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0连铸浇钢工艺知识(500问中的精华)第一章 连铸钢水的准备1、连铸对钢水质量的基本要求：连铸对钢水质量提出了很严格的要求，所谓连铸钢水质量主要是指：1.1 钢水温度：连铸钢水的要求是：低过热度、稳定、均匀。1.2 钢水纯净度：最大限度的降低有害杂质（如S、P）和夹杂物含量，以保证铸机的顺行和提高铸坯质量。如钢水中S含量大于0.03%，容易产生铸坯纵裂纹，钢水中夹杂物含量高，容易造成弧形铸机铸坯中内弧夹杂物集聚，影响产品质量。1.3 钢水的成分：保证加入钢水中的合金元素能均匀分布，且成分控制在较窄的范围内，保证产品性能的稳定性。1.4 钢水的可浇性，要保持适宜的稳定的钢水温度和脱氧程度，以满足钢水的可浇性。如铝脱氧，钢水中Al2O3夹杂含量高，流动性差，容易造成中间包水口堵塞而中断浇注。因此要根据产品质量和连铸工艺要求，对连铸钢水温度、成分和纯净度进行准确和适度的控制，有节奏地、均衡地供给连铸机合格质量的钢水是连铸生产顺利的首要条件。2、对连铸钢水浇注温度的要求：合理选择浇注温度是连铸的基本参数之一。浇注温度偏低，会使1）钢水发粘，夹杂物不易上浮；2）结晶器表面钢水凝壳，导致铸坯表面缺陷；3）水口冻结，浇注中断。浇注温度太高会使1）耐火材料严重冲蚀，钢中夹杂物增多；2）钢水从空气中吸氧和氮；3）出结晶器坯壳薄容易拉漏；4）会使铸坯柱状晶发达，中心偏析加重。如果说不合适的浇注温度在模铸时还能勉强浇注，而连铸时就会造成麻烦（如拉漏、冻水口），因此对连铸钢水温度要比模铸严格得多。对连铸钢水温度的要求是：（1）低过热度，在保证顺利浇注的前提下过热度尽量偏下限控制，小方坯一般控制在2030。（2）均匀，实际上钢包内钢水温度是上下偏低，而中间温度高，这样会造成中间包钢水温度也是两头低中间高，不利于浇注过程的控制，因此要求钢包内钢水温度上下均匀。（3）稳定，连浇时供给的各炉钢水温度不要波动太大，保持在10范围内。3、浇注温度的确定：连铸浇注温度是指中间包钢水温度。钢水浇注温度包括两部分：一是钢水凝固温度（也叫液相线温度），因钢种不同而异。二是钢水过热度，即超过凝固温度的值。以TC代表浇注温度，TL代表液相线温度，T代表钢水过热度，则：TC=TL+T计算TL有不同的公式，常用的公式如下：TL=1537-88C%+8Si%+5Mn%+30P%+25S%+5Ca%+4Ni%+2Mo%+2V%+1.5Cr%如Q235钢（原A3钢）合金化后钢包钢水成分为：C0.15%、Si0.25%、Mn0.45%、P0.025%、S0.025%。将各成分代入公式得：TL=1537-880.15+80.25+50.45+300.025+250.025= 1518也就是说，钢水开始凝固温度为1518。对于C=0.100.20%钢，钢水凝固温度一般波动在15101520。过热度T的确定原则与产品质量有关。对于中厚板材，为减轻铸坯内部裂纹和中心偏析，T以偏低为好（1015）。这样根据钢种计算得到了液相线温度，再加上过热度就可得到浇注温度，也就是说浇注过程中间包所需要保持的钢水目标温度。实践证明，控制好中间包钢水目标温度是保证连铸机产量和铸坯质量的关键工艺参数。必须予以充分重视。4、出钢温度的确定：当中间包钢水目标温度确定之后，如何确定炼钢炉的出钢温度呢？出钢温度可表示为：出TTTTT为出钢温度损失。对转炉出钢温度损失的经验数据是：大于50t转炉，出钢时间为36min，平均温降为10/min；小于50t转炉，出钢时间为24min，平均温降为15/min；一般出钢温降在4060。T为吹氩搅拌（或其他炉外处理）钢水温降（转炉吹氩时间一般为35min）。吹氩钢水温降与钢包容量、吹氩时间有关。吹氩引起的温降为46/min。T为钢包运输、静置时间的钢水温降。钢包内钢水自然温降与钢包衬耐火材料质量、钢包加覆盖剂或加盖等有关。一般为11.5/min。T为浇注过程中钢水温降，一般是小于1/min。以某厂50t钢包为例，钢种为Q235，计算得TL=1510，测定的各阶段钢水温度损失为：T=60，T=30，T=6，T=45，所以出：出=1510+30+60+30+6+45=1681也就是说出钢温度为1681。出钢后钢包在各阶段的钢水温降，可用插入式热电偶进行实际测定，进行统计分析，得出平均值。