī)或精煉爐前快速分析或轉(zhuǎn)爐、電爐計(jì)算機(jī)的鋼水成分送爐外精煉過(guò)程 控制計(jì)算機(jī) , 后者作合理性的檢查后 , 存入原料分析值文件 , 并由 CRT 自動(dòng)顯示。

(2)數(shù)據(jù)采集。大都由基礎(chǔ)臼動(dòng)化級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并經(jīng)網(wǎng)絡(luò) j 二傳給過(guò)程機(jī) , 其中還包 含某些手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。大致有以下四類數(shù)據(jù) :1)原始數(shù)據(jù) , 如爐外精煉的轉(zhuǎn)爐爐次、鋼水溫 度、重量、成分等。2)處理過(guò)程中及處理后的數(shù)據(jù) , 如爐外精煉 Ef 真空處理裝置的環(huán)流氧氣、爐氣成分、排氣量和溫度 , 處理后的鋼水溫度和成分等。3)數(shù)學(xué)模型以及技術(shù)計(jì)算所需 數(shù)據(jù) , 包括手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。4)打印報(bào)表所需數(shù)據(jù)。

(3)跟蹤。跟蹤的內(nèi)容包括 : 爐外精煉的轉(zhuǎn)爐爐次、鋼水參數(shù)、出鋼時(shí)間、對(duì)爐外精煉的 要求

(4)生產(chǎn)指令的接受與發(fā)布。

(5)生產(chǎn)操作管理。如各個(gè)料倉(cāng)料位和庫(kù)存量管理、合金稱量和加入管理、處理時(shí)間管 理等

(6)模型運(yùn)算、優(yōu)化與人工智能的應(yīng)用

(7)技術(shù)計(jì)算。輸入有關(guān)爐外精煉的相關(guān)數(shù)據(jù) , 按計(jì)算式集進(jìn)行計(jì)算(8)數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)顯示包括公共畫面(CRT 畫面目錄、菜單、計(jì)算機(jī)再啟動(dòng)、數(shù)據(jù)設(shè) 定等畫面)、工藝流程畫面、CRT 數(shù)據(jù)處理畫面(各過(guò)程數(shù)據(jù)測(cè)定值、通道、掃描狀態(tài)、采集許 可標(biāo)志、狀態(tài)、未加工原始數(shù)據(jù)等畫面)、數(shù)學(xué)模型及技術(shù)計(jì)算結(jié)果以及設(shè)定控制或操作指導(dǎo) 專門顯示畫面、管理畫面(如各個(gè)料倉(cāng)料位和庫(kù)存量管理、合金稱量和加入管理、處理時(shí)間管 理等畫面)、工藝參數(shù)畫面(如時(shí)序列曲線、趨勢(shì)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線等畫面)、信息及處理實(shí) 績(jī)畫面、各類報(bào)表畫面等

(9)數(shù)據(jù)記錄。數(shù)據(jù)記錄包括打印日?qǐng)?bào)、月報(bào)、報(bào)警記錄、噴吹或投入量報(bào)表以及顯示畫面的硬拷貝等

(10)數(shù)據(jù)通訊。

4.3 爐外精煉過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型和人工智能

A 合金模型

第5章 典型的爐外精煉自動(dòng)化系統(tǒng)

5.1 華凌漣鋼熱軋板廠LF爐自動(dòng)化系統(tǒng)

LF 爐過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)由1臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和3臺(tái)PC 機(jī)組成。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的主要 功能是存儲(chǔ)工藝數(shù)據(jù)及生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù),為模型及報(bào)表提供數(shù)據(jù)支持;同時(shí),數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器也完成部分?jǐn)?shù)據(jù)通訊任務(wù)。PC 機(jī)的主要功能是:提供報(bào)警監(jiān)視,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,進(jìn)行模型數(shù)值 計(jì)算,完成數(shù)據(jù)通訊等 5.2 鞍鋼第三煉鋼廠ANS-OB鋼水處理裝置自動(dòng)化系統(tǒng)

ANS-OB 工藝控制要求(1)渣量控制

(2)吹氫排渣控制

(3)浸漬管浸入深度控制。(4)底吹氧氣強(qiáng)度控制(5)頂吹氧氣控制(6)氧槍槍位控制。(7)氧鋁比控制。(8)合金加人量控制

5.2.3ANS-OB 的自動(dòng)化儀表系統(tǒng) 系統(tǒng)的特點(diǎn)為 :(1)控制能力強(qiáng)。(2)優(yōu)良的可擴(kuò)展性

(3)實(shí)現(xiàn)真正的 CRT 畫面操作。(4)靈活的系統(tǒng)構(gòu)成(5)高度可靠 系統(tǒng)功能為 :(1)9 個(gè)合金料槽料位越限報(bào)警(2)稱量斗稱量

(3)鋼水溫度和自由氧含量測(cè)量(4)氧槍冷卻氧氣流量控制(5)鋼包吹氧控制

5.2.5.2 控制管理功能 控制管理功能有 :(1)生產(chǎn)計(jì)劃。(2)跟蹤

(3)DJSOB 處理

(4)其他。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)有 ANSOB 處理中 主用參數(shù)維護(hù)畫面 , 工藝負(fù)責(zé)人可通過(guò)計(jì)算機(jī)人員進(jìn)行修改。計(jì)算機(jī)具有檢查功能 , 包括檢 查 DJSOB 處理所涉及的過(guò)程是否停止工作(若發(fā)現(xiàn) , 可自動(dòng)啟動(dòng))、過(guò)程機(jī)與 YEWPACK 司 PLC 之間通訊是否正確

第6章 連續(xù)鑄鋼技術(shù)

6.1 連續(xù)鑄鋼過(guò)程簡(jiǎn)述

在鋼鐵的歷史上，采用連續(xù)鑄鋼技術(shù)之前，一般是將鋼水注到鋼錠模內(nèi)鑄成鋼錠，然后再將其加工成要求的加工尺寸，但這種工藝的成材率較低，生產(chǎn)成本較高，為此，冶金工作者開(kāi)發(fā)了連續(xù)鑄鋼技術(shù)，簡(jiǎn)稱連鑄技術(shù)。連鑄是使鋼水連續(xù)的通過(guò)連鑄機(jī)（結(jié)晶器、二冷區(qū)、空冷區(qū)）變成固態(tài)鋼坯（連鑄坯），發(fā)生連續(xù)凝固。

連鑄運(yùn)動(dòng)過(guò)程是將鋼水轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)鋼的過(guò)程，這一轉(zhuǎn)變過(guò)程伴隨著固態(tài)鋼成型、固態(tài)相變、液固態(tài)相變、銅板與鑄坯表面的換熱、冷卻水與鑄坯表面間的復(fù)雜換熱，鋼水是由鋼水包-中間包-結(jié)晶器-二次冷卻-空冷區(qū)-切割-鑄坯（根據(jù)用戶要求切割成一定長(zhǎng)度）。在整個(gè)連鑄過(guò)程鋼水發(fā)生相變、鑄坯經(jīng)受彎曲、矯直等一些變化。6.2 連續(xù)鑄鋼的發(fā)展

連續(xù)鑄鋼技術(shù)是鋼鐵工業(yè)繼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐之后又一次重要的技術(shù)革命，常規(guī)的連鑄概念是美國(guó)的連鑄工作者亞瑟（B.Atha，1886年）和德國(guó)土木工程師達(dá)勒恩（R.M.Daelen，1887 年）提出來(lái)的，他們的建議中包括水冷上下敞口結(jié)晶器、二次冷卻段、引錠桿、夾輥和鑄坯切割裝置等設(shè)備，許多特征與今天的連鑄機(jī)相似。幾十年以后，在1920～1935年，連鑄過(guò)程主要是用于有色金屬，在銅、鋁領(lǐng)域已成功得到工業(yè)化應(yīng)用，這時(shí)的典型鑄機(jī)是固定結(jié)晶器和低的澆鑄速度，液芯長(zhǎng)度很少有超過(guò)結(jié)晶器長(zhǎng)度的，這類鑄機(jī)的長(zhǎng)度比較低，這對(duì)有色金屬工業(yè)中的小爐子冶煉來(lái)說(shuō)基本能滿足要求，但對(duì)煉鋼生產(chǎn)的大爐子，且鋼水的澆鑄溫度又比較高、導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容大、凝固速度慢等，采用這種連鑄機(jī)澆鑄顯然是不可能的。于是在世界范圍內(nèi)，大量的涌現(xiàn)出關(guān)于連鑄的專利，顯示出人們對(duì)連鑄的興趣。6.3 連鑄工藝及設(shè)備

鋼包又稱盛鋼桶、鋼水包和大包等，是用于盛鋼水的，并在鋼包中對(duì)鋼水進(jìn)行精練處理等工藝操作。鋼水包是由外殼、內(nèi)襯、和注流控制機(jī)構(gòu)三部分組成，如圖所示。

鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)能夠在轉(zhuǎn)臂上承接兩個(gè)鋼包，一個(gè)用于澆鑄，另一個(gè)處于待澆狀態(tài)。回轉(zhuǎn)臺(tái)可以減少換包時(shí)間，有利于實(shí)現(xiàn)多爐連澆，同時(shí)回轉(zhuǎn)臺(tái)本身可以完成異跨運(yùn)輸。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)有直臂式和雙臂式兩種，圖9.20 為直臂鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。直壁式回轉(zhuǎn)臺(tái)是兩個(gè)鋼包分別座落在回轉(zhuǎn)臺(tái)一直壁的兩端，同時(shí)做回轉(zhuǎn)和升降動(dòng)作，雙壁式回轉(zhuǎn)臺(tái)的每個(gè)臂可單獨(dú)旋轉(zhuǎn) 90?，各臂可單獨(dú)升降，鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)有 各自獨(dú)立的稱量系統(tǒng)。為了適應(yīng)連鑄工藝的需要，目前鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)趨于多功能化，增加了吹氬、調(diào)溫、傾翻倒渣、加蓋保溫等功能。

連鑄結(jié)晶器

結(jié)晶器是連鑄機(jī)的重要部分，連鑄坯的許多缺陷與結(jié)晶器的操作和設(shè)計(jì)因素有關(guān)。鋼水在結(jié)晶器內(nèi)冷卻，形成初生坯殼，而這一過(guò)程是在坯殼與結(jié)晶器壁連續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)下完成的，因此要求結(jié)晶器具有良好的導(dǎo)熱性和剛性，且要有耐磨性，高的使用壽命。二次冷卻裝置

出結(jié)晶器的連鑄坯凝固坯殼厚度僅有 8～15mm，鑄坯的中心仍為液態(tài)鋼水，為使鑄坯快速凝固及實(shí)現(xiàn)順利拉坯，在結(jié)晶器之后還設(shè)置了二次冷卻裝置。

鑄坯切割設(shè)備

鑄坯的切割設(shè)備是在澆鑄過(guò)程中將鑄坯切割成所需要的定尺長(zhǎng)度。鑄坯的切割設(shè)備可分為兩大類，一是火燃切割設(shè)備，二是機(jī)械切割設(shè)備。

機(jī)械切割設(shè)備

機(jī)械剪切也是在連鑄拉坯過(guò)程中將鑄坯剪斷。機(jī)械剪切機(jī)按動(dòng)力源可分為電動(dòng)和液壓兩類；按剪切機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式可分為擺動(dòng)式和平行式兩類；按剪切機(jī)布置方式可分為臥式、立式和 45?傾斜式三類，臥式用于立式連鑄機(jī)，立式和傾斜式用于弧形連鑄機(jī)。

第7章 連鑄機(jī)檢測(cè)儀表

7.1 常規(guī)檢測(cè)儀表

常規(guī)檢測(cè)儀表主要包括壓力檢測(cè)儀表、流量檢測(cè)儀表、溫度檢測(cè)儀表、重量檢測(cè)儀表等

7.1.1壓力檢測(cè)

壓力檢測(cè)儀表在連鑄機(jī)中主要應(yīng)用在冷卻水壓力、氫氣壓力、氧氣壓力、煤氣壓力和空 氣壓力等的檢測(cè)

常用的壓力指示儀表有模片壓力表、模盒式壓力表、彈簧管式壓力表等 , 常用的壓力(差 壓)變送器有電容式壓力(差壓)變送器、硅半導(dǎo)體壓力(差壓)變送器等

7.1.1.1電容式壓力(差壓)變送器

電容式壓力(差壓)變送器具有安裝使用方便、精 度高(0.25 級(jí))、性能穩(wěn)定、堅(jiān)固耐振、單項(xiàng)過(guò)載保護(hù)性 能好、安全防爆等優(yōu)點(diǎn) 7.1.1.2硅半導(dǎo)體壓力變送器

硅半導(dǎo)體壓力變送器的敏感元件是在半導(dǎo)體硅圓片的應(yīng)變敏感部位擴(kuò)散出阻值相同的 電阻 , 并做成膜盒狀

硅半導(dǎo)體壓力變送器具有精度高(0.1%)、溫度性能好、使用維修方便 , 可直接安裝在管 道上、抗干擾能力強(qiáng)、能工作在惡劣的環(huán)境中等特點(diǎn) 7.1.2 流量檢測(cè)

7.1.2.1冷卻水流量的檢測(cè)

連鑄設(shè)備用冷卻水包括結(jié)晶器冷卻水、二次冷卻水和機(jī)器用玲卻水三種 冷卻水流量的檢測(cè)不僅是保證設(shè)備安全運(yùn)行 , 鑄坯質(zhì)量可靠的重要因素 , 也是確定熱交換程度 , 計(jì)量能 源消耗的基礎(chǔ)。其中結(jié)晶器冷卻水和二次冷卻水的檢測(cè)尤為重要。確定他們的流量值 , 主 要依據(jù)鑄坯斷面尺寸、鋼種、拉坯速度、水壓、鋼水溫度以及冷卻水進(jìn)口溫度等工藝條件。常 用的冷卻水流量檢測(cè)儀表可選用電磁流量計(jì)、射流式流量計(jì)(又叫渦流式流量計(jì))等。

7.1.2.2 各種氣體的流量檢測(cè)

連鑄設(shè)備的氣體系統(tǒng)主要有鋼水吹氧和澆鑄保護(hù)用氫氣 , 中間包干燥與預(yù)熱用煤氣和 空氣 , 切割機(jī)用煤氣和氧氣 , 霧化冷卻用的空氣等 , 為了保證生產(chǎn)安全運(yùn)行 , 鑄坯的質(zhì)量和能 源消耗計(jì)量需要對(duì)上述氣體進(jìn)行流量檢測(cè)

7.1.3 液位檢測(cè)

在連鑄機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中 , 液位是一個(gè)非常重要的物理參數(shù) , 其主要體現(xiàn)在結(jié)晶器鋼水液 位的檢測(cè)和水處理各種罐的液位檢測(cè)等方面

水處理中的液位檢測(cè)儀可分為差壓式液位計(jì)、超聲波式液位計(jì)、電容式液位計(jì)

差壓式液位計(jì)的原理 , 是以容器中液位的任意一點(diǎn)作為靜壓 , 以這點(diǎn)到液面的距離是和 液體的密度和重力加速度的乘積成正比的 , 假設(shè)液體的密度和重力加速度是已知的 , 由此就 能根據(jù)測(cè)得壓力求得液面的距離 , 也就是知道了液位

這種液位檢測(cè)儀在使用時(shí)必須注意 :(1)差壓變送器安裝的位置必須比最低液位要低。(2)如果液體的密度發(fā)生了變化必須對(duì)儀表進(jìn)行補(bǔ)正。(3)液體的波動(dòng)能使差壓變送器的輸 出造成不穩(wěn)定 , 在采集該數(shù)據(jù)時(shí)要進(jìn)行濾波。(4)導(dǎo)壓配管要做成直線配管。

超聲波液位計(jì)的原理如圖 78 所示 , 即從超聲波發(fā) 送接收器發(fā)出超聲波在液面發(fā)生反射 , 然后再由超聲波超聲波發(fā)送接收器 發(fā)送接收器接收 , 測(cè)得的發(fā)出到接收的時(shí)間 , 就可以知道液位。

這種液位檢測(cè)儀的特征是 :(1)超聲波的速度是隨氣體的種類、溫度不同而不同 , 所以要 進(jìn)行氣體溫度的補(bǔ)正。(2)是非接觸測(cè)定所以壽命長(zhǎng)。(3)沒(méi)有移動(dòng)部件點(diǎn)檢維護(hù)都很簡(jiǎn) 單。(4)小型、量輕 , 易于安裝

電容式液位計(jì)作為相對(duì)電極的電容量是隨電極間存在液體的導(dǎo)電率的變化而變化的 , 在同心圓筒之間有液體在變化的情況

這種電容式液位計(jì)的特點(diǎn)是 :(1)檢測(cè)器的構(gòu)造簡(jiǎn)單生變化 , 容易造成誤差(2)在測(cè)量時(shí)沒(méi)有移動(dòng)部位 , 所以使用壽命長(zhǎng)。(3)由于液體溫度、密度的變化 , 導(dǎo)電率就發(fā)生變化 , 容易造成誤差 7.1.4 重量檢測(cè)

在連鑄機(jī)中重量檢測(cè)應(yīng)用是很普遍的 , 而且在鑄坯撓鑄過(guò)程中是一個(gè)很重要的檢測(cè)量 , 如鋼包中鋼水的重量關(guān)系到如何控制鋼水包的滑動(dòng)水口 , 以及提供生產(chǎn)數(shù)據(jù);中間包中鋼水 的重量直接關(guān)系到中間包鋼水液面的控制和最佳切控的計(jì)算

7.1.5 溫度檢測(cè)

澆注鋼水溫度一般在 1600 ℃左右 , 采用快速熱電偶進(jìn)行測(cè)量

連鑄機(jī)的溫度檢測(cè)一般分為三個(gè)方面 , 即高溫的鋼水溫度測(cè)量、進(jìn)出水溫度的測(cè)量、板坯表面溫度檢測(cè)。

為了保證溫度檢測(cè)的正確性 , 三線制、四線制兩種測(cè)溫傳感器的安裝必須注意以下幾個(gè)方面 :(1)測(cè)溫傳感器在管道上安裝應(yīng)保證測(cè)溫傳感器與流體充分接觸 , 因此要求測(cè)溫傳感器避著被測(cè)介質(zhì)的流向 , 至少要與被測(cè)介質(zhì)的流向成 900, 切勿與被測(cè)介質(zhì)成順流。

(2)對(duì)于熱電偶傳感器 , 如果所安裝的管道公稱直徑小于 5O mu 對(duì)于熱電阻傳感器如果所安裝管道公稱直徑小于 8O mL 應(yīng)將傳感器安裝在加裝的擴(kuò)大的管道上。

(3)傳感器的工作端應(yīng)處于管道中流速最大之處。熱電偶熱電阻保護(hù)套管的末端應(yīng)超過(guò)流速中心線。

(4)要有足夠的插入深度 , 以減少測(cè)量的誤差 7.1.6 拉速的檢測(cè)

拉速是由連鑄機(jī)設(shè)備條件和產(chǎn)量要求而確定的重要工藝參數(shù) , 它的檢測(cè)對(duì)澆鑄速度、結(jié) 晶器液面高度、冷卻水流量及切割速度等各方面都有影響 , 同時(shí)也是這些參數(shù)控制的主要依 據(jù)。在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)拉速進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的檢測(cè)

7.2 連鑄機(jī)過(guò)程參數(shù)檢測(cè)儀表或傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)

如何選擇合適的連鑄機(jī)參數(shù)檢測(cè)儀表或傳感器主要考慮以下幾個(gè)方面 :(1)測(cè)量范圍。測(cè)量范圍指儀表或傳感器所能檢測(cè)參數(shù)的最大、最小值之間的范圍。

最大值與最小值之差稱為量程 , 被測(cè)參數(shù)的變化范圍應(yīng)在量程范圍之內(nèi) , 常用的被測(cè)量值應(yīng) 在量程的 23 以上 , 最小的測(cè)量值也應(yīng)在量程的 10% 以上。

(2)精度。精度是由儀表或傳感器的最大測(cè)量誤差與量程之比的百分?jǐn)?shù)表示的 , 精度 等級(jí)由百分號(hào)前的有效數(shù)字來(lái)確定。

（3)分辨率。分辨率是指儀表或傳感器能夠檢測(cè)(區(qū)分)最小被測(cè)信號(hào)的能力 , 能夠檢 測(cè)參數(shù)的最小值越小 , 分辨率越高。分辨率也是靈敏度的一種表現(xiàn)形式。它的選擇主要依 據(jù)的是工藝要求 , 在電子秤的應(yīng)用中也被稱作感度

(4)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。動(dòng)態(tài)響應(yīng)是指在規(guī)定的精度范圍內(nèi) , 儀表或傳感器在輸入滿量程信號(hào) 時(shí) , 達(dá)到指示滿量程所需要的時(shí)間 , 例如 10 II15,0.5s 等。這個(gè)過(guò)渡時(shí)間越短 , 動(dòng)態(tài)響應(yīng)越 好。對(duì)于檢測(cè)變化較快的參數(shù)的儀表和傳感器 , 動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)應(yīng)予以特別的重視。

(5)使用環(huán)境。一般檢測(cè)儀表或傳感器都會(huì)給出使用環(huán)境條件 , 例如環(huán)境溫度 O ~ 50 ℃ , 相對(duì)濕度 75%, 供電電壓 ~220 V ± 15% 等。對(duì)于不滿足規(guī)定的使用條件 , 需要增加 一些措施 , 例如冷卻、加熱、密封等 , 來(lái)保證檢測(cè)儀表或傳感器的正常使用。(6)安裝條件。有些儀表或傳感器對(duì)于安裝是有條件的 , 例如需要水平或垂直安裝。

流量檢測(cè)儀表還有對(duì)于水平直管段長(zhǎng)度的要求。稱量系統(tǒng)儀表要求的安裝壓力傳感器要在 同一個(gè)平面之內(nèi)等。選擇儀表時(shí)要考慮這些特殊要求。

7.3 連鑄機(jī)特殊儀表 7.3.1 結(jié)晶器鋼水液位儀

結(jié)晶器鋼水液面的檢測(cè)為鋼水液面的高度控制提供依據(jù) , 是連鑄機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之 一 , 鋼水液面高度測(cè)量準(zhǔn)確 , 進(jìn)而控制得準(zhǔn)確 , 對(duì)保證鑄坯質(zhì)量 , 特別是防止非金屬夾雜物的 卷入 , 防止拉漏 , 提高鑄機(jī)的生產(chǎn)率和改善操作條件等方面 , 都起著很重要的作用。7.3.1.1 同位素放射式鋼水液位儀

同位素放射式鋼水液位儀由放射源、探測(cè)器、信號(hào)處理及輸出顯示等部分組成 , 如圖 7-20 所示。放射源通常采用 60 鉆或者 137 鎧兩種放射性元素 , 利用它們?chǔ)蒙渚€穿過(guò)被測(cè)鋼液 時(shí)一部分被吸收 , 而使γ射線強(qiáng)度變化 , 其變化規(guī)律是隨著鋼水液面高度的增加 , 能吸收γ 射線的區(qū)域擴(kuò)大 , γ射線強(qiáng)度減弱的越多。檢測(cè)出 y 射線強(qiáng)度變化就可以轉(zhuǎn)換出鋼水液面高度的變化

7.3.1.2 電渦流式鋼水液位儀

在結(jié)晶器鋼水液面上方安裝一個(gè)高頻勵(lì)磁線圈 , 它產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)在鋼水液面產(chǎn)生電 渦流 , 而這感生電渦流又產(chǎn)生磁場(chǎng) , 由于該磁場(chǎng)與高頻線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反 , 故而使高 頻線圈的阻抗發(fā)生變化。線圈阻抗的變化 , 在線圈材料及結(jié)構(gòu)、鋼種及溫度不變的情況下 , 只與鋼水液面高度成單值函數(shù)關(guān)系。只要檢測(cè)出高頻線圈阻抗的變化 , 就可以轉(zhuǎn)換成結(jié)晶 器鋼水液面位置的變化。

7.3.1.3 電磁式鋼水夜位儀

傳感器的發(fā)射線圈用交流勵(lì)磁 , 在結(jié)晶鋼水內(nèi)形成電渦流。此電渦流又產(chǎn)生磁通并能 被接收線圈所接收 , 接收線圈接收這兩次磁通后即產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)鋼水液面高度產(chǎn)生變 化時(shí) , 接收線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)即隨之變化 , 通過(guò)信號(hào)處理和標(biāo)定就能檢測(cè)出鋼水液面高度的變化數(shù)值 7.3.1.4 熱電偶式鋼水液位儀 熱電偶式鋼水液位儀是在結(jié)晶器鋼板壁內(nèi)部安裝一定數(shù)量彼此間隔保持一定距離的熱 電偶 , 熱電偶的正極為結(jié)晶器銅壁 , 負(fù)極用康銅。在水平面的結(jié)晶器內(nèi)部有鋼水 , 則熱電偶測(cè)得的輸出熱電勢(shì)較大 , 無(wú)鋼水時(shí)則熱電偶輸出熱電勢(shì)較小。熱電偶輸出的電勢(shì)大小 , 反映了結(jié)晶器壁溫度的高低。根據(jù)熱電偶處在不同的安裝位置所輸出的電勢(shì)大小的變化來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水液位高度的監(jiān)控

7．3.1.5 激光式鋼水淀位儀

該液位儀是根據(jù)測(cè)得激光發(fā)射到激光返還的時(shí)間間隔缸 , 通過(guò)計(jì)算來(lái)測(cè)得鋼水液面的高度

7.3.1.6 電極跟蹤式液位儀

在鋼水表面的保護(hù)渣深 5O mm 左右處 , 在撓鑄過(guò)程中 , 長(zhǎng)期插著電極。電極、保護(hù)渣、鋼水、結(jié)晶器形成一條電流通路 , 電阻值隨鋼水液面高度而變化

7.3.2 鋼渣流出檢測(cè)儀

鋼渣流出檢測(cè)儀有兩種形式 , 一種為渦流感應(yīng)式的 , 另一種為光導(dǎo)電式的

7.3.2.1 渴流感應(yīng)式鋼渣流出檢測(cè)儀

渦流感應(yīng)式鋼渣流出檢測(cè)儀是在鋼包或者中間包出鋼口的下方的鋼流保護(hù)裝置上安裝 一個(gè)閉合的通以高頻電流的檢測(cè)線圈,這一檢測(cè)線圈產(chǎn)生磁通φ 1, 在φ 1 的作用下,鋼水產(chǎn) 生電渦流凡 , 而 ie 又產(chǎn)生磁通φ2,φ2和φ1方向相反 , 并與鋼水的電導(dǎo)率有關(guān) ,當(dāng)鋼水變成 鋼渣時(shí) , 電導(dǎo)率減小,從而使 ie 減少,φ2也就隨之減少 這時(shí)檢測(cè)線圈中總磁通為φ = φ1+ φ2也就發(fā)生變化。當(dāng)鋼水成分、檢測(cè)線圈及安裝位置一定時(shí) ,φ的變化說(shuō)明檢測(cè)線圈的 阻抗發(fā)生變化。測(cè)得阻擾的變化經(jīng)信號(hào)處理就能區(qū)別流出來(lái)的是鋼水還是鋼渣 , 當(dāng)發(fā)現(xiàn)是 鋼渣時(shí)就緊急關(guān)閉水口 , 保證鋼渣不流入中間包和結(jié)晶器 , 保證鋼水質(zhì)量。

7.3.2.2 光導(dǎo)式鋼渣流出檢測(cè)儀裝置

該裝置將光導(dǎo)棒裝在鋼包與中間包之間的鋼流保護(hù)裝置上 , 由光導(dǎo)棒并經(jīng)光纖引至光 強(qiáng)度檢測(cè)器 , 鋼水中有無(wú)渣 , 光的強(qiáng)度不同 , 如發(fā)現(xiàn)光強(qiáng)度有明顯的變化 , 經(jīng)信號(hào)處理后 , 即 可發(fā)出報(bào)警信號(hào) , 立即關(guān)閉鋼包的水口 7.3.3 凝固厚度測(cè)定儀

鑄坯凝固殼厚度檢測(cè)有兩種方法 , 一是用射釘槍 , 把釘子打人要測(cè)厚度的鑄坯點(diǎn) , 由于 液相部分射釘熔化 , 拔出釘子后測(cè)量釘子的剩余長(zhǎng)度就得知凝固殼厚度。二是采用電磁超 聲法進(jìn)行非接觸檢測(cè) 7.3.4 輯距和輯到偏心度測(cè)定儀

測(cè)定儀其檢測(cè)器有編碼器和差動(dòng)變壓器等。其信號(hào)傳輸方式有存儲(chǔ)和元線傳輸式。檢測(cè)器為編碼器的方式其原理圖如圖 7-28 所示。

第8章 連鑄機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)

連鑄機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)控制的配置圖如圖 81 所示。作為連鑄機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng) , 由于微電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該包括三部分即 :(1)已成為電控系統(tǒng)的主干控制裝置的可編程序控制器;(2)電氣傳動(dòng)控制用的檢測(cè)器;(3)電氣傳動(dòng) 裝置。結(jié)合連鑄的工藝特點(diǎn) , 在設(shè)計(jì)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí) , 為了合理地配置硬件 , 應(yīng)考慮下 述幾條原則 :(1)連鑄機(jī)一般都采用一機(jī)多流的配置 , 在考慮電控設(shè)備配置時(shí) , 也應(yīng)以流為單位 , 設(shè) 置各自獨(dú)立的主干控制裝置可編程序控制器 , 以防止其中某一流發(fā)生故障時(shí) , 影響整個(gè)或者 其他流的正常工作。

(2)為適應(yīng)連鑄設(shè)備采用多級(jí)計(jì)算機(jī)控制的要求 , 主干控制裝置應(yīng)具備自己的數(shù)據(jù)總 線及 I/O 遠(yuǎn)距離擴(kuò)展總線 , 以實(shí)現(xiàn)電控系統(tǒng)與上位計(jì)算機(jī)和儀表控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。同

