炼钢技术难点与解决方法

1生产钢种

拟生产Q345,Q235,20,SPHC,Q215,SPCC,SPHD,SPHE,SPCD,SPCE

共10种钢种。根据GB700-88,GB699-88,GB1591-88,JIS3141,其化学成分如下表

所示。

1.1钢种及化学成分

化学成分（％）

代表钢号

CMnSiPS标准

Q3450.12-0.201.20-1.600.20-0.55<0.045W0.045GB1591-88

Q2350.14-0.220.30-0.65W0.30<0.050W0.045GB700-88

200.17-0.240.35-0.650.17-0.37<0.035W0.035GB699-88

SPHC0.15max0.60max0.050max0.050maxJIS3131

Q2150.09-0.150.25-0.55<0.30W0.050W0.045

SPCC0.12max0.50max0.040max0.045maxJIS3141

SPHD0.10max0.50max0.040max0.040maxJIS3131

SPHE0.10max0.50max0.030max0.030maxJIS3131

SPCD0.10max0.45max0.035max0.035maxJIS3141

SPCE0.08max0.40max0.030max0.030maxJIS3141

1.2各钢种的凝固温度

根据经验公式，各钢种的凝固温度计算结果如下:

Q345TL-1515℃

Q235TL=1517℃

20TL=1515℃

SPHCTL=1517℃

Q215TL-1522℃

SPCCTL=1521℃

SPHDTL=1522℃

SPHETL=1522℃

SPCDTL=1523℃

SPCETL=1528℃

其中Q345、Q235、20、SPHC为一组,其凝固温度按1516℃选取；Q215、SPCC、

SPHD、SPHE、SPCD为一组，其凝固温度按1523℃选取；SPCE的凝固温度为1523

℃o

1.3连续铸造钢种的分类

在连续铸造生产中按其成分及用途大体上分成三类钢种来组织生产。

A组：低碳钢种（薄板钢）

O冲压，深冲压钢

O镀锡钢板

O硅钢（电工钢）

B组：中碳钢种（结构钢）

O锅炉钢板

O结构钢板

O船板钢

c组：低合金中碳钢，高碳钢（板/管钢）

OAPI钢

O调质钢

O高碳钢

O耐低温钢

O低合金高强度钢

O特殊性能钢

目前炉外精炼等冶炼技术与工艺的发展进一步促进了连铸技术与工艺的发展。

炉外精炼能提供温度均匀、合金成分准确、纯净度高的钢水，使连铸坯的内部夹渣,

气孔，中心偏析等缺陷明显得到了改善，儿乎所有的钢种都能由连铸技术组织生产。

A组，C组钢种对钢水的纯净度要求较高，有时需要脱C,脱气等炉外真空冶

炼，在连铸中对中心疏松，偏析等内部缺陷的要求也相对严格。而莱芜钢铁公司拟

生产的钢种除了Q345,Q235,20三种为B类钢种外,其余钢种都属于A类钢种，

都为比较容易连铸化的普碳钢种。确定浇注温度时，Q345,Q235,20三种钢种可

归为B类钢种；其它钢种均可归为A类钢种。只是Q345,Q235,20的含C量进

入0.17〜0.24范围之内，其冶金过程中出现的包晶结构使内部裂纹敏感性加大，而

钢种SPHC,Q215,SPCC,SPHD,SPHE,SPCD,SPCE的含C量进入0.08〜0.12

范围内其冶金过程中的Y,a相的相变会导致表面裂纹的敏感性。因此作温度计划,

水量计划时必须充分留意这一点，力求控制树枝晶的发达，控制铸坯表面温度的回

升等。另外冶炼时也有必要在保证结构钢材机械性能的前提下，严格控制对连铸工

艺影响较大成分的含量，取得满意、合格的连铸坯。

下面将部分元素含量对铸坯内部裂纹敏感性的影响表示如下。

恶化u中性=>改善

Ni>l%0.17<C<0.24%C<0.16%Mo>0.50%

Cr>3%00.6%0.25<C<0.6%

S>0.025%P>0.03%Si<0.5%

Si>0.5%

2伴生元素，合金元素对连铸工艺的影响

2.1碳

当0.17<C<0.24%,00.6%时，铸坯内部裂纹敏感性加大。

当0.08<C<0.12%时，加剧铸坯表面裂纹的敏感性。

2.2磷，硫

当P<0.03%时、对连铸无影响