然后制成图或表来指导生产。5、减少钢包过程温降的措施：影响钢包过程温降最突出的因素是钢包容积、包衬材质及使用状况。生产实践表明，下述保温措施是行之有效的：5.1 钢包加砌绝热层，减少包衬散热损失。如110t钢包加砌30mm厚的绝热层，温降速度比无绝热层平均降低2040%，出钢后40min，包内钢水温度降低1720。5.2 钢包高温烘烤：如70t钢包采用快速烘烤装置，烘烤15min包衬温度可达850以上，烘烤的钢包平均温降由8090减少到3060。5.3 红包出钢：加快钢包周转，提高钢包衬温度。35t钢包红包出钢，可使出钢温度平均下降17。5.4 钢包表面加碳化稻壳或保温材料，减少热损失。5.5 钢包加盖。这一方面可使钢包长时间有效保温，还可使钢液面上的熔渣保持为液态，便于注后清渣，另外可减少包衬散热，提高钢包温度。采用上述措施，可以减少钢包过程温降，有利于连铸钢水温度的稳定性。6、调节钢水温度的几项措施：6.1 在实际生产中，由于原料和操作等因素的影响，往往出钢温度控制得不那么准确，往往都是比预定的出钢温度要高。为满足连铸浇注温度的要求，出钢后对钢水温度进行调节，一般的方法是：（1）搅拌法。在钢包顶部或底部吹入氩气搅拌钢水，使钢包上下部温度和成分均匀。（2）搅拌+冷废钢。在吹气搅拌的同时，加入轻型、清洁废钢，借助于废钢熔化吸热来降温。钢水温度降低1，需加废钢0.7kg/t。6.2 如果按预定目标温度出钢，钢水又要进行炉外精炼处理，由于处理过程中的热损失，就不能保证所要求的中间包浇注温度，这样需要在钢包进行热补偿，采用方法有：（1）电弧加热法：利用石墨电极产生高温电弧（4000）加热钢水。钢包容量越大，加热效率越高。如20t钢包，加热效率为30%，250t钢包，加热效率为75%，升温速度为36/min。（2）感应加热法：利用线圈产生的交流磁场在钢水中产生感应电势使其钢水加热。加热效率可达70%，升温速度为2.5/min。（3）等离子加热法：气体（如氩、氮）被 加热到高温会变成等离子状态，利用高温等离子体（温度可达3000以上）来加热钢水，升温速度为56/min，热效率可达7080%。7、连铸钢水为什么要进行吹氩气搅拌？从转炉出到钢包的钢水，在钢包内钢水温度分布是不均匀的，由于包衬吸热和钢包表面的散热，在包衬周围钢水温度较低，而钢包中心区域温度较高。如25t钢包，上、下层温差为70100，50t为6070。这样如把钢水注入中间包，由于中间包衬的吸热再加上钢包底部钢水温度较低，就会造成中间包钢水温度降低过大而接近液相线温度，导致水口冻钢，浇注中断。另外，钢包上、下部钢水温度低而中间温度高的特点，也会导致浇注过程中中间包钢水温度前、后期低，中期温度高，这样会引起结晶器坯壳生长厚度的不均匀性，同时对铸坯内部质量也有不利影响。因此，各厂都规定供给连铸的钢水必须进行钢包吹氩气搅拌，以使浇注过程中钢水温度稳定均匀。吹氩气搅拌已成为保证连铸钢水质量必要的技术措施。钢包吹氩气搅拌钢水的目的是： 均匀钢水温度：对25t钢包吹氩搅拌钢水试验表明，吹氩气1min降温约10。吹气搅拌后浇注前、中期中间包钢水温度差平均为3；而未吹气搅拌的炉次，前、中期钢水温差为14。这说明吹气搅拌促使钢包上、下钢水温度的均匀。 均匀钢水成分；出钢时在钢包内加入大量的铁合金（如硅锰、硅铁等），吹氩搅拌可使钢水成分均匀。 促使夹杂物碰撞上浮，如某厂30t钢包吹氩3min，氧化物夹杂平均减少28%，总氧含量降低17.5%。吹氩时，吹气压力和流量的控制应以不使钢水裸露翻腾为原则，否则钢水二次氧化严重，而且会使钢中氮和夹杂物含量有所增加。8、钢包吹氩气搅拌的吹气流量和吹气压力的确定：吹气流量和压力的选择是影响钢包吹气搅拌效果的一个重要参数。吹入钢水中的气体，分散成无数的小气泡而上浮，同时，在高温钢水中气体被加热而膨胀，这样产生的上浮力，抽引相当于吹入气体体积50100倍钢水进行循环流动，从而产生了强烈的搅拌作用。随着吹气量的增加，搅拌强度增大。然而吹气量的增加是有一个临界值的。如果吹气量超过某一临界值，吹入的气体从钢包底部向上部形成所谓贯穿流，容易引起钢水发生喷溅，加重了钢水的二次氧化，减轻了搅拌强度。吹入的气量是与吹气压力、吹气喷嘴结构等因素有关的，可由试验决定。在生产中人们通常根据不冲破钢包渣层裸露钢水为原则来确定吹气压力。如70t钢包，底吹氩量为0.3Nm3/min左右,吹氩35min,钢中总氧含量减少4060%。