時(shí) , 便于與分散在現(xiàn)場(chǎng)的各種 I/0 設(shè)備的連接并進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)控制 , 即形成高級(jí)的 PC 網(wǎng)絡(luò)。

(3)由于連鑄設(shè)備的各主要的單體設(shè)備分布在不同的區(qū)域、不同的平臺(tái) , 為滿足對(duì)操作 監(jiān)視的工藝要求 , 除應(yīng)在主控室設(shè)置操作監(jiān)視設(shè)備外 , 在就地的各操作室如切割操作室、精 整操作室、液壓系統(tǒng)操作室等也應(yīng)有相應(yīng)的操作監(jiān)視設(shè)備 , 以便進(jìn)行設(shè)備的監(jiān)視、控制參數(shù) 的手動(dòng)調(diào)節(jié);同時(shí)應(yīng)設(shè)機(jī)旁操作箱 , 以滿足機(jī)旁操作和維護(hù)用。因此 , 在考慮主干控制裝置 時(shí) , 必須考慮這些功能。

(4)由于連鑄工藝是在不斷改進(jìn)和發(fā)展(如拉速加大等), 主干裝置的 I/0 點(diǎn)表 , 除應(yīng)滿 足當(dāng)前連鑄工藝要求外 , 應(yīng)富裕 15%~20%, 以備系統(tǒng)變更或擴(kuò)充時(shí)用。

(5)從提高可靠性的角度考慮 , 為保證在電控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí) , 仍能維持設(shè)備的正常運(yùn) 轉(zhuǎn) , 主干控制裝置通常采用冗余方式 , 一套運(yùn)行 , 另一套在線熱備用。但是隨著主干控制裝 置可編程序控制器可靠性的提高(運(yùn)行率可達(dá) 9.99%), 有的新建的連鑄機(jī)只用一套而不采 用冗余方式。8.1 電氣傳動(dòng)控制用的檢測(cè)

檢測(cè)器是連鑄傳動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分 , 檢測(cè)器提供的信號(hào)是設(shè)備聯(lián)鎖及自動(dòng)控 制時(shí)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)裝置起動(dòng)、增速、減速、制動(dòng)、停止等各種運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)。連鑄機(jī)檢測(cè)器主要 用于位置檢測(cè) , 如鑄坯頭、尾部的位置、引鏈桿的尾部位置、鑄坯的跟蹤位置、各單體設(shè)備傳 動(dòng)部位所處的位置、定尺長(zhǎng)度

等的檢測(cè)。

連鑄機(jī)常用的檢測(cè)器有 :(1)機(jī)械式限位開(kāi)關(guān)(2)凸輪控制器。(3)光電管檢測(cè)器(4)脈沖發(fā)生器(5)自整角機(jī)(6)接近開(kāi)關(guān)(7)微波檢測(cè)器

(8)元線感應(yīng)式位置檢測(cè)器(9)旋轉(zhuǎn)式分解器 8.2 電氣傳動(dòng)裝置

在連鑄機(jī)設(shè)備中 , 各單體設(shè)備運(yùn)行電機(jī)傳動(dòng)裝置的調(diào)速方式有直流調(diào)速和交流調(diào)速兩 種 , 直流調(diào)速由直流電機(jī)和直流調(diào)速裝置所組成 , 交流調(diào)速由交流電機(jī)和交流調(diào)速裝置所組成.在現(xiàn)代連鑄設(shè)備中 , 交流電動(dòng)機(jī)均采用鼠籠型電動(dòng)機(jī) , 交流調(diào)速的方式有很多種 , 例如 變頻調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、交流伺服系統(tǒng)、改變電子極對(duì)數(shù) , 改變定子電壓、改變轉(zhuǎn)子回路電阻等。但變頻調(diào)速是交流調(diào)速的基礎(chǔ)和主干內(nèi)容 , 事實(shí)證明它是最有發(fā)展前途的一種交流調(diào)速方式。8.3 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的操作方式

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的控制方式共有三類 , 即 : 自動(dòng)方式、半自動(dòng)方式和手動(dòng)方式 自動(dòng)方式是指電氣傳動(dòng)裝置根據(jù)主干控制裝置(如可編程序控制器)規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)程序、聯(lián)鎖和設(shè)定值 進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)和遠(yuǎn)距離運(yùn)轉(zhuǎn)

半自動(dòng)方式設(shè)備的動(dòng)作也是按規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)程序和聯(lián)鎖進(jìn)行的,但每一次要通過(guò)操作按鈕來(lái)起動(dòng),每次完成一個(gè)周期動(dòng)作后就停止 8.4 連鑄機(jī)單體設(shè)備的電氣傳動(dòng)控制

確定連鑄各單體設(shè)備主體傳動(dòng)控制方案是連鑄電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要解決的問(wèn)題。大型

板坯連鑄機(jī)采用的電氣傳動(dòng)控制主要單體設(shè)備有 :(1)鋼包回轉(zhuǎn)和升降;(2)中間包車的行走和中間包升降;(3)引鏈桿小車行走 , 引鏈桿提升裝置;(4)的結(jié)晶器振動(dòng)裝置 :(5)結(jié)晶器在線調(diào)寬;(6)夾送轆的拉坯 :(7)火焰切割機(jī)的行走 , 割槍平移 , 割槍升降;(8)切割區(qū)前后輯道;(9)板坯橫移臺(tái)車、推鋼機(jī)、垛板臺(tái) 8.4.1 鋼包固轉(zhuǎn)臺(tái)電氣傳動(dòng)控制

鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是澆注時(shí)用以接受鋼包和支撐鋼包的設(shè)備 , 在多爐連鑄時(shí) , 用它進(jìn)行鋼包的 快速更換 , 在設(shè)備發(fā)生故障時(shí) , 用它將正在澆注的鋼包迅速轉(zhuǎn)移到鋼包事故處理位置(鋼水 事故漏槽), 在安裝鋼包的長(zhǎng)水口時(shí)需要對(duì)鋼包進(jìn)行升降。所以主要電氣傳動(dòng)應(yīng)完成鋼包的回轉(zhuǎn)和升降 8.4.1.1 鋼包的回轉(zhuǎn)

鋼包的回轉(zhuǎn)主要考慮以下幾個(gè)方面 :(1)靜負(fù)載力矩較大 , 鋼包回轉(zhuǎn)時(shí)其負(fù)載主要是兩個(gè)懸臂鋼包以約 1r/min 轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)兩個(gè)鋼包滿罐時(shí)具有最大的軸向力矩。當(dāng)一臂鋼包、罐 , 而另一臂無(wú)鋼包時(shí) , 具有最大的 徑向力矩。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)必須能適應(yīng)這兩種極限負(fù)載 ' 情況 , 并保證有足夠的起動(dòng)力矩。

(2)要求起動(dòng)、停止平穩(wěn) , 并且在停止時(shí)要有足夠的力量鎖住 , 而起動(dòng)時(shí)要解除。為保證鋼水不致外濺 , 不允許在起、停過(guò)程中有較大的沖擊

(3)要求停位準(zhǔn)確 , 誤差不大于 0.f。鋼包所處位置有受包位、澆鑄位、事故位。由于 回轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)后 , 存在著較大的慣性力矩 , 所以在停位的設(shè)計(jì)中 , 要考慮停位前先減速 , 并采取 合適的制動(dòng)控制。

(4)回轉(zhuǎn)方向要求可逆 , 在主回路電源不是采用由環(huán)而是采用電纜的情況下 , 回轉(zhuǎn)控制不得超過(guò) 36000(5)考慮停電時(shí)的回轉(zhuǎn)。當(dāng)停電或主干控制設(shè)備出事故時(shí) , 應(yīng)能采用其他方式如液壓馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá) , 這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 0.3r/mln, 旋轉(zhuǎn)半圈以上。8.4.1.2 鋼包升降

鋼包升降的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng) , 通?？紤]有足夠的起動(dòng)力矩 , 起、制動(dòng)平衡和到位停止。其操作因?yàn)槭窃跐茶T以前進(jìn)行 , 所以是采用機(jī)側(cè)手動(dòng)撈鈕操作。但有的連鑄機(jī)升降是采用 液壓缸作升降 , 但要注意旋轉(zhuǎn)和升降的聯(lián)鎖 , 在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中不允許升降 8.4.2 中間包電氣傳動(dòng)控制

中間包車是支撐中間包的設(shè)備 , 用它將中間包在預(yù)熱位置和澆鑄位置之間來(lái)回移動(dòng) , 其 主要傳動(dòng)為中間包車的行走和為了安裝結(jié)晶器的浸漬式水口而升降

8.4.2.1 中間包行走

中間包車的行走通常是在空載情況下進(jìn)行的 , 僅在事故行走時(shí) , 中間包內(nèi)有一定的鋼 水 , 因此負(fù)荷較輕。但是 , 要求有較準(zhǔn)確的停止位置 , 特別是向結(jié)晶器方向行走時(shí) , 為了把浸 漬式水口對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器的位置 , 有時(shí)需要用手動(dòng)操作箱進(jìn)行手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。通常采用雙速鼠 籠電機(jī)高低速雙電機(jī)傳動(dòng)。由限位開(kāi)關(guān)發(fā)出減速指令 J 中間包車在到達(dá)停止位置之前進(jìn)行 減速。為了連澆 , 通常一臺(tái)連鑄機(jī)設(shè)置兩臺(tái)中間包車卅配在回轉(zhuǎn)臺(tái)的兩側(cè) , 這時(shí)要注意兩臺(tái) 中間包車之間的聯(lián)鎖和鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)之間的聯(lián)鎖。8.4.2.2 中間包升降

中間包升降負(fù)荷較輕 , 主要是要考慮行車與升降刻間的必要聯(lián)鎖 8.4.3 引鏈小車、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、引鏈桿卷?yè)P(yáng)電氣傳動(dòng)攆制

連鑄機(jī)按引鏈桿的裝入方式 , 可以分為上裝引鏈桿和下裝引鏈桿(對(duì)小方坯連鑄還有下 裝式剛性引鏈桿)。下裝式引鏈桿沒(méi)有引鏈桿小車 , 引陡桿只是側(cè)放在輯道旁邊 , 在應(yīng)用時(shí) 用叉車或推拉機(jī)將其放在輯道上送入拉矯機(jī)二冷段 , 再送結(jié)晶器下口。上裝式引鏈桿必須 先把引鏈桿存放在操作平臺(tái)上的引鏈桿的專用小車上。在開(kāi)始澆鑄前 , 先將引鏈桿車開(kāi)到 結(jié)晶器前 , 開(kāi)動(dòng)車上的鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī) , 將引鏈桿插入結(jié)晶悻內(nèi)的規(guī)定高度 , 之后引鏈桿車退回原位。待引鏈桿從連鑄機(jī)拉出并與鑄坯脫頭后 , 再經(jīng)引鏈桿提升裝置提升 , 重新放在引鏈桿車上 8.4.3.1 引綻桿小車

引鏈桿小車的電氣傳動(dòng)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題

(1)引綻桿在行車時(shí)向結(jié)晶器方向主要載荷是引提桿的重量 , 在裝完引鏈桿返回時(shí) , 是

空載 , 只有這兩種載荷狀態(tài)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中是保持不變的 , 整個(gè)行程因沒(méi)有開(kāi)始澆鑄 , 可 以用機(jī)側(cè)手動(dòng)操作來(lái)進(jìn)行操作 , 在操作箱上應(yīng)該安裝分別向前、向后完成整個(gè)單方向運(yùn)行過(guò) 程的按鈕和點(diǎn)動(dòng)按鈕。(2)電氣傳動(dòng)應(yīng)該為可逆?zhèn)鲃?dòng)。

(3)由于把引鏈桿裝在引鍵桿小車上的位置和向陸晶器插入引鏈桿的位置需要停位準(zhǔn)確 , 因而需要變速運(yùn)行 , 到位前先減速。根據(jù)以上工藝特點(diǎn)通常采用交流繞線型電動(dòng)機(jī)或多 速鼠籠型電動(dòng)機(jī) , 減速和停止用限位開(kāi)關(guān)控制。8.4.3.2 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)

鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的電氣傳動(dòng)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題 :(1)鏈?zhǔn)綑C(jī)在輸送引鏈桿時(shí)情況比較復(fù)雜 , 在向引鏈桿小車上裝載 , 對(duì)準(zhǔn)結(jié)晶器時(shí)的運(yùn)行 , 以及引鏈桿穿人結(jié)晶器后的輸送速度都很不一楠 , 因而要求電氣傳動(dòng)有較大的調(diào)速范圍 , 但調(diào)速精度不高。

(2)要求有可逆?zhèn)鲃?dòng) , 并在機(jī)側(cè)操作箱進(jìn)行手動(dòng)、作。

(3)在考慮到穿引鏈桿 14 已經(jīng)進(jìn)結(jié)晶器和二守段的情況下 , 要有防止引鏈桿自由落下的措施 , 通常要設(shè)置電磁制動(dòng)器。

(4)要求有較高的停位精度(ζ± 1mm)。所以檢測(cè)引鏈桿在引鏈桿小車上的行程 , 必須采歸編碼器(脈沖發(fā)生器)或精密的臥式極限

8.4.3.3 引綻桿提升裝置

引鏈桿提升裝置可采用直流電動(dòng)機(jī)晶閘管調(diào)壓調(diào)速式或鼠籠式電動(dòng)機(jī)調(diào)頻 調(diào)速矢量控制方式 , 提升位置控制可采用編碼器(脈沖發(fā)生器)凸輪控制器或精密的臥式 極限。8.4.3.4 剛性引綻桿

整條鋼棒做成的剛性引鏈桿 , 當(dāng)其引導(dǎo)小方坯走出矯直相時(shí) , 即與鑄坯脫鉤 , 停放在出坯輻 道的上方 c 使用剛性引鏈桿時(shí)二次冷卻區(qū)不需要導(dǎo)向果輯 , 因此控制就簡(jiǎn)單得多。它主要 用裝在矯直輻下的接近開(kāi)關(guān)和裝在引鏈桿存放裝置的銷齒輪上的脈沖計(jì)數(shù)器來(lái)決定引鏈桿的位置 , 并通過(guò) PLC 來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。

(1)送引鏈桿方式。當(dāng)起動(dòng)在操作平臺(tái)上擺動(dòng)操作箱的 ” 送引鏈桿 “ 按鈕后 , 引鏈桿存 放裝置反轉(zhuǎn)運(yùn)行 , 機(jī)械抱閘松開(kāi) , 將引鏈桿放下 , 當(dāng)引鏈桿到拉矯機(jī)矯直輯下時(shí) , 接近開(kāi)關(guān)動(dòng) 作 , 存放裝置停 , 抱閘抱住 , 矯直輯壓下 , 壓到位置后 , 存放裝置抱閘松開(kāi) , 由拉矯機(jī)繼續(xù)完成 送引鏈桿工作 , 由脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)引鏈桿到達(dá)距結(jié)晶器底部 50 cm 時(shí) , 使拉矯機(jī)停止 , 引鏈桿由人工點(diǎn)動(dòng)精確送入結(jié)晶器。

(2)拉引鏈桿方式。當(dāng)澆鑄開(kāi)始以后 , 存放裝置抱回松開(kāi) , 準(zhǔn)備接受引鏈桿回收 , 拉坯 輻正轉(zhuǎn) , 將引綻桿連同鑄坯從二冷室拉出 , 當(dāng)引鏈頭到達(dá)矯直輯處時(shí) , 矯直輯壓下完成脫引 鏈頭和鑄坯矯直工作 , 與此同時(shí) , 存放裝置正轉(zhuǎn) , 將引鏈懺回收到存放裝置 , 停止運(yùn)行。8.4.4 結(jié)晶器振動(dòng)電氣傳動(dòng)控制

為了防止鋼水在結(jié)晶器內(nèi)冷凝時(shí)粘結(jié)在結(jié)晶器國(guó)上 , 產(chǎn)生坯殼拉損而引起漏鋼事故 , 在 拉坯時(shí)必須使結(jié)晶器以一定的頻率和振幅進(jìn)行振動(dòng)川由于結(jié)晶器振動(dòng)。周期地改變鋼水液 面與結(jié)晶器壁的相對(duì)位置有利于保護(hù)渣在結(jié)晶器壁劇滲透 , 改善潤(rùn)滑狀況 , 減少拉坯時(shí)摩擦 阻力使得拉坯順利進(jìn)行 8.4.5 結(jié)晶器在線調(diào)寬電氣傳動(dòng)控制

結(jié)晶器在線調(diào)寬裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)流程分為才個(gè)階段 :

第一階段 : 引鏈桿插入之前 , 標(biāo)定寬度和錐度的初娟值。

第二階段 : 引鏈桿插入之后 , 在保持方式中 , 根據(jù)鑄在寬度尺寸 , 寬度和錐度初始值進(jìn)行澆鑄運(yùn)轉(zhuǎn)。| 第三階段 : 在鑄造方式中 , 根據(jù)鑄坯寬度改變的需蜀 , 進(jìn)行寬度方向或逆寬度方向的調(diào)寬運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)寬完成后 , 按新寬度和錐度運(yùn)轉(zhuǎn)。8.4.6 夾送輯的電氣傳動(dòng)控制

夾送輯的電氣傳動(dòng)包括兩個(gè)部分 : 一是電氣傳動(dòng)保證澆鑄時(shí)的拉坯速度 , 另一部分是進(jìn)行夾送輯的輯縫調(diào)節(jié)以及相關(guān)的壓縮鑄造時(shí)的電氣傳動(dòng) 8.4.6.1 夾送輯的速度調(diào)節(jié)

連鑄機(jī)的鑄坯由于存在著運(yùn)行阻力 , 不會(huì)自動(dòng)從連鑄機(jī)里出來(lái) , 需要有外力才能將它拉 出來(lái) , 為此需要設(shè)置夾送輯。根據(jù)連鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)形式不同 , 夾送輯分別具有拉坯、頂彎、矯 直 , 送取引鏈桿的作用 , 也稱拉矯機(jī) 在確定夾送輯的電氣傳動(dòng)控制時(shí)應(yīng)考慮以下因素 :

(1)在連鑄機(jī)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中 , 要求拉坯速度可變;要求采用比最高拉坯速度高出一倍 的速度送引鏈桿。因此要求夾送輯的傳動(dòng)系統(tǒng)具有數(shù)十倍的調(diào)速范圍 , 如 0.1~5m/min。同時(shí)由于拉速穩(wěn)定是保證澆注工藝穩(wěn)定的重要前提條件 , 因此 , 對(duì)調(diào)速的精度要求很高 , 一 般靜差度不大于 1%, 響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)大于 0.550(2)為保證夾送輯傳動(dòng)負(fù)荷的均衡 , 防止某一夾送輯負(fù)荷過(guò)大而產(chǎn)生系統(tǒng)故障 , 需要采用恒定力矩控制或采取負(fù)荷均衡措施。

(3)在高速拉坯時(shí) , 為了防止鑄坯內(nèi)裂 , 采用壓縮澆鑄時(shí) , 水平段需要進(jìn)行制動(dòng)力的分配與控制 , 以合理抵消由于矯直在鑄坯殼中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

(4)當(dāng)拉坯初期或在送引鏈桿過(guò)程中 , 如發(fā)生停電現(xiàn)象 , 應(yīng)保證鑄坯或引鏈桿不致下

落 , 夾送輯應(yīng)安裝電磁制動(dòng)器。

(5)由于夾送輯的直徑是不一致的(尤其在細(xì)輯密排的情況下), 在使用精確的脈沖發(fā) 生器計(jì)算驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的條件下 , 要保證夾送輯的線速度相對(duì)一致 , 但又要考慮到鑄坯的逐 漸冷卻過(guò)程 , 即熱脹冷縮所造成的線速度的微小差別。

8.4.6.2 夾送輯的輯縫調(diào)節(jié)

弧形板坯連鑄機(jī)由幾個(gè)夾送輻組成一個(gè)扇形段 , 而每流由十多個(gè)扇形段所組成。扇形 段輻縫調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)是一個(gè)位置自動(dòng)控制系統(tǒng) , 每個(gè)扇形段輯縫由一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) , 為進(jìn)行 輻縫的增加和減少的調(diào)節(jié) , 該電氣傳動(dòng)裝置由帶可逆接觸器的電機(jī)控制中心供電 , 每臺(tái)電動(dòng) 機(jī)裝有一臺(tái)自整角機(jī) , 由它將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)行程信號(hào)作為扇形段輻縫實(shí)際值送 PLC, 經(jīng)模-數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào) , 并與設(shè)定值比較 , 形成指令下達(dá)給電動(dòng)機(jī) , 指示其起動(dòng)或停止 , 以實(shí)現(xiàn)輯 縫自動(dòng)調(diào)節(jié)

8.4.7 火焰切割機(jī)的電氣傳動(dòng)控制

火焰切割機(jī)是用以將鑄坯按要求的長(zhǎng)度 , 切割成定尺長(zhǎng)度 , 以及取鑄坯斷面硫印的設(shè) 備 , 它的電氣傳動(dòng)控制分別由火焰切割車的行車、切割槍的移動(dòng)和升降三部分組成8.4.7.1 切割車的走行

切割車走行的電氣傳動(dòng)控制主要考慮以下幾個(gè)方面 :(1)在正常切割時(shí) , 切割車走行僅有返回狀態(tài) , 而在前進(jìn)切割時(shí) , 切割車是夾緊在鑄坯上與鑄坯同步而被動(dòng)運(yùn)行 , 速度是和鑄坯拉速一致的。(2)完整的鑄坯切割過(guò)程包括坯頭切割、試樣切割(硫印需要切割)、坯尾切割、最終一 塊尾坯切割等多種方式 , 因此切割機(jī)行走的狀態(tài)與停止位置依切割方式而定。具體的控制 過(guò)程將在連鑄基礎(chǔ)自動(dòng)化及功能這一章詳細(xì)加以敘述。

(3)為了保證切割定尺的準(zhǔn)確性 , 要求切割車返回時(shí)準(zhǔn)確定位(包括初始位、切頭位、切尾坯位等)并在到達(dá)定尺位置前 300~50O mm 時(shí)開(kāi)始減速。

(4)切割車行車速度和減速速度一經(jīng)調(diào)整確定后固定不變 , 因此不需要連續(xù)調(diào)速。通 常切割車采用交流電機(jī)、變頻調(diào)速、電磁制動(dòng)器 8.4.7.2 切割槍平移

切割槍平移電氣傳動(dòng)控制主要考慮以下幾個(gè)方面 :(1)割槍平移時(shí) , 其負(fù)荷很輕通常在 0.5KW 以下。

(2)為了保證切割質(zhì)量 , 要求平移速度穩(wěn)定 , 靜差度《 0.5%。

(3)按切割工藝要求 , 切割槍平移應(yīng)該慢速起切 , 中速切割 , 高速返回 , 調(diào)速范圍一般按100mm/mIn 左右考慮。(4)由于鑄坯的溫度、鋼種、斷面不同 , 要求切割槍平移速度連續(xù)可調(diào)。因此切割槍平移必須采用高精度調(diào)速系統(tǒng) , 如直流電氣傳動(dòng) , 晶閘管可逆裝置供電 , 通過(guò)弱磁實(shí)現(xiàn)高速返回移動(dòng)。8.4.8 切割區(qū)輯道電氣傳動(dòng)控制

切割區(qū)輻道主要功能是合理輸送鑄坯和防止切割火焰損壞輻道。

(1)在切割機(jī)工作時(shí) , 切割機(jī)下輻道傳送速度要求與夾送輻速度同步 , 以減少拉坯的阻

力 , 保證鑄坯質(zhì)量。在切割完畢時(shí) , 切割機(jī)前部輯道切換為高速 , 迅速將鑄坯送出切割區(qū) , 因 此切割區(qū)輯道應(yīng)選擇可調(diào)速傳動(dòng)裝置。通?？刹捎弥绷鱾鲃?dòng) , 也可以采用調(diào)速的交流傳動(dòng) , 這時(shí)只能保證高速出坯。

(2)當(dāng)切割火焰到達(dá)相應(yīng)輯道上方時(shí) , 為保證輯子不受火焰或熔鋼的損壞 , 通常采取兩 種方式 , 一種是把整個(gè)切割區(qū)輯道裝在一個(gè)整體移動(dòng)框架上 , 當(dāng)切割槍快要接近輻子時(shí) , 向 前或向后 , 快速移動(dòng)框架 , 避開(kāi)切割槍;第二種方式是采用擺動(dòng)輯 , 當(dāng)切割槍快要接近輯子 時(shí) , 輯子利用擺動(dòng)升降機(jī)向下擺動(dòng) , 避開(kāi)切割槍 , 當(dāng)切割槍向前移動(dòng)過(guò)后 , 擺動(dòng)升降機(jī)把輻子 抬起來(lái) , 繼續(xù)支撐鑄坯 , 保證切割區(qū)輯道不受損。無(wú)論是采用哪一種方式該機(jī)構(gòu)通常由氣缸 進(jìn)行傳動(dòng)。8.4.9 鑄坯橫移臺(tái)車電氣傳動(dòng)控制

8.4.9.1 橫移臺(tái)車走行

橫移臺(tái)車走行的電氣傳動(dòng)控制主要考慮、以下幾個(gè)方面 :(1)臺(tái)車走行 , 要求準(zhǔn)確定位和固定輸送輯道對(duì)接 , 因此應(yīng)考慮停車前先行減速。

(2)在正常工作時(shí) , 臺(tái)車在各流中心線與精整作業(yè)中心線之間頻繁往復(fù)走行 , 因此傳動(dòng)裝置應(yīng)可逆 , 而且起動(dòng)停止制動(dòng)性能良好。

(3)當(dāng)多機(jī)多流采用兩臺(tái)橫移臺(tái)車時(shí) , 要求考慮運(yùn)轉(zhuǎn)的協(xié)調(diào)、聯(lián)鎖、具有防碰撞的功能。通常采取檢測(cè)兩車之間的距離、適時(shí)減速或另一臺(tái)車停止的方法。

8.4.9.2 臺(tái)車上的運(yùn)輸機(jī)

車上的運(yùn)輸機(jī)由根子組成 , 它只是接收鑄坯并將其輸送到精整線輯道上 , 因此臺(tái)車上 的運(yùn)輸機(jī)要求停位較準(zhǔn)確 , 無(wú)調(diào)速要求 , 采用一般鼠籠電機(jī)設(shè)置電磁制動(dòng)器即可 8.5 電磁攪拌器

(1)按使用電源來(lái)分 , 有直流傳導(dǎo)式和交流感應(yīng)式

(2)按激發(fā)的磁場(chǎng)形式來(lái)分 , 有恒定磁場(chǎng)型 , 即磁場(chǎng)在空間恒定 , 不隨時(shí)間而變化;旋轉(zhuǎn) 磁場(chǎng)型 , 即磁場(chǎng)在空間繞軸以一定速度作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);行波磁場(chǎng)型 , 即磁場(chǎng)在空間以一定速度 , 向一個(gè)方向作直線運(yùn)動(dòng);螺旋磁場(chǎng)型 , 即磁場(chǎng)在空間以一定速度繞軸作螺旋運(yùn)動(dòng)。目前正在開(kāi)發(fā)多功能組合式電磁攪拌器 , 即一臺(tái)攪拌器具有旋轉(zhuǎn)、行波或螺旋磁場(chǎng)等多種功能

(3)按使用電源相數(shù)來(lái)分 , 有兩相電磁攪拌器和三相電磁攪拌器。

(4)按不同的工藝要求 , 攪拌器在連鑄機(jī)的安裝位置來(lái)分 , 有結(jié)晶器電磁攪拌器(簡(jiǎn)稱M-EMS)、二次冷卻電磁攪拌器(簡(jiǎn)稱 ELEMS)、凝固末端電磁攪拌器(簡(jiǎn)稱 F EMS)、結(jié)晶器 足輯段與鑄坯導(dǎo)向輯之間的電磁攪拌器(簡(jiǎn)稱 LEMS, 它具有結(jié)晶器電磁攪拌與二冷段電磁攪拌的雙重作用)。電磁攪拌和一般的鋼水?dāng)嚢鑱?lái)比 , 它具有以下特點(diǎn) :(1)通過(guò)電磁感應(yīng)能實(shí)現(xiàn)能量無(wú)接觸轉(zhuǎn)換 , 不和鋼水接觸就能將電磁能轉(zhuǎn)換成鋼水的動(dòng)能 , 也有部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/p>

(2)電磁攪拌的磁場(chǎng)可以人為控制 , 因而電磁力也可以人為控制 , 也就是鋼水流動(dòng)的方 向和形態(tài)也可以控制。鋼水可以是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)或螺旋運(yùn)動(dòng)。可根據(jù)連鑄鋼種質(zhì)量 的要求 , 調(diào)節(jié)參數(shù)獲得不同的攪拌效果。8.5.1 電磁攪拌的原理及電氣傳動(dòng)裝置

從圖 8E12 中可以看出 , 板坯向下運(yùn)動(dòng) , 在板坯寬面裝有電磁攪拌的攪拌頭 , 內(nèi)部裝有線圈 , 當(dāng)線圈通交流電以后 , 頭部即產(chǎn)生成對(duì)磁場(chǎng) , 此時(shí)鑄坯溫度約 1300 ℃ , 其導(dǎo)磁率μ為 1,磁力線垂直穿過(guò)帶液芯的高溫鑄坯 , 隨著交流電的變化 , 磁場(chǎng)作水平方向移動(dòng) , 作為導(dǎo)體的 鋼水在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流 , 該電流產(chǎn)生的二次磁場(chǎng)與移動(dòng)磁場(chǎng)相互作用 , 使鋼水按移 動(dòng)磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng) , 在攪拌頭附近的鋼水流動(dòng)帶動(dòng)了周圍鋼液環(huán)流 , 從而產(chǎn)生攪拌效果。由于 此鋼水溫度接近凝固點(diǎn) , 秸滯度較大 , 鋼液移動(dòng)速度約為磁場(chǎng)移動(dòng)速度的 1%~2%, 該速度 除了與溫度有關(guān)外還與鑄坯尺寸有關(guān)。

