钢浇注的复习重点.pdf

钢浇注的复习重点把钢水凝固铸成固体有两种常用的工艺方法：一种是钢锭模浇铸法，简称 模铸 ；一种是连续铸钢法，简称连铸连铸优越性 ： （1）简化生产工序，缩短工艺流程（2）提高金属收得率（3）降低能耗（3）生产过程机械化、自动化程度高（4）扩大钢种，提高产品质量高效连铸机的技术特征: (1) 高的拉坯速度（2）高的铸机作业率（3）多炉连浇（ 4）高的单机产量钢液浇注的实质就是完成钢从液态向固态的转变，也就是钢的结晶过程，也称为钢的凝固 从微观看， 钢液的凝固过程是金属原子从无序状态转变成有序状态，即从液态中无规则的原子集团转变为原子规则排列的固态结晶体从宏观看，是把液态金属储存的显热与凝固潜热传输到外界，使液态转变为固态某液态金属由高温降至Tm 时并不开始凝固，而是在低于Tm 以下的某一温度Tn 才开始结晶，通常称Tn 为某一金属的实际结晶温度，而称△T = Tm – Tn 为 过冷度金属在平衡凝固温度Tm 以下仍保持液态的现象称过冷现象金属由液态转变为固态结晶的必要条件 是有一定的过冷度，即实际温度低于熔点结晶的 充分条件 是液体中必须有结晶核心在一定过冷度T 下，液态金属中一些体积很小的近程有序排列的原子集团转变成规则排列并稳定下来的胚胎晶核，这一过程称为均质形核 。

实际凝固过程中， 金属液或多或少存在夹杂质点且铸模内表面不光滑，结晶时常以这些界面为“依托”，优先不均匀地形成晶核，这种形核过程叫做非均质形核能量涨落 是晶核形成的动力学条件钢液凝固过程热释放有：钢液的 过热（指从浇注温度TC 冷却到液相线温度TL 所释放的热量） 、钢液的 结晶潜热 （指从液相线温度TL 冷却到固相线温度TS ，即完成从液相到固相转变的凝固过程中所释放的热量）、凝固后的显热（已凝固的钢从固相温度TS 冷却到室温T0 所释放的热量） 释放的热量由大到小：显热、潜热、过热连铸坯凝固传热可分为三区：结晶器冷却区、二次冷却区、空气冷却区凝固坯壳与结晶器传热：弯月面区 （是坯壳开始形成点）——钢水快速凝固紧密接触区——传导传热气隙区——辐射+ 对流（当坯壳凝固到一定厚度时，发生由δ →γ 的相变而产生收缩向内弯曲，因而在坯壳与铜壁之间形成充有气体的缝隙称为气隙铜壁与冷却水之间传热三种情况：第一区（左半部），即强制对流传热区（最希望的传热良好） ，第二区（中部） ，即核沸腾区，第三区（右半部），即膜态沸腾区影响结晶器传热的因素 ：结晶器锥度、结晶器长度、结晶器铜板厚度、结晶器材质、拉速、浇注温度、结晶器润滑、冷却水、钢水成分根据热平衡估算二冷传热的主要方式和比例：冷却水蒸发带走的热量（33% ） 、冷却水加热带走的热（ 25% ） 、铸坯表面辐射散热（25% ） 、铸坯与支撑辊传导传热（17% ）连铸坯凝固结构可区分为三个带：表面细小等轴晶、柱状晶区、中心等轴晶区（树枝晶细小无规则排列，并伴随有疏松、缩孔与偏析）连铸坯凝固结构的控制：浇注温度（过热度） 、二冷水量、铸机类型、外力的作用—电磁搅拌、加入形核剂凝固过程体积变化：液态收缩、凝固收缩、固态收缩枝晶长到一定程度使熔融金属被分离成彼此孤立的状态，它们继续凝固时也将产生收缩，这时铸件中心虽有液体存在，但由于树枝晶的阻碍使之无法补缩，在凝固后形成许多微小的孔洞。

