连续铸钢 完整答案

1、1.绪论1-2通常连铸机分哪几种类型?简述弧形连铸机和椭圆形连铸机特点。答:通常分为立式、立弯式、弧形、椭圆形、水平式连铸机。弧形连铸机特点:采用弧形结晶器,在结晶器内形成弧形铸坯使用弧形二次冷却装置,在水平切点处矫直铸坯主机高度大大降低,但是铸机的弧形部件加工、制造、安装、调试、维修困难铸坯在弧形不对称的状态下冷却不均匀椭圆式连铸机特点:弧形结晶可倾斜安装,用逐渐增大圆弧半径的方法进行矫直,铸坯可沿水平方向拉出铸坯不需要进行大量的弯曲或矫直,钢液的静压小,铸坯的鼓肚缺陷减少夹杂上浮的机会减少,铸机机身高度大大降低2.连铸机设备2-2弧形连铸机的圆弧半径如何表示,液相深度与冶金长度有何关系?答

2、:弧形连铸机的圆弧半径R值铸坯外弧曲率半径,可用经验公式确定基本圆弧半径,也是连铸机最小圆弧半径:RcD 式中D为铸坯厚度,c为系数冶金长度是根据最大铸坯厚度、最大拉速确定的液相深度。2-9简述结晶器的作用、要求、类型和材质?答:作用:钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型,且均匀形成具有一定厚度的坯壳。结晶器采用冷却水冷却,通常称为一次冷却。要求:凝固过程是在坯壳与结晶器连续、相对运动下进行的。为此,结晶器应具有良好的导热性和刚性,不易变形;重量要轻,以减少真懂事的惯性力;内表面耐磨性要好,以提高寿命;结晶器结构要简单,便于铸造和维护。类型:按外形分为直结晶器和弧形结晶器;按结构分为管式结晶器和组

3、合式结晶器材质:铜合金和铜板镀层2-10结晶器的断面尺寸和长度如何确定?答:结晶器的断面尺寸根据铸坯的公称尺寸来确定,内腔断面尺寸要比铸坯公称尺寸略大一些,常根据经验公式(见课本P30确定。2-11结晶器的内腔为什么要有倒锥度,其大小如何确定?答: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,由此造成铸坯的冷却不均匀;为了减少气隙,加速坯壳生长,结晶器的下口要比伤口断面略小,即是有一定的倒锥度。倒锥度的大小主要取决于铸坯断面、拉速和钢的高温收缩率。2-12简述结晶器振动装置的作用。方式及特点。目前高速连铸对结晶器振动有何要求?答:结晶器的振动装置用于支撑

4、结晶器;并使其上下往复振动以防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂;且有利于保护渣在结晶器的渗透,保证结晶器充分润滑和顺利脱模。振动方式有正弦振动和非正弦振动两种方式。高效连铸对结晶器振动要求高频,小振幅,负滑脱时间不易太长,正滑脱时间里振动速度与拉速之差减小,合适的结晶器超前量。2-16简述引锭杆的作用、类型和特点。答:引锭杆是结晶器的“活底”,开浇前用它堵住结晶器下口,浇注开始后,结晶器内的钢液与引锭杆凝结在一起,通过拉矫机的牵引,铸坯随引锭杆连续地从结晶器下口拉出,知道铸坯通过拉矫机,与引锭杆脱离为止,引锭装置完成任务,铸机进入正常拉坯状态。引锭杆运至存放处,留待下次浇注时使用。类型:引锭杆有挠性

5、和刚性之分,挠性一般制成链式结构,链式引锭杆又有长节距和短节距之分。长节距引锭杆由若干节弧形链板铰接而成,引锭头和弧形链板的外弧半径等于连铸机的曲率半径。引锭头做成钩状形,在四辊和五辊拉矫机上能自动脱钩。短节距引锭杆的节距短,加工方便使用不易变形。刚性引锭杆实际是一根带钩头的实心弧形钢棒,适用于小方坯连铸机。2-17铸坯切割方式有哪几种,有如何特点?答:连铸机所用切割装置有火焰切割和机械剪切两种。火焰切割设备轻,加工制造容易,切缝质量好,且不受铸坯温度和断面尺寸大小的限制。机械剪切设备较大,但剪切速度快,剪切时间只需24秒,定尺精度高,特别是生产定尺较短的铸坯时,因其无金属消耗且操作方便,过去