8.5.2 結(jié)晶器電磁攪拌(M-EMS)結(jié)晶器電磁攪拌的特點(diǎn)是 : 鋼水在結(jié)晶器內(nèi) , 攪拌器置于結(jié)晶器外圍。攪拌器內(nèi)的鐵芯 所激發(fā)的磁場(chǎng)通過(guò)結(jié)晶器的鋼質(zhì)水套和銅板滲入鋼水中 , 借助電磁感應(yīng)產(chǎn)生的磁力 , 促使鋼 水產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或上下垂直運(yùn)動(dòng)

結(jié)晶器電磁攪拌的作用是 :(1)鋼水運(yùn)動(dòng)可以阻止柱狀晶增長(zhǎng) , 增加等軸晶率 , 改善鑄坯 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(2)鋼水運(yùn)動(dòng)促進(jìn)鋼水中夾雜物和氣體上浮 , 改善鑄坯表面和內(nèi)在質(zhì)量。(3)鋼 水運(yùn)動(dòng)有利于改善坯殼厚度的均勻性 , 從而有利于提高拉速。(4)鋼水運(yùn)動(dòng)。減少內(nèi)外溫差 可放寬鋼水對(duì)過(guò)熱度的要求。

8.5.3 二次冷卻區(qū)電磁攪拌(ELEMS)(1)平面攪拌器 , 在內(nèi)外弧各裝一臺(tái)與支撐輻平行的攪拌器或者在內(nèi)弧側(cè)支撐輻后面安裝攪拌器 , 或者把感應(yīng)器的鐵芯插入到內(nèi)弧兩輯之間的攪拌器。

(2)輯式攪拌器 , 外形與支撐輯類似 , 輯子內(nèi)部裝有感應(yīng)器 , 既支撐鑄坯 , 又起攪拌器的 作用。這種攪拌器因?yàn)槭琴N近鑄坯 , 所以效率高 , 但是它是需要轉(zhuǎn)動(dòng)的 , 所以在冷卻水進(jìn)出 的防護(hù)上和變頻電源的引人是要特別注意的 C二次冷卻區(qū)的電磁攪拌作用是 :(l)打碎液穴內(nèi)柱狀晶的搭橋 , 消除鑄坯中心疏松和縮孔。

(2)碎鑄晶片 , 作為等軸晶核心 , 擴(kuò)大鑄坯中心等軸晶區(qū) , 消除中心偏析。

(3)可以促進(jìn)鑄坯液相穴內(nèi)夾雜物上浮 , 減輕內(nèi)弧夾雜物聚集。8.5.4 凝固末端電磁攪拌(F-EMS)凝固末端的 電磁攪拌的作用是 :(1)通過(guò)攪拌作用 , 使液相穴末端區(qū)域的富集溶質(zhì)的液體分散在周圍區(qū)域降低鑄坯中心偏析。

(2)防止搭橋 , 較少中心疏散和縮孔。選擇攪拌器的基本要求 :(1)首先考慮鋼種 , 合金鋼含有較多的合金元素。為得到相同的攪拌鋼水流速 , 攪拌不 銹鋼的磁感強(qiáng)度比碳鋼要高一些;不銹鋼的柱狀晶比碳鋼發(fā)達(dá) , 折斷不銹鋼的柱狀晶就需要 較大的電磁力。

(2)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求確定電磁攪拌要解決連鑄坯主要缺陷類型。如中厚板主要是中

心疏松、偏析 , 薄板主要是皮下氣孔和夾雜物。

(3)根據(jù)鑄坯斷面。鑄坯斷面大小決定了拉速和液相穴長(zhǎng)度 , 因而就影響到攪拌器安

裝的位置。

(4)攪拌方式。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量 , 以確定單一攪拌方式 , 還是組合攪拌方式。

(5)攪拌參數(shù)。應(yīng)根據(jù)鋼種和工藝參數(shù)(如鋼水過(guò)熱度、拉速等)來(lái)確定攪拌形式、功 率、電、源頻率、運(yùn)行方式等。8.6 電磁制動(dòng)（EMB）

結(jié)晶器電磁制動(dòng)技術(shù)(簡(jiǎn)稱 EL 但), 即在板坯結(jié)晶器兩個(gè)寬 面處外加兩個(gè)恒定磁場(chǎng) , 從水口側(cè)孔流出來(lái)的注流 , 以相當(dāng)大的速度垂直切割磁場(chǎng) , 從而在 鋼水中產(chǎn)生一個(gè)電磁力 , 其方向與注流方向相反 , 使注流減弱產(chǎn)生制動(dòng)效應(yīng)。在電磁制動(dòng)作 用區(qū) , 注流被分裂成小的流股被分散開(kāi) , 在結(jié)晶器里起了攪拌作用 , 活躍了結(jié)晶器鋼渣界面

三種類型電 磁制動(dòng)裝置都是直流電源勵(lì)磁 , 并由 PLC 進(jìn)行控制機(jī)給電磁制動(dòng)的整流裝置。以設(shè)定輸出 電流值以及運(yùn)轉(zhuǎn)指令等。8.7 連鑄設(shè)備采用交流電氣傳動(dòng)應(yīng)考慮的幾個(gè)共性問(wèn)題(1)容量選擇應(yīng)該考慮調(diào)整特性的影響。

(2)傳動(dòng)形式。傳動(dòng)形式必須采用單獨(dú)傳動(dòng) , 即逆變器與電動(dòng)機(jī)按 1:1 組合

第9章 連鑄機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

9.1 連鑄基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)及其功能 9.1.1 中間包鋼水液位自動(dòng)控制

中間包鋼水液位控制是提高鑄坯質(zhì)量,保證順利澆鑄的重要手段,把中間包的鋼水液面 控制在一定高度,使鋼水在中間包內(nèi)有足夠的停留時(shí)間,讓夾雜物上浮,同時(shí)也可以保證鋼 水從滑動(dòng)水口或塞棒下水口穩(wěn)定地流人結(jié)晶器。這也是結(jié)晶器液位穩(wěn)定不變的一個(gè)先決條件

其基本控制原理是用裝在中間包小車的四個(gè)支撐裝置上的四個(gè)稱重傳感器 , 測(cè)量中間 包的皮重以及鋼水進(jìn)入中間包后的總重 , 把這些重量信號(hào) , 送至 DCS 得出凈鋼水重量 , 換算 成鋼液位高度。把這一高度與設(shè)定值作比較 , 如有偏差 , 由 DCS 進(jìn)行運(yùn)算 , 經(jīng)液壓伺服機(jī)構(gòu) 或電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制滑動(dòng)水口或塞棒的開(kāi)口度 , 改變流人中間包的鋼水流量。為使中間包 鋼水液位保持在一定的高度上 , 在使用電動(dòng)執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)時(shí) , 將使用交流電動(dòng)機(jī)和脈沖寬度 調(diào)制的 VVVF 變壓變頻裝置供電。

9.1.4 結(jié)晶器鋼水液位自動(dòng)控制

結(jié)晶器鋼水液位自動(dòng)控制系統(tǒng)主要的作用有以下幾個(gè)方面 :(1)可靠的結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)能使結(jié)晶器內(nèi)保持穩(wěn)定的、比較高的鋼水液位 , 這樣能

比較有效地發(fā)揮一次冷卻的作用 , 從而能增加連鑄機(jī)的產(chǎn)量。(2)結(jié)晶器液位的控制可以改進(jìn)鑄坯表面的質(zhì)量。有了穩(wěn)定良好的鑄坯表面質(zhì)量 , 從 而產(chǎn)生了鑄坯元須冷卻、無(wú)須檢測(cè)、元須處理的工藝。由此產(chǎn)生了直接軋制的可能性 , 從而 節(jié)省能源。

(3)結(jié)晶器鋼水液面自動(dòng)控制可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度 , 減少生產(chǎn)事故。結(jié)晶器鋼水液面的自動(dòng)控制一般所要達(dá)到的指示要求是 :(1)鋼水液面檢測(cè)精度不大于± 1mm;(2)控制范圍線性段保證在 100~150 mm(就結(jié)晶器長(zhǎng)度而變化);(3)動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不大于 0.55;(4)適應(yīng)高溫環(huán)境條件和抗干擾能力強(qiáng);(5)液面控制精度不大于± 10 mmo在控制方式上應(yīng)考慮有 :(l)自動(dòng)方式。鋼水液面閉環(huán)全自動(dòng)控制 , 通過(guò)油壓伺服閥自動(dòng)控制中間包水口的開(kāi)

口度(或塞棒的升降)。

(2)半自動(dòng)方式。由開(kāi)口度設(shè)定器 , 通過(guò)油壓伺服閥手動(dòng)設(shè)定中間包水口開(kāi)口度。

(3)手動(dòng)方式。由開(kāi)、閉按鈕直接控制中間包水口開(kāi)口度。

結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)除了要檢測(cè)鋼水液面高度作為控制系統(tǒng)的主反饋信號(hào)外 , 還須考

慮對(duì)液面控制有影響的各種干擾因素 , 這些干擾因素有 :(1)結(jié)晶器振動(dòng)頻率和振幅變化對(duì)檢測(cè)器的影響;(2)結(jié)晶器在線調(diào)寬時(shí)對(duì)控制系統(tǒng)的影響;(3)中間包內(nèi)鋼水重量變化對(duì)控制系統(tǒng)的影響;(4)連鑄拉坯速度對(duì)控制系統(tǒng)的影響;(5)水口(或塞棒)粘上凝固鋼液或突然脫落 , 以及堵塞燒損的影響。9.1.5 結(jié)晶器冷卻水流量自動(dòng)控制

(1)結(jié)晶器熱平衡法求結(jié)晶器水量。假定結(jié)晶器鋼水熱量全部由冷卻水帶走 , 則結(jié)晶 器鋼水凝固放出熱量與冷卻水帶走熱量相等

(2)從保證結(jié)晶器水縫內(nèi)冷卻水流速大于 6m/s 來(lái)控制結(jié)晶器水量 9.1.6 二次冷卻水自動(dòng)控制

鑄機(jī)二次冷卻區(qū)鑄坯所散失的熱量占鑄坯在凝固過(guò)程中散失總熱量的 60%, 它直接 影響鑄坯的質(zhì)量和產(chǎn)量 , 鑄坯從結(jié)晶器拉出后 , 凝固殼較薄 , 內(nèi)部還是液芯的 , 需要在二次冷 卻區(qū)繼續(xù)冷卻 , 使之完全凝固。冷卻要均勻 , 才能獲得質(zhì)量良好的鑄坯 , 同時(shí)要保持盡可能 高的拉速 , 以獲得高的產(chǎn)量

9.1.6.1 二次冷卻水控制功能概述

二次冷卻水自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)考慮如下功能。A 給水的自動(dòng)跟蹤

在拉坯前 , 結(jié)晶器下部 13 段截止閥必須可靠截止 , 開(kāi)澆時(shí)應(yīng)自動(dòng)立即打開(kāi)截止閥 , 并

跟蹤鑄坯的前端 , 依次打開(kāi)二次冷卻各段的調(diào)節(jié)閥。撓鑄結(jié)束時(shí) , 則跟蹤鑄坯的尾端 , 依次 關(guān)問(wèn)二次冷卻區(qū)各調(diào)節(jié)閥。在撓鑄開(kāi)始時(shí)應(yīng)先通氣、后通水。在澆鑄結(jié)束時(shí)先關(guān)水后關(guān)氣。

B 各段各回路水流量按冶金準(zhǔn)則和模型計(jì)算進(jìn)行控制 9.1.7.1 檢測(cè)裝置 檢測(cè)裝置的任務(wù)是檢測(cè)切割機(jī)與鑄坯的相對(duì)位置。檢測(cè)鑄坯位置通常采用一個(gè)可以升 降的測(cè)量輪 , 通過(guò)一套變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)-臺(tái)高精度的光電脈沖發(fā)生器實(shí)現(xiàn)的。脈沖數(shù)與鑄坯 的距離成比例 , 脈沖當(dāng)量一般設(shè)計(jì)為 1mm/ 一個(gè)脈沖 , 該裝置也可以采用 7.3.9 節(jié)中所敘述 的非接觸式鑄坯切割長(zhǎng)度的檢測(cè)儀來(lái)完成這一檢測(cè)功能。9.1.7.2 控制裝置

PLC 應(yīng)完成以下工作程 序 : 1)自動(dòng)零位校正。自動(dòng)修正從測(cè)量輻開(kāi)始工作到坯頭到達(dá)定位零點(diǎn)這一段距離 , 即自動(dòng)找準(zhǔn)坯頭切割的零點(diǎn)。

(2)坯頭切割。坯頭切割時(shí) , 控制裝置只需要在坯頭到達(dá)零點(diǎn)后開(kāi)始做減數(shù)計(jì)算(坯頭 長(zhǎng)度一計(jì)算脈沖換算長(zhǎng)度)。當(dāng)減數(shù)為零時(shí) , 切頭定尺控制完畢并發(fā)出相應(yīng)輸出信號(hào)使切割 機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)人第(3)步的定尺切割程序 , 切割坯頭

(3)定尺切割程序。(4)尾坯切割。

9.1.8 電磁攪拌自動(dòng)控制

電磁攪動(dòng)的自動(dòng)控制 , 也是分級(jí)控制 , 即過(guò)程控制級(jí)(L2)根據(jù)工藝要求的時(shí)序通過(guò)數(shù) 據(jù)通訊向基礎(chǔ)級(jí)(L1)下達(dá)電磁攪拌的執(zhí)行指示和設(shè)定參數(shù)。而電磁攪拌的基礎(chǔ)級(jí)(L1)一 般由一臺(tái)單獨(dú)設(shè)置的 PLC 組成 , 這些設(shè)定參數(shù)包括電流值、通斷時(shí)間、攪拌方式和頻率 , 在 設(shè)有過(guò)程計(jì)算機(jī)(L2)的情況下 , 也可以存儲(chǔ)在電磁攪拌的 PLC 中。在電磁攪拌按工藝控制 要求啟動(dòng)后 , 按設(shè)定參數(shù)對(duì)電磁攪拌變頻器進(jìn)行設(shè)定和時(shí)序控制。9.2 連鑄生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)及其功能

連鑄生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)(L2)又稱二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng) , 其系統(tǒng)構(gòu)成己經(jīng)在本章前面加以敘 述 , 其功能主要是完成整個(gè)連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中全行程的控制與管理。以前一般分成兩部分 即以切割機(jī)為限 , 切割機(jī)前由一臺(tái)小型機(jī)來(lái)完成 , 切割機(jī)(包括切割機(jī))后由一臺(tái)小型機(jī)來(lái)完 成 ,近來(lái)發(fā)展起來(lái)的使用客戶機(jī)服務(wù)器(cliem/server)系統(tǒng)已經(jīng)不明顯 , 而是根據(jù)不同的工 藝段的顯示、控制要求設(shè)置多臺(tái) PC 機(jī)及一臺(tái)服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)組成完整的二級(jí)控制 系統(tǒng)。

連鑄生成過(guò)程控制級(jí)主要是輸入制造命令、制造標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)順序安排 , 收集和處理生產(chǎn) 過(guò)程數(shù)據(jù) , 進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程的控制、數(shù)學(xué)模型的計(jì)算、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)參數(shù)的顯示記錄、精整場(chǎng) 的管理、鑄坯的跟蹤、設(shè)備的診斷以及和生產(chǎn)管理級(jí)基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)之間的數(shù)據(jù)通訊 9.2.1 制造命令、制造標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)順序的安排

連鑄生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)(L2)在有生產(chǎn)管理級(jí)(L3)計(jì)算機(jī)的情況下接受生產(chǎn)管理級(jí)計(jì)算 機(jī)送來(lái)的制造命令 , 并在本級(jí)(L2)存有制造標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)順序。在沒(méi)有生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)(L3)的情況下 , 可由 CRT 通過(guò)鍵盤輸入制造命令 , 并在本級(jí)(L2)存有制造標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)順序。同 時(shí)把制造命令、制造標(biāo)準(zhǔn)、鑄造順序的信息傳送給精整計(jì)算機(jī) 9.2.2 數(shù)據(jù)的采集與處理

數(shù)據(jù)的采集可以有三種方法 , 即(1)通過(guò)數(shù)據(jù)通訊由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)采集 , 這占整個(gè)數(shù)據(jù) 采集的 80% 以上。(2)通過(guò) h44I 人工鍵盤輸入。(3)通過(guò)數(shù)據(jù)通訊由煉鋼、精煉、熱軋過(guò)程 及傳輸而得到。

這些數(shù)據(jù)可共分八類

(1)與輸送連鑄機(jī)澆鑄鋼號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù)一般由轉(zhuǎn)爐、爐外精煉過(guò)程計(jì)算機(jī)和化驗(yàn)室計(jì) 算機(jī)輸入 , 包括爐次實(shí)績(jī)、出鋼溫度及時(shí)刻、鋼水重量、脫氣最終溫度及時(shí)刻、鋼水成分、煉鋼 質(zhì)量異常(鋼水品質(zhì)異常代碼 , 如出鋼噴粉以及含金處理等的出鋼記號(hào))、轉(zhuǎn)爐、爐后噴粉吹 氧、爐外精煉的實(shí)績(jī)等。

(2)與鋼包有關(guān)數(shù)據(jù) , 包括轉(zhuǎn)爐號(hào)、在回轉(zhuǎn)臺(tái)上的鋼包號(hào)及使用次數(shù)、滑動(dòng)水口直徑、塞 棒使用次數(shù)、鋼包到達(dá)時(shí)間、鋼水溫度和測(cè)溫時(shí)間、吹氫終了時(shí)刻及總吹氧量、壓力和總吹氧 時(shí)間。

(3)與中間包有關(guān)的數(shù)據(jù) , 包括在中間包車上的中間包號(hào)、使用次數(shù)、預(yù)熱時(shí)間、吹氧

量、預(yù)熱位置的中間包號(hào) , 在鑄造和預(yù)熱位置的中間包車等。

(4)與結(jié)晶器有關(guān)的數(shù)據(jù) , 包括使用中的結(jié)晶器號(hào)碼、使用次數(shù)以及該連鑄機(jī)所有結(jié)晶

器的型號(hào)和所在位置。

(5)與連鑄機(jī)號(hào)有關(guān)的數(shù)據(jù) , 包括以爐為單位收集到的連鑄實(shí)績(jī)

(6)與澆鑄長(zhǎng)度及時(shí)間的有關(guān)數(shù)據(jù) , 該數(shù)據(jù)從開(kāi)始澆鑄到拉拔結(jié)束的整個(gè)時(shí)間內(nèi) , 按規(guī) 定定周期掃描 , 從 PLC(或 DCS)中采集相應(yīng)的過(guò)程數(shù)據(jù) , 并把這些過(guò)程數(shù)據(jù)每當(dāng)澆鑄長(zhǎng)度 達(dá)到規(guī)定長(zhǎng)度時(shí) , 進(jìn)行處理及取平均值 , 得到一批與撓鑄長(zhǎng)度相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

(7)切割實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)包括切割日期和時(shí)刻、鑄坯號(hào)、鑄坯尺寸、重量、鑄坯表面溫度、是否 熱送、坯頭坯尾的重量等。

(8)精整過(guò)程的數(shù)據(jù) , 包括從切割后輻道開(kāi)始與熱軋輻道交接點(diǎn)為止的搬送線上鑄坯自動(dòng)跟蹤的所有數(shù)據(jù) , 包括鑄坯數(shù)、鑄坯號(hào)(鑄坯的噴印數(shù)據(jù))、鑄坯的去向(包括熱送鑄坯、火焰清理線上的鑄坯、人工清理線上的鑄坯)下線堆放在鑄坯場(chǎng)待處理的位置及搬運(yùn)記錄數(shù)據(jù)

在采集以上數(shù)據(jù)以后 , 生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)各種運(yùn)算、判斷等處理同時(shí)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的工作 :(1)數(shù)據(jù)顯示(2)打印報(bào)表

(3)生產(chǎn)過(guò)程按數(shù)據(jù)進(jìn)行全程協(xié)調(diào)控制。(4)質(zhì)量跟蹤 , 質(zhì)量判斷。(5)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型計(jì)算。

(6)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊 , 把各級(jí)計(jì)算機(jī)必需的數(shù)據(jù)送往各級(jí)。9.2.3 生產(chǎn)過(guò)程控制

連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程控制級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制主要是根據(jù)連鑄工藝過(guò)程連續(xù)性的要 求 , 把連鑄各工藝段的控制功能聯(lián)結(jié)起來(lái) , 并不斷地發(fā)出指令形成一個(gè)完整的自動(dòng)化連鑄生 產(chǎn)線。生產(chǎn)過(guò)程控制有兩種形式 , 一種是動(dòng)態(tài)模型控制方式 , 另一種是預(yù)設(shè)定控制方式。模 型控制方式是以在線數(shù)學(xué)模型運(yùn)算結(jié)果來(lái)執(zhí)行控制 , 這些數(shù)學(xué)模型包括根據(jù)目標(biāo)溫度進(jìn)行 鑄坯溫度過(guò)程控制的二次冷卻模型、漏鋼預(yù)報(bào)模型、最佳切割控制模型、質(zhì)量異常判別模型 等。預(yù)設(shè)定控制方式是指由過(guò)程控制級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)某些由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)執(zhí)行的控制系統(tǒng)進(jìn)行 設(shè)定控制 , 這些設(shè)定除了各種恒值控制系統(tǒng)以外 , 還包括要經(jīng)某些公式計(jì)算 , 這些公式一般 比較簡(jiǎn)單而由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)的 PLC 或 DCS 執(zhí)行才能得到設(shè)定值的公式中的各個(gè)常數(shù)的設(shè) 定(如二次冷卻區(qū)水量串級(jí)調(diào)速和拉速之間計(jì)算公式的常數(shù))9.2.3.1 結(jié)晶器在線調(diào)寬控制

為了提高連鑄的生產(chǎn)率 , 保證多爐連鑄的順利進(jìn)行 , 多爐鋼水連鑄時(shí) , 由于制造命令和鋼種的不同 , 鑄坯的寬度不一樣 , 要不中斷連鑄生產(chǎn)過(guò)程就必須要求能在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)晶器的寬度 , 另一方面 , 即使是同爐鋼水的連鑄生產(chǎn) , 當(dāng)熱軋計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng) 發(fā)出變更鑄坯的寬度要求 , 需要滿足熱軋生產(chǎn)過(guò)程 , 保證熱裝熱送時(shí) , 也要求能自動(dòng)變更結(jié) 晶器寬度。既要保證生產(chǎn)的連續(xù)性 , 又要保證不漏鋼和切割時(shí)鑄坯浪費(fèi)少 , 就必須采用過(guò)程 級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) , 根據(jù)鑄造命令、鋼種和寬度的要求 , 針對(duì)切割的實(shí)際情況 , 鑄造速度 , 鑄坯 厚度等因素進(jìn)行分析、計(jì)算、查詢和設(shè)定控制參數(shù) , 使之能在滿足高速鑄造的前提下能對(duì)結(jié) 晶器寬度變更實(shí)行最佳控制。

9.3 連鑄生產(chǎn)管理級(jí)（L3）及其功能

第10章 連鑄自動(dòng)化系統(tǒng)三個(gè)典型實(shí)例

10.1 鞍鋼2號(hào)方壞連鑄自動(dòng)化系統(tǒng)

10.2 鞍鋼4號(hào)大板壞連鑄自動(dòng)化系統(tǒng) 10.2.1 概述

鞍鋼第一煉鋼廠于 2000 年 3 月 22 日建成大斷面 300mm × 200O mm 厚板坯連鑄機(jī) , 并 一次熱試成功。鑄機(jī)投產(chǎn)后同年 8 月達(dá)到年產(chǎn) 110 萬(wàn) t 的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ,2001 年 5 月單月 生產(chǎn)能力超過(guò) 11 萬(wàn) t, 具備了年生產(chǎn)能力 130 萬(wàn) t 的水平, 澆注了 110 余個(gè)鋼種。

技術(shù)上 , 鞍鋼一煉鋼的大板坯連鑄機(jī)集中了多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)。例如 : 鑄機(jī)輻列包括結(jié) 晶器寬邊足輯全部采用小輯徑密排分段輻列設(shè)計(jì) ,8 點(diǎn)彎曲 , 冷卻上除足輯純水冷卻外其余 二冷區(qū)均為氣水冷卻 , 以增加冷卻效果。為增加等軸晶率 , 減少中心偏析和裂紋 , 在二冷區(qū) 安裝了電磁攪拌。由于鑄坯在凝固過(guò)程中 , 凝固殼鼓肚或凝固收縮引起富集洛質(zhì)殘余液體 流動(dòng)而使鑄坯局部溶質(zhì)聚集 , 造成中心偏析 , 為防止偏析 , 在凝固末端采用輕壓下技術(shù)來(lái)補(bǔ) 償最后凝固階段的收縮。為達(dá)到這樣一臺(tái)連鑄機(jī)的要求 , 鞍鋼一煉鋼大板坯連鑄機(jī)在自動(dòng) 化控制上借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)。無(wú)論自動(dòng)化程度或技術(shù)手段都達(dá)到了領(lǐng)先水平。

10.2.2 生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備組成 連鑄機(jī)配套設(shè)施還包括 : 二冷區(qū)配套電磁攪拌裝置 , 出坯區(qū)采用 兩次切割 , 分別為一次切割和二次切割;采用上裝引鏈桿方式 , 因此配套引鏈桿車;維修區(qū)內(nèi) 設(shè)一套中間罐干燥系統(tǒng) , 澆注平臺(tái)上設(shè)兩套中間包預(yù)熱系統(tǒng)。蒸汽密封室設(shè)置二冷排蒸汽 風(fēng)機(jī)。在一煉鋼厚板坯連鑄自動(dòng)化系統(tǒng)中主要采用的技術(shù)包括 : 中包液位自動(dòng)控制 , 結(jié)晶器 液位自動(dòng)控制 , 結(jié)晶器振動(dòng) , 結(jié)晶器拉漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng) , 鑄坯跟蹤 , 二冷段氣霧冷卻控制 , 二冷 段電磁攪拌控制 , 優(yōu)化切割控制等。

1)混合部分 , 包括同鋼種連鑄接縫部分和異鋼種連鑄接縫部分。

2)質(zhì)量異常包括 : 鋼包水口氣切割;中間包滑動(dòng)水口不正常;中間包鋼水液位過(guò)低報(bào)警;中間包過(guò)熱度偏離標(biāo)準(zhǔn);結(jié)晶器液位異常;中間包浸人水口損耗超標(biāo)準(zhǔn);到達(dá)鑄造溫度下 限值以下。過(guò)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行質(zhì)量判斷的內(nèi)容包括 : 1)手動(dòng)輸入項(xiàng)目包括 : 大包水口打開(kāi) , 向中間包注人鋼水;氧氣沖刷中間包水口;更換

中間包浸人式水口;中間包水口故障;中間包水口緊急開(kāi)閉;中間包滑動(dòng)水口開(kāi)澆;結(jié)晶器內(nèi) 未凝鋼水沸騰;結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生反渣;結(jié)晶器內(nèi)熔人反渣;結(jié)晶器發(fā)生漏鋼;結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生過(guò)冷 卻;鑄坯內(nèi)部溶入冷鋼;結(jié)晶器和中間包開(kāi)始撓注。

2)自動(dòng)輸入項(xiàng)目包括 : 結(jié)晶器液位異常;中間包鋼水液位異常;澆鑄速度超過(guò)上限;撓 鑄速度低于下限;電磁攪拌器異常;更換水口時(shí)出現(xiàn)澆注斷續(xù);不同鋼種多爐連撓接縫;結(jié)晶 器液位波動(dòng)異常;中間包鋼水溫度異常;撓注開(kāi)始部位(坯頭);澆注終了部位(坯尾);二冷水

冷卻異常。

3)轉(zhuǎn)爐過(guò)程控制計(jì)算機(jī)輸入項(xiàng)目包括 : 終點(diǎn)碳超過(guò)規(guī)定;超出重新吹氧規(guī)定。

4)表面質(zhì)量項(xiàng)目包括 : 結(jié)晶器振動(dòng)異常;振動(dòng)痕跡加深;結(jié)晶器冷卻不均勻;結(jié)晶器變

形;保護(hù)渣不當(dāng);面部縱向裂紋;結(jié)晶器角部縫隙加寬;角部縱向裂紋;二次冷卻水分布不當(dāng);結(jié)晶器摩擦力增加;角部橫裂紋;鑄坯夾渣;保護(hù)渣受潮產(chǎn)生氣泡缺陷;氣孔氣泡缺陷。

5)內(nèi)部質(zhì)量項(xiàng)目包括 : 皮下裂紋;局部過(guò)冷或回?zé)釕?yīng)力造成 ” 鬼線 ";二冷強(qiáng)度低;鑄坯 鼓肚;中間裂紋;矯直裂紋;壓下裂紋 : 斷面裂紋;中心星狀裂紋;中心疏松 i 中心偏析。

(6)煉鋼一連鑄匹配模型。煉鋼-連鑄匹配模型是為了使連連鑄能夠連續(xù)進(jìn)行所做的 煉鋼一連鑄間的鋼水物流控制算法。其概要如下 , 隨著作業(yè)的進(jìn)展 , 事先決定的作業(yè)事件(轉(zhuǎn)爐吹煉開(kāi)始 , 轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束 , 鋼包精煉開(kāi)始 , 鋼包精煉結(jié)束)到達(dá)時(shí) , 計(jì)算所到達(dá)事件之后 的作業(yè)預(yù)定時(shí)刻以及鋼水到達(dá)連鑄的時(shí)刻。另一方面 , 能夠通過(guò)連鑄鋼包內(nèi)的剩余鋼水 量計(jì)算出預(yù)計(jì)的鋼包澆鑄結(jié)束時(shí)刻。從兩者可以計(jì)算出保證連鑄連續(xù)進(jìn)行所需的澆鑄速度。10.3 鞍鋼1號(hào)大板壞連鑄三電自動(dòng)化系統(tǒng) 10.3.1 自動(dòng)化系統(tǒng)概述