这种分散的微小孔洞称为疏松 钢的凝固发生在一定的温度和浓度范围内，由于溶质元素在液相和固相的溶解度不同和凝固过程中选分结晶作用的结果，各部分的化学成分远不是均匀一致的，这种钢锭（坯）内不同部位的化学成分不均匀的现象称为偏析 微观偏析：晶内偏析（枝晶偏析）、晶界偏析晶界偏析 ：在合金凝固过程中，溶质元素和非金属夹杂物常富集于晶界，使晶界与晶内的化学成分出现差异，这种成分不均匀现象称晶界偏析氧化物夹杂生成有：脱氧产物、二次氧化产物、钢水在凝固冷却过程生成的夹杂物避免凝固过程中再生夹杂生成的措施：①强化脱氧，降低钢中[O] 的水平；②防止浇注过程中钢水的二次氧化；③降低钢中 [S] 水平；④控制夹杂物的形态和分布，以减少它的有害程度连铸坯夹杂物：与 钢锭浇注相比，连铸过程中夹杂物行为有两个特点：1、铸坯中夹杂物来源复杂原因是从中间包开，钢水与耐火材料接触时间长，二次氧化机会多，钢水容易被污染 2、由于结晶器内钢液的强制对流运动，夹杂物被带到液相穴深处上浮比较困难对于钢锭， 夹杂物集中在头尾较多，在热加工时可以切除；而连铸坯中的夹杂物在以后的热加工不能去除，特别是大颗粒夹杂物对产品质量是一个严重问题。

钢中气体对钢性能危害很大:如钢中 [H] 明显降低钢的塑性，是产生白点缺陷的根源而钢中[N] 会增加钢的变形阻力，降低钢的塑性和韧性，同时还会增加钢的时效倾向钢锭冷却过程中气体析出（[H] ）:镇静钢钢锭中 [H] 分布的不均匀性导致凝固后冷却过程中继续扩散析出而形成“白点”易发生“白点”的钢种①含 Mn 较高（ [Mn]>0.7%）的高碳钢；②含 Ni、Cr、Mo 的合金结构钢计算题：基于凝固定律求拉坯速度以及液相长度、还有结晶器的长度计算负滑脱率液相深度L 液是指从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相全部凝固时的长度也称为液心长度长水口的材质有熔融石英质（用于浇注一般钢种，含锰高的钢种不宜使用和铝碳质（特殊钢种耐侵蚀性能好，对钢液污染小）两种中间包的作用： （1）减小并稳定钢液静压力，稳定钢流；（2）有利于夹杂物上浮，净化钢液； 3）在多流连铸机上，分配钢液至每个结晶器；（4）在多炉连浇时，贮存一定量钢液，换钢包时不断流； （5）根据连铸对钢质量要求，可将部分炉外精炼手段移到中间包内实施，即中间包冶金漏钢检测装置： 为了能够预报结晶器漏钢事故，在结晶器四面铜壁外通过均布的螺栓埋入多套康铜热电偶； 热电偶测到的温度数据输入计算机或在仪表上显示，若某一点温度突然升高，说明这一点附近出现了漏钢。

热电偶的套数越多，检测也越精确钢液在结晶器内冷却凝固生成坯壳，进而收缩脱离结晶器壁，产生气隙 因而导热性能大大降低， 使铸坯的冷却不均匀；为了减小气隙，加速坯壳生长，结晶器的下口要比上口断面略小，称 结晶器倒锥度结晶器的润滑：润滑油润滑（植物油或矿物油，植物油中的菜籽油）、保护渣润滑电磁搅拌类型：按搅拌方式划分：水平旋转型、上下旋转型、螺旋运动型按搅拌位置划分：结晶器搅拌、二冷区搅拌、凝固末端搅拌温度的控制： 重要性 ，钢水温度过高的危害（①出结晶器坯壳薄容易漏钢②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量碳含量的控制：1 碳是钢中基本的也是对钢的组织性能影响最大的元素，特别是直接影响铸坯的热裂纹倾向性2 多炉连浇时，要求各炉、包次之间钢水含碳量的差别小于0.02% 3、 含碳量0.10% ～ 0.12% 对铸坯纵裂纹的敏感性最大4、 对碳素钢含碳量为0.10% ～0.12% 时，结晶器热流最低主要由于此含碳量在凝固过程中的包晶反应造成的，所以控制含碳量尽量避开此范围。