6、在小方坯上广泛使用。2-18简述连铸电磁搅拌的作用和原理?答:作用:主要是提高连铸坯的质量,如去除夹杂物,消除皮下气泡,减轻中心偏析,提高连铸坯的等轴晶率。原理:电磁搅拌器产生磁场,穿透铸坯壳,并在钢水中感应产生涡流,电流密度J与电磁感应强度B相互作用,产生电磁力J×B。该电磁力在结晶器内的液相,或坯液相穴的整个断面上,造成一个转矩,使得凝固壳内的钢液产生旋转运动,改变搅拌线圈的电工参数,可以调整钢液的旋转速度。2-19简述连铸电磁搅拌的类型及特点?答:类型:1按感应方式分:旋转搅拌、直线搅拌2按安装位置分:结晶器电磁搅拌(M-EMS、二冷区电磁搅拌(S-EMS、凝固末端电磁搅拌(F

7、-EMS。特点:M-EMS能够均匀钢水温度,见谁钢水过热,促进气体和夹杂物的上浮,增加等轴晶晶核,促进保护渣吸附上浮夹杂物;S-EMS可以用来打碎液心穴内树枝晶大桥,消除铸坯中心疏松和缩孔;碎枝晶片作为等轴晶核心,可以获得中心宽大的等轴晶带,使晶粒细化,减少中心偏析,使夹杂物在断面上分布均匀,从而使铸坯内部质量得到改善;F-EMS 可使液相穴末端区域的富集溶质分散在周围区域,可使铸坯获得中心宽大的等轴晶带,消除或减少中心输送和中心偏析。于高碳钢,效果尤为明显。2-20什么是结晶器电磁制动和软接触技术?答:电磁制动原理是在结晶器宽边外部加一恒定磁场,当注流从浸入式水口侧孔流出时,垂直切割外加磁场

8、,在注流中产生电流,次电流方向垂直注流方向,该电流与外加磁场相互作用,在注流中产生与注流方向相反的电磁力,磁电磁力对注流制动作用使注流减速,此外在制动区注流被分裂还引起搅拌作用,在制动的搅拌作用下,注流速度降低,注流深度减小,从而使铸坯中夹杂物相应减少。软接触技术:软接触是指在连铸是任然使用原始的结晶器,但在结晶器的外面弯月面区域加高频电磁场,弯月面附近钢液的侧面在电磁力的作用下向中心收缩,与结晶器内壁的缝隙加大,而初生的坯壳会产生远离结晶器壁的位移,在软接触连铸坯中,保护渣的消耗量增加,铸坯表面振痕大大减轻或基本消失,表面质量大幅度提高。3.连铸基础理论3-7影响二冷区的传热的因素有哪些?答

9、:铸坯表面温度、水流密度、水滴速度、水滴直径、喷嘴使用状态、铸坯表面状态。3-8简述连铸坯凝固结构特点,促进等轴晶生长的措施有哪些?答:1由于使用水冷结晶器和二冷区喷水或喷雾冷却,连铸坯的冷却强度比钢锭的大,铸坯凝固速度快,铸坯的激冷层较厚,晶粒更细小,而且可以得到特有的无侧枝的细柱状晶,内部组织致密;2在正常情况下,连铸坯凝固时,沿连铸机任一位置的凝固条件都不随时间变化,因此,除铸坯头尾两端外,铸坯沿长度方向内部组织均匀一致;3连铸坯相对断面都较小,而液相穴很深(有的可达十几米,钢液如同在一个特大的高宽比的钢锭模内凝固。因此内部未凝固钢液的强制循环区小,自然对流也弱,加之凝固速度快,使铸坯成

10、分偏析小,比较均匀;4连铸时钢液的凝固过程可以控制,可以通过对冷却和凝固条件的控制和调整,获得健全的也较理想的连铸坯内部结构,从而改善和提高铸坯的内在质量。措施:通过电磁搅拌技术改变柱状晶的生长方向,促进柱状晶向等轴晶转变,下滑宏观晶粒组织。控制二冷区的冷却水量。二冷水量大,铸坯表面温度低,横断面温度梯度大,有利于柱状晶生长,而降低二冷水量可使柱状晶区宽度减少,等轴晶区有所增加。加入形核剂。在结晶器内加入形核剂,以增加结晶核心数量,扩大等轴晶区。结晶器假如微型冷却剂。如在结晶器内加入钢带或微型钢块,以消除钢水过热度,使其迅速的在液相线温度凝固。4连铸工艺与操作4-3中间包冶金包括哪些方面?答:

11、净化功能。防止钢水二次氧化;改善钢水流动形态,延长钢水在中间包内的停留时间,从而促进钢水中夹杂物的上浮。采用附加的冶金工艺完成中间包精炼功能。如夹杂物形态控制、钢水成分微调、钢水温度的精确控制等。4-4结晶器的主要冶金功能包括哪些方面?答:促进夹杂物的上浮与排出、保证凝固坯壳均匀生长、控制凝固组织、结晶器微合金化。4-5连铸浇注速度如何表示和确定,拉速如何控制?答:连铸浇注速度一般用拉坯速度表示。拉速应根据铸坯断面尺寸,浇注温度和浇注钢种来确定,计算得出的拉速为理论最大拉速,再由理论最大拉速确定最大工作拉速。拉速控制:连铸生产中,拉速应和中间包向结晶器中浇注钢水的速度相适应,为此除了中间包水口

12、直径应和钢水的流量相适应以外,中间包内的钢水还应保持合适的高度(即钢水来量稳定。另一方面,拉速的控制还和中间包钢流量控制装置(即塞棒、滑动水口和定径水口有密切的关系。根据铸坯断面大小,二冷水大小,钢水温度高低来控制拉速,断面大小和钢水温度高低跟拉速成反比,断面越大,拉速越慢,同样,温度越高,拉速越低。4-6结晶器一次冷却控制包括哪些方面?答:冷却水流量、冷却水压力、冷却水温度。4-7什么是比给水量,确定二冷冷却强度的原则是什么,二次冷却的方式及特点?答:比给水量:是指通过二冷区单位重量铸坯所接受的水量。其单位为Lkg。二冷冷却强度原则:由结晶器拉出的铸坯进入二冷区上段时,内部液心量大、热阻小、

13、坯壳凝固收缩产生的应力也小。此时加大冷去强度可使坯壳迅速增厚,并且在较高的拉速下也不会拉漏。因此,在这整个二冷区应当采取自上而下,冷却强度由强到弱的原则。为了提高铸机生产率,应当采取高拉速和高冷却效率,但在提高冷却效率的同时,要避免铸坯表面温度局部剧烈降低而产生裂纹,故应使铸坯表面横向及纵向都能均匀降温。二冷配水应使得矫直时铸坯表面温度避开脆性“口袋区”,控制在钢延生最高的温度区,700到900度温度范围内的钢坯的脆性温度区。在确定冷却强度时,必须根据不同的钢种需要,特别是裂纹敏感性强的钢种,要采用弱冷。冷却方式及特点:气水雾化冷却:采用一种特殊的气水混合喷嘴,即将压缩空气引入喷嘴与水混合,从

14、而是这种混合介质在喷嘴后形成高速气雾,而这气雾中包含大量的颗粒小速度快动能大的水滴水喷雾(喷淋冷却:采用专门的喷嘴,将冷却水雾化后喷向铸坯表面,对铸坯进行冷却,水的雾化仅依靠所施加的压力和喷嘴的特征。干式冷却:在水冷方式中,导辊对铸坯的冷却作用很小,但在干式冷却时其导辊为螺旋焊辊,冷却水从辊身与棍套之间流过,间接冷却铸坯。4-8实际生产中连铸二冷水量的分配方案及特点如何?答:等表面温度变负荷给水:上部冷去强度大,铸坯凝固快,收缩均匀,有利于减少铸坯的内部缺陷及形状缺陷。分段按比例递减给水量:冷却水的利用率高,操作方便,并能有效地控制铸坯表面温度的回升,从而防止铸坯鼓肚和出现内部裂纹等负荷(等传