鞍鋼大板坯連鑄機(jī)是從日本神戶鋼鐵公司引進(jìn)具有 20 世紀(jì) 80 年代國(guó)際先進(jìn)水平的單機(jī) 雙流立彎式連鑄機(jī)。1991 年 6 月投產(chǎn) , 年產(chǎn) 200 萬(wàn) t 鑄坯。鑄坯尺寸為 200mIL23O mL 250 口 m。厚×(0.9~1.55m)寬×(5~5.5m)長(zhǎng)。鑄造速度最大為 1.8m/min, 初期可澆得 27 種 鋼 , 包括普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、低合金鋼和汽車用深沖鋼等。其工藝流程如圖 10-12 所示 , 三 電自動(dòng)化系統(tǒng)如圖 10-13 所示。其中過(guò)程計(jì)算機(jī)采用 DEC 公司 MICRO VAX-H 超小型機(jī) , 內(nèi)存如但 , 配兩臺(tái) RA81 硬盤 , 一臺(tái) TK50 磁帶機(jī)和一臺(tái) LA100 控制打印機(jī)。

10.3.2 儀表過(guò)程量測(cè)控

儀表過(guò)程量測(cè)控包括數(shù)據(jù)采集如對(duì)鋼水溫度和板坯稱量等檢測(cè)、中間包和結(jié)晶器液位 測(cè)控、二冷水測(cè)控等連鑄機(jī)常規(guī)測(cè)控以及水處理等控制。

第二篇：爐外精煉與連鑄復(fù)習(xí)

爐外精煉與連續(xù)鑄鋼

一． 填空題。

1．為了創(chuàng)造最佳的冶金反應(yīng)條件，到目前為止，所采用的基本手段不外乎（渣洗）、（真空）、（攪拌）、（加熱）、（噴吹）等五種。

2．常用的攪拌方法有（機(jī)械攪拌）、（利用重力或大氣壓力攪動(dòng)鋼液）、（噴吹氣體攪拌）、（電磁攪拌）等。

3．影響混勻時(shí)間的影響因素有（比攪拌功率）、（噴口數(shù)目）、（噴口位置）、（鋼包直徑）、（吹入深度）、（被攪拌液體的性質(zhì)）等。

4．循環(huán)脫氣法在操作和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有（處理容量）、（循環(huán)因數(shù)）、（處理時(shí)間）、（循環(huán)流量）、（真空度）和（真空泵的抽氣能力）。5．鋼包噴粉的主要缺點(diǎn)是（增加了鋼液的熱量損失）。

6．電弧爐與鋼包爐配合時(shí)，電弧爐爐渣的去除方法有（各種機(jī)械除渣法）、（換包法）、（電弧爐低位出鋼）、（爐底出鋼）等。

7．爐外精煉用的透氣磚有三種類型，即（彌散型）、（縫隙型）、（定向型）。8．爐外精煉方法主要分為（渣洗）、（吹氬）、（真空脫氣）、（大噸位鋼液的真空脫氣）、（帶有加熱裝置）的爐外精煉方法、（低碳鋼液的精煉）、（固體料的添加方法）等七類。

9．爐外精煉的特點(diǎn)是（二次精煉）、（創(chuàng)造較好的冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件）、（二次精煉的容器具有澆注功能）。

10．對(duì)爐外精煉技術(shù)所采用的精煉手段的要求是（具有獨(dú)立性）、（作用時(shí)間可以控制）、（作用能力可以控制）、（精煉手段的作用能力再現(xiàn)性要強(qiáng)）、（便于與其他手段組合）、（操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單）、（基建投資和運(yùn)行費(fèi)用低）。

11．前生產(chǎn)中應(yīng)用的爐外處理設(shè)備大體上有三種類型：（鋼包）、（轉(zhuǎn)爐型容器）和（專用爐外處理裝置）。

12．鋼包包襯由（永久層）、（工作層）、（渣線層）、（包底層）組成。

13． 滑板磚是影響控制鋼水流量的關(guān)鍵部位。目前國(guó)內(nèi)使用的滑板磚材質(zhì)有：

（高鋁磚）、（鋁碳磚）、（鋁鋯碳質(zhì)），多數(shù)工廠使用（高鋁質(zhì)）。

14．在熱狀態(tài)下進(jìn)行鑄坯表面缺陷在線檢測(cè)的主要方法有（工業(yè)電視攝像法），（渦流檢測(cè)法）。15．連鑄機(jī)都配有支承輥和拉矯，其開(kāi)口度要符合工藝要求。常用（無(wú)線電式輥距測(cè)定裝置）、（激光法輥距測(cè)定裝置）進(jìn)行輥間距檢測(cè)。

16．帶鋼和薄帶鋼連鑄機(jī)的主要機(jī)型有（雙輥法）、（單輥法）以及（噴射成型）等。

17．影響連鑄坯凝固組織的因素，有（澆注條件）、（鋼中含碳量）、（連鑄機(jī)機(jī)型）、（鑄坯斷面）等。

18．?dāng)U大連鑄坯等軸晶率新技術(shù)有（電磁攪拌技術(shù)）、（加速凝固工藝）、（向鋼包和中間包之間的鋼流噴吹鋼粉）等。

19．影響連鑄坯純凈度的因素有（機(jī)型）、（連鑄操作）、（耐火材料質(zhì)量）等。20．連鑄坯的主要表面缺陷有（各種類型的表面裂紋）、（深振痕）、（表面針孔），（表面宏觀夾雜）等。

21．連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，主要取決于其中心致密度。而影響連鑄坯中心致密度的缺陷是各種（內(nèi)部裂紋）、（中心偏析和疏松）、以及鑄坯內(nèi)部的宏觀（非金屬夾雜物）。

22．鑄坯的切割方法主要有（火焰切割）和（機(jī)械剪切）兩類。

23．連鑄機(jī)上的振動(dòng)方式，常采用過(guò)三種振動(dòng)方式。（同步振動(dòng)）、（負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)），（正弦振動(dòng)）等。其（正弦振動(dòng)）是目前廣泛采用的一種振動(dòng)方式。

24．連鑄機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有（鑄坯斷面）、（拉坯速度）、（圓弧半徑）和（冶金長(zhǎng)度）。

25．中間包鋼水流量控制方式有（塞棒式）、（定徑水口式）、（滑動(dòng)水口式）。26．引錠裝置有（引錠頭）、（引錠桿）、（引錠桿的存放裝置）。

27．影響結(jié)晶器傳熱的因素有（結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)）、（操作因素）、（鋼水成分）等。

二． 名詞解釋。

1．爐外精煉： 在常規(guī)煉鋼爐中完成的精煉任務(wù)，部分或全部移到鋼包或其他容器中進(jìn)行。

2．混勻時(shí)間： 在被攪拌的熔體中，從加入示蹤劑到它在熔體中均勻分布所需的 時(shí)間。

3．臨界流態(tài)化速度： 使粉粒進(jìn)入流態(tài)化階段的最小氣流速度。4．懸浮速度： 使粉粒由容器內(nèi)漂出的最低氣流速度。5．質(zhì)量粉氣比： 每千克的載流氣體可輸送多少千克的粉料。6．體積粉氣比： 每立方米的載流氣體可輸送多少千克的粉料。

7．喂線處理： 向鋼液喂入鋁線或不同芯料的包芯線，達(dá)到脫氧、脫硫、非金屬夾雜物變性處理和合金成分微調(diào)等冶金目的。

8．噴粉處理： 通過(guò)噴吹惰性氣體將粉狀材料吹入鐵水或鋼液深處進(jìn)行脫磷、脫硫、脫氧及非金屬夾雜物變性處理，生產(chǎn)超高清潔鋼。

9．連鑄： 把液態(tài)鋼用連鑄機(jī)澆注、冷凝、切割而直接得到鑄坯的工藝。10．連鑄坯的熱裝： 把熱狀態(tài)下的鑄坯直接送到軋鋼廠裝入加熱爐，經(jīng)加熱后軋制。

11．直接軋制： 把高溫?zé)o缺陷的鑄坯稍經(jīng)補(bǔ)償加熱直接軋制的工藝。

12．鑄坯鼓肚： 鑄坯表面凝殼受到鋼水靜壓力的作用而鼓脹成為凸面的現(xiàn)象。13．脫方：方坯由方形變成菱形，四個(gè)直角變?yōu)橐粚?duì)銳角和鈍角的現(xiàn)象。14．鑄坯合格率： 一臺(tái)鑄機(jī)生產(chǎn)合格鑄坯量占全年鑄坯產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。15．鑄坯收得率： 連鑄坯量占澆注連鑄坯鋼水量的百分?jǐn)?shù)。16．鑄機(jī)作業(yè)率： 連鑄機(jī)生產(chǎn)時(shí)間占一年日歷時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。17．連鑄機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量： 一臺(tái)鑄機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的鑄坯量。18．比給水量： 單位時(shí)間冷卻水耗量和通過(guò)二冷區(qū)鑄坯質(zhì)量的比值。19．水流密度： 單位時(shí)間、單位鑄坯表面接受的冷卻水量。20．拉坯速度： 連鑄機(jī)每一流單位時(shí)間拉出鑄坯的長(zhǎng)度（m/min）。21．振幅： 結(jié)晶器從水平位置運(yùn)動(dòng)到最高或最低位置所移動(dòng)的距離。22．圓弧半徑： 鑄坯彎曲時(shí)的外弧半徑（m）。

23．冶金長(zhǎng)度： 從結(jié)晶器內(nèi)鋼液面到拉矯機(jī)最后一對(duì)輥?zhàn)又行木€的實(shí)際長(zhǎng)度，即鑄機(jī)長(zhǎng)度。

24．連鑄機(jī)的一機(jī)：具有獨(dú)立的拉矯和傳動(dòng)系統(tǒng)，可以單獨(dú)運(yùn)行的一組連鑄設(shè)備。25．連鑄機(jī)的流數(shù)： 由一個(gè)鋼水包下的一個(gè)中間包內(nèi)的鋼水可以同時(shí)澆注的鑄坯根數(shù)。

三、判斷題。

1．渣洗除了可以快速脫硫以外，還能有效地脫氧和去除夾雜，從而減輕出鋼過(guò)程中二次氧化時(shí)間。（√）2．仍在應(yīng)用的渣洗工藝主要有異爐渣洗，同爐渣洗，混合煉鋼。（√）3．渣洗是獲得潔凈鋼并能適當(dāng)進(jìn)行脫硫和脫氧的最簡(jiǎn)便的精煉手段。（√）4．當(dāng)前名目繁多的爐外精煉方法實(shí)際上是真空，攪拌，加熱三種基本手段的不同結(jié)合。（╳）

5．爐外精煉又稱二次煉鋼，它是伴隨其他冶金過(guò)程而出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，即具有一定的依賴性。（╳）

6．鑄坯的液芯長(zhǎng)度是鑄坯從結(jié)晶器內(nèi)鋼液面到鋼液全部凝固時(shí)鑄坯的長(zhǎng)度。（√）7．根據(jù)所能澆注的最大鑄坯厚度和最大拉坯速度計(jì)算得到的液心長(zhǎng)度就是連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度。（√）

8．根據(jù)連鑄工藝要求，規(guī)定鋼水含碳量應(yīng)盡量避開(kāi)0﹒18~0﹒23%的范圍，以減少鑄坯表面裂紋。（√）

9．用Si—Ca合金代替部分Al用于低碳鋼水的脫氧，以成為防止小方坯連鑄中水口堵塞的重要措施。（√）

10．連鑄坯的合格率是指一臺(tái)連鑄機(jī)年產(chǎn)合格鑄坯量占全年鑄坯產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。（√）

11．深振痕是連鑄坯的一種表面缺陷。（√）12．負(fù)滑動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，振痕深度越深。（√）

13．直弧形連鑄機(jī)既有利于夾雜物上浮，又能防止夾雜物富集。（√）14．與模鑄相比，連鑄更有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)化。（√）15．鑄機(jī)圓弧形半徑是指鑄坯彎曲時(shí)的內(nèi)弧半徑。（╳）16．鑄機(jī)圓弧半徑的大小只能根據(jù)理論計(jì)算來(lái)確定。（╳）17．連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度越長(zhǎng)，拉速越慢。（╳）

18．中間包內(nèi)部無(wú)擋渣墻，更有利于非金屬夾雜物上浮。（╳）19．負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)是指結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)的下降速度小于拉坯速度。（╳）

20．鑄機(jī)范圍內(nèi)主要依靠結(jié)晶器和二次冷卻系統(tǒng)散熱，其中結(jié)晶器散熱最多。（╳）23．?dāng)U大柱狀晶區(qū)，縮小等軸晶區(qū)，可減輕或消除中心偏析。（╳）22．振動(dòng)頻率越高，振痕深度越深。（╳）

三． 選擇題。

1．渣洗借助于混沖急劇地?cái)U(kuò)大了鋼——渣界面而大大提高了（A）能力。A．?dāng)U散脫氧

Ｂ．沉淀脫氧

Ｃ．真空脫氧 ２．（A）是真空條件下最理想的脫氧劑。

A．碳

Ｂ．硅鈣合金

Ｃ。鋁 ３．不屬于AOD法工藝參數(shù)的是（A）。

A．氧流量 B。氧氬比 C?；旌蠚怏w流量

4．目前生產(chǎn)中應(yīng)用的爐外處理設(shè)備大體上有三種類型，我廠所用爐外處理設(shè)備是（A）。

A．鋼包 B．轉(zhuǎn)爐型容器 C．爐外處理裝置 5．爐外精煉（如LF法）采用的主要加熱方法是（B）。A．電阻加熱 B．電弧加熱 C．化學(xué)加熱

6．一般采用鋼包吹（B）可以促進(jìn)夾雜物上浮，去除部分氣體和均勻成分。A．氧 B．氬 C．氫

7．目前爐外精煉用耐火材料主要有鎂鉻（鋁）系和鎂鈣（碳）系。實(shí)踐證明，（B）系耐火材料更適合于高堿度渣的精煉。A．MgO—Cr2O3—Al2O3 B．MgO—CaO C．Al2O3—SiO2

8．RH法脫氣效果好、處理過(guò)程中溫降小、處理容量的適應(yīng)性強(qiáng)、所以發(fā)展較快，但是（C）效果不大。

A．脫氧 B．脫氫 C．去氮 9．使粉粒進(jìn)入流態(tài)化階段的最小氣流速度稱為（C）。A．懸浮速度 B．漂浮速度 C．臨界流態(tài)化速度

10．對(duì)于同一種粉料，若其粉粒半徑越小，要求進(jìn)入鋼液的臨界速度（C）。A．不變 B．越小 C．越大 11．在實(shí)際生產(chǎn)中，（C）是常用于控制硫化物的形態(tài)。

A．鈣

B．Si-Mn合金 C．稀土合金

12.不同的攪拌方法對(duì)精煉反應(yīng)的影響不盡相同，如電磁攪拌在鋼液降溫方面（B）吹氣攪拌，在脫氣方面（C）吹氣攪拌，在去夾雜效果方面（B）吹氣攪拌．

A．相當(dāng)于

B．優(yōu)于

C．不及

13.（C）是獲得潔凈鋼并能適當(dāng)進(jìn)行脫硫和脫氧的最簡(jiǎn)便的精煉手段；（Ｂ）是各種爐外精煉方法都采用的基本手段．

A．真空

B．?dāng)嚢?/p>

C．渣洗 14.負(fù)滑動(dòng)振動(dòng)是指結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)的下降速度（A）拉坯速度。

A．大于

B．小于

C．等于

15．當(dāng)注溫高連鑄坯（B）發(fā)達(dá)時(shí)，其中心偏析就嚴(yán)重；注溫低，（C）發(fā)達(dá)時(shí)，其中心較輕微。

A．激冷層

B．柱狀晶區(qū) C．等軸晶區(qū) 16．（A）是國(guó)內(nèi)外最主要的機(jī)型。

A．弧形連鑄機(jī) B．立式連鑄機(jī) C．水平連鑄機(jī) 17．（A）能迅速地更換鋼水包，因而可滿足多爐連澆的要求。

A．鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái) B．澆注車 C．鋼包固定支承架 18．中間包內(nèi)部設(shè)（C）更有利于非金屬夾雜物的上浮。

A．無(wú)擋渣墻 B．單擋渣墻 C．高矮雙擋渣墻 19．（B）振動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用在大型板坯和小方坯連鑄機(jī)上。

A．差動(dòng)齒輪式

B．四連桿式

C．四偏心輪式

20.根據(jù)所能澆注的最大鑄坯厚度和（B）計(jì)算得到的液心長(zhǎng)度就是連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度。

A．工作拉速 B．最大拉速 C．最小拉速

21．（C）是鑄坯從結(jié)晶器內(nèi)鋼液面到鋼液全部凝固時(shí)鑄坯的長(zhǎng)度。A．冶金長(zhǎng)度 B．鑄機(jī)長(zhǎng)度 C．液心長(zhǎng)度

22．使用（C）更適于中間包長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)澆注，并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。A．塞棒式 B．定徑水口式 C．滑動(dòng)水口式

23．用Si—Ca合金代替部分（B）用于低碳鋼水的脫氧，已成為防止小方坯連鑄中水口堵塞的重要措施。

A．Mn B．Al C．稀土元素 24．（B）是指單位時(shí)間，單位鑄坯表面接受的冷卻水量。

A．水滴速度 B．水流密度 C．比給水量

25．使用（C）技術(shù)，可增加連鑄坯等軸晶率，而等軸晶率越高，又有利于減少連鑄坯的“晶橋”現(xiàn)象，從而減輕其中心偏析和疏松。A．輕壓下 B．連續(xù)鍛壓 C．電磁攪拌 26．在實(shí)際生產(chǎn)中，（A）元素常用控制硫化物的形態(tài)。

A．稀土 B．Al C．Mn 27．按（A）可把連鑄機(jī)分為立式、立彎式、弧形和水平型。

A．按鑄坯運(yùn)行的軌跡 B。按鑄坯斷面的大小和形狀 C．按鑄坯所承受的鋼水靜壓頭

五．問(wèn)答題。

1．改造傳統(tǒng)連鑄機(jī)的結(jié)晶器，澆注板坯工藝可分為哪幾種？ 答：可分為四種。

（1）漏斗形結(jié)晶器工藝；

（2）立彎式結(jié)晶器；

（3）直結(jié)晶器工藝；

（4）小板坯水平連鑄工藝。2．按照移動(dòng)結(jié)晶器原理，設(shè)計(jì)和建造的薄板坯鑄機(jī)主要有哪幾種？ 答：有四種。

（1）雙帶式薄板坯連鑄機(jī)；

（2）水平雙帶式薄板坯連鑄機(jī)；

（3）立式雙帶薄板坯連鑄機(jī)；

（4）水平移動(dòng)槽塊式薄板坯連鑄機(jī)。3．減輕連鑄坯中心偏析、疏松和V型偏析的新技術(shù)有哪些？ 答：

（1）電磁攪拌技術(shù)；

（2）輕壓下技術(shù)；

（3）連續(xù)鍛壓技術(shù)；

（4）過(guò)熱度接近0℃的澆注技術(shù)。4．實(shí)際生產(chǎn)中采取在鋼包內(nèi)調(diào)整鋼水溫度的措施有哪些？ 答：

（1）鋼包吹氬調(diào)溫；

（2）加廢鋼調(diào)溫；

（3）在鋼包中加熱鋼水技術(shù)；

（4）鋼水包保溫。

5．將鈣制成合金材料用于鋼的脫氧的主要優(yōu)點(diǎn)是什么？ 答：

一方面可提高鈣的利用率，另一方面Si、Ca與[O]反應(yīng)形成液態(tài)硅酸鈣產(chǎn)物，易于上浮排除。從而可避免水口結(jié)瘤和堵塞。6．連鑄用保護(hù)渣的作用？ 答：

（1）絕熱保溫；

（2）隔絕空氣；

（3）凈化鋼液界面、吸附鋼液中夾雜物；

（4）潤(rùn)滑凝固坯殼并改善凝固傳熱。7．連鑄技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有哪些？ 答：

連鑄比、合格率、收得率、鑄機(jī)作業(yè)率、連鑄機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。8．提高連鑄坯純凈度的途徑有哪些？ 答：

（1）采用爐外精煉技術(shù) ；

（2）防止連鑄過(guò)程中鋼水的二次氧化；

（3）利用中間包冶金去除鋼中夾雜物；

（4）結(jié)晶器中促進(jìn)夾雜物上浮。

9．在鑄機(jī)范圍內(nèi)需散出的熱量由哪三部分組成？ 答：

（1）將過(guò)熱的鋼液冷卻到液相線溫度所放出的熱；

（2）鋼結(jié)晶凝固時(shí)放出的凝固熱；

（3）凝固的高溫鑄坯冷卻至送出連鑄機(jī)時(shí)所放出的熱。10．常見(jiàn)的連鑄坯內(nèi)部缺陷有哪些？ 答：

內(nèi)部裂紋、中心偏析、中心疏松、連鑄坯中心線附近的V型點(diǎn)狀偏析。11．連鑄機(jī)主要由哪幾部分組成？ 答：

盛鋼桶的運(yùn)載裝置、中間包、中間包小車、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、二冷裝置、拉矯裝置、切割裝置、鋼坯輸出裝置等。12．為降低鋼中的氣體可采取哪些措施？ 答：

（1）使用干燥的原材料和耐火材料；

（2）降低與鋼液接觸的氣相中氣體的分壓；

（3）在脫氣過(guò)程中增加鋼液的比表面積；

（4）提高傳質(zhì)系數(shù)；

（5）適當(dāng)?shù)匮娱L(zhǎng)脫氣時(shí)間；

（6）利用生成的氮化物被去除以脫氮。13．為什么說(shuō)在真空條件下碳是最理想的脫氧劑？ 答：

由于C—O反應(yīng)的產(chǎn)物是CO氣體，不玷污鋼液，而且隨著CO氣泡的上浮有利去除鋼中的氣體和夾雜物。在常壓條件下碳的脫氧能力不強(qiáng)，但是在真空條件下CO分壓不斷降低，脫氧能力大大增加，超過(guò)了硅和鋁。14．為有效的進(jìn)行碳的真空脫氧應(yīng)采取哪些措施？ 答：

（1）進(jìn)行真空碳脫氧前盡可能使鋼中氧處于容易與碳結(jié)合的狀態(tài)；

（2）可適當(dāng)加大吹氬量；

（3）于真空碳脫氧后期，向鋼液中加入適量的鋁和硅以控制晶粒、合金化和終脫氧；

（4）澆注系統(tǒng)的耐火材料應(yīng)選用穩(wěn)定性較高的材料。

15．為什么要求粉料要有一個(gè)合適的粒度范圍？ 答：

粉粒過(guò)細(xì)，難于穿越氣液界面進(jìn)入熔體內(nèi)部，有相當(dāng)一部分粉粒隨載氣自熔體中逸出，利用率低。但粉粒太大，不易隨鋼液流動(dòng)，又來(lái)不及在上浮過(guò)程中溶解，收得率不高，又不穩(wěn)定。因此每一種物料都有一個(gè)合適的粒度范圍。22．為何要選擇合理的粉氣比？ 答：

過(guò)大的粉氣比會(huì)增大系統(tǒng)的阻力，從而引起脈沖甚至堵塞管道。若粉氣比過(guò)小，載流氣體耗量過(guò)大。太大的粉氣比所產(chǎn)生的脈沖或管道堵塞，將引起噴濺使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。過(guò)小的粉氣比不僅使載氣耗量過(guò)大，還由于噴吹粉料的時(shí)間太長(zhǎng)使鋼水溫度損失過(guò)大，影響噴粉的冶金效果。23．試述連鑄中間包用耐火材料？ 答：

用鋼纖維增強(qiáng)的高鋁澆注料，表面層噴涂MgO質(zhì)涂料，采用合理的擋渣墻組合，擋渣墻材質(zhì)為經(jīng)預(yù)燒的低水泥澆注料。近年出現(xiàn)的全堿性中間包，擋渣墻用鎂質(zhì)澆注料，內(nèi)襯用鎂質(zhì)或鈣質(zhì)材料，表面涂有相應(yīng)材質(zhì)的涂料。24．爐外精煉技術(shù)發(fā)展中尚待解決的問(wèn)題有哪些？ 答：

（1）鋼液溫度補(bǔ)償技術(shù)——加熱方法的選擇；

（2）爐外精煉用的耐火材料；

（3）精煉后的鋼液再污染；

（4）舊車間生產(chǎn)工藝流程系統(tǒng)優(yōu)化。25．畫出連續(xù)鑄鋼的工藝流程圖？ 答：

鋼包—→中間包—→結(jié)晶器—→二冷裝置—→拉矯裝置—→切割—→輸出。26．鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)有哪些優(yōu)點(diǎn)？ 答：

（1）能迅速地將鋼包從出鋼跨運(yùn)送出連鑄跨；能迅速地更換鋼水包，因而可滿足多爐連澆的要求，結(jié)構(gòu)緊湊占用連鑄平臺(tái)面積小。

（2）采用多功能回轉(zhuǎn)臺(tái)，有利于提高鑄機(jī)拉速和鑄坯質(zhì)量；

（3）發(fā)生事故或停電時(shí)，能通過(guò)氣動(dòng)或液壓馬達(dá)迅速將鋼水包旋轉(zhuǎn)到安全位置進(jìn)行處理。

27．中間包有什么作用？ 答：

用來(lái)穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對(duì)結(jié)晶器中坯殼的沖刷。并使鋼渣在中間包內(nèi)有合理的流場(chǎng)和適當(dāng)長(zhǎng)的停留時(shí)間，以保證鋼水溫度均勻及非金屬夾雜物分離上??；對(duì)于多流連鑄機(jī)由中間包對(duì)鋼水進(jìn)行分流；在多爐連澆時(shí)，中間包中貯存的鋼水在換包時(shí)起到銜接作用。

28．連鑄工藝對(duì)結(jié)晶器有哪些要求？ 答：

（1）具有良好的導(dǎo)熱性能；

（2）結(jié)構(gòu)剛性好，力求簡(jiǎn)單，易于制造，拆裝、調(diào)整和維修方便；

（3）有較好的耐磨性和較高的壽命；

（4）在保證結(jié)晶器剛度的條件下，質(zhì)量要小，以便減小振動(dòng)時(shí)的慣性力；

（5）具有足夠高的強(qiáng)度和硬度。

29．為什么說(shuō)結(jié)晶器的倒錐度是一個(gè)十分重要的設(shè)計(jì)參數(shù)？ 答：

如倒錐度過(guò)小，坯殼會(huì)過(guò)早的脫離結(jié)晶器內(nèi)壁形成氣隙，影響結(jié)晶器的冷卻效果，致使坯殼過(guò)薄，出現(xiàn)鼓肚變形，甚至拉漏；倒錐度過(guò)大，會(huì)使鑄坯與結(jié)晶器的摩擦阻力增加，加速結(jié)晶器內(nèi)壁特別是下口的磨損。30．連鑄對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)的要求有哪些？ 答：

（1）振動(dòng)的方式能有效的防止因坯殼的粘結(jié)而造成的拉漏事故；

（2）振動(dòng)參數(shù)有利于改善鑄坯表面質(zhì)量，形成表面光滑的鑄坯；

（3）振動(dòng)機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)圓弧軌跡，不產(chǎn)生過(guò)大的加速度引起的沖擊和擺動(dòng)；

（4）設(shè)備的制造，安裝和維護(hù)方便，便于處理事故，傳動(dòng)系統(tǒng)有足夠的安全儲(chǔ)備。

31．二冷裝置有什么作用？ 答：

（1）采用直接噴水冷卻鑄坯，使鑄坯加速凝固，能順利進(jìn)入拉矯區(qū)；

（2）對(duì)鑄坯起支撐和導(dǎo)向作用，防止并限制鑄坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故。

（3）對(duì)引錠桿起導(dǎo)向和支撐作用；

（4）對(duì)帶直結(jié)晶器的直弧形連鑄機(jī)，要完成對(duì)連鑄機(jī)的頂彎作用。32．引錠桿有什么作用？ 答：

開(kāi)澆前，引錠頭作為結(jié)晶器的“活底”堵住結(jié)晶器的下口，并使鋼水在引錠桿頭凝固，通過(guò)拉矯機(jī)從結(jié)晶器中拉出引錠桿及與引錠桿頭連在一起的鑄坯，經(jīng)過(guò)二冷區(qū)在通過(guò)拉矯機(jī)之后，鑄坯被矯直，脫開(kāi)引錠頭，進(jìn)入正常拉坯狀態(tài)。引錠桿便離開(kāi)連鑄生產(chǎn)線，進(jìn)入引錠桿存放位置，待下次開(kāi)澆時(shí)使用。

第三篇：2005年全國(guó)爐外精煉學(xué)術(shù)會(huì)議議程

第五屆全國(guó)爐外精煉學(xué)術(shù)會(huì)議議程

中國(guó)金屬學(xué)會(huì)爐外精煉學(xué)術(shù)委員會(huì)主辦 桂林理工大學(xué)協(xié)辦

14日代表報(bào)到

15日上午 8：00－12：00 學(xué)術(shù)會(huì)議

8:00鄭貽裕主任委員致開(kāi)幕詞 8:05 桂林理工大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)致歡迎詞

8:10近幾年鋼水精煉技術(shù)幾個(gè)方面的進(jìn)展與討論

……………………………………………………中國(guó)金屬學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo) 蘇天森 8:40寶鋼RH耐材無(wú)鉻化的實(shí)踐應(yīng)用……………………寶鋼煉鋼廠廠長(zhǎng) 鄭貽裕 9:00純凈鋼冶煉的幾項(xiàng)新技術(shù)………………………北京科技大學(xué)教授 包燕平9:20氧化物冶金技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用……………………河北聯(lián)合大學(xué)教授 張彩軍 9:40 低成本、高效化、穩(wěn)定生產(chǎn)潔凈鋼工藝技術(shù)