当S<0.02%时，对连铸无影响

一般要求P+SW0.04%

S对连铸的影响随C/Mn值的加大而加剧。

2.3伴生元素

一般不会影响连铸性，但影响液相线温度，因此其含量也作限制如下。

CuW0.25%M0WO.O8%

CrW0.25%A1W0.03%

NiW0.25%SnW0.025%

Cu+Cr+NiW0.5%

2.4合金元素

提高钢水里的Cu,Si,Cr,Ni,Mo还有V、Ti等合金成份都不会明显影响连

铸性，只是要充分注意到他们对液相线温度的较大影响，特别是Tio

25氢，氮

H2对连铸性本身无影响，但会导致铸坯内白点的产生，尤其是高强度钢，深冲

钢要严密控制含H2量。一般要求H2W4.5ppm作为克服白点的临界条件。

N2对连铸无影响，但超出200Ppm时将产生皮下气泡，也叫针孔，严重影响铸

坯质量。一般要求含N2量W90ppm作为连铸用钢水的条件。

2.6氧

脱氧不充分时会产生氧化物夹渣。

在钢渣中的过多的FeO也提供生成氧化物的氧源。

因此要求：◎充分脱氧

出钢温度不得过高，否则钢渣中的FeO也过高。

封闭浇注，克服二次氧化。

无渣出钢

以上是连铸生产中防止氧化物夹渣的主要环节。

3脱氧

脱氧是钢水冶炼的非常重要环节，它是产生氧化物夹渣的直接因素，必须充分

脱氧。目前有铝脱氧，硅脱氧两种方法，一般普钢厂大都采用铝脱氧工艺，因此铝

脱氧工艺要求简述如下。

加A1两次：◎冶炼后出钢前往钢包内投放适量铝锭。

◎出钢后精炼时再次加纯铝，吹Ar搅拌时随气泡一起上浮至表面使钢液充分

脱氧。

精炼时加铝方法也很重要，直接影响脱氧效果，目前有如下儿种加铝方法。

用加铝槽倒入A1棒，A1粒，A1丸等较大块料。

用喷枪喷射A1粒，A1弹。

用喂丝机快速喂入A1丝。

铝的含量：◎连铸钢水必须是镇静钢水。

AK0.01%为沸腾钢

Al>0.06%时过高的A1容易生成氧化铝沉积物沉积于水口内表面堵塞水口。

因此要求在中间罐内钢水的A1含量控制在0.02-0.05%为连铸工艺条件。

4结晶器保护渣

4.1保护渣的作用

1）保护渣是非氧化性材料，其液态渣层能完全隔绝大气层而防钢液氧化。

2）液渣层支承在弯月面处初生的坯壳，防止坯壳尖端的塌陷、重叠等使振痕变

深。

3）振动时液状保护渣不断流入结晶器铜板和坯壳间的气隙内并被赶平形成一层

“薄膜”，起到限制散热速度、降低摩擦阻力的作用达到缓冷和润滑目的。

4）液状熔渣层隔离钢液和固体状渣层，因而防止渣粒直接侵入气隙或钢水内。

5）液状熔渣层从钢液表面吸附上浮的夹渣物，起到净化作用。

6）液状熔渣层和粉状渣层的绝热性能阻碍钢水液面的热辐射散热，保证钢液面

不结壳。

4.2保护渣的正确选择

从保护渣的作用来看，正确选择保护渣时非常重要的。保护渣的选择应注意如

下儿条原则。

1）熔渣层要保持稳定，即熔化速率与消耗速率相平衡。

2）钢种的液相线温度越低保护渣的熔化要越快，也就是采用越低熔点的保护渣。

3）铸造速度越快，保护渣消耗越大，因此要求熔化快，流动性好％要选择低熔

点，低粘度。

4）中碳钢用保护渣一般取如下指标。

碱度：1.1〜1.4（※低碳钢10#,08Al时碱度取1.0为宜）

熔点：1150~1250℃

粘度：0.5〜1.5泊

为中碳钢中含碳量在0.08〜0.12%范围内时，在很高温度下产生6,丫相的同

素异晶转变，伴随着的体积变化极易产生表面裂纹，因此在结晶器内产生初期坯壳

时，要求维持较高表面温度的同时必须均匀缓冷，所以选择低粘度流动性好的保护

渣，充分保证消耗量。较高消耗量能够取得较厚渣片起到缓冷的同时，还能及时补

偿由于较高的表面温度使渣片熔化造成的润滑不足。

5）保护渣的性能指标

选用保护渣时其成分固然重要，但其成分的准确性并不是判断保护渣是否合适

的检验标准。而其熔点、流动性（粘度）、熔化速度等性能指标才是判断是否合适

的依据。

性能测定方法标准或指标

按保护渣类型要求

成分光谱分析，湿法化学FW6%

H2OW0.6%

软化温度

热显微镜熔化温度

熔化

(DIN51730)流动温度

（一般在1100〜1300C范围内）

熔化时间膛式炉,1500℃W20秒

颗粒筛选分析（DIN4188）50%45u

比重测重量法900g/1

流动性铺展面积法<t>35cm/400g

6）消耗量

◎消耗量是衡量保护渣的润滑能力的重要指标。