吹气搅拌时间应大于钢水温度和成分混匀时间，生产经验表明，吹气搅拌35min就可满足要求。9、连铸钢水成分控制有哪些要求？钢水成分的控制首先应满足钢种规格的要求。钢水中含有的元素大致可分为以下几类： 合金元素：有意加入到钢水中，使其达到规定的成分范围，保证钢的机械性能和使用性能。 杂质元素：是指不希望在钢中存在的，也不是有意加入的元素，对钢的性能起有害作用。如硫（S）、磷（P）。 残余元素：是指由原材料（如废钢），或耐火材料带入钢中而不是有意加入的元素如砷（As）、锑（Sb）、锡（Sn）、铜（Cu）等，它们对钢的热脆性、腐蚀性有不良影响。 微量元素：有意加入钢中的元素，如加入钢中硼（B）、铌（Nb）、钒（V）、钛（Ti）改变产品某一性能，其含量均小于0.1%。钢中这些元素有的是有意加入的，有的是因清除不净留下来的，它们对钢水的浇注性能和产品质量有重要影响。对连铸钢水成分控制的要求是：9.1成分稳定性：为保证多炉连浇时工艺操作稳定性和铸坯质量的均匀性，必须要求各炉钢水成分控制在较窄的范围内，来保证各炉钢水成分的相对稳定。9.2钢水可浇性：中间包水口直径小，浇注时间长，必须保证钢水具有良好的流动性，不堵塞、冻结水口。9.3抗裂纹敏感性：由于铸坯在连铸机内边运动边凝固，受到外力作用和冷却水的强制冷却，坯壳容易产生裂纹，因此对钢的高温力学性能有强烈降低作用的元素如硫（S）、磷（P）、应加以限制，以提高铸坯抗裂纹的能力。9.4钢水纯净度：应尽可能减少钢水在浇注过程中的再污染，减少或杜绝钢中夹杂物的来源，提高产品质量。10、连铸钢水常规成分控制有哪些要求？浇注过程中对钢水常规元素的控制要求是：碳（C）：是对钢的性能影响最大的基本元素。若多炉连浇时，各炉之间钢水中碳含量差别要求小于0.02%。实践证明，钢中C=0.120.17%，连铸坯易产生纵裂、角裂、甚至造成漏钢事故。为了减少这类钢对裂纹的敏感性，通常在保证机械性能的前提下，把钢的含碳量控制在0.160.22%范围内，而把锰（Mn）含量提高到0.70.8%。硅（Si）、锰（Mn）含量控制：硅、锰含量既影响钢的机械性能，又影响钢水的可浇性。首先要求把钢中硅、锰含量控制在较窄的范围内（波动值Si0.05%、Mn0.10%），以保证连浇炉次铸坯中硅、锰含量的稳定。其次要求适当提高Mn/Si比。Mn/Si大于3.0，可得到完全液态的脱氧产物，以改善钢水的流动性。因此，应在钢种成分允许的范围内适当增加Mn/Si比，使生成的脱氧产物（MnOSiO2）为液态。如以Q235钢为例，规格成分Si为0.120.30%,Mn为0.40.6%。如按成分中限控制，Mn/Si比为2.5，此时脱氧产物为SiO2，它熔点高呈固态，使钢水的流动性变差，影响了钢水的可浇性。如将Si按中、下限控制，Mn按中、上限控制，把Mn/Si比控制在3.0左右，此时钢水的脱氧生成物为液态的硅酸锰（MnOSiO2），改善了钢水流动性，保证了连铸顺行。因此，在成分规格范围内，调整Si、Mn含量，保持Mn/Si大于3.0，以改善钢水的可浇性，这是连铸硅镇静钢的一个特点。11、连铸钢水其他元素含量控制有哪些要求？钢中的碳和合金元素（硅Si、锰Mn、铬Cr、镍Ni）含量应按钢种规格要求进行严格控制，还应对其它元素进行严格控制。有害元素（硫S、磷P）含量：S、P是由原料中带入的。除个别钢种（如易切削钢）要求含有较高S外，绝大部分钢种根据产品用途对S、P含量有严格的限制。S对钢的热裂纹敏感性有突出的影响，S大于0.025%时，钢的延性有明显的下降，铸坯裂纹加重；P会使钢的晶界脆性增加，裂纹敏感性增强。因此对于连铸钢水要求S小于0.03%,最好S小于0.025%，或S+P小于0.050%才能防止铸坯产生热裂纹。目前，世界各国不少钢厂利用铁水预处理和炉外精炼的方法来降低钢中S、P含量，有的产品如石油管线用钢要求钢中S含量小于0.005%。残余元素含量：钢中残余元素如铜、锡、铅、锑等，通常是由废钢带入的，而在冶炼中不能去除而残留在钢中。连铸坯在冷却过程中由于铁的氧化，这些元素在晶界富集，造成铸坯表面裂纹。因此应精选废钢或废钢搭配使用，控制钢水中铜小于0.2%，锡、砷、锑含量小于0.10%。微量元素：为了改善钢的使用性能，出钢合金化时，有意加入微合金元素，使其在钢水中保持其一定含量，如钢中含有微合金元素铌Nb、钒V，可提高钢的韧性，增加抗硫化氢腐蚀能力。