…………………………………………………鋼鐵研究總院冶金工藝所所長(zhǎng) 曾家慶 10:00鞍鋼煉鋼總廠爐外精煉及相關(guān)技術(shù)

………………………………………………………鞍鋼煉鋼總廠首席工程師 孫 群 10:20低成本冶金技術(shù)…………………………武漢鋼鐵公司技術(shù)中心教授 區(qū) 鐵 10:40含鋁鋼精煉取消鈣處理的理論和應(yīng)用研究……………重慶大學(xué)教授

何生平11:00太鋼不銹鋼精煉技術(shù)的新進(jìn)展…………………太鋼技術(shù)中心副主任 李志斌 11:20重軌鋼中夾雜物控制與分析技術(shù)………北京科技大學(xué)冶金學(xué)院院長(zhǎng) 張立峰 11:40精煉過(guò)程氧化鈣硫化鈣夾雜調(diào)查研究………遷鋼技術(shù)質(zhì)量部副部長(zhǎng) 李樹(shù)森

15日下午13：30－18：00 學(xué)術(shù)報(bào)告

主持人 蔡煥堂 劉建華

13:30中間包電磁精煉技術(shù)的研究進(jìn)展………………………上海大學(xué)教授 鐘云波 13:50寶鋼不銹鋼爐外精煉進(jìn)展…………………………寶鋼不銹鋼事業(yè)部 劉 竑 14:10不銹鋼生產(chǎn)廢物以及含鋅電爐粉塵中有價(jià)值金屬的可持續(xù)回收 ……………………………………………德國(guó)百菲薩鋼鐵服務(wù)有限責(zé)任公司

付

曉

主持人 包燕平曾加慶

14:30 淺析寶鋼4#RH真空處理實(shí)踐…………………………………寶鋼 吳 雄 14:40干式真空裝置應(yīng)用及優(yōu)化…………………………………重鋼 馬立華 14:50 RH真空精煉后IF鋼鎮(zhèn)靜工藝的潔凈度研究…………北京科技大學(xué) 崔 衡 15:00 采用鐵精粉對(duì)鐵水進(jìn)行脫鈦預(yù)處理的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)和工業(yè)應(yīng)用

………………………………………………………………鋼鐵研究總院 倪 斌 15:10返回鋼精煉對(duì)夾雜物控制的影響試驗(yàn)……………………石鋼 孫玉春 15:20 VOD冶煉超純鐵素體不銹鋼脫碳脫氮研究……………………寶鋼 徐迎鐵 15:30 250t鋼包底吹氬精煉工藝優(yōu)化的物理模擬研究………武漢科技大學(xué) 鄭 萬(wàn) 15:40高品質(zhì)軌道交通用鋼的夾雜物控制研究……………………馬鋼 金友林 15：50 Zr對(duì)Fe-36Ni因瓦合金凝固組織和熱塑性的影響……………寶鋼 鄭宏光 16：00弱脫氧彈簧鋼夾雜物形態(tài)控制研究………………………………武鋼 齊江華

照相

16：10 RH爐冶煉超低碳鋼工藝優(yōu)化……………………………………邢鋼 姬旦旦 16：20 LF喂鋁線過(guò)程參數(shù)優(yōu)化研究……………………………北京科技大學(xué) 張 鵬 16：30 1873K時(shí)鎂對(duì)鋼中氧化物、硫化物的共同變質(zhì)機(jī)理………東北大學(xué) 王德永 16：40煉鋼連鑄流程在線鋼水溫度控制……………………北京科技大學(xué) 賀東風(fēng) 16:50 CSP流程低碳低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼精煉渣成分優(yōu)化…………北京科技大學(xué) 郭 靖 17:00 引入水蒸氣進(jìn)行轉(zhuǎn)爐精煉的理論與實(shí)際應(yīng)用………北京科技大學(xué) 王海娟 17:10 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐雙渣深脫磷工藝實(shí)踐...................北京科技大學(xué) 武 賀 17:20 煉鋼成本預(yù)測(cè)模型開(kāi)發(fā)與研究...................北京科技大學(xué) 胡曉光 17:30低碳TWIP鋼AOD氧化精煉過(guò)程數(shù)學(xué)模型 北京科技大學(xué) 劉建華 17:40 京唐公司低硅低硫鋼的冶煉實(shí)踐.......................首鋼 高圣勇 17:50 邢鋼提高XGM6導(dǎo)電率的生產(chǎn)實(shí)踐........................邢鋼 修建軍 晚上 18：00－20：00 宴會(huì)

15日晚10：00－22：00 爐外精煉學(xué)術(shù)委員會(huì)委員會(huì)議

感謝德國(guó)百菲薩鋼鐵服務(wù)有限責(zé)任公司和濮陽(yáng)源泰高科技冶金材料有限公司的贊助！

17日下午 會(huì)議閉幕

第四篇：連鑄技術(shù)手冊(cè)

1、連鑄 1.1概述

1.2基本理論和計(jì)算 1.2.1計(jì)算和設(shè)計(jì)公式

1.2.1.1坯殼厚度及液芯長(zhǎng)度 1.2.1.2拉速 1.2.1.3振動(dòng) 1.2.1.4溫度

1.2.1.5結(jié)晶器的散熱 1.2.1.6二次冷卻

1.2.1.7熱坯長(zhǎng)度的確定 1.2.1.8收縮

1.2電磁攪拌

1.2.1結(jié)晶器電磁攪拌 1.2.2末端電磁攪拌

1.3安全

1.3.1不能開(kāi)澆（?。?.3.2禁止連續(xù)澆注 1.3.3中包停澆

1.3.4怎樣區(qū)分鋼水和鋼渣 1.4中包包襯

1.4.1可應(yīng)用的工作層

1.4.2中包和侵入式水口的預(yù)熱 1.4.3塞棒澆注的中包預(yù)熱

1.5拉澆前設(shè)備的前提準(zhǔn)備 1.5.1結(jié)晶器的準(zhǔn)備 1.5.2引錠桿的準(zhǔn)備 1.5.3送引錠 1.5.4封引錠

1.5.5推薦使用的封引錠方式（1802）1.5.6開(kāi)澆前大包中包的操作步驟

1.6開(kāi)澆

1.6.1開(kāi)澆的前提條件 1.6.2火切機(jī)控制板 1.6.3大包開(kāi)澆

1.6.4大包長(zhǎng)水口的操作 1.6.5塞棒澆注的手動(dòng)開(kāi)澆 1.6.6自動(dòng)開(kāi)澆 1.7連鑄工藝 1.7.1更換大包 1.7.2快換中間包

1.8停澆

1.9質(zhì)量控制/質(zhì)量保證 1.9.1間接檢驗(yàn)方法 1.9.2直接檢驗(yàn)方法 1.9.3表面檢驗(yàn) 1.9.4內(nèi)部缺陷檢驗(yàn) 1.9.5取樣和檢驗(yàn) 1.9.6中包前取樣 1.9.7中包測(cè)溫 1.9.8中包取樣 1.9.9鑄坯取樣

1.9.10冶金缺陷-鑄坯缺陷-原因/糾正方法 1.9.11表面缺陷 1.9.12內(nèi)部缺陷

1、連鑄 1.1概述

鋼水由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)是在連鑄進(jìn)行的，其產(chǎn)品被稱為小方坯、大方坯或板坯

精煉后，吊車將大包吊在大包旋轉(zhuǎn)臺(tái)的支撐臂上，蓋上大包蓋，將大包放在大包回轉(zhuǎn)臺(tái)上后，將其旋轉(zhuǎn)至澆注位。

預(yù)熱好的中間包車（大于1000度）從預(yù)熱位開(kāi)至澆住位，將預(yù)熱好的侵入式水口與結(jié)晶器對(duì)中并插入。同時(shí)使用長(zhǎng)水口操作機(jī)構(gòu)將通有氬氣保護(hù)的大包長(zhǎng)水口靠近大包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，之后，打開(kāi)大包滑動(dòng)水口，鋼水從大包注入至中間包，中包填液時(shí)間即從大包開(kāi)澆至打開(kāi)塞棒的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2分鐘。

中間包向結(jié)晶器注入鋼水上是通過(guò)安裝在中間包內(nèi)的塞棒來(lái)控制的，中間包支持在中間包車上。

開(kāi)澆前，先起動(dòng)結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)和液位控制系統(tǒng)。人工加保護(hù)渣，結(jié)晶器安裝于平臺(tái)上，通過(guò)振動(dòng)機(jī)構(gòu)完成上下運(yùn)動(dòng)。安裝在結(jié)晶器末端的足輥對(duì)剛出結(jié)晶器的熱坯導(dǎo)向作用。

足輥后的導(dǎo)向輥是固定的，將鑄坯導(dǎo)入固定半徑的弧線中。

置于弧形末端的拉矯機(jī)將鑄坯由恒定半徑的弧形矯直為水平。

擠壓輥安裝于拉矯機(jī)下方，以支撐、拉戈引錠杠和鑄坯，汽水噴淋用來(lái)冷卻鑄坯及調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度。噴淋室在鑄坯鑄坯導(dǎo)向周圍與之成為一體，在噴淋室形成的蒸汽由排蒸汽機(jī)抽到空氣中。在不需要引錠杠導(dǎo)向時(shí)，由脫引錠輥將引錠脫開(kāi)，并送自引錠桿輥道上。其上裝有引錠桿存放裝置，將引錠桿從開(kāi)澆后至下次開(kāi)澆前，存放于其上。鑄坯由火切機(jī)切成定尺。在輥道末端裝有可移動(dòng)檔板，將鑄坯停下。拉澆結(jié)束時(shí)，低速拉尾坯，高速矯直。尾坯由尾坯處理裝置切尾送走。當(dāng)最后一支坯移至輸出輥道，引錠桿由存放引錠桿裝置落至輥道上，送入鑄坯導(dǎo)向輥至結(jié)晶器下方將引錠頭對(duì)中送入結(jié)晶器。封引錠桿準(zhǔn)備下一澆次。1.2基本原理和計(jì)算 1.2.1計(jì)算和設(shè)計(jì)公式

1.2.1.1坯殼厚度及液芯長(zhǎng)度

液芯長(zhǎng)度由坯殼成長(zhǎng)常數(shù)和凝固時(shí)間所決定的，此常數(shù)可看作一個(gè)數(shù)值，在凝固區(qū)增大。坯殼凝固厚度“S”的計(jì)算公式如下： S=K*/t 固態(tài)坯殼 S（mm）凝固常數(shù)

K（mm/min1/2）凝固時(shí)間=L/VC t（min）凝固長(zhǎng)度 Vc（m/min）拉速

現(xiàn)在鑄坯任一點(diǎn)的坯殼厚度都可計(jì)算。

凝固常數(shù)是由拉澆的鋼種所決定的，以確定冶金長(zhǎng)度，數(shù)值如下： K=27mm/min1/2 K=26mm/min1/2 1．2．1．2拉速

最大拉速由冶金長(zhǎng)度（從結(jié)晶器液位至鑄坯凝固的連鑄長(zhǎng)度）計(jì)算公式如下： VC MAX=LM/tsolid D/2=K*/tsolid Tsolid=（D/2K）2 VCMAX=Lm*（k/s）2=LM*（2*K/D）2 其中：

K（mm/ min1/2）——凝固系數(shù) Vcmax*(m/min)-----最大拉速 D（mm）——————熱坯厚度

Lm（M）——————液芯長(zhǎng)度，也稱“冶金長(zhǎng)度” Tsolid（min）————鑄坯全部凝固的時(shí)間 不能超過(guò)最大可用拉速（由冶金長(zhǎng)度估算出的）；否則鑄坯內(nèi)的液芯長(zhǎng)度會(huì)超出鑄坯支撐長(zhǎng)度而導(dǎo)致鼓肚。

舉例：Lm=27m K=26mm/min1/2 D=220mm VCMAX=27*（2*26*220）2=1.51m/min 在實(shí)際生產(chǎn)中,根據(jù)要求的拉速時(shí)間、化學(xué)成分、鑄坯性能及中間包溫度采用比較低的拉速。1．2．1．3振動(dòng)

振動(dòng)的速度，頻率乃至振幅對(duì)鑄件的表面性能及外形有著重要的影響。

避免坯殼粘在結(jié)晶器壁上，振動(dòng)裝置是密不可少的。振動(dòng)參數(shù)（振幅、頻率、負(fù)滑脫）影響著振痕的深度、間距、保護(hù)渣的消耗及坯殼的成長(zhǎng)。振動(dòng)的平均速度，公式如下： Ｖｏ＝２＊ｈ＊ｆ ｈ（ｍ）——振幅

ｆ（ｍｉｎ－１）——頻率

Ｖｏ（ｍ／ｍｉｎ）——平均振動(dòng)速度

振動(dòng)速度理論上應(yīng)比拉速高３０～４０％，即：Ｖｏ＝１.3to1.4＊Vc 1.2.1.4 溫度

拉澆溫度對(duì)凝固過(guò)程有著相當(dāng)大的影響,因此其對(duì)鑄坯質(zhì)量有著緊密的關(guān)系,過(guò)高的拉澆溫度導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量差(中心疏松、晶粒組織粗大、大量的樹(shù)枝晶、應(yīng)力裂紋等)且增加漏鋼的危險(xiǎn)，過(guò)熱度應(yīng)為10~35度之間。過(guò)熱度增高會(huì)導(dǎo)致鑄坯厚度變薄，這樣由于坯殼很薄，拉應(yīng)力增大，大大增加了粘殼的危險(xiǎn)，而導(dǎo)致漏鋼的危險(xiǎn)增加。

過(guò)熱度超過(guò)45~60度（不同鋼種而不同），必須停止拉澆。過(guò)低的過(guò)熱度會(huì)使鋼水在侵入式水口中結(jié)死，大包鋼水的溫度應(yīng)根據(jù)工藝要求在二次冶煉中確定下來(lái)。

不當(dāng)?shù)倪^(guò)熱度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響； *過(guò)熱度過(guò)高--縱向裂紋

--深度的中間裂紋和中心分層--極重的偏析 *過(guò)熱度過(guò)低--水口結(jié)死

下面是對(duì)應(yīng)生產(chǎn)順序的相關(guān)溫度： 大包溫度（Tl），為開(kāi)澆前在大包內(nèi)的鋼水溫度。中包溫度（Tt），為中包內(nèi)鋼水溫度。液相線溫度（Tlid），為分鋼種開(kāi)始凝固的溫度。計(jì)算液相線溫度的公式： °C（液相線）=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 含量范圍% 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 0-1 2 W-18%at0.66%C 1 As 0-0.5 14 Sn 0-0.03 10 O* 0-0.03 80 N* 0-0.03 90 H* 0-? 1.300 Ti 17 Al 5,1 Co 1,7 *=預(yù)估的

1.2.1.5結(jié)晶器散熱

從結(jié)晶器帶走熱量的過(guò)程及熱傳導(dǎo)形式,描述如下: *凝固的坯殼間鋼水的對(duì)流.*通過(guò)坯殼的熱傳導(dǎo).*坯殼與銅板/銅管表面(保護(hù)渣氣隙)的接觸.*結(jié)晶器銅板/銅管的熱傳導(dǎo).*通過(guò)結(jié)晶器銅板/銅管與水套間冷卻水的對(duì)流.最重要的溫降發(fā)生在結(jié)晶器銅板/銅管與坯殼的熱傳導(dǎo),見(jiàn)圖1:

結(jié)晶器冷卻的幾個(gè)重要參數(shù): *拉速: 拉速增快,鑄坯與銅板/銅管,接觸的長(zhǎng)度增加.*保護(hù)渣: 熔化的保護(hù)渣填充在銅板/銅管與坯殼之間,有助于散熱.*結(jié)晶器的幾何尺寸: 改變結(jié)晶器倒錐度提高散熱強(qiáng)度.*結(jié)晶器冷卻: 通常為避免形成氣泡,結(jié)晶器冷卻水必須達(dá)到一定流量,水的粘度比水更重要,計(jì)算水的流量及壓力參見(jiàn)連鑄機(jī)供應(yīng)商提供的操作手冊(cè).1.2.1.6二冷水

二冷水的冷卻強(qiáng)度由連鑄機(jī)內(nèi)鑄坯的表面溫度,拉澆的鋼種及拉速?zèng)Q定的,二冷區(qū)所有的凝固常數(shù)在 K=26mm/min1/2-28 mm/min1/2之間,取決于鋼種及二冷水量,為了得到滿意的澆注組織,幾個(gè)冷卻水段的冷卻水量是單獨(dú)調(diào)節(jié)的。氣霧冷卻由于鑄坯的冶金冷卻，使用這種形式的噴嘴可得到較寬范圍的水量調(diào)節(jié)，但必須達(dá)到下面的平衡：鑄坯不能過(guò)冷（避免表面缺陷），設(shè)備不能過(guò)熱（以避免輥?zhàn)蛹拜S承的損壞）。對(duì)流量，壓力及噴嘴型式的要求，參加連鑄機(jī)供應(yīng)商提供的操作手冊(cè)。1.2.1.6熱坯長(zhǎng)度的確定

計(jì)算 熱坯長(zhǎng)度的公式如下: Lhot=Lcold*X+S Lhot(mm)----熱坯長(zhǎng)度,其值應(yīng)在長(zhǎng)度測(cè)量裝置上調(diào)節(jié) Lcold(mm)----冷卻后的鑄坯長(zhǎng)度(約+20℃)S(mm)------切縫寬度(因火切機(jī)及質(zhì)量的不同而不同)X(1)-------收縮因子,考慮鑄坯從切割機(jī)至冷坯的收縮值,是鑄坯在切割輥上溫度的函數(shù)及鑄件成分的函數(shù).鑄坯在切割輥道上的平均溫度(整個(gè)斷面的平均溫度)約在900℃,冷坯是在+20℃的室溫上測(cè)的.計(jì)算熱坯長(zhǎng)度,必須知道收拾因子,收縮因子為一常量X=1.013.用于所生產(chǎn)的鑄坯.如生產(chǎn)鋼種擴(kuò)大到合金鋼,收縮因子可隨之修改.C鋼:X=1.013 舉例: 鑄坯長(zhǎng)度=8000mm(冷坯)質(zhì)量:St37---收縮率=1.013 Lhot= Lcold*X+切縫---=8000mm*1.013+8mm Lhot=8112mm 1.2.1.8收縮 1.2.1.8.1概述

連鑄在固相線溫度下的熱收縮對(duì)質(zhì)量有特別的影響,一些鑄坯表面的缺陷及生產(chǎn)中遇到的一些現(xiàn)象都是由于不同的C含量的鋼種其收縮特性不同引起的.C含量為0.09%~0.16%的鋼種(包晶范圍)對(duì)表面及內(nèi)部裂紋表面粗糙、扭曲變形、拉漏比C含量低于或高于這個(gè)范圍的鋼種更為敏感。

研究表明0.09%~0.16%的鋼種通過(guò)結(jié)晶器的熱流量最小，且結(jié)晶器與坯殼之間的摩擦力也較低。

以上觀察到的現(xiàn)象歸因于包晶反應(yīng)而引起鑄坯收縮量增大及機(jī)械應(yīng)力提高。δ/γ相變

在固相線溫度以下恒定的溫度區(qū)間內(nèi)，鐵碳合金的收縮量是C含量的函數(shù)。

C含量的0.09%~0.16%的熱收縮量增加，相應(yīng)的體積縮小（密度增大）是與δ/γ相變相關(guān)聯(lián)的。

δ/γ相變只發(fā)生在鑄坯上特定的一段，由于收縮不均勻，以及鋼水靜壓力引起的除熱應(yīng)變外的彈性應(yīng)變、粘彈性應(yīng)變、使機(jī)械應(yīng)力增強(qiáng)。在連鑄生產(chǎn)中，收縮及應(yīng)力的成長(zhǎng)都是由于拉澆過(guò)程中各種因素復(fù)雜的相互作用（溫度梯度、坯殼成長(zhǎng)速度）以及鋼的材質(zhì)特性的結(jié)果。

就VOEST-ALPINE STAHL產(chǎn)品，經(jīng)驗(yàn)表面：收縮率取1.013滿足計(jì)算的要求,分析表明收縮率對(duì)其影響微小.1.3電磁攪拌

1.3.1結(jié)晶器電磁攪拌

M-EMS(結(jié)晶器電磁攪拌)對(duì)鑄件的內(nèi)部和表面質(zhì)量有著積極的作用,由于能量消耗較高(約3Kwh/t),EMS主要在澆注高品質(zhì)的特鋼中使用.特殊情況:包晶鋼!(C含量為0.09~0.16%)經(jīng)驗(yàn)表明,調(diào)節(jié)M-EMS的參數(shù)(主要是電流),可提高生產(chǎn)和冶煉的效果.M-EMS放于結(jié)晶器裝配下放更適合于使用保護(hù)渣和侵入式水口的形式.使用建議的M-EMS參數(shù)設(shè)置時(shí),特別觀察彎月面的情況,以確保彎月面的情況,以確保彎月面無(wú)大的攪動(dòng).如彎月面波動(dòng)過(guò)大過(guò)侵入式水口侵蝕,必須逐漸減少電流,(如25A)直到滿意為止.結(jié)晶器斷面超過(guò)200mm2及結(jié)晶器壁>20mm的情況,建議選用2~2.5Hz的頻率.如結(jié)晶器斷面小于200mm2及結(jié)晶器壁<15mm的情況,建議選用4Hz的頻率.為了方便操作,如果最大電流為400A,或接近400A(390A),也可選用固定的頻率4.0Hz,注:范圍由C含量來(lái)確定)!分鋼種設(shè)置M-EMS參數(shù),舉例: 表1所示根據(jù)C含量的不同而設(shè)置的電流: M-EMS的頻率應(yīng)調(diào)節(jié)到2~4.5HZ之間(根據(jù)不同的斷面尺寸,如小斷面高頻率,大斷面低頻率).表1 C含量 M-EMS(A)<0.25 150 0.26~0.45 250-400 0.46~0.60 350~400 >0.60 >400 注意:為了避免注流鋼水時(shí)卷渣,侵入式水口必須保證最小插入深度(如建議插入深度80~140mm).1.3.2末端電磁攪拌

使用末端電磁攪拌只對(duì)高碳鋼或MnCr含量高(>1%)的鋼種有意義.注:為使末端電磁攪拌達(dá)到最優(yōu)效果, 末端電磁攪拌中心應(yīng)置于鑄坯內(nèi)液芯50mm處!如出現(xiàn)”白亮帶”,強(qiáng)度通過(guò)下面方法可控制: *增加M-EMS的電流.*減少F-EMS的電流.*調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)周期見(jiàn)表3===特別是用于低C鋼.*降低拉速(也就是縮短液芯長(zhǎng)度).表2所示F-EMS電流與C含量的函數(shù)關(guān)系.F-EMS的頻率應(yīng)調(diào)節(jié)至17.0~20.0Hz之間.C含量(%)F-EMS頻率(A)<0.25-0.26~0.45 250 0.46~0.60 300 >0.60 350-400 周期(正反向)(sec.)小斷面 大斷面 5~8 8~12 表2 建議最小拉速應(yīng)使F-EMS達(dá)到最佳效果。180*180末端攪拌 K-因子為26 拉速（m/min）冶金長(zhǎng)度（m）在F-EMS處的實(shí)際液芯（mm）名義液芯（mm）1.0 12 58 >50 1.1 13.2 64 1.16 13.9 68 1.2 14.4 69 1.3 15.6 73 1.4 16.8 77 300*300末端攪拌 K-因子為26 拉速（m/min）冶金長(zhǎng)度（m）在F-EMS處的實(shí)際液芯（mm）名義液芯（mm）0.4 13.3 34 >50 0.45 15 49 0.5 16.6 62 0.55 18.3 73 0.6 20 83 1.4安全

1.4.1不能拉澆(！)*無(wú)結(jié)晶器冷卻水 *無(wú)二冷水 *無(wú)振動(dòng)

*無(wú)潤(rùn)滑(油或保護(hù)渣)1.4.2禁止繼續(xù)拉澆

*結(jié)晶器冷卻水為事故狀態(tài) *結(jié)晶器冷卻水溫差Δt>12℃ *結(jié)晶器冷卻水事故水箱未滿

*發(fā)現(xiàn)大包或中包即將穿包(大包或中包車呈紅斑)*中包彎月面低于300mm *鑄坯停留超過(guò)4分鐘 *拉速過(guò)快 *中包溫度過(guò)高 1.4.3中包停澆

在大包停澆后,大包工必須立即通知P3工留心敞開(kāi)澆注的鋼流或是塞棒澆注應(yīng)注意彎月面.原因:防止渣流入結(jié)晶器而導(dǎo)致漏鋼甚至停澆.1.4.4鋼和渣的區(qū)分

*當(dāng)鋼水從黃藍(lán)或黃綠(在于眼鏡繁榮顏色)變?yōu)樯铧S色時(shí).*當(dāng)鋼流由強(qiáng)度到分流時(shí).*持鋼棒快速?gòu)匿摿髦刑舫鲂┰?如濺起許多小的火花,那多是鋼;如果鋼流穿過(guò)鋼棒輕輕掠過(guò),那是渣.*如果是塞棒澆注,其彎月面攪動(dòng)挺大,注意只是在由鋼轉(zhuǎn)換為渣時(shí)!*一下渣立即停澆(最好稍稍提前一點(diǎn)).*中包停澆時(shí),大包工應(yīng)用鋼棒(勿用管子)測(cè)幾次鋼水液位,這樣也可以知道,中包是否有渣,有多少.1.5中包包襯

連鑄工藝中對(duì)鋼的質(zhì)量、成本及產(chǎn)品的安全都有嚴(yán)格的要求,對(duì)此領(lǐng)域中使用的耐材產(chǎn)品有更高的要求,對(duì)中包包襯耐材主要以下幾個(gè)部分: *隔熱層 *永久層 *工作層

隔熱層是由陶瓷纖維或高鋁磚制成位于永久層之間.兩種不同形式的永久層: *永久層為耐火磚或高鋁磚

永久層的缺點(diǎn)是每個(gè)中間包都需要特殊形狀的磚,其連接處比較薄,使用后,永久層表面的磚磨損不均勻,特別是接縫處變大.表面的不均勻及寬的接縫,使鋼殼粘在永久層上.一旦鋼殼剝落永久層就遭到破壞.*永久層磚的另一缺點(diǎn)是,中包容積增大及復(fù)雜后,其成本及安裝時(shí)間延長(zhǎng).*永久層為高鋁,低水泥,低濕氣的澆注料: 這種澆注料在各溫度段都有絕好的機(jī)械強(qiáng)度,及耐熱沖擊抗力.因其為低水泥澆注料避免了接觸反映.高機(jī)械強(qiáng)度的化合物以及少量的粘接劑大大提高了此種包襯的中包使用壽命.低水泥的澆注料制成單體無(wú)接縫的包襯,消除了用磚砌所存在的接縫問(wèn)題,使用低水泥澆注料使永久層的安裝更方便,更快,且中包壽命增至1500爐.1.5.1可應(yīng)用的工作層 下面是幾種工作層的制法: *板式包襯

*用噴槍噴涂的包襯 *噴霧式噴涂的包襯 *干粉中包襯

*板式包襯,最初使用于1974年,其為高絕熱,低密度可更換的預(yù)制板.這項(xiàng)工藝使用冷中間包開(kāi)澆成為現(xiàn)實(shí),是中包準(zhǔn)備的一次革命.早期的板式包襯為硅質(zhì)板后來(lái)發(fā)展為可預(yù)熱的鎂質(zhì)板,這樣既滿足了板坯的連鑄開(kāi)澆的要求,又利用了板式包襯的優(yōu)點(diǎn).可預(yù)熱板式包襯消除了預(yù)熱是工作層碎落的可能,另外,還比噴槍噴涂或砌磚的形式有以下優(yōu)點(diǎn): *中間包冷熱均可用 *增加了絕熱性能 *良好的抗碎裂性能 *延長(zhǎng)一個(gè)澆次的壽命

*提高中間包使用率,縮短周轉(zhuǎn)周期

制作時(shí)的一個(gè)缺點(diǎn),特別是大的中包,需要大量的勞動(dòng)

80年代初期,開(kāi)始噴霧包襯系統(tǒng),其于噴槍包襯不同的重要之處為在噴補(bǔ)料中增加纖維,這不僅降低其密度和成本,而且便于干燥提高了儲(chǔ)熱性能.同時(shí)這種工藝在制作厚的包襯時(shí)比噴槍補(bǔ)更加容易控制,這種包襯可以預(yù)熱也可以冷包沒(méi)有問(wèn)題.其成品的決熱特性比起板式包襯更加受歡迎.噴霧噴包襯的主要優(yōu)點(diǎn)為包襯的噴補(bǔ)與中包的幾何形狀無(wú)關(guān).此工藝只需要短的時(shí)間準(zhǔn)備,相對(duì)勞動(dòng)強(qiáng)度低,噴補(bǔ)材料可自動(dòng)由機(jī)器人制作,以后的勞動(dòng)需求更低.此工藝與其它濕的工藝相比主要缺點(diǎn)為:在使用前要進(jìn)行干燥.干粉中包襯,于1986年左右提出,此工藝與前面提到的工藝不同之處為采用干粉形式,干粉包襯利用松脂在相對(duì)溫度較低(約200℃)的條件下的粘合力而制成的.粉劑準(zhǔn)備好后將一模型置于中包內(nèi),將干粉灌入中間包永久層與模型之間.這種特制的模型要求能均勻傳遞中包熱量,防止中包中間包鋼板的移動(dòng)和扭曲變形,對(duì)可否振動(dòng)的要求取決于使用的產(chǎn)品.這種工藝的優(yōu)點(diǎn) *中包周轉(zhuǎn)快 *勞動(dòng)量低 *良好的脫膜性