◎消耗量对防止漏钢，提高铸坯表面质量有重要关系。

◎消耗量的大小与保护渣的粘度、熔点有直接相关。

◎一般取kg/吨钢或kg/m2单位来计量。

◎影响消耗量的因素。

因为影响消耗量的因素很多，因此关于消耗量没有统一的什么规定，只有在生

产实际中在特定的条件下作特定的统计和判断。影响消耗量的有规律的因素可列举

如下儿项。

因素结果

保护渣粘度低消耗量增大

保护渣熔点低消耗量增大

铸造速度快

（振动频率：振幅恒定时，消耗量减小

气隙变小；坯壳薄时，气隙变小）

振幅变小

消耗量减小

（振动频率恒定时气隙变小）

结晶器锥度变大消耗量增大

4.3保护渣的使用方法

1）投放时机：当钢液高于浸入水口出钢口时开始投放结晶器保护渣。要求少量

地，均匀地分批投放。注意避免投料的冲击使钢液面失控。

2）为达到保温、隔绝大气的作用，保护渣要铺展均匀，粉状呈黑色，以不露出

彤红色液面、表面又着蓝色火焰为最理想状态。粉层厚度不能太厚，太厚时会导致

钢液面的失控而卷渣，一般未熔融的粉渣层保持20〜30mm厚度为宜。

3）熔渣层的厚度要大于振幅行程。

一般取熔渣层厚=振幅+钢水表面平均变化率

本工程推荐8〜10mm厚。

4）先用低温起步渣，使其很快形成足够液渣层后转入正常保护渣。

5）保护渣结块过大时将影响渣液渗入，振动时坯壳尖触及结块而塌陷，因此需

及时清除。用细钢棒轻轻刮平铜板表面就可脱离粘连。要注意不得划伤铜板表面，

不得插入过深，否则将触坯壳尖端，造成缺陷。

6）必须保持干燥（H2CK0.6%）o已放在渣盘内未用完的保护渣应废弃，不得

回收下次接着用。

7）熔渣层厚的影响因素

熔渣层的厚度对夹渣物的吸附、防止初始坯壳尖端的塌陷、重叠、控制消耗量

都有非常密切关系。因此保持适当厚的熔渣层是非常重要的。影响熔渣厚度的较为

有规律的因素列举如下表。

因素结果

保护渣内含C量高熔渣层厚减少

保护渣内碳粒细微熔渣层厚减少

保护渣熔点低熔渣层厚增加

结晶器内氧气沸腾熔渣层厚增加

保护渣粒度微细熔渣层厚增加

8）保护渣的分层分布及其厚度

保护渣在工作状态下分粉末层、烧结层、多碳层、熔渣层等4个层面分布。其

分层结构及每层厚度要求见下图所示。

若在保护渣内有较多含碳量时会引起对钢水的渗碳、增碳作用，但若没有足够

的碳量也不能使保护渣烧结而熔化。因此在保护渣的成分中含适当的碳。

但是超低碳钢（C<0.01%）的浇注时，绝对不允许有渗碳、增碳等现象发生,

因此减少或消除含C量的同时增加较贵重的纯氧化物来实现保护渣的烧结并熔化，

也得到较高熔点。

9）熔渣层厚度的检测方法：见下图所示。

5保温及防二次氧化措施

1）钢包投放草木灰等表面保温剂，加盖保温。

2）中间罐放草木灰等表面保温剂，加盖保温。

3）钢包与中间罐采用钢长水口封闭浇注，接口处填料密封。

中间罐工作液位：900mm

溢流液位：1000mm

最低液位：500mm

钢包长水口插入深度：302mm

钢包长水口长度：（1765）mm

钢包长水口基本内径：（660）mm

4）中间罐与结晶器之间浸入式水口封闭浇注。

◎浸入式水口采用分体快换式。

◎浸入深度：215.75mm

浸入式水口长度：

分体式上水口：（347）mm

分体式浸入水口：（850）mm

©基本内径：（660）mm

6钢水的浇注温度

6.1浇注温度：是指中间罐内的钢水温度。

TP=TL+ATTP一中间罐钢水温度

TL一液相线温度即凝固温度

△T一过热温度

6.2过热温度：按钢种的分类取不同的经验值。

A类：AT=25±5℃

B类：△T=20±5℃

C类：△T=15±5℃

过热度越高漏钢的风险也越大，过热度越低操作越紧张，但铸坯的中心偏析得

到改善。另外有些钢种液相线和固相线的温差较大，也就是说固、液相共存温差带

较宽，必须采取较大过热度。例如低碳钢而且含A1量较高时远远高于固相线时就

开始凝固，因而取△T=25±5℃0但高碳钢且Si含量较高时，略低于固相线时仍

保持液态，且骤然凝固，因而取：△T=15±5C较低过热度。

6.3吹Ar气搅拌后的钢包内钢液温度

考虑运输、浇注时钢包内钢液的散热、吹Ar后静止3〜5分钟、中间罐、

水口吸热等因素一般提高35°C降温量。

若初次浇注再考虑新中间罐、新水口还提高10℃。

T吹ArB=TP+35℃(或TP+45℃)