12、什么叫钢水炉外精炼？炉外精炼是把转炉或电炉中所炼的钢水移到另一个容器中（主要是钢包）进行精炼的过程。也叫“二次炼钢”或钢包精炼。炉外精炼把传统的炼钢分为两步。（1）初炼：在氧化性气氛下进行炉料的熔化、脱磷、脱碳和主合金化。（2）精炼：在真空、惰性气氛或可控气氛下进行脱氧、脱硫、去除夹杂、夹杂物变性、微调成分、控制钢水温度等。炉外精炼在现代化的钢铁生产流程中已成为一个不可缺少的环节。尤其是炉外精炼与连铸相配合，是保证连铸生产顺行、扩大连铸品种、提高铸坯质量的重要手段。在炼钢生产流程中，采用转炉（电炉）炉外精炼连铸已成为钢厂技术改造的普遍模式。13、炉外精炼工艺特点和冶金作用是什么？各种炉外精炼方法的工艺各异，共同特点是：（1）有一个理想的精炼气氛，如真空、惰性气体或还原性气体。（2）采用电磁力、吹惰性气体搅拌钢水。（3）为补偿精炼过程中的钢水温降损失，采用电弧、等离子、化学法等加热方法。炉外精炼主要是在钢包内完成的。总的来说，有以下冶金作用：钢水温度和成分均匀化。微调成分使成品钢的化学成分控制在很窄的范围之内。把钢中硫含量降到非常低（如S小于0.005%）。降低钢中的氢氮含量（如H小于2ppm）。改变钢中夹杂物形态和组成。去除有害元素。调整温度。钢包精炼方法不同，采用的工艺操作也不相同，所达到的冶金效果也不一样。要结合生产的钢种、产品质量来选择合适的炉外精炼方法。第二章 连续铸钢工艺1、弧形连铸机有哪此特点？（本公司连铸机类型）立式和立弯式连铸机的结晶器都是直的，而弧形连铸机采用的是具有某一曲率半径的弧形结晶器，其结晶器、二次冷却装置都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧度上。铸坯在结晶器内凝固时就已弯曲，带液芯的铸坯从结晶器拉出来，沿着弧形轨道运行，继续喷水冷却，在四分之一圆弧处完成凝固，然后矫直并拉出送至切割站。弧形连铸机的高度仅为三分之一，建设费用低，钢水静压力小，铸坯在辊间的鼓肚小，铸坯质量好；加长机身也比较容易，故可高速浇注，生产率高。弧形连铸机的缺点是：因铸坯弯曲矫直，容易引起内部裂纹；铸坯内夹杂物分布不均匀，内弧侧存在夹杂物的集聚；设备较为复杂，维修也较困难。弧形连铸机虽有缺点，但由于在设备和工艺上的技术进步，仍然是世界各国钢厂采用最多的一种机型。2、什么叫负滑脱？当结晶器下振的速度大于拉坯速度时，铸坯对结晶器的相对运动为向上，即逆着拉坯方向的运动，这种运动称负滑脱或称负滑动。3、结晶器振动频率用什么数学模型控制？对正弦式振动负滑脱率vv= %式中： Vm结晶器振动平均速度m/min； V拉坯速度m/min。结晶器振动速度vm可用下式表示Vm=（fh/1000）sin2f式中：h振幅mm。由上式可求得结晶器振动的平均速度Vm=2fh将Vm代入负滑脱率式中即可求得振动频率f： 在连铸机中v皆取定值，那么频率与拉速便成线性关系，用这个关系式来控制随拉速变化而变化的振动频率，这个公式就是用负滑脱率控制振动频率的数学模型，这个模型广泛应用于国内外连铸生产中。4、如何减小铸坯振痕？为了防止拉漏，减小结晶器阻力，采取了结晶器振动技术，但是由于结晶器振动，在铸坯表面产生了横向痕迹，此痕迹称振痕，振痕为沟状，其间距h=v/f，其中V为拉坯速度，f为振动频率。研究表明，振痕处易形成裂纹和成份的偏析，随着振痕深度的加深而加重。因此减小振痕深度是改善铸坯表面质量极为有效的措施。振痕深度与结晶器振动负滑脱时间有关，负滑脱时间越短，振痕深度就越浅。负滑脱时间又与结晶器振动频率和振幅有关，它可用下式表示：tm=式中f 振动频率，l/min；V 拉坯速度，m/min；h 振幅，mm。由上式可见，高频率小振幅可以减小负滑脱时间tm。为此近代连铸机广泛采用高频率小振幅来减小振痕深度改善铸坯表面质量。目前最高频率已达到400 l/min，振幅在24mm。研究表明，振痕深度与保护渣粘度以及消耗量有关，粘度大，消耗量少，可以减小振痕深度。5、中间包的作用是什么？中间包是一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。它的作用是：（1）降低钢水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平衡地将钢水注入结晶器；（2）促使钢水中的夹杂物进一步上浮，以净化钢液；（3）分流钢水。