*對(duì)永久層有良好的保護(hù)作用

*干凈精致的工作層(使非金屬夾雜容易上浮)比起濕的工藝其主要的優(yōu)點(diǎn)為減少了必要的熱循環(huán)周期 采用哪一種包襯不同的鋼廠根據(jù)各自的因素來(lái)確定如下: *中包大小 *連澆爐數(shù) *鋼水清潔度 *費(fèi)用 *是否容易脫殼

*周轉(zhuǎn)周期的重要性和中包利用率 *現(xiàn)有設(shè)備和包襯制度

*鋼水質(zhì)量的要求,低H,低C *使用人工或自動(dòng)方式 1.5.2中包及水口預(yù)熱

1.5.2.1塞棒澆注的中包預(yù)熱 *中包必須干燥清潔 *將中包包蓋置平

*預(yù)熱時(shí)間預(yù)計(jì)為60~90min.*加熱前安裝好水口==如是單體水口,必須先安裝水口.*將載有中包的中包車開(kāi)至結(jié)晶器上方對(duì)中(必須關(guān)上塞棒)*返回加熱位調(diào)節(jié)預(yù)熱燒嘴 *將塞棒打開(kāi)約40mm *計(jì)劃開(kāi)澆前,啟動(dòng)加熱(從上端)加熱時(shí)間不超過(guò)90min,不少于60min(參見(jiàn)耐火材料供應(yīng)商提供的加熱曲線)*加熱溫度為1000℃~1300℃之間.*水口預(yù)熱30~60min,時(shí)間長(zhǎng)短取決于燒咀質(zhì)量

*大包到站后檢查大包滑動(dòng)水口油缸及液壓系統(tǒng)工作是否正常 1.6拉澆前設(shè)備的前提準(zhǔn)備 1.6.1結(jié)晶器的準(zhǔn)備

開(kāi)澆前必須檢查下面的前提準(zhǔn)備,必須完成下面各項(xiàng)準(zhǔn)備工作 *銅管無(wú)損傷,如劃痕或不均勻磨損 *足輥如有不均勻磨損必須更換 *結(jié)晶器冷卻水準(zhǔn)備完畢

*結(jié)晶器足輥段噴淋水準(zhǔn)備完畢,檢查噴淋方式

*結(jié)晶器可見(jiàn)部位無(wú)水,不得有水滲入結(jié)晶器內(nèi),結(jié)晶器銅管必須干燥 *結(jié)晶器罩固定于結(jié)晶器上 *結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢

如為新上的結(jié)晶器,必須增加以下檢查項(xiàng)目 *結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)裝入準(zhǔn)備就緒 *結(jié)晶器冷卻套內(nèi)充滿水,無(wú)空氣 *只能使用檢查過(guò)調(diào)整過(guò)的結(jié)晶器

*固定結(jié)晶器于振動(dòng)臺(tái)上的螺栓必須擰緊 *潤(rùn)滑軟管聯(lián)接完畢

*冷卻介質(zhì)的連接處緊固(在振動(dòng)臺(tái)架與結(jié)晶器間無(wú)泄露)*結(jié)晶器足輥至扇形段的第一輥的過(guò)度段檢查,調(diào)整.1.6.2引錠桿準(zhǔn)備 正確安裝引錠桿

引錠桿,特別是引錠頭插入結(jié)晶器前必須檢查是否清潔

必須認(rèn)真檢查引錠頭部與熱坯接觸的部位,如表面有損傷(劃痕裂紋等)應(yīng)送檢查(點(diǎn)焊或點(diǎn)磨)應(yīng)按維護(hù)手冊(cè)進(jìn)行接頭處加油動(dòng)作檢查.1.6.3送引錠 下面的前提準(zhǔn)備,自動(dòng)系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)只能目測(cè): *引錠桿準(zhǔn)備是否完畢

*拉矯機(jī)上輥是否在”UP”位

*有無(wú)檢修任務(wù)或檢修在拉矯機(jī)區(qū)和導(dǎo)向區(qū) *檢查調(diào)整引錠桿壓力為正常

目視及電氣檢測(cè)前提條件全部滿足后,可以開(kāi)始送引錠 1.6.4封引錠

封引錠操作步驟如下: 銅板與引錠頭一圈的縫隙用密封繩封閉,并用小鋼棒手動(dòng)壓緊.注意:必須將引錠桿頭部與結(jié)晶器中心盡可能對(duì)正.另外,密封繩和引錠桿頭上撒一層金屬屑.所有封引錠材料必須是干燥無(wú)銹的(鐵銹中含氧！),封完引錠頭,振動(dòng)臺(tái),拉澆機(jī)和噴淋水直到開(kāi)澆時(shí)候才啟動(dòng)(通常電氣聯(lián)鎖).在等大包時(shí)候,結(jié)晶器上需要蓋一鋼板保護(hù)其不被破壞,否則所封好的引錠頭破壞后,必須重新封.1.6.4.1推薦使用的封引錠桿方式(180*180)舉例 第一步==引錠桿于結(jié)晶器的位置 引錠桿插入深度不超過(guò)100mm(!)原因: *必須為鋼水流出足夠的空間,這樣結(jié)晶器添液時(shí),會(huì)給水口額外的預(yù)熱作用.*更多的空間可以延長(zhǎng)結(jié)晶器的添液時(shí)間,使其連接更好.*使開(kāi)澆時(shí)在緊急情況下更加安全,例如:發(fā)生結(jié)流.第二步==用棉繩密封引頂頭

小心地將棉繩搗入引頂頭與結(jié)晶器縫內(nèi),以防止損壞結(jié)晶器鍍層,確保結(jié)晶器的使用壽命.第三步==撒鐵屑

*鐵屑必須干燥無(wú)油的金屬制品.*將鐵屑均勻地撒在引頂頭上,以防止鋼液損壞引頂頭.*所用的鐵屑確保能將引頂頭與熱坯快速簡(jiǎn)單的分開(kāi).第四步==放置鉤子

所用的鉤子確保引頂頭與熱坯的連接安全可靠.另外兼?zhèn)淅滗摰淖饔?其傳熱效果極好.第五步==放入冷鋼(彈簧)冷鋼有以下優(yōu)點(diǎn): *這種緊密的排布確保了在需要冷鋼的位置有冷鋼,并且保證侵入式水口足夠多的插入深度,例如:4孔水口.*這種形式和設(shè)計(jì)是高效的(冷鋼直徑小,接觸面積大)這種冷鋼在經(jīng)過(guò)結(jié)晶器下口時(shí)不會(huì)掉落(有時(shí)會(huì)發(fā)生在螺紋鋼形式上)而導(dǎo)致阻塞.*鋼水良好的滲透性保證與引頂桿連接牢固.1.6.5開(kāi)澆前大包中包的操作步驟

鋼水應(yīng)該準(zhǔn)時(shí)到站,并且化學(xué)成分正確,恰當(dāng)均勻的溫度.大包由其上的行車吊至大包回轉(zhuǎn)臺(tái).大包一到回轉(zhuǎn)臺(tái),立即將懸掛在旁邊的大包滑動(dòng)油缸連于大包上,其具體的位置在吊架上調(diào)節(jié).接上滑動(dòng)水口后,準(zhǔn)備將大包轉(zhuǎn)到澆注位.在將大包轉(zhuǎn)到澆注位之前應(yīng)該關(guān)掉中包及水口預(yù)熱,并開(kāi)走中包車.中包車到位澆注位后應(yīng)該按供應(yīng)商提供的手冊(cè)所述方法操作結(jié)晶器液位自動(dòng)控制系統(tǒng).中包對(duì)中后,將必備工具(如挑渣棒等)置于結(jié)晶器蓋板旁.中包車至澆注位后,稱重裝置置0位,只顯示中包包內(nèi)的鋼水重量.中包在澆注位對(duì)中時(shí)應(yīng)該將長(zhǎng)水口垂直接到滑動(dòng)水口上.1.7開(kāi)澆

2.1.7.1開(kāi)澆的前提條件

如前面章節(jié)所述,開(kāi)澆前必須進(jìn)行各種準(zhǔn)備工作.除以前提到的,還必須考慮以下的工作: *是否選定鋼種? *結(jié)晶器冷卻水是否工作,流量是否正確? *是否選定振幅? *中心潤(rùn)滑泵是否啟動(dòng)? *排蒸汽風(fēng)機(jī)是否啟動(dòng)? *檢查水,油,氣的壓力流量和溫度 *二次冷卻水冷卻曲線是否選定? *大包回轉(zhuǎn)臺(tái)是否準(zhǔn)備就緒? *中包車是否準(zhǔn)備就緒? *振動(dòng)臺(tái)是否準(zhǔn)備就緒? *拉矯機(jī)是否準(zhǔn)備就緒? *事故水是否準(zhǔn)備就緒? *結(jié)晶器液位控制是否為自動(dòng)方式? *是否選定起步拉速? 1.7.1.1火切機(jī)控制板 *是否檢查所有顯示燈? *進(jìn)行空試車

*火切機(jī)移至起始位.*所有的拉矯機(jī),輥道驅(qū)動(dòng)方式是否為自動(dòng)? *橫移機(jī)和冷床是否為自動(dòng)方式? *所以設(shè)備準(zhǔn)備就緒才可以開(kāi)澆.此信號(hào)由電氣系統(tǒng)通報(bào),詳細(xì)操作參見(jiàn)電氣手冊(cè).通常,只用幾流生產(chǎn),其拉澆時(shí)間延長(zhǎng).這可能導(dǎo)致鋼水結(jié)流和連澆節(jié)奏跟不上的問(wèn)題.必須確認(rèn)當(dāng)結(jié)晶器冷卻水打開(kāi)后結(jié)晶器銅板上無(wú)水垢.1.7.2 大包開(kāi)澆

大包開(kāi)澆前,每一流必須在操作狀態(tài)且應(yīng)滿足”ready to cast”條件.不管是手動(dòng)開(kāi)澆還是自動(dòng)開(kāi)澆,下面的設(shè)備有其獨(dú)立的自動(dòng)/手動(dòng)操作方式: *振動(dòng)臺(tái)(前面提過(guò))*噴淋水 *拉矯機(jī)

當(dāng)澆注狀態(tài)為初始狀態(tài)或操作工將拉矯方式由手動(dòng)改為自動(dòng)時(shí),以上功能缺省狀態(tài)為自動(dòng)方式.如沒(méi)有鋼水流下,操作工應(yīng)該關(guān)閉滑動(dòng)水口然后再次打開(kāi),如仍無(wú)鋼水流出,那么必須打開(kāi)滑動(dòng)水口燒氧.燒氧前,將長(zhǎng)水口移開(kāi).中包鋼液位一超過(guò)長(zhǎng)水口下口就應(yīng)加保護(hù)劑.如必須燒氧,在大包注入初期就將長(zhǎng)水口置于鋼流外.二次裝長(zhǎng)水口之前中包鋼水必須加滿一半.如果大包滑動(dòng)水口為人工操作,不能將滑動(dòng)水口全部關(guān)死,以防止結(jié)流.必須提前清理掉大包滑動(dòng)水口的積聚物.安裝長(zhǎng)水口時(shí),將大包水口關(guān)掉,為減少結(jié)流的危險(xiǎn),關(guān)閉水口的時(shí)間應(yīng)盡量短.中間包內(nèi)的鋼水的液面至少為200mm,以防止”渦流的效應(yīng)”.中包的鋼水必須覆蓋為黑色.1.7.2.1大包長(zhǎng)水口的操作 1.7.2.1.1長(zhǎng)水口的固定

當(dāng)大包轉(zhuǎn)到中包上方的澆注位時(shí)候,將長(zhǎng)水口連到滑動(dòng)水口的收集水口上.1.7.2.1.拆長(zhǎng)水口

從大包滑動(dòng)水口上拆長(zhǎng)水口前必須關(guān)閉滑動(dòng)水口.降低大包長(zhǎng)水口的操縱機(jī)構(gòu),如果長(zhǎng)水口安裝在收集水口上,那么前后左右地?fù)u動(dòng)操縱臂,直到將水口拆下.注意:活動(dòng)操作臂時(shí)候要小心,不要損壞長(zhǎng)水口和收集水口的陶瓷咀.1.7.3塞棒澆注的手動(dòng)開(kāi)澆 *中包烘烤到位 *預(yù)選:Manual方式

*將預(yù)備好的保護(hù)渣和推桿置于結(jié)晶器面板上 *設(shè)定結(jié)晶器自動(dòng)液位控制的設(shè)定值(約75%)*將拉速設(shè)定到最大拉速的70% *同時(shí)將大包吊入大包回轉(zhuǎn)臺(tái) *插入大包滑動(dòng)水口油缸

*打開(kāi)結(jié)晶器液位自動(dòng)控制的放射源 *同時(shí),水口必須已經(jīng)預(yù)熱了約30分鐘 *關(guān)閉預(yù)熱裝置 *將中包移至澆注位

*在OS-1上將開(kāi)關(guān)打?yàn)椤眂asting”位

*在OS-1上每一流”Ready-to-cast”燈亮.如果一流的燈閃爍.用OS-2,確定故障原因,如果是次要的可以忽視的問(wèn)題,可以繼續(xù)開(kāi)澆,如果問(wèn)題嚴(yán)重,必須先解決掉.*連接大包長(zhǎng)水口

*在結(jié)晶器上方對(duì)中中間包

*打開(kāi)大包,如不自開(kāi),那么打開(kāi)大包后直到中包鋼水超過(guò)一半時(shí)再連長(zhǎng)水口.*中包填滿一半后,開(kāi)澆(手動(dòng)).中包降至水口低于正常液位50mm.*在約30_40秒內(nèi),注流2-3次將結(jié)晶器注滿

*當(dāng)液面達(dá)到檢測(cè)范圍,加入足量的保護(hù)渣(先加開(kāi)澆保護(hù)渣,然后按鋼種加特殊的保護(hù)渣),到達(dá)檢測(cè)范圍后關(guān)塞棒.*發(fā)出”strand start”指令.鑄坯以最大拉速的70%的速度起步.拉澆工采用塞棒杠桿控制液位.*如果拉澆工將各流控制得好,即設(shè)定值和實(shí)際值相符,可嘗試轉(zhuǎn)至自動(dòng)方式.拉澆工簡(jiǎn)便地拉下事故開(kāi)關(guān)打開(kāi)拉澆杠,脫開(kāi)塞棒油缸上的旁路連接,檢查OS-1,是否發(fā)生轉(zhuǎn)換(可通過(guò)檢查automatic on和實(shí)際值與設(shè)定值)!*不要忘記連續(xù)地加足夠量的保護(hù)渣

*如果結(jié)晶器自動(dòng)液位控制不正常(波動(dòng)太大),那么立即轉(zhuǎn)至手動(dòng)拉澆.因?yàn)槔瓭补ぴ诮Y(jié)晶器中的視野有限,應(yīng)通過(guò)觀察實(shí)際液位和設(shè)定液位來(lái)操作.1.7.4自動(dòng)開(kāi)澆 *中包預(yù)熱好 *在OS-1預(yù)選:automatic(結(jié)晶器液位設(shè)定值應(yīng)該為75%)*將拉速設(shè)定為最大拉速的70% *同時(shí)大包吊入大包回轉(zhuǎn)臺(tái) *插入大包滑動(dòng)水口油缸

*打開(kāi)結(jié)晶器液位自動(dòng)控制的放射源 *中包開(kāi)至澆注位

*在OS-1上將開(kāi)關(guān)打?yàn)椤眂asting”位

*在OS-1上每一流”Ready-to-cast”燈亮.如果一流的燈閃爍.用OS-2,確定故障原因,如果是次要的可以忽視的問(wèn)題,可以繼續(xù)開(kāi)澆,如果問(wèn)題嚴(yán)重,必須先解決掉.*連接大包長(zhǎng)水口

*在結(jié)晶器上方對(duì)中中間包

*自動(dòng)”on”(白燈)閃,且結(jié)晶器液位控制的”actual value”指示為零

*大包澆注啟動(dòng),如不行,移開(kāi)長(zhǎng)水口,打開(kāi)大包燒氧,不加長(zhǎng)水口繼續(xù)澆注,直到結(jié)晶器澆注成功

*中包填滿一半,立即啟動(dòng)”start casting”---即按下自動(dòng)開(kāi)澆按鈕 注意: *開(kāi)澆時(shí)應(yīng)從中包外側(cè)開(kāi)始,既從離沖擊區(qū)最遠(yuǎn)的一流開(kāi)始,以避免開(kāi)澆結(jié)死.*塞棒自動(dòng)地打開(kāi)2.3次,直到結(jié)晶器液位控制的actual value indicator顯示第一個(gè)波動(dòng) *液面到達(dá)彎月面檢測(cè)范圍后,立即加入足量的保護(hù)渣(先加開(kāi)澆保護(hù)渣,然后根據(jù)鋼種不同加特殊保護(hù)渣),到達(dá)檢測(cè)范圍后,關(guān)塞棒

*等待約20秒后,以最大拉速的70%速度自動(dòng)起步,自動(dòng)方式采用控制塞棒機(jī)構(gòu)的油缸來(lái)控制流量

*如果自動(dòng)方式控制的很好,即實(shí)際值與設(shè)定值相符,拉澆工不要忘了不斷地加足量的保護(hù)渣!*如結(jié)晶器液位控制工作不正常(波動(dòng)太大),那么立即轉(zhuǎn)至手動(dòng)拉澆.因拉澆工結(jié)晶器中的視野很有限,應(yīng)該通過(guò)觀察實(shí)際液位和設(shè)定液位來(lái)操作 *如果每流自動(dòng)控制.則”automatic”燈亮

*同時(shí)中包測(cè)溫.如果溫度控制得好,即高出液相線溫度35度,應(yīng)達(dá)到最高拉速(分?jǐn)嗝婧弯摲N)*這時(shí)候,鑄坯到達(dá)脫引錠區(qū),即操作工必須加倍小心,如果脫引錠失敗,這一流必須停下來(lái) *通常鑄坯會(huì)自動(dòng)停下來(lái)

*直到用事故切割將鑄坯和引錠桿脫開(kāi),再重新開(kāi)澆,為了安全起見(jiàn),建議手動(dòng)開(kāi)澆,成功后再轉(zhuǎn)自動(dòng),詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)”手動(dòng)開(kāi)澆” 1.8連鑄工藝

1.8.1更換大包（連澆）在大包即將結(jié)束時(shí)，根據(jù)當(dāng)前澆注情況確定二級(jí)機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算出大包倒空時(shí)間計(jì)劃下一包起吊時(shí)間。

當(dāng)上一包還在澆注時(shí)，下一包鋼水應(yīng)放到回轉(zhuǎn)臺(tái)上。下一包在上一包倒空前6-10min到站。在連鑄平臺(tái)上所有的工作必須在很短的時(shí)間—5min內(nèi)完成（例如：連滑動(dòng)水口，觀察從長(zhǎng)水口中流出的渣，操作滑動(dòng)水口，操作長(zhǎng)水口操縱機(jī)構(gòu)等）。

另外，實(shí)際停澆時(shí)間可能要比估算的提前（例如，估算的鋼水重量和渣子重量的誤差）。超過(guò)10min，大包等待時(shí)間就太長(zhǎng)了，導(dǎo)致溫度損失過(guò)多及有可能使大包內(nèi)的鋼水溫度分層。另外，燒氧次數(shù)增加也延長(zhǎng)大包等待時(shí)間。更換大包操作步驟如下：

停澆前5分鐘，觀察中包沖擊區(qū)（長(zhǎng)水口附近）的鋼水。如大包下渣，立即關(guān)閉滑動(dòng)水口。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的連澆中渣量是增長(zhǎng)的，非金屬夾渣物也要積聚，所以必須將中包渣控制為最少。不主張除渣到溢流箱中，因?yàn)檫@樣會(huì)減少事故溢流的空間。在停澆第一爐時(shí)，中包液位準(zhǔn)許升到溢流位附近，這樣： *在更換大包時(shí)，中包包內(nèi)的鋼水可起一個(gè)緩沖作用 *在沒(méi)有新鋼水下來(lái)的期間，中包鋼水溫度損失為最少

關(guān)閉大包滑動(dòng)水口后，將長(zhǎng)水口移開(kāi)---將滑動(dòng)水口油缸拆下。旋轉(zhuǎn)大包回轉(zhuǎn)臺(tái)，將新包旋入澆注位。

用氧槍清潔大包長(zhǎng)水口，特別是收集水口相連的密封面。如長(zhǎng)水口被損壞，必須更換一只新的。

清理/更換后，將長(zhǎng)水口連接在新包的滑動(dòng)水口上，壓緊。連接大包滑動(dòng)水口油缸。大包開(kāi)澆過(guò)程與前面所述《大包開(kāi)澆》過(guò)程相同。重要的是要盡可能縮短無(wú)鋼流注入中包的時(shí)間。更換大包時(shí)間過(guò)程長(zhǎng)導(dǎo)致：

*中包鋼水減少，這樣使拉速降低，繼而導(dǎo)致拉澆時(shí)間的問(wèn)題或質(zhì)量的問(wèn)題。*降低鋼水溫度，這意味著水口有結(jié)死的危險(xiǎn)，特別同時(shí)降低拉速（減少通流量）

更換大包的時(shí)間通?？刂圃?-3min內(nèi)，但如果大包自開(kāi)有問(wèn)題的話（如：燒氧）可能要延長(zhǎng)一些。

由于中包澆完第一爐鋼的時(shí)間問(wèn)題比較高（有利于減少溫降），連接下一包鋼水的大包溫度可以比第一包低10度。

打開(kāi)下一大包后，10~15min中包測(cè)一次溫度。以確保新舊混合的鋼生產(chǎn)完，測(cè)的只是新包鋼水的溫度。

檢查確信滑動(dòng)水口關(guān)閉，滑動(dòng)水口油缸拆下，舊包由行車從回轉(zhuǎn)臺(tái)上吊走。在同一澆次中只換大包而未換中包，只生產(chǎn)同一鋼種。連澆中換鋼種會(huì)在鑄坯形成混合區(qū)域，既不屬于上一鋼種也不屬于后一鋼種，如果鋼種區(qū)別很大混合區(qū)差別很大。1.8.2快換中包

長(zhǎng)時(shí)間的連澆需要換中包,同時(shí)也伴隨著大包的更換.更換中包之所以叫”快換”,是指換包后可繼續(xù)拉澆,新來(lái)的鋼水直接澆入現(xiàn)有的鋼水上.因此,每一流都必須停下來(lái),開(kāi)走舊中包,新中包和大包開(kāi)過(guò)來(lái)重新開(kāi)澆.由于耐材(工作層座磚長(zhǎng)水口)的使用壽命有限,所以快換是必要的.拉澆時(shí)快速換中包,節(jié)約了重新啟動(dòng)時(shí)間限制了切頭切尾坯子的數(shù)量.增加有效拉澆時(shí)間,提高收得率.連澆同一鋼種通常無(wú)混鋼種現(xiàn)場(chǎng).如果連澆不同的鋼種,必須使用鋼種分離片(分離藍(lán))每次快換中包都存在一定的危險(xiǎn),這也可通過(guò)操作工的經(jīng)驗(yàn)和良好的鋼水來(lái)彌補(bǔ).在進(jìn)行首次快換中包之前,連鑄人員必須在一塊配合過(guò)做幾回試驗(yàn).重要的是盡可能減少快換時(shí)間,使熱坯停留時(shí)間減為最短.原因: *在停留時(shí)鑄坯收縮脫離結(jié)晶器銅板

*如果鑄坯與結(jié)晶器的縫隙增大,鋼水有可能從縫隙中流過(guò)結(jié)晶器,導(dǎo)致漏鋼.因此,熱坯停留時(shí)間不超過(guò)4min.如超過(guò)的話,拉澆必須停止.進(jìn)行快換中包,必須滿足下面的條件: *下一中包在中包預(yù)熱站預(yù)熱好后并全部準(zhǔn)備完畢

*混合澆注時(shí)連接器(分鋼種的分離藍(lán))必須準(zhǔn)備在結(jié)晶器的旁邊.*下一中包吊到大包回轉(zhuǎn)臺(tái)上準(zhǔn)備開(kāi)澆 *快換中包同時(shí)也換大包,為了更好地控制溫度,作為第一包新包的溫度必須高一些快換中包的步驟如下: *在下令停澆前,立即加入保護(hù)渣.*保護(hù)渣使下面的鑄坯熱量不散發(fā)掉 *盡可能同時(shí)將各流關(guān)掉,停拉矯機(jī) *停掉二冷水或設(shè)為最小值 *旋轉(zhuǎn)大包回轉(zhuǎn)臺(tái) *舊中包開(kāi)走

*將分離鋼種的連結(jié)器放入結(jié)晶器鋼液中(如圖).檢查連接器放置在結(jié)晶器內(nèi)的位置是否正確 *將新中包開(kāi)至澆注位 *新中包于澆注位 *開(kāi)澆,步驟同前所述 1.9停澆

正常的計(jì)劃停澆應(yīng)提前做好準(zhǔn)備。步驟如下：

檢測(cè)到渣時(shí)，應(yīng)該按前面所述，立即將大包水口關(guān)閉。操作工在鑄坯操作控制板上選擇停澆狀態(tài)。

關(guān)閉大包鋼水液面到達(dá)前所述液位（約200min），立即停澆。通常中間包外側(cè)的鑄坯先拉，因其在中包內(nèi)溫度較低。此時(shí)，先拉哪一流也受其他一些因素的影響。如下： *結(jié)死 *結(jié)流 *優(yōu)化切割

為得到最大的收得率，中包盡快澆注完。另一方面，應(yīng)避免將渣子澆入結(jié)晶器中。停澆時(shí)，鋼水液位不低于200mm。通常是在尾坯停止拉澆后停澆。

其間，操作方式轉(zhuǎn)為清空設(shè)備（參見(jiàn)后面的功能描述）

尾坯不必噴水冷卻。等待一段時(shí)間，按電氣手冊(cè)中描述的那樣按下需要的按鈕，重新啟動(dòng)連鑄。

結(jié)束拉澆但不停連鑄也是有可能的。過(guò)程如下：

將鑄坯拉出后，按電氣手冊(cè)所描述的那樣，初始化所需的操作方式。按此程序，應(yīng)將拉速減至約名義值的70%，以便在鑄坯上部凝固。當(dāng)拉矯機(jī)停止后，噴淋水設(shè)為最小值。

對(duì)尾坯全部設(shè)備都對(duì)其跟蹤，包括拉矯機(jī)，火切機(jī)。各設(shè)備按尾坯撤離其工作區(qū)的順序停車（結(jié)晶器、振動(dòng)臺(tái)、二冷水、排蒸汽系統(tǒng)等）。注意：尾坯必須被切除，直到中心無(wú)縮孔。1.10 質(zhì)量控制/質(zhì)量保證

根據(jù)鋼種各自的特性和要求，相關(guān)鋼種的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)列于表中。

根據(jù)拉澆觀察到的及發(fā)貨條件、檢驗(yàn)條件、成品貨半成品，應(yīng)進(jìn)行下述的檢驗(yàn)。1.10.1間接檢驗(yàn)方法 間接檢驗(yàn)方法 間接檢驗(yàn)包括拉澆時(shí)進(jìn)行觀察和對(duì)連鑄相關(guān)方面的測(cè)定.連鑄相關(guān)問(wèn)題 對(duì)質(zhì)量的影響 *長(zhǎng)水口注流

*(大包----中間包)C *中包液位 CCDLTO *塞棒 C *中包內(nèi)鋼水溫度 SLMSC *保護(hù)渣 CEO *結(jié)晶器內(nèi)的鋼流 CDL *拉速 CDSM *鑄坯表面溫度 TE 其中: *C-----高倍和低倍的純凈度 *CD-----分布的非金屬夾雜 *S------偏析 *L------縱裂 *T------橫裂 *E------角裂紋 *M------中心裂紋 *SC-----皮下氣泡 *O------振痕

正確調(diào)節(jié)以下方面: 可避免: *鑄坯導(dǎo)向輥縫 STMSC *鑄坯導(dǎo)向調(diào)節(jié) TESC *擠壓輥壓力 STMSC *結(jié)晶器倒錐度 LTE *鑄坯與結(jié)晶器間的摩擦 LT漏鋼 1.10.2直接檢驗(yàn) 1.10.2.1檢驗(yàn)表面

沒(méi)有一種檢驗(yàn)方法可將所有的表面缺陷同時(shí)檢驗(yàn)出來(lái)的,所以需要進(jìn)行幾種不同的檢驗(yàn).要把嚴(yán)重缺陷的產(chǎn)品(S)----在鑄坯表面、肉眼可見(jiàn)的與輕微缺陷的產(chǎn)品（L）----除非表面處理后才看清楚的區(qū)分開(kāi)來(lái)。VOEST-ALPINE設(shè)計(jì)出一種特殊的設(shè)備，用來(lái)酸洗半成品并測(cè)出振痕的側(cè)面圖。通常使用渦流、激光、紅外線等檢測(cè)方法檢測(cè)。1.10.2.2內(nèi)部缺陷的檢測(cè)

檢驗(yàn)鑄坯內(nèi)部缺陷,非特殊情況一般采用硫印,深度酸蝕,組織酸蝕,用切面評(píng)估法檢驗(yàn)內(nèi)部質(zhì)量.檢驗(yàn)

角裂 邊裂 星裂 低倍夾渣 針孔 氣泡 振痕 其它缺陷,如:溢鋼,渣坑,雙澆 檢驗(yàn)方法 橫向 縱向 橫向 縱向 目檢

鑄坯表面: S S S S S * S yes 酸洗表面 L+S L+S L+S L+S L+S * * * L+S yes 剝皮檢驗(yàn) S S L+S L+S L+S yes yes yes yes

塔形: S* S* L+S L+S S yes yes yes 渦流檢測(cè) L*+S L*+S L*+S L*+S L*+S 激光紅外線檢測(cè)等:

L*+S

L*+S

L*+S

L*+S

L*+S 振痕簡(jiǎn)圖: L+S *在一定條件下評(píng)估

檢驗(yàn)

偏析 皮下氣泡 低倍組織 箸狀?yuàn)A渣 低倍夾渣 檢驗(yàn)方法 S C-Mn 裂紋偏析帶2)無(wú)偏析3)硫印(斷面)R R * R* * 4)*

組織酸蝕(縱向和圓面)R R* yes R R * yes 切面評(píng)估(剪切火切)

* yes yes

振痕 氣泡 yes 角樣

藍(lán)幛彎月檢驗(yàn)(小斷面)

* * * * 特殊成分分析 yes yes

2)例如:彎曲擠壓或皮下裂紋 3)如:中心線裂紋 4)如:脫鋁低碳鋼

R 根據(jù)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)圖評(píng)估 * 在一定條件下評(píng)估 1.10.3取樣及檢驗(yàn) 1.10.3.1入中包前取樣

包括所有至大包到連鑄平臺(tái),為確定溫度合乎和鋼水化學(xué)成分的樣.基于上面的化學(xué)成分可計(jì)算出相應(yīng)爐號(hào)的液相線溫度.在大包處理站的EMF測(cè)溫取樣(CELO+樣)裝置使鎮(zhèn)靜鋼脫S成為可能.1.10.3.2中包測(cè)溫

在拉澆過(guò)程中要測(cè)幾次溫度.溫度應(yīng)為液相線上20~30度;當(dāng)C含量<0.06%,高出液相線30~40度,但如果鋼水C含量>0.5,則只高出液相線15~20度.1.10.3.3中包取樣

取化學(xué)成分樣及后面的EMF測(cè)溫樣.開(kāi)澆后(即過(guò)熱度消散掉)5-10min取樣.1.10.3.4鑄坯取樣

無(wú)檢驗(yàn)表面質(zhì)量的樣相反,所有的鑄坯在準(zhǔn)備熱送前或噴沙前都應(yīng)檢驗(yàn),無(wú)論是否打磨或清理,只有經(jīng)過(guò)酸洗才使表面得到大面積處理.除了對(duì)切面的評(píng)估外應(yīng)切下300mm長(zhǎng)的鑄坯.從這一斷面上經(jīng)過(guò)酸蝕硫印可取下(碟形樣,角樣,縱向樣)各種樣,角樣只在高應(yīng)力鑄坯上取.對(duì)于高品質(zhì)的鋼種,例如:100Cr6推薦采用以下步驟:每爐取兩個(gè)樣: &第一爐

從外側(cè)一流的第二根坯子取一個(gè)樣 從里側(cè)一流的第二根坯子上取一個(gè)樣 &第二爐至倒數(shù)的第二爐

從外側(cè)一流的中間一根坯上取一個(gè)樣 從里側(cè)一流的中間一根坯上取一個(gè)樣 &最后一爐

從外側(cè)一流倒數(shù)第2根坯子上取一個(gè)樣 從里側(cè)一流倒數(shù)第2根坯子上取一個(gè)樣 注意:如果鑄坯送緩冷其取樣規(guī)則是一樣的

對(duì)普遍和低等級(jí)鋼種的建議:每一澆次至少取一樣 &第一爐:從2或5流,第二根坯上取一個(gè)樣.1.10.3.5冶煉缺陷----鑄坯缺陷----原因/糾正方法

許多生產(chǎn)條件都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量.同時(shí),也要考慮生產(chǎn)工藝和各種質(zhì)量要求引起如下所列缺陷.根據(jù)目前我們的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),提出一些補(bǔ)救措施.特別是以下參數(shù)會(huì)引起冶金缺陷: *連鑄機(jī)大小 *拉澆溫度 *拉速 *保護(hù)拉澆 *結(jié)晶器參數(shù) *振動(dòng)頻率 *振幅

*保護(hù)渣/潤(rùn)滑油 *冷卻 *鑄坯導(dǎo)向

缺陷主要分為兩類: *表面缺陷 *內(nèi)部缺陷

1.10.4.1表面缺陷

生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的表面缺陷必須盡早檢查到,即: 當(dāng)鑄坯在輸出輥道上和后部精整能量回收區(qū).在所有的表面缺陷中,裂紋發(fā)生的最多,其被空氣氧化后構(gòu)成很嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題.在后續(xù)熱扎中也不能焊合,所以直到扎成材也不能消除.表面裂紋造成材質(zhì)疏松,可能成為廢品,次品及需要大量的表面清理作業(yè).如發(fā)生表面裂紋,必須檢查相應(yīng)一流的鑄坯導(dǎo)向和結(jié)晶器.下面的表面缺陷祥述于后面的章節(jié)中: *縱向角裂 *橫向角裂 *橫向裂紋 *縱向裂紋 *星裂 *振痕 *皮下氣泡 *低倍夾渣 *重接 *橫向凹陷 *菱形變形 *鼓肚,凹陷

1.10.4.1.1縱向角裂 缺陷/起源的描述: 一般易發(fā)生在結(jié)晶器下方,由于在角部或靠近角部坯殼成長(zhǎng)不充分并形成黑痕.原因 糾正措施 由于結(jié)晶器倒錐度不夠在角部形成縫隙 改變結(jié)晶器倒錐度 結(jié)晶器底部極度磨損 更換結(jié)晶器 結(jié)晶器角部有間隙 更換結(jié)晶器 中包溫度過(guò)高 降低拉速 拉速過(guò)高 降低拉速

C含量在包晶區(qū)間其S,P高 如可能的話,改變化學(xué)成分 1.10.4.1.2橫向角裂 缺陷/起源的描述: 極易發(fā)生在小斷面鑄坯結(jié)晶器底部,二冷水區(qū),拉伸矯直區(qū),由拉應(yīng)力引起的.原因 糾正措施

由于倒錐度過(guò)大,引起結(jié)晶器角部摩擦力過(guò)大 改變結(jié)晶器倒錐度 角部冷卻強(qiáng)度過(guò)大 減少角部水量 二冷區(qū)溫度梯度過(guò)大 減少二冷水量

結(jié)晶器保護(hù)渣/潤(rùn)滑油不足 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量 不規(guī)則振動(dòng) 改變振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)

短時(shí)間溢鋼 停澆此流----清理溢鋼 結(jié)晶器扇形段不準(zhǔn) 校弧 矯直溫度過(guò)低 至少900度

合金元素增加裂紋敏感 如可能的話,改變化學(xué)成分 1.10.4.1.3橫向裂紋 缺陷/起源的描述: 特別容易發(fā)生于小斷面裂紋敏感的鋼種,由于結(jié)晶器底部,二冷水區(qū),拉矯區(qū)的拉伸應(yīng)力而造成的,橫向裂紋經(jīng)常在熱坯上就可以發(fā)現(xiàn).原因 糾正措施

由于倒錐度不當(dāng),引起摩擦力過(guò)大 改變結(jié)晶器倒錐度 結(jié)晶器表面缺陷 更換結(jié)晶器

保護(hù)渣/潤(rùn)滑油量不足 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量 不規(guī)則振動(dòng) 改變振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)

短時(shí)間溢鋼 停澆此流----清理溢鋼 二冷區(qū)溫度梯度過(guò)大 減少二冷水量 縱向拉應(yīng)力 檢查校正弧度 矯直溫度過(guò)低 至少900度

合金元素增加裂紋敏感 如可能的話,改變化學(xué)成分 1.10.4.1.4縱向裂紋 缺陷/起源的描述: 隨著張力強(qiáng)度的波動(dòng),這些短裂紋常伴有輕微的表面凹陷,常發(fā)生于二冷區(qū)的上部,在熱坯上就可以檢測(cè)出.原因 糾正措施 拉速過(guò)快 降低拉速 拉澆溫度過(guò)高 降低拉速

保護(hù)渣/潤(rùn)滑油量不足 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量 結(jié)晶器倒錐度不夠,結(jié)晶器表面缺陷 更換結(jié)晶器 變化的振動(dòng)/拉速 保持穩(wěn)定值

二冷水溫度梯度太大 減少冷卻水量 縱向拉應(yīng)力 檢查校正弧度

合金元素增加裂紋敏感性 如有可能改變化學(xué)成分 1.10.4.1.4星裂 缺陷/起源的描述: 發(fā)生在結(jié)晶器底部的坯殼上,只能通過(guò)火焰輕度清理,打磨或酸洗后才能檢測(cè)出,小斷面尺寸很少發(fā)生.原因 糾正措施

結(jié)晶器底部極度磨損 更換結(jié)晶器 結(jié)晶器鍍Cr層磨掉 更換結(jié)晶器

保護(hù)渣/潤(rùn)滑油量不足 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量 由于溫度的變化而產(chǎn)生熱應(yīng)力 保持穩(wěn)定的拉速和水量 二冷水太強(qiáng) 減少二冷水量

由于弧度不當(dāng)而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力 檢查校正弧度

1.10.4.1.5異常的振痕 缺陷/起源的描述: 主要的表面裂紋起源于結(jié)晶器頂部,深度的振痕會(huì)導(dǎo)致橫裂,淺的振痕發(fā)生翻皮,輕輕地角磨后就可檢查測(cè)出.原因 糾正措施 振幅太大 提高頻率

保護(hù)渣/潤(rùn)滑油量不足 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量 結(jié)晶器角部有裂紋 更換結(jié)晶器

懸殼 改變保護(hù)渣/增加潤(rùn)滑油加入量,防止短時(shí)間溢鋼;避免液面急劇升降.1.10.4.1.6皮下氣泡 缺陷/起源的描述: 一種主要的表面缺陷,發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi).多數(shù)為體積小,氣體活性高的,只通過(guò)表面清理就可以檢測(cè)出,間距0.5~3mm不規(guī)則分布,圓形的,球形的或橢圓形的,最大為皮下5mm.也包括細(xì)孔,針孔.原因 糾正措施

脫氧或脫氣不足 干燥合金元素

潮濕的保護(hù)渣/潤(rùn)滑油 使用干燥的保護(hù)渣/無(wú)水潤(rùn)滑油

彎月面的擾動(dòng) 提高脫氧效率，降低通氬量，增加水口侵入深度 水口插入深度太深，通氬距離太遠(yuǎn) 抬高中包 耐材潮濕 更好地干燥中間包 拉澆溫度太高 降低拉速或停澆

1.10.4.1.7低倍夾渣 缺陷/起源的描述: 主要的表面缺陷，主要的發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)，拉澆之初，更換中包之后和拉澆結(jié)束時(shí)，尺寸為5-10mm，深度為10mm，輕微的表面清理后即可檢測(cè)到。原因 糾正措施

保護(hù)渣不合適（粘度，流動(dòng)性及熔點(diǎn)不對(duì)）更換保護(hù)渣 保護(hù)渣/潤(rùn)滑受潮 干燥保護(hù)渣，使用無(wú)水潤(rùn)滑油 耐材過(guò)度磨損 更換中包包襯

彎月面的擾動(dòng) 增強(qiáng)脫氧效果，降低氬氣量，增加水口侵入深度 拉澆溫度過(guò)低 增加拉速，更換大包

Mn硅酸鹽的凝結(jié)物 檢查Mn/Si比，使用EMS

1.10.4.1.8重接 缺陷/起源的描述: 與振痕類似，多數(shù)發(fā)生在彎月面區(qū)域內(nèi)夾渣聚集處，深度可達(dá)5mm裂紋形狀。嚴(yán)重的重接在熱坯上可見(jiàn)。原因 糾正措施 振幅太大 增快頻率 液位波動(dòng) 保持液位穩(wěn)定

水口侵入深度不足或不正確 調(diào)節(jié)中包高度 拉速變化極快 保持拉速恒定 1.10.4.1.9橫向凹陷 缺陷/起源的描述: 與重接類似，發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)，大多數(shù)情況下都各有不同，在熱坯上就克檢測(cè)出來(lái)，凹痕長(zhǎng)度達(dá)到50mm，深度達(dá)到10mm，在同一水平上。原因 糾正措施

拉速變化大 保持拉速穩(wěn)定

澆注液位變化太大 保持彎月面液位恒定

1.10.4.1.10菱形 缺陷/起源的描述: 易發(fā)于小斷面鑄坯的包晶或高碳鋼，起源于結(jié)晶器內(nèi)或二冷區(qū)內(nèi)。原因 糾正措施

兩相鄰結(jié)晶器壁的冷卻強(qiáng)度不同 更換結(jié)晶器

由于變形在二冷區(qū)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力 仔細(xì)調(diào)節(jié)結(jié)晶器足輥以限制拉應(yīng)力 結(jié)晶器過(guò)冷 增加Δ-T，增加拉速 偏心澆注 對(duì)中注流中心

1.10.4.1.11鼓肚 缺陷/起源的描述: 發(fā)生在鑄坯支撐區(qū)域，特別是大斷面鑄坯，嚴(yán)重的鼓肚（凹陷）會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部缺陷（角裂）原因 糾正措施

鑄坯支撐段太短 增長(zhǎng)鑄坯支撐的長(zhǎng)度

相對(duì)于坯殼的厚度，支撐輥間距太大 縮短輥間距，或增加支撐輥 拉速太快 降低拉速 拉澆溫度太高 降低拉速 偏心澆注 對(duì)中注流中心 拉矯機(jī)壓力過(guò)大 降低壓力

1.10.4.1.12凹陷

縱向凹陷寬5-20mm，深度達(dá)到4mm長(zhǎng)度為幾米，由于保護(hù)渣粘度太大，發(fā)生在彎月面區(qū)，由于保護(hù)渣產(chǎn)生分離的效果，形成二層薄的球子晶會(huì)在二冷區(qū)引起凹陷，張力和內(nèi)部裂紋?；鹧媲謇頃?huì)使內(nèi)部裂紋開(kāi)裂。原因 糾正措施

保護(hù)渣不當(dāng) 更換保護(hù)渣

彎月面內(nèi)擾動(dòng) 提高脫氧效果，減少通氬量，增加水口深度 偏心澆注 對(duì)中注流中心

1.10.4.2.1內(nèi)部缺陷

如果是嚴(yán)重的內(nèi)部缺陷，通常在火切機(jī)就應(yīng)檢驗(yàn)出來(lái)，如較重的分層，夾渣，偏析。通常是在取樣后檢測(cè)出來(lái)的。

發(fā)生較頻繁的內(nèi)部缺陷是內(nèi)裂，中心偏析，氧化物夾雜和中心疏松。這些缺陷的原因?yàn)椴牧?，拉澆工藝和設(shè)備。特別是凝固條件會(huì)產(chǎn)生很多缺陷。

凝固組織的描述：

球狀邊緣區(qū)細(xì)結(jié)晶體是由結(jié)晶器的熱吸收而形成的。

柱狀樹(shù)枝晶區(qū)是由局部冷卻到凝固點(diǎn)以下而形成的，晶體沿著溫降的方向成長(zhǎng)。晶體的寬度受二冷水量和中包過(guò)熱度的影響。球狀心部區(qū)域在過(guò)冷區(qū)形成，由于鑄坯中心低溫降而產(chǎn)生的。如果無(wú)此區(qū)可能是過(guò)熱度太高而且是對(duì)柱狀晶敏感的鋼種。

鋼中的雜質(zhì)和離析物被推向樹(shù)枝晶的前沿并形成結(jié)晶體的晶核。我們對(duì)下列部分內(nèi)部缺陷進(jìn)行說(shuō)明： *中間裂紋 *角裂

*三角點(diǎn)裂紋 *中心裂紋 *對(duì)角線裂紋 *擠壓裂紋 *彎曲矯直裂紋 *冷裂

*近表面偏析線 *縮孔和中心疏松 *中心偏析 *非金屬夾渣

1.10.4.2.2中間裂紋 缺陷/起源描述：

位于表面和鑄坯中心的中間，起源于二冷區(qū)后的區(qū)域。出現(xiàn)率受鋼種的化學(xué)成分的影響。如果二冷區(qū)過(guò)冷和鑄坯回?zé)?，拉澆溫度高產(chǎn)生裂紋。原因 糾正措施

二冷水過(guò)強(qiáng) 減少二冷水量 拉速太低 拉高拉速

結(jié)晶器過(guò)冷 提高Δ-T，提高拉速

坯殼回?zé)?檢查二冷水的分配，檢查可能堵塞的噴嘴

結(jié)晶器倒錐度不足 檢查結(jié)晶器倒錐度，檢查結(jié)晶器的磨損情況 鋼種對(duì)裂紋敏感 如有可能，改變化學(xué)成分

1.10.4.2.3角裂

缺陷/起源描述：如果在結(jié)晶器內(nèi)有較大的菱形或二冷區(qū)有鼓肚，在二相區(qū)脆弱的樹(shù)枝狀凝固組織在靠近角部形成裂紋，多發(fā)于大斷面鑄坯上。原因 糾正措施

相對(duì)于坯殼厚度支撐輥間距太大 縮短間距，降低拉速 支撐輥太短 增長(zhǎng)支撐輥長(zhǎng)度，降低拉速

結(jié)晶器倒錐度不足 改變倒錐度，檢查結(jié)晶器磨損情況 相鄰兩邊冷卻強(qiáng)度不同 檢查結(jié)晶器幾何形狀 偏心注流 對(duì)中注流中心

1.10.4.2.4三角點(diǎn)裂紋 缺陷/起源描述：

發(fā)生與凝固前沿相遇區(qū)，由于鼓肚產(chǎn)生拉伸應(yīng)力而引起的，同時(shí)也產(chǎn)生窄邊偏析。原因 糾正措施

鑄坯支撐太短 增加鑄坯支撐長(zhǎng)度，降低拉速

相對(duì)于坯殼厚度支撐輥間距太大 縮短輥間距，增加輥?zhàn)樱档屠?/p>

Mn含量太高（Mn最大為0.9%，Mn/S比最小為30/1）如有可能改變化學(xué)成分

1.10.4.2.5中心裂紋 缺陷/起源描述：

中心裂紋在凝固前沿由分層,(H)裂及許多鑄坯中心樹(shù)枝不規(guī)則二冷縮孔所構(gòu)成.原因 糾正措施

由凝固末期溫度梯度過(guò)高,在相鄰之間形成收縮和張力 減少二冷水量或增快拉速

縮孔由于成分分離后,從樹(shù)枝晶間或松散的晶體聚集處的偏析成分而形成的 拉澆溫度太高 液芯末端的輥?zhàn)悠?檢查輥?zhàn)訉?duì)正

1.10.4.2.5對(duì)角線裂紋 缺陷/起源描述：

特別多見(jiàn)于小斷面鑄坯,經(jīng)常發(fā)生于菱形的小方坯,在鈍形邊上,起源結(jié)晶器,或二冷區(qū),裂紋的長(zhǎng)度取決于應(yīng)力的強(qiáng)度和間距.原因 糾正措施

相鄰兩邊冷卻強(qiáng)度不同 檢查結(jié)晶器冷卻

倒錐度不足 更換結(jié)晶器,檢查結(jié)晶器磨損情況 拉速太低 提高拉速

結(jié)晶器內(nèi)過(guò)冷 提高ΔT,提高拉速

坯殼回?zé)?檢查二冷水的分布,檢查可能堵塞的噴嘴

1.10.4.2.5擠壓裂紋 缺陷/起源描述：

如液芯在變形區(qū)較粗時(shí),擠壓裂紋為垂直鑄坯軸心線的方向.如液芯在變形區(qū)較細(xì)時(shí),其為平行壓輥軸線方向,大多數(shù)裂紋被殘余鋼水填充(=壓力裂紋)原因 糾正措施

輸送輥不對(duì)正 檢查輥?zhàn)訉?duì)中情況 擠壓輥處的變形太大 降低液壓缸壓力

1.10.4.2.6彎曲矯直裂紋 缺陷/起源描述：

頻發(fā)于鑄坯有張力的兩側(cè),順著鑄坯中心的方向,經(jīng)常發(fā)生于鑄坯底側(cè)(連鑄外側(cè)),當(dāng)在彎曲的應(yīng)力和內(nèi)弧的矯直應(yīng)力超過(guò)坯殼的塑變后面產(chǎn)生彎曲矯直裂紋.原因 糾正措施

輥?zhàn)右莆?檢查設(shè)備對(duì)中

矯直溫度太低(應(yīng)大于850度)提高拉速,在快換中包時(shí)停掉二冷水

1.10.4.2.7冷裂 缺陷/起源描述：

發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)靠近鑄坯的表面,或是在二冷區(qū),鑄坯中心,大多數(shù)情況與鑄坯同向.原因 糾正措施

倒錐度不足 更換結(jié)晶器,檢查結(jié)晶器磨損情況 拉速太低 提高拉速

結(jié)晶器內(nèi)過(guò)冷 提高ΔT,提高拉速 二冷水過(guò)強(qiáng) 減少冷卻水量

1.10.4.2.7靠近表面的偏析線 缺陷/起源描述：

三角點(diǎn)裂紋和冷卻裂紋由于被偏析殘余鋼水填充而形成偏析線,由于漂浮的作用夾渣也能在內(nèi)部上方形成偏析線.原因 糾正措施

拉澆溫度過(guò)低 提高拉速/更換大包 拉澆溫度過(guò)高 降低拉速/使用EMS 彎月面擾動(dòng)嚴(yán)重 提高鋼水脫氧能力,減少通氬量,增加水口侵入深度

中包工作層耐材不好 更換材料,中包不滿一半不開(kāi)澆,保持中包液位不低于200mm.

第五篇：連鑄技術(shù)的發(fā)展

內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生課程論文

題 目：連鑄技術(shù)的發(fā)展 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：09成型 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師：邢淑清

連鑄技術(shù)的發(fā)展

摘要：介紹了連鑄的歷史、發(fā)展、及其優(yōu)點(diǎn)，主要闡述了連鑄生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用;同時(shí)詳細(xì)的介紹了高效連鑄生產(chǎn)技術(shù)和最新連鑄技術(shù)的發(fā)展。對(duì)連鑄技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：連鑄技術(shù)；連鑄設(shè)備；高效連鑄技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀

Development of Continuous Casting

Technology Abstract：The history, development, continuous of casting and its advantages is introduced in this paper.Mainly elaborated the continuous casting production technology and equipment application.Which detailed introduction of the high efficient continuous casting technology and the latest development of continuous casting technology.And On the development of continuous casting technology is discussed.Key words: Continuous casting technology;Continuous casting equipment;High efficient continuous casting technology.引言

1858年,在鋼鐵協(xié)會(huì)倫敦會(huì)議上,首次提出“無(wú)錠澆鑄”的概念。然而,直到20世紀(jì)40年代,該工藝才開(kāi)始商業(yè)應(yīng)用。因?yàn)殇摰娜埸c(diǎn)和熱傳導(dǎo)性高,在此期間,研究者遇到了很多問(wèn)題。首臺(tái)投用的連鑄機(jī)是立式的,裝有一個(gè)帶彈簧裝置的結(jié)晶器。生產(chǎn)率低,常因金屬粘結(jié)結(jié)晶器而發(fā)生漏鋼。結(jié)晶器振動(dòng)的概念由德國(guó)一非鐵金屬連鑄的先驅(qū)提出,于1952年用于德國(guó)某鋼廠的直結(jié)晶器立式連鑄機(jī)上, 這是連鑄工業(yè)化規(guī)模的開(kāi)始。

由于技術(shù)限制,多年內(nèi)連鑄技術(shù)只限于小鋼廠,自1970年開(kāi)始,連鑄開(kāi)始用于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)板坯。對(duì)凝固現(xiàn)象的科學(xué)合理的透徹理解,導(dǎo)致連鑄快速增長(zhǎng)。連鑄技術(shù)

1.1連鑄技術(shù)簡(jiǎn)介

連鑄是把液態(tài)鋼用連鑄機(jī)澆注、冷凝、切割而直接得到鑄坯的工藝。它是連

接煉鋼和軋鋼的中間環(huán)節(jié)，是煉鋼生產(chǎn)廠（或車間）的重要組成部分。一臺(tái)連鑄機(jī)主要是由盛鋼桶、中間包、中間包車、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、二次冷卻裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置和鑄坯運(yùn)出裝置等部分組成的。連鑄技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了煉鋼車間的生產(chǎn)流程和物流控制，為車間生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化和信息技術(shù)的應(yīng)用以及大幅度改善環(huán)境和提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了條件。此外，連鑄技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)帶動(dòng)冶金系統(tǒng)其他行業(yè)的發(fā)展，對(duì)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與優(yōu)化有著重要的促進(jìn)作用。1.2連鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)

鋼液的兩種成形工藝：模鑄法和連鑄法比較如圖1所示

圖1 模鑄與連鑄工藝流程的對(duì)比圖

可以看出二者的根本差別在于模鑄是在間斷情況下，把一爐鋼水澆鑄成多根鋼錠，脫模之后經(jīng)初軋機(jī)開(kāi)坯得到鋼坯；而連鑄過(guò)程是在連續(xù)狀態(tài)下，鋼液釋放顯熱和潛熱，并逐漸凝固成一定形狀鑄坯的工藝過(guò)程[1]。鋼在這種由液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，體系內(nèi)存在動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳輸，相變、外力和應(yīng)力引起的變形，這些過(guò)程均十分復(fù)雜，往往耦合進(jìn)行或相互影響[2]。與模鑄—初軋開(kāi)坯工藝相比,連鑄工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)[3]：

(1)簡(jiǎn)化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程，省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開(kāi)坯工序。流程基建投資可節(jié)省40％，占地面積可減少30％，操作費(fèi)用可節(jié)省40％，耐火材料的消耗可減少15％。

(2)提高了金屬收得率，集中表現(xiàn)在兩方面一是大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失；二是可生產(chǎn)出的鑄坯最接近最終產(chǎn)品形狀，省去了模鑄工藝的加熱開(kāi)坯 3

工序，減少金屬損失。總體講，連鑄造工藝相對(duì)模鑄工藝可提高金屬收得率約9％。

(3)降低了生產(chǎn)過(guò)程能耗，采用連鑄工藝，可省去鋼錠開(kāi)坯均熱爐的燃動(dòng)力消耗。可節(jié)省能耗1／4～1／2。

(4)提高了生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化水平，節(jié)省了勞動(dòng)力，為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件，并可進(jìn)行企業(yè)的現(xiàn)代化管理升級(jí)。1.3我國(guó)連鑄技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

中國(guó)是世界上研究和應(yīng)用連鑄技術(shù)較早的國(guó)家,從20世紀(jì)50年代起就開(kāi)始連鑄技術(shù)的研究,60年代初進(jìn)入到連鑄技術(shù)工業(yè)應(yīng)用階段。但是,從60年代末到70年代末,連鑄技術(shù)幾乎停滯不前。1982年統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明,世界平均連鑄比為30%左右,而中國(guó)的連鑄比僅為6.2%。80年代后,中國(guó)連鑄技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期,從國(guó)外引進(jìn)了一批先進(jìn)水平的小方坯、板坯和水平連鑄機(jī)。80年代中期,中國(guó)擁有了第一個(gè)全連鑄鋼廠-武鋼第二煉鋼廠。近年來(lái),中國(guó)連鑄技術(shù)飛速發(fā)展。到2005年,中國(guó)除海南、寧夏、西藏外,其他各省(市、自治區(qū))都有了連鑄,連鑄比已經(jīng)達(dá)到了97.5%,目前,中國(guó)的鋼鐵冶金工藝水平達(dá)到了世界中上等水平[4]。

2連鑄生產(chǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1連鑄設(shè)備

連鑄機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了立式→立彎式→弧形→超低頭形→水平等幾個(gè)階段。每種機(jī)型都各有其特點(diǎn),有它最適應(yīng)的范圍,還沒(méi)有一種機(jī)型可完全取代其他機(jī)型。目前, 連鑄機(jī)除滿足產(chǎn)量要求外,從生產(chǎn)率、鑄坯品種質(zhì)量、鑄坯斷面、降低連鑄機(jī)高度、節(jié)省基建和設(shè)備投資等方面綜合分析,弧形連鑄機(jī)是被應(yīng)用的主要機(jī)型[3]。但板坯連鑄機(jī)的總趨向是用直弧型替代弧型,以消除或減輕鑄坯內(nèi)弧側(cè)夾雜物的積聚問(wèn)題。

連鑄生產(chǎn)所用設(shè)備通常可分為主體設(shè)備和輔助設(shè)備兩大部分。主體設(shè)備主要包括:(1)澆鑄設(shè)備-鋼包運(yùn)輸設(shè)備、中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺(tái);(2)結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置;(3)二次冷卻裝置-小方坯連鑄機(jī)、大方坯連鑄機(jī)和板坯連鑄機(jī)有很大差別);(4)拉坯矯直機(jī)設(shè)備-拉坯機(jī)、矯直機(jī)、引錠鏈、脫錠與引錠子鏈存放裝置;(5)切割設(shè)備-火焰切割機(jī)與機(jī)械剪切機(jī)等。

輔助設(shè)備主要包括:(1)出坯及精整設(shè)備-輥道、推(拉)鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、火焰

清理機(jī)等;(2)工藝設(shè)備-中間包烘烤裝置、吹氬裝置、脫氣裝置、保護(hù)渣供給與結(jié)晶器潤(rùn)滑裝置等;(3)自動(dòng)控制與測(cè)量?jī)x表-結(jié)晶器液面測(cè)量與顯示系統(tǒng)、過(guò)程控制計(jì)算機(jī)、測(cè)溫、測(cè)重、測(cè)長(zhǎng)、測(cè)速、測(cè)壓等儀表系統(tǒng)[3]。2.2連鑄關(guān)鍵技術(shù)

(1)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)有:鋼包加蓋,單包升降系統(tǒng),鋼包稱量系統(tǒng),防氧化保護(hù)澆注系統(tǒng),鋼包下渣檢測(cè)系統(tǒng),鋼包傾斜機(jī)構(gòu),長(zhǎng)水口自動(dòng)安裝系統(tǒng),鋼水質(zhì)量控制系統(tǒng),鋼水溫度控制檢測(cè)系統(tǒng),鋼包吹氬攪拌系統(tǒng),回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)采用液壓馬達(dá)的新型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