6.4吹Ar气搅拌前钢包内钢水温度

若吹Ar时间按10min计，提高15c降温量。

T吹Ar前=T吹Ar后+15℃

6.5转炉出钢温度

要考虑转炉到炉外精炼炉之间的运输温降，一般1℃/min计，根据不同现场

需要不同的运输时间。另外钢包是第1次使用的新包时还要提高10℃吸热量。运

输时间按现场实际情况计算。

T出钢=T吹Ar前+运输温降

6.6液相线温度：

计算液相线温度的经验公式有好多种，本工程推荐使用Tectip公式。在化学成

分较宽的范围内能够得到满意的结果，也适应用Cr,Ni含量较高的(CrW20%,

NiW20%)合金钢种。

TL=1536.6℃-EKiX%-3℃

TL—液相线温度

Ki—碳和其它合金元素的特定系数

%一碳和其它合金元素百分比含量值

3℃—S+P+气体等因素

1536.6℃—纯铁的液相线温度

7连铸坯的常见缺陷及其分析

7.1冶金过程中产生的内部缺陷

1)气孔：

往往在浇注末期，由于钢水中缺乏脱氧剂A1或Si所致，总之冶炼阶段脱氧、

脱气不充分是主要原因。

针状气孔由CO所致。

细长孔由H2所致，用湿钢包，湿中包也会导致。

皮下气泡由N2所致(N2搅拌，N2密封等吹N2量过高时)