对多流连铸机，通过中间包将钢水分配到各个结晶器；（4）贮存钢水。在多炉连浇更换钢包时不减拉速，为多炉连浇创造条件。可见，中间包的作用主要是减压、稳流、去夹杂、贮存和分流钢水。6、所谓“中间包冶金”的含义是什么？随着对钢的质量要求日益提高，开发了各种钢包精炼技术，其目的就是提高纯净度，把钢水净化“干净”些。而中间包是连铸钢包与结晶器间的一个耐火材料容器。经过炉外精炼的钢水可以说是“干净”了，但浇到中间包又可能再污染。因此，不应把中间包看作是简单的钢水过渡容器，而应把它看成为一个连续的冶金反应器，钢包精炼中采用的措施可以移植到中间包，以进一步净化钢液。为此提出了中间包冶金的概念，受到了人们的重视。中间包冶金的功能是：（1）净化功能。为生产高纯净度的钢，在中间包采用挡墙加坝、吹氩、陶瓷过滤器等措施，可大幅度降低钢中非金属夹杂物含量，且在生产上已取得了明显的效果。（2）调温功能。为使浇注过程中中间包前、中、后期钢水温差小于5，接近液相线温度浇注，扩大铸坯等轴晶区，减少中心偏析，可采取向中间包加小块废钢、喷吹铁粉等措施以调节钢水温度。（3）成分微调。由中间包塞杆中心孔向结晶器喂入铝、钛、硼等包芯线，实现钢中微合金成分的微调，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞。（4）精炼功能。在中间包钢水表面加入双层渣吸收钢中上浮的夹杂物，或者在中间包喂钙线改变Al2O3夹杂形态，防止水口堵塞。（5）加热功能。在中间包采用感应加热和等离子加热等措施，准确控制钢水浇注温度在35。7、中间包钢水停留时间的定义及其意义是什么？钢包注流进入中间包到流入结晶器路程中，钢水在中间包所经历的时间叫停留时间。它的定义是：t=V/Q式中t钢水在中间包的停留时间，min；V中间包钢水容积或钢水重量，m3或t；Q中间包钢水流量，t/min。如中间包钢水重量为18t，浇注方坯150150mm2，拉速v为2.6m/min,则钢水流量Q：Q = 0.150.152.67.04 = 1.638t/min所以 t=18/1.63811min也就是说钢水在中间包停留时间为11min。如果在中间包内钢水很快的从水口流到结晶器内，则夹杂物就来不及上浮。总的原则是：在中间包内钢水停留时间越长，则夹杂物就有充分时间上浮，钢水就越干净。为增加钢水停留时间，有效的办法就是采用大容量、深熔池的中间包。8、中间包加挡墙和坝的目的何在？由中间包容量与中间包钢水量求出的钢水停留时间称为理论停留时间，然而实际生产中，中间包内钢水流动是不均匀的，有的地方快，有的地方慢，尤其是中间包底部区域存在有不活跃的钢水停滞区，夹杂物上浮困难。钢水在中间包的实际平均停留时间要比理论的平均停留时间要短些。为了充分有效的利用中间包容积，促进夹杂物上浮，采取的措施是在中间包加挡墙和坝，其目的：消除中间包底部的死区。改善钢水流动的轨迹，使流动沿钢渣界面流动，缩短夹杂物上浮距离，有利于渣子吸收。挡墙的作用还能将钢包注流冲击所引起的强烈涡流限制在局部区域，防止紊流扩散引起表面波动把渣子卷入钢水内部。挡墙和坝的位置和尺寸，应结合实际中间包采用水模型试验来决定，然后在生产中应用。某钢厂3#和4#连铸机10t中间包使用挡墙后，在其他工艺条件不变的条件下，可使中间包钢水夹杂物降低约30%，铸坯中夹杂减少3040%。有的试验指出；中间包使用挡墙和坝以后，提高了钢清洁度水平。不用挡墙板坯表面铝酸盐夹杂为2.9%，加挡墙为2.1%，使用挡墙和坝，板坯表面夹杂由2.1%减到0.3%。9、什么叫中间包钢水临界液面高度？从生活经验可知，在一个容器中放满水后，水从底部孔流出，当液面降到一定高度后，在出水孔上方产生了旋涡。这种现象在中间包也同样存在。临界高度有两种情况：一是开浇前中间包钢水充满到多高而开浇；二是到浇注末期钢液面降到多高时停止浇注。两者都存在一个临界高度，如果低于临界高度，钢水面产生旋涡把渣子卷入结晶器，使钢中夹杂物增加，以致使产品报废。中间包液面到了一个临界高度就停止浇注，中间包就有残钢损失，使钢水收得率降低。如40t中间包连浇4炉后，留下10t钢水，收得率损失0.86%；留下12.5t钢水，收得率损失1.08%。连浇炉数增加，浇到最低液面而达到最佳收得率，又不卷渣而得到良好的铸坯质量，这是最佳的选择。钢水收得率损失与铸坯质量两者之间的矛盾处理主要决定于产品质量。