(2)中間包及其烘烤裝置的關(guān)鍵技術(shù)有:中間包大型化(已達(dá)40～80t),中間包結(jié)構(gòu)形狀的優(yōu)化、擋渣墻的設(shè)置和新型耐火材料的利用,鋼水自動(dòng)稱量反饋系統(tǒng),中間包冶金技術(shù),采用陶瓷泡沫過(guò)濾器過(guò)濾各類夾雜物,熱中間包循環(huán)使用工藝和設(shè)備,浸入式水口快速更換裝置,滑動(dòng)水口與浸入式水口組合使用及氬氣密封,自動(dòng)開(kāi)澆工藝與系統(tǒng),烘烤裝置自動(dòng)點(diǎn)火器,浸入式水口內(nèi)部烘烤技術(shù)。

(3)中間包車關(guān)鍵技術(shù)有:結(jié)晶器液面檢測(cè)器安裝機(jī)構(gòu),復(fù)雜緊湊的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電纜及管線走向設(shè)計(jì),長(zhǎng)水口自動(dòng)安裝機(jī)械手(被設(shè)計(jì)在中間包車上),中間包傾斜澆注技術(shù)(提高金屬收得率)。

(4)結(jié)晶器關(guān)鍵技術(shù)有:結(jié)晶器倒錐度,在線熱狀態(tài)調(diào)寬調(diào)錐度系統(tǒng),結(jié)晶器在線停機(jī)調(diào)厚,高速澆鑄時(shí)銅板冷卻水高流速均勻傳熱冷卻結(jié)構(gòu),渦流式、電磁式、同位素式、浮子式、激光式、超聲波式等各種有效的液面檢控系統(tǒng),漏鋼預(yù)報(bào)及熱成像系統(tǒng),結(jié)晶器銅板熱面溫度控制系統(tǒng)及最低進(jìn)水溫度控制,結(jié)晶器電磁攪拌和電磁制動(dòng),一個(gè)結(jié)晶器澆多流鑄坯的插裝式結(jié)構(gòu),結(jié)晶器銅板母材采用合金銅并鍍鎳鉻、鎳鐵合金或鎳鈷合金(提高其高溫抗變形的能力和耐磨性能), 澆鑄寬板坯采用分段式結(jié)晶器足輥或高拉速時(shí)采用格柵支承結(jié)構(gòu),浸入式水口隨板坯寬度和拉速變化而變化的最佳工藝特性,保護(hù)渣自動(dòng)供給裝置,保護(hù)渣的理化性能檢測(cè)設(shè)施。

(5)結(jié)晶器振動(dòng)裝置關(guān)鍵技術(shù)有:液壓伺服振動(dòng)機(jī)構(gòu)(能在澆鑄過(guò)程中改變振幅、頻率和波形偏斜率),緩沖力的優(yōu)化,高頻率小振幅工藝的優(yōu)化,振動(dòng)體質(zhì)量的最小化及板簧導(dǎo)向系統(tǒng),外裝式結(jié)晶器電磁鋼流控制裝置的支撐與運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),內(nèi)裝式結(jié)晶器電磁鋼流控制裝置的支撐機(jī)構(gòu),結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)狀況動(dòng)態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)(主要 5

監(jiān)視摩擦力的變化),結(jié)晶器振動(dòng)反向控制模型(拉速提高,頻率降低,振幅提高)。

(6)零號(hào)扇形段的關(guān)鍵技術(shù)有:調(diào)寬調(diào)厚裝置及工藝設(shè)備參數(shù),設(shè)備冷卻、有效潤(rùn)滑及防漏鋼設(shè)施,牢靠的定位與對(duì)弧調(diào)整功能。

(7)積極采用連鑄新工藝、新成果。引進(jìn)薄板坯連鑄技術(shù)、單晶連鑄技術(shù)、連鑄坯高溫?zé)崴蜔嵫b及直接軋制、水平連鑄技術(shù)、鑄坯的輕壓下技術(shù)以及中間包冶金等技術(shù),將對(duì)我國(guó)連鑄甚至整個(gè)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。

3高效連鑄生產(chǎn)

3.1高效連鑄作用

3.1.1連鑄坯產(chǎn)量大幅度提高

從1989年到2001年我國(guó)連鑄坯產(chǎn)量由1004萬(wàn)t增加到12 000萬(wàn)t以上，連鑄比由16．3％提高到87．5％。如果只靠投資新建鑄機(jī)，而沒(méi)有連鑄機(jī)的高效化，新建和原有鑄機(jī)都是那樣的低生產(chǎn)率，要想達(dá)到這樣的總產(chǎn)量是不可想象的，無(wú)論資金投入、場(chǎng)地占用等許多方面都是難以承受的。高效連鑄技術(shù)為鋼鐵行業(yè)的調(diào)整結(jié)構(gòu)降低成本作出了貢獻(xiàn)。3.1.2實(shí)現(xiàn)煉鋼車間的爐機(jī)匹配

我國(guó)的轉(zhuǎn)爐車間爐容從幾噸到200t都有小方坯生產(chǎn)。由于小方坯鑄機(jī)生產(chǎn)能力低，3臺(tái)轉(zhuǎn)爐配4、5臺(tái)甚至6臺(tái)連鑄機(jī)，匹配關(guān)系復(fù)雜混亂，工藝制度不能保證。這反過(guò)來(lái)又影響了鑄機(jī)生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量。3.1.3經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)現(xiàn)高效連鑄使各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)提高，消耗下降，鑄坯質(zhì)量改善，可使企業(yè)降低成本節(jié)省投資，獲得很大的經(jīng)濟(jì)效益。3.2提高連鑄機(jī)生產(chǎn)率的途徑

提高連鑄機(jī)產(chǎn)量，主要是從提高連鑄機(jī)拉速和提高連鑄機(jī)作業(yè)率兩方面著手。

3.2.1提高連鑄機(jī)拉速

連鑄機(jī)拉速的提高受出結(jié)晶器坯殼厚度、液相穴長(zhǎng)度（冶金長(zhǎng)度）、二次冷卻強(qiáng)度等因素的限制。要針對(duì)連鑄機(jī)的不同情況，對(duì)連鑄機(jī)進(jìn)行高效化改造。

小方坯連鑄機(jī)高效化改造的核心就是提高拉速。拉速提高后，為了保證出結(jié)晶器坯殼不漏鋼，其核心技術(shù)就是優(yōu)化結(jié)晶器錐度，開(kāi)發(fā)新型結(jié)晶器，包括：Concast的凸模結(jié)晶器（CONVEX MOLD）；Danieli自適應(yīng)結(jié)晶器（DANAM）；VAI的鉆石結(jié)晶器（DIAMOLD）；Paul Wurth的多錐度結(jié)晶器。雖然結(jié)晶器名稱不相同，但其實(shí)質(zhì)就是使結(jié)晶器錐度與坯殼收縮相一致，不致于產(chǎn)生氣隙而減慢傳熱，影響坯殼均勻性生長(zhǎng)。

目前，國(guó)際上小方坯鑄機(jī)拉速達(dá)到的水平見(jiàn)圖1和表1。

圖1 方坯尺寸與拉速關(guān)系

表1小方坯鑄機(jī)拉速

名 稱 德馬克 康卡斯特 丹尼立 VAI

斷面/mm×

mm 130×130 150×150 130×130 115×115 155×155

拉速/m.min 4.0-4.3 3.5 4.3 5.1 2.9

結(jié)晶器型式 拋物線 凸型 自適應(yīng) 鉆石 鉆石

小方坯鑄機(jī)拉速的提高，表現(xiàn)為單流產(chǎn)量的提高。從世界連鑄發(fā)展的歷程來(lái)看，20世紀(jì)70、80、90年代連鑄機(jī)的單流年產(chǎn)量分別為5～6、8～10、15～16萬(wàn)t。

我國(guó)鋼材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)型材較多,板材比較低(約40%),反映在連鑄機(jī)建設(shè)上是中小型鋼廠建設(shè)小方坯連鑄機(jī)較多。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)共建小方坯連鑄機(jī)280臺(tái) 7

978流,年產(chǎn)量近6000萬(wàn)ｔ,平均單流年產(chǎn)量約為6萬(wàn)ｔ。與國(guó)外比較,連鑄機(jī)生產(chǎn)率還較低。為提高連鑄機(jī)生產(chǎn)率,從20世紀(jì)90年代以來(lái),我國(guó)對(duì)舊有小方坯連鑄機(jī)進(jìn)行了高效化改造,如120mm×120mm方坯拉速由2.0m/min提高到3.0～4.0m/min,150mm×150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5～3.0m/min。目前,我國(guó)不少鋼廠的小方坯連鑄機(jī)經(jīng)過(guò)高效化改造后,單流年產(chǎn)量已達(dá)到15～20萬(wàn)ｔ的國(guó)際水平。3.2.2提高連鑄機(jī)作業(yè)率

提高連鑄機(jī)作業(yè)率的技術(shù)有：

（1）長(zhǎng)時(shí)間澆注多爐連澆技術(shù)：異鋼種多爐連澆；快速更換長(zhǎng)水口；在線調(diào)寬；結(jié)晶器在線快速調(diào)厚度（只需25～30min）；在線更換結(jié)晶器（小方坯）；中間包熱循環(huán)使用技術(shù)；防止浸入式水口堵塞技術(shù)。

（2）長(zhǎng)時(shí)間澆注連鑄機(jī)設(shè)備長(zhǎng)壽命技術(shù)：長(zhǎng)壽命結(jié)晶器，每次鍍層的澆鋼量為20～30萬(wàn)t；長(zhǎng)壽命的扇形段,上部扇形段每次維修的澆鋼量100萬(wàn)t,下部扇形段每次維修的澆鋼量300～400萬(wàn)t。

（3）防漏鋼的穩(wěn)定化操作技術(shù)：結(jié)晶器防漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)；結(jié)晶器漏鋼報(bào)警系統(tǒng)；結(jié)晶器熱狀態(tài)運(yùn)行檢測(cè)系統(tǒng)。

（4）縮短非澆注時(shí)間維護(hù)操作技術(shù)：上裝引錠桿；扇形段自動(dòng)調(diào)寬和調(diào)厚技術(shù)；鑄機(jī)設(shè)備的快速更換技術(shù)；采用各種自動(dòng)檢測(cè)裝置；連鑄機(jī)設(shè)備自動(dòng)控制水平。

3.3提高連鑄坯質(zhì)量技術(shù) 3.3.1提高連鑄坯潔凈度技術(shù)

（1）連鑄坯潔凈度評(píng)價(jià)包括：鋼總氧量T[O]；鋼中微觀夾雜物（＜50μm）；鋼中大顆粒夾雜物量（＞50μm）。不同產(chǎn)品對(duì)鋼中潔凈度要求如表6所示。 [6][5] 8

（2）連鑄坯潔凈度是一個(gè)系統(tǒng)工程。就連鑄過(guò)程而言，要得到潔凈的連鑄坯，其任務(wù)是：爐外精煉獲得的“干凈”鋼水，在連鑄過(guò)程中不再污染；連鑄過(guò)程中應(yīng)創(chuàng)造條件在中間包和結(jié)晶器中使夾雜物進(jìn)一步上浮去除。連鑄過(guò)程鋼水再污染，主要決定于鋼水二次氧化、鋼水與環(huán)境（空氣、渣、包襯）相互作用、鋼水流動(dòng)的穩(wěn)定性、鋼渣乳化卷渣。

（3）連鑄過(guò)程控制鋼潔凈度對(duì)策：保護(hù)澆注；中間包冶金技術(shù)，鋼水流動(dòng)控制；中間包材質(zhì)堿性化（堿性復(fù)蓋劑，堿性包襯）；中間包電磁離心分離技術(shù)；中間包熱循環(huán)操作技術(shù)；中間包的穩(wěn)定澆注技術(shù)；防止下渣和卷渣技術(shù)；結(jié)晶器流動(dòng)控制技術(shù)；結(jié)晶器EMBR技術(shù)。3.3.2提高鑄坯表面質(zhì)量的控制技術(shù)

鑄坯表面質(zhì)量好壞是熱送熱裝和直接軋制的前提條件。鑄坯表面缺陷的產(chǎn)生主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過(guò)程。要清除鑄坯表面缺陷，應(yīng)采用以下技術(shù)：結(jié)晶器鋼液面穩(wěn)定性控制；結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)；結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼生長(zhǎng)均勻性控制技術(shù)；結(jié)晶器鋼液流動(dòng)狀況合理控制技術(shù)；結(jié)晶器保護(hù)渣技術(shù)。3.3.3提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的控制技術(shù)

連鑄坯內(nèi)部缺陷一般情況在軋制時(shí)能焊合消除，但嚴(yán)重時(shí)會(huì)使中厚板力學(xué)性能惡化，使管線鋼氫脆和高碳硬線脆斷。鑄坯內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生主要決定帶液芯的鑄坯在二冷區(qū)的凝固過(guò)程。要消除鑄坯內(nèi)部缺陷，可采用以下技術(shù)措施：低溫澆注技術(shù)；鑄坯均勻冷卻技術(shù)；防止鑄坯鼓肚變形技術(shù)；輕壓下技術(shù)；電磁攪拌技術(shù)；凝固末端強(qiáng)冷技術(shù)；多點(diǎn)或連續(xù)矯直技術(shù)；壓縮鑄造技術(shù)。

[7]4最新連鑄技術(shù)的發(fā)展

4.1近終形連鑄技術(shù)的發(fā)展

世界鋼鐵生產(chǎn)者開(kāi)始尋求技術(shù)改進(jìn)以擴(kuò)展連鑄的優(yōu)勢(shì)。1989年,德國(guó)供應(yīng)商SMS首次在美國(guó)的一個(gè)小型鋼廠紐柯鋼廠安裝了一臺(tái)薄板坯連鑄機(jī)。新設(shè)計(jì)了漏斗形結(jié)晶器,其它與傳統(tǒng)連鑄機(jī)相似。導(dǎo)致世界范圍內(nèi)薄板坯連鑄機(jī)的商業(yè)化發(fā)

展,其厚度范圍在40～70mm 之間,典型拉速為5.5m/min。

薄板坯連鑄機(jī)的成功并沒(méi)有使鋼鐵工作者進(jìn)一步尋求技術(shù)進(jìn)步的腳步停止,其代表為R&D在貝西默的獨(dú)創(chuàng)帶鋼連鑄概念。1999年,鋼鐵巨頭Nucor/BHP/IHI及Thyssen Krupp steel/Usino r/ VAI開(kāi)始商業(yè)化推廣他們的Cast rip工藝及Euro st rip 工藝,可以直接從鋼水生產(chǎn)出帶鋼(見(jiàn)圖2)。

圖2雙輥帶鋼鑄機(jī)

在普遍采用的雙輥帶鋼連鑄工藝中,鋼液倒入兩個(gè)柜式旋轉(zhuǎn)輥中。兩個(gè)陶瓷側(cè)板擠壓裝有鋼液的鑄輥的前面。鋼殼在兩個(gè)輥面間形成,熔融金屬喂入彎月面。坯殼生長(zhǎng)至兩輥間的接觸點(diǎn)(最窄點(diǎn)), 在這里兩坯殼相接觸,當(dāng)它們通過(guò)鑄輥時(shí)形成連續(xù)的鋼帶,從結(jié)晶器下面出鑄機(jī)。至形成2mm厚的凝固鋼帶僅需0.4s。典型的鑄速為40～130mm/min,依賴于帶鋼厚度、鑄輥尺寸和溶池高度。

鋼梁的首次近終形連鑄是鑄成“狗骨”形毛坯取代正方形或矩形截面,可生產(chǎn)的梁毛坯尺寸為(480～1050)mm×(355～450)mm×(120～165)mm,鑄速為0.45～2.5m/min,其軋制成本較低,生產(chǎn)率較高,能耗降低。4.2 結(jié)晶器幾何形狀的演變

結(jié)晶器是鑄機(jī)的心臟,結(jié)晶器設(shè)計(jì)相應(yīng)決定了鑄速和生產(chǎn)率。為提高鑄速和生產(chǎn)率,需要適當(dāng)?shù)慕Y(jié)晶器幾何形狀,以提高熱傳輸和降低結(jié)晶器摩擦。4.2.1厚板坯連鑄機(jī)的直結(jié)晶器

從傳統(tǒng)的弧形結(jié)晶器到直結(jié)晶器的采用,保證在整個(gè)結(jié)晶器長(zhǎng)度內(nèi)鑄流、坯

殼與結(jié)晶器銅板的均勻接觸。使坯殼快速均勻生長(zhǎng),降低拉漏危險(xiǎn)。而且,非金屬夾雜容易上升到熔池,保證鑄坯的優(yōu)良內(nèi)部質(zhì)量。4.2.2小方坯的多段結(jié)晶器

多段結(jié)晶器對(duì)高速小方坯連鑄降低漏鋼率較為有效,它由一個(gè)主筒結(jié)晶器和與之相連的約320mm長(zhǎng)的剛性第二段組成。第二段由4塊固定在底板上的水冷銅板組成,通過(guò)一個(gè)支架和基板套在主結(jié)晶器的外面。連鑄過(guò)程中,冷卻板通過(guò)彈簧作用輕壓鑄坯,冷卻板噴冷卻水加快熱傳輸,冷卻水直接垂直噴射到小方坯蓋板上。這種工藝中,鑄速可達(dá)4～4.3m/min,高于傳統(tǒng)有足輥結(jié)晶器連鑄機(jī)的3.5m/min,而且,漏鋼率也較傳統(tǒng)鑄機(jī)降低0.50%～1.0%。4.2.3錐度結(jié)晶器

錐度結(jié)晶器可用于大方坯/小方坯和板坯連鑄機(jī),拋物線結(jié)晶器的引入成為連鑄歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。結(jié)晶器錐度依賴于鋼種和鑄速,結(jié)晶器設(shè)計(jì)上考慮鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的鑄坯收縮,以使結(jié)晶器與鑄坯接觸,保證良好傳熱。在高速澆鑄下,鋼在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間非常短,因此,坯殼必須有足夠的強(qiáng)度以承受液態(tài)鋼水的靜壓力,為此,結(jié)晶器筒在不同段設(shè)計(jì)成多種錐度,主要考慮鋼水收縮,保證鋼坯與結(jié)晶器的良好接觸。

另一個(gè)發(fā)展方向是在板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器采用有導(dǎo)角的拋物線錐度,保證整個(gè)結(jié)晶器長(zhǎng)度內(nèi)鑄坯與銅板直接接觸,促進(jìn)坯殼快速均勻生長(zhǎng)。導(dǎo)角減小了結(jié)晶器摩擦,因此可減少銅板磨損。其應(yīng)用可改善鑄態(tài)組織、減少鑄坯角部?jī)?nèi)部質(zhì)量缺陷、降低側(cè)邊鼓肚。

4.2.4小方坯鑄機(jī)的結(jié)晶器長(zhǎng)度

對(duì)高速小方坯,提高結(jié)晶器筒長(zhǎng)100～200mm,使總長(zhǎng)超過(guò)傳統(tǒng)的900mm,提高鋼在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間,從而提高坯殼強(qiáng)度。4.3結(jié)晶器振動(dòng)的改進(jìn) 4.3.1液壓結(jié)晶器振動(dòng)

理想的結(jié)晶器振動(dòng)是充分利用結(jié)晶器優(yōu)化設(shè)計(jì)的前提。液壓結(jié)晶器振動(dòng)采用二個(gè)液壓缸控制伺服閥,每個(gè)伺服閥預(yù)先設(shè)定設(shè)置點(diǎn),將結(jié)晶器設(shè)置成周期性振動(dòng)。對(duì)伺服閥儲(chǔ)存不同的設(shè)置點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的振動(dòng)速度曲線,正弦函數(shù)是基本的振動(dòng)型式。

不同速度曲線的振頻和振幅不同,在澆鑄過(guò)程中,鑄速函數(shù)能自動(dòng)與預(yù)設(shè)定的函數(shù)序列相適應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)包括:振動(dòng)曲線、振幅、振頻的在線控制,減少結(jié)晶器摩擦,減輕結(jié)晶器機(jī)械運(yùn)動(dòng),減輕鑄件振痕,提高操作安全和減少維護(hù)等。4.3.2板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)的三角模式

結(jié)晶器振動(dòng)利于保護(hù)最初形成的坯殼,需要一個(gè)合理的結(jié)晶器正向和負(fù)向振動(dòng)以降低坯殼的拉應(yīng)力,使結(jié)晶器潤(rùn)滑渣充分滲入并沿模壁鋪展。在正弦振動(dòng)中,主要問(wèn)題是在每個(gè)振幅中,正滑脫時(shí)間較短,高頻振動(dòng)器使結(jié)晶器摩擦增大。為此,開(kāi)發(fā)了三角模式振動(dòng),通過(guò)調(diào)整振動(dòng)速度,使向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)于向下運(yùn)動(dòng),這種較長(zhǎng)的正滑脫時(shí)間減少了結(jié)晶器與凝固坯殼的相對(duì)運(yùn)動(dòng),因?yàn)樨?fù)滑脫時(shí)間較短,可減小摩擦,降低振痕深度。4.3.3結(jié)晶器寬度調(diào)整

在線液壓結(jié)晶器寬度調(diào)整利于生產(chǎn)不同尺寸板坯,減小下線時(shí)間。該系統(tǒng)可提高連鑄產(chǎn)品大綱的靈活性,提高生產(chǎn)率。4.3.4結(jié)晶器液面自動(dòng)控制

當(dāng)前結(jié)晶器液面控制通常采用塞棒調(diào)整中間包滑板開(kāi)閉進(jìn)行。結(jié)晶器液面探測(cè)可采用放射性同位素,系統(tǒng)擁有一個(gè)PID(比例微積分)控制器,可將液面實(shí)際控制信號(hào)與設(shè)定值相比較?？刂破鞲鶕?jù)反饋結(jié)果輸出信號(hào)促使伺服驅(qū)動(dòng)開(kāi)閉塞棒激勵(lì)器。伺服驅(qū)動(dòng)可控制塞棒位置, 控制精度通常為±2mm。在自動(dòng)開(kāi)澆模式,按存儲(chǔ)的時(shí)間曲線對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行設(shè)定,如果液面達(dá)到固定的設(shè)定值,自動(dòng)從時(shí)間曲線控制切換到閉環(huán)控制。其主要優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)良的表面/皮下質(zhì)量,較輕的振痕深度和低一倍的漏鋼率,因此提高了生產(chǎn)率。4.4電磁攪拌

連鑄坯組織為較外層柱狀晶區(qū)為中心等軸晶區(qū)所包圍, 柱狀晶的長(zhǎng)度直接受過(guò)熱度影響,如圖3所示。

圖3過(guò)熱度對(duì)柱狀晶和等軸晶量的影響

為限制柱狀晶區(qū),中間包內(nèi)鋼水溫度應(yīng)接近液相線溫度,EMS(電磁攪拌)能限制柱晶結(jié)晶,促進(jìn)細(xì)小規(guī)則等軸晶形成。攪拌器的工作原理包括磁場(chǎng)的產(chǎn)生,磁場(chǎng)穿透凝固殼,在鋼液中感應(yīng)出傅科勒特電流。這種感應(yīng)電流和磁感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電磁力,使液態(tài)金屬產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)流促進(jìn)液固鋼之間的熱交換,消除殘余過(guò)熱,導(dǎo)致凝固前沿的熱梯度減小,柱狀晶生長(zhǎng)條件不復(fù)存在。這些運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致柱狀晶枝晶重熔和斷裂,形成更多的等軸晶。圖4示出了電磁攪拌和未攪拌時(shí)等軸晶比例對(duì)比。

圖4電磁攪拌對(duì)晶粒的細(xì)化作用

根據(jù)需要攪拌器可放于結(jié)晶器或結(jié)晶器之下。對(duì)大方坯/小方坯連鑄機(jī),EMS可提高表面/皮下質(zhì)量,減少合金偏析、渣坑和針孔,其主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)增大等軸晶區(qū)提高內(nèi)部質(zhì)量,減少枝晶搭橋,阻止中心氣孔和中心偏析。

為進(jìn)一步降低偏析,可在二冷區(qū)下部安裝EMS,通過(guò)攪拌中心未凝固鋼液,均勻成分,減少中心線偏析發(fā)生。

攪拌器類型應(yīng)根據(jù)澆鑄產(chǎn)品的冶金要求和攪拌參數(shù)如強(qiáng)度、頻率、磁場(chǎng)方向等進(jìn)行選擇,而且設(shè)計(jì)和位置應(yīng)慎重考慮。

電磁攪拌改變了彎月面形狀,減慢了彎月面鋼液凝固,導(dǎo)致彎月面附近液體流動(dòng)。在板坯連鑄中,一種AC和DC雙重感應(yīng)磁場(chǎng)技術(shù)被用于進(jìn)行彎月面控制,另有一種改進(jìn)的電磁攪拌閘用于控制結(jié)晶器自然流動(dòng)形式。4.5輕壓下

大方坯/板坯連鑄機(jī)輕壓下的目的是減少鑄坯的中心偏析。采用調(diào)整拉坯段的錐度,對(duì)出結(jié)晶器后的鑄坯采用外加機(jī)械壓力減輕中心疏松、偏析、化學(xué)成分不均勻性。通過(guò)阻止凝固搭橋,促進(jìn)粘稠鋼液運(yùn)動(dòng),補(bǔ)償熱收縮。輕壓下參數(shù)取決于鑄機(jī)布置、鑄速、鋼的化學(xué)成分、鋼水過(guò)熱度及鑄坯二次冷卻。改進(jìn)的動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)整技術(shù)可適應(yīng)拉坯過(guò)程中澆鑄參數(shù)的變化。4.6連鑄自動(dòng)化

二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)能改善質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,連鑄工藝和質(zhì)量自動(dòng)控制系統(tǒng)包括結(jié)晶器液面控制、鑄坯錐度控制、速度控制數(shù)學(xué)模型、噴水冷卻系統(tǒng)和長(zhǎng)度切割優(yōu)化等[8]。5發(fā)展趨勢(shì)

5.1進(jìn)一步發(fā)展高效連鑄技術(shù)(傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展方向)[9]。

高效連鑄技術(shù)是指連鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)高拉速、高作業(yè)率、高連澆爐數(shù)及低拉漏率生產(chǎn)高溫?zé)o表面缺陷連鑄坯的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)連鑄高效化的前提是：及時(shí)為連鑄機(jī)供應(yīng)溫度和成分均合格的鋼水；完善自動(dòng)檢測(cè)的手段和電子計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)控制；具有高質(zhì)量的連鑄用保護(hù)渣和耐火材料；操作人員具有熟練的操作技術(shù)等。實(shí)現(xiàn)連鑄高效化，其核心是提高連鑄機(jī)的拉速。而提高連鑄機(jī)拉速，需要解決結(jié)晶器和二冷段的冷卻效果、結(jié)晶器的液面控制及相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。

5.2推廣近終形連鑄技術(shù)。

主要包括薄板坯連鑄技術(shù)、薄帶連鑄技術(shù)、異型坯連鑄技術(shù)和噴霧成形等。與傳統(tǒng)工藝相比，它主要具有工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、能量消耗低、生產(chǎn)成本低、質(zhì)量較高等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)恰好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)工藝的不足。此外，利用薄帶連鑄技術(shù)的快速凝固效應(yīng)可以獲得一些難以生產(chǎn)的材料和新功能材料[10]。5.3液芯壓下技術(shù)

液芯壓下又稱軟壓下,是在鑄坯出結(jié)晶器下口后,對(duì)帶液芯的鑄坯的坯殼施加擠壓,使其減薄到目標(biāo)厚度。根據(jù)液芯壓下的終點(diǎn)位置又分靜態(tài)壓下和動(dòng)態(tài)壓下。液芯壓下的終點(diǎn)位置不變,在一個(gè)扇形段內(nèi)結(jié)束的稱靜態(tài)液芯壓下。動(dòng)態(tài)液芯壓下是指根據(jù)鋼種、過(guò)熱度、澆注速度及冷卻模型計(jì)算液芯長(zhǎng)度,依據(jù)液芯長(zhǎng)度在合適的鑄坯長(zhǎng)度上分配鑄坯壓下量,且使液芯壓下終點(diǎn)處于合適固相率的區(qū)域。動(dòng)態(tài)液芯壓下可細(xì)化晶粒,減少中心偏析,明顯提高鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。由于靜態(tài)液芯壓下是在固定位置實(shí)施,而不是在鑄坯的凝固末端,普遍認(rèn)為對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的提高不大。目前CSP、QSP采用的是靜態(tài)液芯壓下,FTSR采用的是動(dòng)態(tài)液芯壓下技術(shù)[11,12]。

6結(jié)論

(1)我國(guó)連鑄比已超過(guò)世界平均水平，接近工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平，連鑄比可以說(shuō)接近飽和狀態(tài)。

(2)我國(guó)小方坯連鑄機(jī)高效化改造取得很大成績(jī)。小方坯連鑄機(jī)單流產(chǎn)量已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。但我國(guó)連鑄機(jī)平均作業(yè)率與世界連鑄機(jī)平均水平還存在較大差距。提高連鑄機(jī)作業(yè)率以增加連鑄機(jī)產(chǎn)量還有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

(3)經(jīng)過(guò)近10多年來(lái)的努力，我國(guó)連鑄在高效化改造、新技術(shù)的應(yīng)用等方面取得了很大成就，就大中型企業(yè)連鑄機(jī)裝備水平來(lái)看已與國(guó)外鋼廠水平相當(dāng)。要重視工藝軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，新技術(shù)要用出實(shí)效來(lái)。要依靠傳統(tǒng)的板坯和大方坯連鑄機(jī)來(lái)生產(chǎn)和解決高品質(zhì)、高附加值的連鑄坯質(zhì)量問(wèn)題。

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