2）内部裂纹：

多发生于含C量0.17〜0.24%范围的包晶钢种，不均匀的冷却强度使铸坯产生

内部应力，再加上凝固过程中比较发达的树枝晶结构大大降低铸坯内表面的强度，

因而极容易产生纵向内部裂纹。

结晶器振动不正常，摆动量过大或结晶器摩擦阻力过大（粘钢、结晶器锥度过

大）都会使铸坯内部产生横向裂纹。

钢种的脆性温度区矫直时也易产生内部横向裂纹。

3）氧化物夹渣：

钢水中的不纯物都可以形成氧化物夹渣。耐火材料的被冲刷、结晶器保护渣、

中间罐内渣线的卷入都是硅酸盐氧化物夹渣的来源。当脱氧用A1的含量偏高时往

往使水口堵塞经常用氧气吹洗水口，这也是增加氧化物夹渣的重要来源。

因此A1脱氧应特别注意A1含量的控制，采用大容量高液位中间包，直弧形机

型也都是解决夹渣物充分上浮，提高纯净度的一种措施。

4）中心疏松和偏析：

要得到良好的中心结晶组织及密度，其浇注温度、拉速、二冷水之间的正确匹

配是至关重要的条件。扇形段辑子的位置偏差也是导致中心裂纹、偏析等缺陷的重

要原因。

从冶金学上看较高的过热温度，过强的二冷密度会导致树枝晶的发达，其包晶

结构及凝固时的补缩不足都会产生中心疏松，偏析等缺陷。尤其是含碳量0.17-0.24

%的包晶钢和含碳量＞0.6%的骤然凝固的高碳钢更是要注意。

本工程采用密排根收缩相隙，高温出坯等方法是解决此类问题的有力措施，另

外在操作时要严密控制适当的过热度，这是解决中心疏松，偏析缺陷的最为敏感的

措施之一。

目前世界范围内应运而生的电磁搅拌（打掉树枝晶），轻压下（机械补缩），中

间罐的连续测温及加热（准确控制较低的过热度）等都是解决这个问题的新技术。

莱芜钢铁公司所生产的钢种，产品规格都不需要此类新技术及设备，只要合理地控

制好钢液的过热度和收缩辑隙值，就能有效地克服此类缺陷。

7.2铸坯表面裂纹的种类及其分析

7.2.1表面裂纹的种类

大体上常见表面裂纹分5种类型。

①纵向裂纹

②横向裂纹

③星形裂纹（也叫龟裂）

④角裂纹

⑤侧面裂纹

各种裂纹出现的位置如下图所示。

①③

⑤

④

②

7.2.2各种表面裂纹的分析

1）纵向裂纹：

纵向裂纹大体上可分为两大类，一类是往往在板坯开始浇注或结束浇注时产生

的纵向粗裂纹也叫初期裂纹。另一类是由于钢水的成分中含有Cu,S,Sn等热敏感

元素所致的纵向细裂纹。

当浇注开始时，由于保护渣的选用（起步保护渣）不当，未能很快形成足够液

渣层，导致结晶器对铸坯的冷却过强，冷却不均匀，因而产生较粗的纵向初期裂纹。

由此看来起步保护渣的正确选用对保证初期铸坯质量，提高收得率，是一项很重要

得因素。

当浇注快要结束时，由于铸机拉速和结晶器的冷却强度失去平衡，振动频率的

不协调（导致保护渣消耗量的不匹配）等导致冷却过冷和冷却不均匀从而产生浇注

结束期的纵向粗裂纹。

纵向细裂纹除钢水成分的热敏感性之外，保护渣的残留物粘着于铜板表面形成

坚硬颗粒，清除结块时不小心划伤的铜板表面也都会成为产生表面纵向细裂纹的原

因。

从以上的纵向裂纹产生的原因分析不管是粗裂纹还是细裂纹都是在结晶器内产

生。下面再从纵向裂纹的生成与发展角度分析进一步说明纵向裂纹和结晶器的密切

关系。

从纵向裂纹的生成和发展角度分析，可归纳为长100mm以上深度较深的大裂

纹和长10mm以下深1mm以下的用砂轮磨平黑皮后才能发现的皮下细裂纹。

在结晶器内的冷却不均匀，凝壳发展不均匀必然要在内部热应力下产生纵向裂

纹。经测试常见的细裂纹一般长5〜10mm,深0.5〜1.0mm,裂纹内氧化物析出层

只有5〜10Um且生成均匀。大裂纹一般长100〜300mm,深2.6〜6.0mm,氧化

物析出层仍为5〜10urn但不均匀。这些数据说明细裂纹是在高温的结晶器产生

后，没有在二冷区内继续发展，而大裂纹是在二冷区由于二冷不均匀等原因得到继

续发展，但在二冷区内较低的表面温度未能使其继续更多地生成氧化物析出层，因

而也不均匀。

不管从哪个角度都证明纵向裂纹的起源都是结晶器，因此结晶器的正确管理对

连续铸造来说实在是太重要了。下面归纳几条有关结晶器操作管理方面的注意事

项。

(1)正确选用结晶器保护渣及起步渣。

(2)结晶器的锥度过小时;角部产生非接触性气隙，角部坯壳发展慢成为薄

弱环节，成为三角区内纵向裂纹的起因。

(3)不同厚度规格的窄边水量要调整匹配，否则侧面坯壳发展过快，有时在距

角部100mm范围的宽面上产生间断性纵向裂纹。

(4)铜板的波浪变形过大时，保护渣渗透不均匀，导致冷却不均而产生纵向皮

下细裂纹。

(5)铜板表面划伤或粘连坚硬颗粒物也都成为纵向细裂纹的起因。

(6)铜板冷却结构不当，沟槽内冷却流速不均(当v=6〜10m/s时不计)时铜

板表面温度不均匀，也可成为纵向裂纹的起因。

(7)结晶器锥度过大时，使角部摩擦阻力聚增成为横向裂纹或拉断的起因。当

浇铸速度加快，多余的坯壳更来不及收缩，因而导致四个角部挤压应力剧增。

(8)液渣层过薄振痕变深时将成为横向裂纹的起因。

(9)足辑对中精度不高，被挤向一边时成为横向裂纹的原因。

对中精度W±0.1mmo

(10)结晶器铜板形状不均匀(厚度，磨损，变形等原因)时也导致冷却不均

匀造成某种裂纹。

新结晶器铜板厚度公差W±0.15mm

弯月面局部磨损量＜0.5mm(但必须修整光滑)