如果产品质量对夹杂物要求很严格，则宁可损失点钢水；如果对质量要求不那么严格，对临界液面高度也就不那么苛刻了。临界液面高度可通过水模型试验观察来决定。根据中间包容量不同，钢液面下降临界高度一般为200300mm。根据理论临界液面高度，结合所使用中包结构及生产节奏控制情况，可制定中包浇注最低控制液面如本厂：600mm。10、中间包钢水流动有哪些特点？一般用流动速度、流动轨迹和紊流强度来描述流体流动特征。中间包流动特点：（1）钢包注流相当于一个“喷射泵”的作用，把周围空气卷入到中间包钢液中而破裂为很小的气泡，形成附加环流，加重了钢水的二次氧化。（2）钢包注流进入中间包的冲击区，是一个高度紊流的区域，容易造成卷渣。（3）形成旋涡。浇注末期，中间包液面降到临界高度时，在水口上方形成旋涡，把渣子卷入结晶器，同时，中间包注流不稳定，搅动了结晶器钢液的流动。（4）表面波形成，在开浇、换钢包和浇注末期中间包钢液面不稳定时，容易产生表面波而导致把渣子卷入钢水内部。因此，由中间包内钢水流动产生的不稳定状态，会使二次氧化加剧；把渣子卷入钢水内部，严重影响钢的清洁度，为此，应设法减轻由流动带来的害处，采用以下措施：（1）使用大容量，深熔池的中间包。（2）钢包到中间包使用长水口，既可保护钢流不受二次氧化，也可减轻钢流冲击区的紊流，防止了卷渣。（3）设置挡墙和坝来控制流动轨迹，防止冲击区紊流的扩散。（4）连浇换钢包时，应设法不使液面波动过大。11、敞开浇注和长水口浇注对中间包钢水流动有何影响？中间包保持正常液位，钢包注流为敞开浇注，中间包钢水流动特点是：1）注流冲击区的紊流引起钢水表面波浪运动，容易造成卷渣。2）沿钢渣界面有剪切力作用，把渣子卷入内部。中间包保持正常液位，采用长水口浇注，中间包钢水流动特点是：1）钢渣界面流动剪切力减轻。2）减轻了注流引起的紊流和波浪运动。如果中间包加挡墙和坝联合使用，则卷渣有明显的减少。不管中间包结构如何，引起中间包卷渣的流动是：注流冲击区紊流、钢渣界面的表面波和旋涡流动。因此，采用长水口浇注、深熔池中间包、加挡墙和坝等是防止卷渣的有效措施。12、中间包覆盖剂的作用是什么？中间包覆盖剂的功能是：1）绝热保温防止散热；2）吸收上浮的夹杂物（如Al2O3、钙铝酸盐）；3）隔绝空气，防止空气中的氧进入钢水，杜绝二次氧化。在中间包加炭化稻壳，可完成上述第1和第3两个作用。而稻壳灰不能在钢液面形成液渣层，故不能完成第2个作用。然而，对于产品质量要求严格的钢种，必须降低钢中非金属夹杂物含量，尤其是Al2O3夹杂，以防止产品出现裂纹、黑线等缺陷。为此中间包衬采用碱性耐火材料（镁质绝热板或镁质涂层），中间包采用双层覆盖渣，即钢水面上熔融保护渣子发挥吸收Al2O3等夹杂的作用，再加稻壳灰起绝热保温作用。中间包保护渣与结晶器保护渣组成上有所不同，因为中间包衬为碱性，为防止包衬侵蚀太快，保护渣必须有较高的碱度，有良好的吸收夹杂物能力。国内某厂中间包用镁质绝热板，中间包保护渣成分为：CaO 39.58%，SiO219.26% ，Al2O313.33%，BaO10.5%，Caf25.0%，C5.0%。渣子软化温度1280。浇注过程中，渣子熔化均匀，渣中SiO2 、Al2O3含量有一定的增加，具有良好的吸收夹杂物的能力。13、什么叫钢水的二次氧化？钢水经过炉外精炼后得到了温度和成分合格的钢水，有的钢种经过RH真空处理后，钢水中总氧含量可达1020ppm，可以说钢水是非常干净了。但是钢水从钢包中间包结晶器传递过程中，钢水与空气、钢水与包衬、钢水与炉渣、钢水与水口之间会发生物理和化学作用，洁净的钢水又重新被污染，使炉外精炼的效果前功尽弃。在下一步的加工过程中也无法弥补这一损失了。广义上讲，把浇注过程中钢水与空气、耐火材料、炉渣之间的相互化学反应生成的氧化产物，使钢水重新被污染的过程叫二次氧化，留在钢中的二次氧化产物一般称为外来夹杂。14、钢水二次氧化的产物有何特点？（1）夹杂物组成复杂，一般是多种氧化物组成的复合相；（2）夹杂物颗粒尺寸大，一般大于50m的夹杂物叫大颗粒夹杂物。有的含钙、铝、硅、锰的氧化物夹杂直径达200m以上；（3）形状不规则，有球形、多角形等；（4）夹杂物在钢中呈偶然性分布；（5）平衡氧差异，钢水与空气中的氧之间平衡，空气中氧可源源不断供给钢水，氧化钢中的元素。在浇注过程中，钢水二次氧化生成的大颗粒夹杂物，有的上浮、有的可能留在钢中，成为钢中夹杂物的重要来源。