15、热系数给水:这种方法配水简单,操作方便,采用相同的给水量保持传热系数不变。4-13中间包水口堵塞原因及预防处理措施是什么?答:堵塞原因:由于钢水温度过低或中间包预热不良造成水口附近钢液温度低,水口内有冷钢被堵,可采取降低拉速迅速开或闭塞棒以冲洗水口内冷钢钢液铝或杂质物含量高,是杂质物沉积于水口内壁,随浇注进程水口内壁聚集物越来越多,最终将水口堵塞措施:选择合理的脱氧制度,加强钢水精炼,提高钢水纯净度,对于铝镇静钢需控制钢中的铝含量,并相应进行钙处理。采用吹氩塞棒采用中间包过滤技术控制钢水有合理的过热度。4-14什么叫粘结漏钢,怎样避免粘结漏钢的发生?答:粘结漏钢是浇注过程中主要的漏钢事故。避免

16、措施:保证润滑,采用性能良好地保护渣并保持足够的液渣层厚度定期检测振动参数,确保合适的负滑脱率保持结晶器液面平稳,安装液面自动控制装置安装液面监测预报设施,即使预报。5保护浇注5-1全程无氧化保护浇注包括哪些方面?答: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。5-2简述保护渣的类型及冶金功能?答:类型:发热型保护渣和绝热型保护渣功能:绝热保温隔绝空气,防止钢液二次氧化吸收非金属杂质物,净化钢液在铸坯能够坯壳和结晶器内壁间形成润滑渣膜改善了结晶器与坯壳间的传热5-3保护渣的结构如何,浇注过程中为什么

17、要及时挑出渣圈?答:结构:通常为液渣层,烧结层,原渣层。原因:液渣层厚度低于一定数值时,烧结层过分发达,沿结晶器内壁周边就会形成渣圈,月牙面液渣下流的通道就会被堵塞,液渣难以进入器壁与坯壳间的气隙中,影响铸坯的润滑和传热,铸坯表面还可能产生裂纹,因而必须及时挑出渣圈。5-4钢水覆盖剂的基本成分是什么,一般连铸保护渣的熔化温度和黏度要求如何?答:成分:CaO-SiO2-Al2O3系组成温度要求:低于1200氏度,一般在10501150摄氏度粘度要求:通常在1300摄氏度时,粘度小与0.14Pa.s,国内保护渣的粘度在12501400时多在0.11范围内。5-5钢水覆盖剂的冶金功能有哪些,主要类型

18、及特点如何?答:功能:保温,防止二次氧化,吸收钢水中上浮的杂质物等类型和特点:酸性覆盖剂:典型的酸性覆盖剂为碳化稻壳,其绝热性能好,成本低,但不利于吸收杂质物同时其容量小造成对环境的污染。中性覆盖剂:中性覆盖剂为SiO2-Al2O3,有一定的绝热保温性能,成本较低。碱性覆盖剂:以氧化镁或氧化钙为基体材料,其熔点较低,能够形成一定厚度的熔渣层,吸附钢种Al2O3的能力强,对包衬无侵蚀。双层渣:与钢水接触的一层为碱性渣,使用时形成液渣层。6连铸坯质量6-1简述连铸坯质量标志及工艺过程的关系。答:通常把连铸坯的纯净度,连铸坯表面质量,连铸坯内部质量及连铸坯断面形状作为判定连铸坯质量标志。工艺过程关系

19、:连铸钢液的纯净度与结晶器之上的液态钢所决定,铸坯表面质量主要是受结晶器内钢水凝固过程所影响,这是因为铸坯表面是在结晶器中形成的,而铸坯内部致密度则是由结晶器以下的凝固过程所决定,铸坯断面形状尺寸则和铸坯冷却及设备状态有关。6-2简述连铸过程夹杂物形成特征。答:连铸时由于钢液凝固速度快,其夹杂物聚集长大机会少,因而尺寸较小,不易从钢液中上浮中间包装置的钢液和大气熔渣耐火材料接触时间长易被污染,同时在钢液进入结晶器以后在钢液流股影响下,夹杂物难以从钢中分离模铸钢锭在夹杂物多集中在钢锭头部和尾部,通过切头切尾可以使夹杂物危害减轻,而连铸坯仅靠切头切尾难以解决问题。6-3简述连铸坯中夹杂物的类型和来