结晶器铜板下口磨损量＜1.5mm

2)横向裂纹：

产生横向裂纹的主要原因有如下儿个方面：一是沿铸坯纵向方向的二冷强度不

均导致铸坯内部纵向热应力，二是振痕过深，三是含S量过大而产生的热脆性，四

是压下辐压下过大而造成的外部机械应力等。

从裂纹的生成和发展角度来看，常见的横向裂纹的长度为13〜130mm,深2〜

5mm,有时深处还有细裂纹的发展，氧化物析出层为5〜10um,在发展的细裂纹

处无氧化物析出层。从这些测试数据来看，这种横向裂纹一般产生于坯壳较薄的结

晶器足辐和零段的较高温的二冷区，因此足以析出5〜10um的氧化物层，在温度

较低的矫直区在矫直力的作用下有所发展，但未能来得及析出氧化物层。

连铸技术发展到今天，这种横向裂纹已基本上得到解决，分析起来大概有如下

几条技术进步来理解。

(1)现代板坯连铸机的二冷水增设分区数，大大改善纵向温度的均匀性。过去

分5〜6区，现在分7〜8区。

（2）气雾冷却技术大大改善了冷却强度的柔和性和均匀性。

（3）铸坯拉速的提高相对改善了纵向温度的均匀性。

（4）合理的结晶器锥度值，克服铸坯横向拉断的危害。

（5）采用小振幅高振频振动技术大大减轻了振痕深度。

（6）结晶器足辐、辐列的精确对弧，克服铸坯内部和表面横向裂纹的产生。

（7）采用多点弯曲多点矫直技术大大降低了矫直力的集中载荷。

（8）冶炼工艺的革命性发展能够提供含S量小于0.02%的纯净钢水，不存在

硫元素的影响等。

3）星形裂纹（龟裂）

常见的星形裂纹为长4〜7mm、深3〜10mm的较深裂纹。氧化物析出层厚达

10um以上。意味着这种裂纹还是在较早期的高温区由于局部性温度不均匀而产生

的。

钢水中含有的热敏感元素Cu,S,Sn和在结晶器下部与铜板角部相摩擦时渗入

铸坯表面的Cu离子是这种裂纹的最根本原因。

结晶器的铜板下部磨去较大倒角降低摩擦尖峰载荷，进而采取较厚的Ni或

Ni-Fe镀层，隔离铜与铸坯的摩擦是解决此类缺陷的最有效措施。

4）角裂纹

常见的角裂纹为长20〜30mm、深7〜15mm的很深裂纹，但却没有氧化物析

出层。显然是在较低温的矫直区，在强大的矫直载荷下过冷的铸坯角部接近脆性区

温度而产生的。

提高出坯温度，采用多点或连续矫直都能解决此类缺陷。连铸技术发展到今天,

此类缺陷已基本上不存在。

5）侧面裂纹

常见的侧面裂纹长20〜50mm,深2〜5mm,氧化物析出层高达10〜16um。

显然是发生在结晶器或在结晶器下口处。其主要原因是振痕深，冷却不均匀，短边

倾斜量不合理，含S量过大等几个方面的原因。

操作时特别要注意短边足辐的对中精度。

1#"昆：0+0.1mm

2#*昆：1.0+0.1mm

3#馄：2.0±0.1mm

7.3其它表面缺陷

1）表面夹渣：

所谓表面夹渣是聚集于坯壳表面的结晶器用保护渣。是由于结晶器液位的波动

或失控卷入保护渣而导致。操作时拉速和浇钢水速度保持平衡使液位尽可能恒定。

另外加保护渣时要少量地均匀地施加保持液面的平稳度而不失控。

2）表面粗糙缺陷：

由于结晶器铜板表面的粗糙导致初期坯壳的粗糙表面，进一步导致该表面处结

晶器热传导率的下降，以致拉漏，再次愈合等留下“渗漏缺陷”。这是表面粗糙缺

陷的主要原因。

3)许多钢种如含碳量在0.08~0.12%范围的钢种，在较高的910℃左右时(AC3

点)就有Y-a相的同素异晶转化，这时体积也发生变化。如果二冷区的二冷计划

不合理使得铸坯表面温度在冶金过程中产生回温现象时Y和a相的往返转换必然

伴随体积的膨胀和收缩，这时极容易产生各类表面裂纹。

8拉速与冶金长度

热坯厚：D=1.008DOmm

厚度160：D=161.28mm

凝固系数：K=26mm/min1/2

冶金长度：L=(D/2K)2xVG

式中：L—m,VG—m/min,VG=0.8~2.2m/min

计算结果如下:

VG(m/min)0.81.01.21.41.61.82.02.2

L(m)7.709.6211.5413.4715.3917.3219.2421.16

推荐拉速范围与机长余量：

厚度160：

拉速:0.8〜2.2m/min,凝固点L=7.7〜21.16m,机长余14.7〜1.24m

9铸机产量分析

9.1冶炼条件

冶炼周期：30min

平均出钢量：130吨/炉

最大出钢量：145吨/炉

日产炉数：48炉/日

钢种：Q215,Q235,20,Q345,SPCC,SPCD,SPCE,SPHC,SPHD,SPHE

铸造速度：0.8~2.2m/min

流数：2流

铸坯断面：160X750〜1400mm

定尺：7200,12000mm

(10)机长：22.39625m

(11)铸坯收得率：95%

(12)设计产量：210万吨/年

9.2作业率

年操作天数：328天(89.9%)

日历时间：365天

铸机大修：10天

定期检修：16天(1班/周)

局部检修：5天

铸机等待及内外部故障：4天

更换规格：2天(换规格：4次/月)

年需钢水量:215万吨/年

9.3各种规格额定拉速与周期

周期：TC=Q/D-BpVG-n

Q：按最大145吨/炉计

VG：推荐拉速m/min

D：厚度，m

B：宽度，m

p：密度，按热坯7.6t/m3计

n：流数(n=2)

铸坯规格推荐拉速计算周期

备注

DxB(m)VG(m/min)TC(min)

0.16X0.752.039.7

0.16X0.802.037.3

0.16X0.852.035.1>30min

0.16X0.902.033.1

0.16X0.952.031.4

0.16X1.02.029.8<30min

0.16X1.051.9529.1

0.16X1.101.928.5

0.16X1.151.828.8

0.16X1.201.7528.4

0.16X1.251.6528.9

0.16X1.301.628.7

0.16X1.351.5528.5

铸坯规格推荐拉速计算周期

备注

DxB(m)VG(m/min)TC(min)

0.16X1.401.528.4

9.4各种规格在额定拉速下的日浇注能力计算

N=60x24xCp/(TcxCp+tz)

N：日浇注炉数(炉/日)

Tc：周期(min)

