连铸新技术
连铸新技术主要体现在:连铸机的高生产率(作业率、拉速、设备可靠)和连铸坯的质量(铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯内部缺陷)。
1 提高连铸机生产率
1.1提高连铸机作业率
目前在钢铁工业发达国家,现代化大型板坯连铸机的作业率已达90%以上,方坯连铸机的作业率也在90%以上,有的甚至达到了95%。提高连铸机作业率的措施:
(1)提高连浇炉数。国外钢厂板坯连浇炉数在1500炉以上,方坯在1 000炉以上。
(2)提高结晶器的使用寿命。在日本结晶器寿命由200~300炉提高到1 000~3 000炉。
(3)结晶器下部钢板采用多层电镀、先镀Ni再镀磷化物和Cr,并改变镀层范围和厚度。
(4)改变结晶器冷却槽的形状和间隔,铜板表面弯月面附近温度可降到100℃左右,寿命大大提高。
(5)将板坯连铸结晶器厚度改为33mm~40mm,冷却水缝宽为5mm,冷却水流速达9 m/s以上,防止粘接性漏钢。
(6)漏钢预报技术,将多个热电偶埋设在铜板内,使之形成网络布置,根据各个热电偶测得的温度变化进行预报,拉漏率在0.4%以下。
(7)异钢种接浇技术。在结晶器内插金属连接件并放入隔层材料,防止钢液成分混合。缩短连铸辅助作业时间,提高金属收得率。
(8)钢包、中间包和浇注水口的快速更换技术,各国尤其对快速更换中间包
浸入式水口已获成功,更换时间1~2 min,最快的仅使钢流断流3s。
(9)中间包热态循环使用技术,日本达450次。
(10)防止浸入式水口堵塞,塞棒和浸入式水口吹Ar,中包设挡渣墙和陶瓷过滤器,中包加Ca处理等,可保多炉连浇。
(11)提高辊子使用寿命,如在锻造辊上焊接耐磨性CrB型材料,或使用衬套式复合辊。在板坯机上可使弯弧部分的辊子寿命达到6000~9000炉,水平部分辊子寿命达1.2万~2.8万炉。
(12)缩短非浇注时间,如:上装引锭杆;铸机采用整体快速更换;采用各种自动检测装置,提高自动化控制水平,加强铸机设备维护。
1.2 提高连铸机拉速技术
现代化小方坯连铸机拉速已达4.0~5.0 m/min(130 mm×130 mm),板坯连铸机拉速已达2.5m/min[220mm×(700mm×1650mm)]。当连铸机作业率超过了80%以上时,再提高连铸机产量就必须提高拉速。提高拉速的关键在于确保结晶器均匀的坯壳厚度、液相穴的长度和铸坯的冷却强度。因此,采用以下新技术。 1.2.1 结晶器锥度的改进
方坯连铸机多采用抛物线锥度、三锥度,在弯月面处最大,为2.3%/m,冷却水流速提高到12 m/s,提高了散热能力。结晶器的几何形状适应了其收缩变化过程。因此,模壁与坯壳始终能和中部坯壳一样均匀地
生长。抑制了裂纹和漏钢及菱度缺陷,拉速当然提高。板坯结晶器以增加铜板厚度,冷却水水缝变窄为5mm,冷却水流速提高到9m/s,寿命和拉速均提高。 1.2.2 结晶器液面波动控制技术
目前,通过同位素法(Co60或Se137)、热电偶法、电磁涡流法、浮子法、红外线法等,常用的是同位素法和电磁涡流法。可将液面波动控制在±3mm以内,最好的已经达到1mm。
1.2.3 结晶器振动技术
高拉速要求结晶器振动装置负滑脱时间稍短些,以控制振痕深度;正滑脱时间稍长些,以增加保护渣消耗量。传统的正弦振动形式已难以奏效,而非正弦振动就显示出了优势。非正弦振动的最大特点是上升速度小,而移动时间长,下降速度大而移动时间短。 1.2.4 结晶器保护渣技术