钢中大颗粒夹杂物对产品质量带来极大的危害，是影响深冲薄板表面质量和冲裂以及厚板和超声波探伤报警不合格的根源。要提高钢的清洁度，就是要减少钢中夹杂物，尤其是大颗粒夹杂物，关键是防止在浇注过程中钢水二次氧化。15、连铸过程中钢水二次氧化有哪些来源？连铸过程中钢水二次氧化的来源有：（1）钢包注流和中间包注流与空气的相互作用：（2）中间包钢水表面和结晶器钢水表面与空气的相互作用；（3）钢水与中间包衬耐火材料的相互作用；（4）钢水与浸入式水口相互作用；（5）钢水与中间包、结晶器保护渣相互作用。这些作用使钢水中的铝、硅、锰等元素发生氧化，生成的氧化产物是连铸坯中大颗粒夹杂的主要来源。16、注流的二次氧化有何特点，有哪些防范措施？若钢包中间包结晶器均为敞开浇注，为光滑的圆柱形注流，其长度为l，直径为d，则注流比表面积（即单位重量钢水所占的表面积F）：由此式可知，注流比表面积与水口直径成反比。水口直径越小，比表面积越大，与空气接触面积也就越大，钢水二次氧化也就越严重。小方坯中间包定径水口一般为1517.5mm，而钢包水口直径一般为5060mm，可见中间包注流二次氧化是相当严重。注流比表面还与注流形态有关。试验指出，注流有3种形态：光滑致密注流，比表面最小，估计从空气中吸氧为0.7ppm；注流表面呈波浪状，比表面积增加，估计吸氧为2040ppm；注流成为散流（如水口打不开烧氧），比表面积大大增加，吸氧也大大增加。除注流本身吸氧外，注流从水口下落过程中，速度高（约为35m/s），象一个真空喷射泵的作用，注流把周围空气带入中间包的冲击区，破裂成无数的小气泡，形成强烈的环境，加重钢水二次氧化。卷入空气量是与注流表面状态有关的。如注流为散流，每个液滴都卷入空气，其吸氧速率比光滑圆流大约60倍。中间包和结晶器钢水面裸露在空气中，空气中的氧会进入钢水，尤其是由于钢水流动使表面不断波动和更新，吸氧更为严重。理论计算指出，由于注流冲击所引起的中间包钢水强制流动，使钢水裸露表面在1.15s就更新一次，也就是1min更新52次，使吸氧面积大大增加，二次氧化加剧。如小方坯敞开浇注，在结晶器钢水面生成的浮渣，就是钢水从空气中吸氧的二次氧化产物。因此，为了防止钢水从空气吸氧，应采取的措施是：（1）浇钢操作上，应保持注流为光滑的圆流，防止散流；（2）采用滑动水口，更准确的调节水口流量；（3）钢包中间包采用长水口保护，而中间包结晶器采用浸入式水口保护，以杜绝钢水与空气接触。（4）对于小方坯敞开浇注，中间包结晶器采用气体保护注流，防止二次氧化。（5）中间包、结晶器应用保护渣隔绝空气，防止钢水吸氧。17、连铸时为什么要调节中间包钢水流量？进行连铸时，中间包操作是重要的一环，能否准确平衡地向结晶器供给钢水，对于防止漏钢事故以及铸坯表面和内部缺陷的产生关系很大。如钢水供给过多，就会发生从结晶器上口溢钢的事故，供给钢水太少，则结晶器内钢液面下降，给操作和铸坯质量带来不利影响。支配钢水从中间包流出的主要因素是中间包内钢液深度和中间包水口直径。钢液面深度一般为600850mm。浇注过程中水口侵蚀使直径扩大，或水口堵塞使直径减小，都会对流量带来影响。中间包钢液面深度对铸坯中夹杂物有很大影响。钢液面太浅，会使中间包表面的渣子卷入结晶器故深度必须保持在300mm以上。为了增加钢水在中间包内的停留时间，使夹杂物充分上浮，要求钢液深度更大些为好。18、对连铸中间包有什么要求？如果直接将钢水从钢包浇入到结晶器内，就会对浇注操作的控制和铸坯质量带来不利影响。因此，必须在钢包与结晶器之间设一个中间容器接受来自钢包的钢水，然后再以稳定流速浇入结晶器。中间包的作用如下：钢水的储存器，控制注入结晶器的钢水量；钢水的分配器，中间包底装多个水口，实行多流浇铸；钢水的缓冲器，使钢水压力稳定，钢流平稳；钢水清洁器，使钢水在中间包内停留一段时间（如510min），有利于钢水中夹杂物和混入的渣滴上浮；可以实行多炉连浇，为更换钢包创造条件。中间包容量一般为钢包容量的2040%。为提高钢的质量，目前中间包在向大容积、深熔池方向发展。如有的板坯连铸中间包容量达90t，钢液深度达1300mm。19、钢水在结晶器内是如何凝固的？当高温钢水浇入结晶器，钢水与水冷的铜壁接触，就会迅速凝固形成很薄的初生坯壳。由于钢水静压力的作用，生成的坯壳与铜壁紧贴在一起，此时钢水热量能迅速传给铜壁，被冷却水带走。随着凝固的继续进行，坯壳逐渐增厚，坯壳企图收缩离开铜壁，而钢水静压力又把坯壳挤靠到铜壁，这个收缩挤靠过程反复进行。