Cp：连浇炉数平均取Cp=48炉

tz：准备时间取tz=40min

铸坯规格推荐拉速计算周期日浇炉数

序号

DxB(m)VG(m/min)TC(min)N(炉)

10.16X0.752.039.735.5<48炉

20.16X0.802.037.337.8<48炉

30.16X0.852.035.140.K48炉

40.16X0.902.033.142.4<48炉

50.16X0.952.031.444.7<48炉

60.16X1.02.029.847.0<48炉

70.16X1.051.9529.148.1炉

80.16X1.101.928.549.1炉

90.16X1.151.828.848.6炉

100.16X1.201.7528.449.3炉

110.16X1.251.6528.948.4炉

120.16X1.301.628.748.8炉

130.16X1.351.5528.549.1炉

铸坯规格推荐拉速计算周期日浇炉数

序号

DxB（m）VG（m/min）TC（min）N（炉）

140.16X1.401.528.449.3炉

9.5各种规格在推荐拉速下的年产量计算。

Q=Q炉XNx328X0.95吨/年

Q：年产量（吨/年）

N：日浇注炉数（炉/日）

Q炉：145吨/炉（最大出钢量）

铸坯规格推荐拉速计算周期日浇炉数年产量Q

序号

DxB（m）VG(m/min)TC（min）N（炉）（万吨）

10.16X0.752.039.735.5<48炉160.5

20.16X0.802.037.337.8<48炉170.9

30.16X0.852.035.140.1<48炉181.3

40.16X0.902.033.142.4<48炉191.7

50.16X0.952.031.444.7<48炉202.1

60.16X1.02.029.847.0<48炉212.4

70.16X1.051.9529.148.1炉217.5

80.16X1.101.928.549.1炉221.9

90.16X1.151.828.848.6炉219.7

100.16X1.201.7528.449.3炉222.9

110.16X1.251.6528.948.4炉218.8

120.16X1.301.628.748.8炉220.7

130.16X1.351.5528.549.1炉221.9

140.16X1.401.528.449.3炉222.9

9.6说明

以上计算为理论计算，实际上好多生产管理因素是变化的。例如连浇炉数

Cp=48,取决于生产计划，取决于操作熟练程度。若掌握好中间罐的快速更换，浸

入式水口的快速更换等操作技术可以说是无限的。计算中取Cp=48基于作一次引

锭、中间罐热换一次的操作水平。

推荐拉速基于现有机长22.396m下，生产160厚度的铸坯时均留有10%以上

的机长余度考虑。

以上计算中均按作业率89.9%（328天/年）计算。

以上计算中均按铸坯收得率95%计算。

10浇注系统

10.1钢包长水口与长水口安装用机械手

10.1.1钢包长水口与接口处密封填料（见图10.1）

1）钢包长水口

水口内径：660mm

水口外径：6120mm

2）密封填料：

密封材料与通常耐火泥相比应具备如下特点：（1）负载和高温下体积稳定性好,

（2）气密性好，（3）抗钢水和渣的侵蚀性好，（4）可拆离性好，（5）作业简便。

已经开发并使用的密封填料有如下几种，供参考。

种类

12345

化学成分（％）

AI2O352665996—

SiO22223253.2一

ZrO2——440.3(NaO)——

F-C一55——295

S+SiC25—一一

其它——————0.5<5

高温用4与5号相配方复合使用

特点抗氧性常温用

（高温下变形）4号含有机物垫塑材料

10.2钢包滑动水口的控制

1）滑动水口：滑板式；用户自备

2）控制方式：三位四通电磁阀控制

工作压力：21Mpa

介质：水乙二醇

液压缸参数：0100/045X165

液压缸安装形式：钢包下部，水平安装

液压缸接口尺寸：M27x1.5

10.3中间罐塞棒与塞棒装置

10.3.1塞棒装置

1）开启塞棒程序

（1）中间罐液位达1/3以上时，可开启塞棒机构。当开启失败时可移开浸入式

水口，用氧气由下向上烧开。

（2）全开、全闭2次，其目的为冲刷和加热水口。此种操作也可在正常操作中

判断为浸入式水口有所堵塞时作，以全闭、全开时的冲击流冲刷氧化铝沉淀物。

（3）待结晶器内液位上升至20%转入正常开启度。正常开启度一般维持在70~

80%开启度，以便在浇注过程中根据拉速和中包液位高低作进一步调节。

10.3.2塞棒与塞棒的安装

塞棒形式：整体式，塞头为透气式

塞棒长度：1380mm

塞棒外径：6127mm

塞棒材料：铝碳质+金属纤维

螺纹套总长：60-2.0mm

螺纹参数：d）68/4）58Xd）66.5/4）56.5X43

螺纹套内径：4）42+1.5mm