20、源。答:夹杂物类型:1Al2O3单体2以SiO2为主并含有Al2O3、MnO和CaO的硅酸盐3以Al2O3为主并含有SiO2、CaO和CaS等的铝酸盐4硫化物如MnS、FeS等来源:外来夹杂物(炉渣卷入、耐火材料熔损卷入内生夹杂物6-4提高连铸坯纯净度的措施有哪些?答:档渣出钢或无渣出钢炉外精炼净化处理无氧化保护浇注中间包冶金结晶器冶金连铸系统选用优质耐火材料,以减少钢中外来夹杂物。6-5连铸坯表面缺陷有哪些,分析总结说明提高连铸坯表面质量的主要措施有哪些?答:表面裂纹,表面纵裂、表面横裂、角部纵裂纹、角部横裂和星状裂纹。深振痕表面夹杂(及皮下夹杂皮下气泡和气孔表面凹坑及重皮。措施:结晶器液面

21、的稳定性。钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀,渣子也会被卷入坯壳形成皮下夹渣。钢液面波动在+-5mm以内,可消除皮下夹渣,因此选择灵敏可靠地液面控制系统,保证液面波动在允许的范围内是非常重要的结晶器振动。采用高频小振幅的结晶器振动机构,可以减少振痕深度。初生坯壳的均匀性。结晶器弯月面初生坯壳不均匀会造成纵裂和凹陷,导致拉漏。坯壳生成的均匀性决定于钢成分、结晶器冷却、钢液面稳定性和保护渣润滑性能结晶器钢液流动。保护渣性能。应有良好地吸收夹杂物能力和渣膜润滑能力。6-6连铸坯内部缺陷有哪些,分析总结说明提高连铸坯内部质量的主要措施有哪些?答:缺陷:内部裂纹:皮下裂纹矫直(弯曲裂纹压下裂纹中间裂纹中心

22、星状裂纹。中心偏析中心疏松措施:控制铸坯结构首要的是扩大铸坯中心等轴晶区,抑制柱状晶生长,可减轻中心偏析和中心疏松。为此采用钢水低过热度浇注,电磁搅拌技术等合理的二次冷却制度。使二次冷却区铸坯表面温度分布均匀,在矫直点表面温度大于900摄氏度时尽可能不带液心矫直控制二次冷却区铸坯受力与变形。控制液相穴钢水流动。以促进夹杂物上浮和改善其分布。6-7简述铸坯鼓肚的原因及防止措施。答:原因:铸坯液相穴高度过高,钢水的静压力过大。结晶器倒锥度过小或结晶器下口磨损严重,铸坯过早脱离结晶器壁保护渣流动性过好,冷却强度过低二冷夹棍间距过大,或刚度不够,或辊径中心调节不准拉速过快,二冷控制不当。措施:降低连铸

23、机的高度,也就是降低了液相穴高度,减小了钢液对坯壳的静压力二冷区采用小辊距密排列,铸机从上到下辊距应由密到疏布置支承辊要严格对中加大二冷区冷却强度,以增加坯壳厚度和坯壳的高温强度防止支撑辊的变形,板坯的支承辊最好选用多节辊。6-8简述脱方形成的原因及防止措施。答:原因:主要是由于结晶器四壁冷却不均匀,因而形成的坯壳厚度不均匀,引起收缩的不均匀,这一系列的不均匀导致了铸坯的菱形变形即脱方。措施:选用合适锥度的结晶器,并应根据钢种、拉坯速度等参数的不同而有所区别。结晶器最好用软水冷却保持结晶器内腔正方形,以使凝固坯壳为正正规规的形状结晶器以下的 600mm 距离要严格对弧，并确保二冷区的均匀冷却控制好钢液成分。 7 连铸工艺实践与新技术应用 7-1 合金钢凝固特性如何？ 答：钢中有活泼元素。如铝和钛等，极易与氧和氮反应生成高熔点复杂化合物，影响了钢 液的可浇性和铸坯质量，另外由于合金钢一般用铝脱氧，所以钢液中有较高的氧化铝，影响 钢液的流动性，易造成水口堵塞。凝固温度区间变化大。凝固组织。具体可分为三类： 钢液凝固形成稳定的 相或 相钢液首先凝固形成 相， 然后转变成为 相钢液首先 凝固形成 相，然后发生 相转变。热物理性能。合金钢的热物理性能（如导热 系数 、热膨胀系数 ）变化较大。不锈钢的导热系数比碳素钢要小，而凝固收缩量比碳素 钢大。 这些