为什么少渣或无渣出钢？中间包流动形态控制、中间包精炼技术：结 晶器的冶金作用： （1）促进夹杂物上浮与排除（ 2）保证凝固坯壳均匀生长（3）控制凝固组织（4）结晶器微合金化连铸拉速的确定考虑的因素：保证出结晶器下口不漏钢；液芯长度小于冶金长度；浇注周期与炼钢、精炼生产能力相匹配；保证铸坯质量拉速的控制工艺角度分析三种主要控制方式：塞棒式、滑动水口式、定径水口式、塞棒+ 滑动水口双重控制冷 却强度：冷却强度是指单位质量铸坯在连铸中消耗的二冷水量(L/kg) ，也称比水量二 次冷却水的分配原则：二冷水分配与凝固相适应即在整个二冷区内，沿铸坯长度方向随着距结晶器距离的增加，坯壳厚度增大， 通过铸坯表面散失的热量逐渐减少，相应二冷段的喷水量也逐渐减少无氧化保护浇注： 连铸过程中为防止钢水二次氧化，从钢包到中间包到结晶器，对钢水保护，使其不与空气接触的浇铸方法，称为无氧化保护浇注或保护浇注全程保护浇注实施措施：浇注时钢包和中间包加盖；钢包和中间包使用钢水覆盖剂，结晶器使用保护渣；钢包使用长水口保护套管、中间包使用浸入式水口及对注流气体保护浇注连铸保护渣的功能：1 绝热保温2、隔绝空气，防止钢液的二次氧化3、吸收非金属夹杂物，净化钢液4、在铸坯凝固壳与结晶器内壁间形成润滑渣膜5、改善了结晶器与坯壳间的传热熔化特性、黏度 ：黏度是反映保护渣形成液渣后流动性好坏的重要参数。

黏度的单位是用Pa﹒s(帕﹒秒)表示， 液渣黏度过大或过小都会造成坯壳表面渣膜的厚薄不均匀，致使润滑、传热不良，由此导致铸坯的裂纹保护渣的黏度取决于化学成分及液渣的温度一般通过改变碱度ω(CaO)/(SiO2) 来调节黏度连铸坯的质量评价：连铸坯的纯净度、连铸坯的表面质量、连铸坯的内部质量、连铸坯的外观性质第二次作业答案：一（1）钢液注入结晶器，即与铜壁接触，以100℃/s 的速度急剧冷却，很快形成钢液—凝固壳、凝固壳—铜壁的交界面，沿结晶器竖直方向可将钢液凝固过程分为弯月面区、紧密接触区、气隙区三个区域，气隙形成后热阻增大2）改善措施： a．结晶器合适的尺寸b．使用合适的保护渣或结晶器内壁涂油(敞浇 ) 二（ 1）合适的浇铸温度是顺利连铸的前提，也是获得良好铸坯质量的重要条件2）含义： a.一包中钢水温度合适且均匀； b.各包次之间钢水温度稳定三（1）如果炼钢渣在出钢过程中进入钢包中，随温度降低，渣中的有害元素磷、硫等就会回到钢水中，污染钢液2）转炉炼钢用挡渣帽挡去一次下渣，用挡渣球挡二次下渣四：（1）温度要求均匀、稳定，低过热度；（2）钢水纯净度要高； （3）脱氧彻底； 4）流动性好。

五： （1）中间包处于最后的浇注位置，因此中间包钢水的温度、 成分、 纯净度及其流动状态对连铸坯的质量都有重要的影响，而中间包冶金能对上述因素起改善作用 （2）a.中间包过滤技术：提高钢水的纯净度；b.中间包钢水流态控制：避免死区，使钢水有均匀的停留时间且分布均匀；c.中间包吹氩：有利于夹杂物上浮；d.中间包钢水加热： 控制好浇注温度；e.中间包钢水覆盖剂：防止钢水二次氧化，保温 六： （1）由于使用不当的保护渣或结晶器液面控制不好，造成液面波动， 使结晶器润滑不良，凝固坯壳与结晶器铜板粘结，拉坯摩擦阻力增大，粘结处被拉漏，这被称为粘结漏钢。