螺纹套材料：铝碳质

10.4浸入式水口与快换装置

10.4.1浸入式水口

1）采用推荐分体式形式。

2）分体式可以快换浸入式水口提高中间包的连浇率。

材料：本工程推荐铝碳质，因为结构钢都含较高含量的Mn。

注：

（A）铝碳质等静压式成型水口（黑色）

①适用于较高含Mn量钢钟。

②对结晶器保护渣的耐蚀性较差，这是浸入式水口更换的主要原因。

③导热率较高，因此容易内挂氧化铝沉积物。

④浸入式出钢口浸蚀较严重，经常用氧化错、氧化钻石墨质衬套结构补救。

（B）非晶体石英质（白色）

①由于导热率较差因此氧化铝沉积物得到缓解。

②当Mn>0.8%时产生SiMn化合物溶解水口，因此不能用在含Mn较高钢钟。

4）使用方法：

①垂直安装：分体式的上水口砌中包时安装于水口砖内，浸入式水口在预热前

用快换装置顶靠于上水口。

②铝碳质水口必须预热约1000~1100℃,预热时间控制在30〜45分钟内。石

英质可不预热，若预热时要求W800℃o

③浸入式水口的预热结束到开浇一般要求控制在3分钟内，否则由于水口降温

较快会引起堵塞事故。

④浇儿炉后在水口内壁沉积的氧化铝沉积物，可利用塞棒全闭、全开的手段用

冲击流冲刷。必要时将下水口拿到结晶器外用氧气吹洗后使用。

⑤中间罐内钢水的钙化处理式方氧化铝沉积物的最有效措施。

10.4.2浸入式水口快速装置

1）快换前浸入式水口必须预热到1000〜1100C,30〜45分钟。在线外浸入式

水口烘烤器上预热。

2）中间罐耐火材料的寿命选材及砌筑合理时一般〜24炉（该数据可根据用户

的实际使用经验来考虑），而浸入式水口由于在渣线部位浸蚀严重其寿命按〜8炉

计，因此考虑到水口快换的问题。

除了更换新的浸入式水口，还可以采用逐渐提升中间罐的方式变动渣线位的办

法延长浸入式水口的寿命，等到中间罐更换时一起更换。但这种办法水口的插入深

度发生变化，当插入过深时冲刷以形成结晶壁面影响坯壳正常发展，过浅时引起液

面波动，容易卷渣，产生波动缺陷等不利的一面。

11结晶器热传导模型

水速：v>4m/s,设计值v=6~10m/s

I区：钢水一铜板表面的传导阻抗1/hm

II区：铜板内的传热阻抗Dm/Km

IH区：铜板一水的传热阻抗1/hw

总阻抗：1/ho=1/hm+Dm/Km+1/hw

ho-[720-(0.024FK-2.77)u-60]x1/360cal/cm2-sec-℃

铸坯表面一水的传热阻抗：1/Hm=1/1.163ho

中间罐钢水温度：Tp=Tl+AT(约1553C)(低碳钢)

结晶器内钢水温度：Ts=(Tp+Tl)/2-6℃(约1534C)

钢水凝固温度：T1=1528°C(低碳钢)

12结晶器的锥度

12.1结晶器厚度方向的锥度及调节

锥度：1/904

厚度160：A=166±0.15,B=165±0.15

调节：1)取决于短边加工尺寸与精度

2)软夹紧保护；上部：8500Nx2

下部：63000Nx2

12.2宽度方向的锥度及调节

锥度：0.7%(750〜1400mm)

铸坯宽度上口宽度下口宽度锥度值

(mm)A(mm)B(mm)(A-B)/904

7507697645

8008218156

8508728666

9009239176

9509759687

1000102610197

1050107710707

1100112911218

1150118011728

1200123112238

1250128312749

1300133413259

1350138513769

14001437142710

调节：1)双丝杠手动调节机构，调整时打开宽边夹紧装置。

2)锥度仪检测时宽边夹紧，检测值为半值。

3)结晶器上口宽度必须对称布置，可用卷尺测量。

4)结晶器锥度调定后，打入止挡块，锁定紧定螺钉与螺母。

12.3引锭杆头尺寸的调节

厚度方向：引锭杆头厚度=结晶器下口尺寸-约10mm

公称厚度结晶器下口厚度引锭头厚度间隙

(mm)(mm)(mm)(mm)

1601651564.5x2

宽度方向：引锭杆头宽度=结晶器下口尺寸一2X(5~15)mm

加垫后

结晶器引锭杆

公称宽度调整垫宽引锭杆间隙

下口宽度头节宽度

(mm)(mm)头节宽度(mm)

(mm)(mm)

(mm)

750764740074012x2

80081574025.5x279112x2

85086674051x284212x2

900917740(51+25.5)x289312x2

950968.740102x294412x2

10001019740(102+25.5)x299512x2

10501070740(102+51)x2104612x2

11001121940(51+25.5)x2109314x2

11501172940102x2114414x2

12001223940(102+25.5)x2119514x2

12501274940(102+51)x2124614x2

调节：

1）头节共用2种规格。

厚度1