高效连铸结晶器保护渣应具有低粘度、低结晶温度、低软化及熔融温度,合适的碱度及较快的熔化速度。日本学者提出,不宜经常加CaF2和Na2O等助熔剂来降低其粘度和熔融温度,否则会引起尖晶石等高熔点物质析出,破坏熔渣的玻璃性,使润滑条件恶化。可适当加入Li2O、MgO、BaO、K2O等助熔剂,对降低保护渣粘度和软化温度,抑制晶体析出、增大保护渣消耗量具有一定作用。 1.2.5 铸坯强化冷却
铸坯二次冷却的冷却水比水量达2.5 l/kg~3.0 l/kg,并广泛采用计算机动态控制的铸坯冷却技术。 1.2.6 铸坯矫直技术
目前多采用带液芯的多点矫直、连续矫直以及压缩浇注技术。
2 提高连铸坯洁净度技术
连铸过程中生产洁净钢,一方面是去除液体钢中氧化物夹杂,进一步净化进入结晶器的钢水,另一方面是防止钢水的再污染。对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂物传输到钢——渣界面和渣相吸附夹杂物。对于防止连铸过程钢水再污染,主要决定于:
(1)钢水二次氧化;
(2)钢水与环境、钢水与空气、钢水与耐材相互作用; (3)钢液流动与液面稳定性(渣-钢界面紊流、涡流); (4)渣钢浮化卷渣。
2.1 生产洁净钢主要控制技术
2.1.1 保护浇注技术
常用的钢水密封保护如:中间包密封、钢包→中间包采用注流长水口+吹氩保护,中间包→结晶器采用浸入式水口,保护浇注以及小方坯中包→结晶器采用氩气保护。 2.2.2 中间包冶金
增加钢水在中间包平均停留时间,使夹杂物有充分时间上浮。中间包向大容量,深熔池方向发展,中包容量可达80 t,深2 m。改变钢水在中包内的流动路径和方向,消除死区,活跃熔池,缩短夹杂物上浮距离。 2.2.3 中间包覆盖渣
常用的覆盖剂有:碳化稻壳,中性渣(CaO/SiO2=0.9-1.0)可形成液态渣但不保温。碱性渣(CaO+MgO/SiO2≥3)易结壳。根据需要,也可采用碳化稻壳+中性渣或碱性渣。注意随着SiO2含量的增加,钢水T[O]会增加。 2.2.4 防止下渣和卷渣
在长水口装设下渣探测器,发现下渣及时关闭;在中包内砌挡渣墙及采用H型中包等。
2.2.5 结晶器钢水流动控制技术
如在板坯结晶器中采用电磁制动(EMBr)技术及电磁流动(FC)结晶器。
3 防止连铸坯缺陷,提高铸坯质量技术
3.1防止连铸坯表面缺陷技术
铸坯表面缺陷主要表现为:表面夹渣、表面纵、横裂纹、角裂、星状裂纹。采取办法:
3.1.1 结晶器液面控制。
结晶器液面控制技术如前面文章所述。 3.1.2 结晶器振动
为减小钢坯振痕深度,可采用高频率(最高可达400次/min)和小振幅(2~3mm)的液压驱动振动装置。使频率和振幅在线可调,可以保持正弦振动,也可实现非正弦振动。
3.1.3 结晶器坯壳生长的均匀性
结晶器内初生坯壳不均匀,会导致铸坯表面纵裂或凹陷,严重时会造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢的化学成分。合适的结晶器设计、结晶器锥度、保护渣及液面稳定性。 3.1.4 结晶器内钢液流动
控制钢水在结晶器内运动决定于浸入式水口倾角大小和插入深度。根据模型试验,认为板坯结晶器的水口倾角为15°~25°,插入深度125±25 mm可得到良好的表面质量。
3.2铸坯裂纹控制
据统计,铸坯各种缺陷中裂纹约占50%,裂纹分为表面裂纹和内部裂纹。内部裂纹有中间裂纹,矫直裂纹、皮下裂纹、中线裂纹和角部裂纹。铸坯内裂纹并