当坯壳厚度达到能抵抗钢水静压力时，坯壳就脱离铜壁，这样在铜壁与坯壳之间形成了空气缝隙（叫气隙）时增加了传热的阻力，延缓了坯壳厚度的增长。气隙一般是在结晶器下部形成。所以结晶器内钢水凝固放出的热量是通过凝固壳气隙铜壁冷却水导出的。冷却水带走的热量占结晶器总散热量的96%左右。20、结晶器的振动参数有哪些？结晶器的主要振动参数是振幅和频率。结晶器振动波形、频率和振幅要根据铸坯断面尺寸和浇注速度来合理选择。结晶器上下振动一次的时间叫振动周期，单位为秒。结晶器每分钟振动次数叫频率，单位是次/分。结晶器从最高位置下降到最低位置或从最低位置上升到最高位置所移动的距离，称为行程或振幅，单位为毫米。一般情况下，频率越高，则振幅越小，可使铸坯表面上的振动波纹较浅，振痕变短，有利于提高铸坯表面质量。因此结晶器采用高频率小振幅是一个发展方向。21、对结晶器倒锥度的要求是什么？钢水浇入结晶器冷却凝固生成坯壳，进而收缩脱离铜壁，形成气隙，使传热减慢，延缓了坯壳生长。为了减少气隙，加速钢水的传热和坯壳生长，通常将结晶器做成下口断面比上口断面小，这称为结晶器的倒锥度。依钢种不同，倒锥度是不一样的。小方坯结晶器倒锥度取每米0.40.9%；倒锥度是十分重要的参数。倒锥度过小，可使坯壳过早脱离铜壁产生气隙，降低冷却效果，或使出结晶器的坯壳厚度不够，产生拉漏事故；倒锥度过大，容易导致坯壳与结晶器铜壁之间的挤压力过大，加速了铜壁的磨损。22、结晶器内钢水液面为什么要控制？钢水浇入到结晶器里，为了防止钢水溢出，钢水面必须低于结晶器上口100mm。在浇注过程中，钢水面波动太大，会卷入渣子，在铸坯表面形成皮下夹渣，影响铸坯质量。经验指出，钢液面波动在10mm以内时，就可避免产生皮下夹渣。结晶器内钢液面的稳定性决定于中间包浇入到结晶器内的钢水量，和从结晶器内拉出的铸坯量的平衡。如果拉速一定时，结晶器钢液面升高，中间包水口可关小些；钢液面太低，中间包水口就可开大一些。如果中间包水口流量一定，结晶器钢液面升高，拉速就应快一些；液面太低，拉速就应慢一些。连铸生产上，除人工用目测控制钢液面外，还有用同位素铯、电磁、和红外线光学等自动控制方法。23、连铸结晶器的作用是什么？结晶器是连铸机的关键部件。它的作用是：（1）在尽可能高的拉速下，保证出结晶器坯壳厚度，防止拉漏。（2）铸坯周边厚度要均匀。钢水在结晶器中的凝固行为对铸坯表面质量和铸机的正常生产有重大影响。故对结晶器有以下要求：（1）为使钢水迅速凝固，结晶器壁应有良好的导热性和水冷条件。（2）为使凝固的初生坯壳与结晶器内壁不粘结，磨擦力小，在浇注过程中结晶器应作上下往复运动并加润滑剂。（3）为使钢坯形状正确，避免因结晶器变形而影响拉坯，结晶器应有足够的刚性。（4）结晶器的结构要简单，重量要轻。结晶器是由导热性非常好的铜和铜合金做内衬，外面套有夹套通水冷却。它本身结构分为铜内壁、外套和水槽3部分。24、向结晶器加保护渣操作应注意哪些问题？向结晶器加保护渣应注意：（1）渣子的加入应在开浇基本完成之后才加入（加入后10秒内完成套浸入式水口操作）；（2）保护渣加入应少加、勤加、均匀；（3）液面波动时，保护渣加入应在液位上升过程中完成；（4）保护渣不得加到结晶器角部处。25、浇注过程中如何监视保护渣熔融状况？（1）测定液渣层厚度。正常状况应使液渣层厚度保持在815mm范围内。如果液渣层太厚（20mm）或太薄“5mm”应及时调整。（2）取液渣样倒在铁板上观察其流动性、玻璃化程度和渣子均匀性。（3）结晶器面上保护渣结块或渣圈应及时挑出。（4）监视渣粉的消耗。26、连铸二次冷却的作用是什么？在结晶器内仅凝固了20%左右钢水量，还有约80%钢水尚未凝固。从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳（815mm），而中心仍然是高温钢水，边运行边凝固，结果形成一个很长的液相穴。为使铸坯继续凝固，从结晶器出口到拉矫机长度内设置一个喷水冷却区。在二次冷却区设有喷水系统和按弧形排列的一系列夹辊，起支承铸坯和导向作用，使铸坯沿一定弧形轨道运行时，不致产生鼓肚变形。对二次冷却的要求是：将雾化的水直接喷射到高温铸坯的表面上，加速了热量的传递，使铸坯迅速凝固；铸坯表面纵向和横向温度的分布要尽可能均匀，防止温度突然的变化；铸坯一边走，一边凝固，到达铸机最后一对夹辊之前应完全凝固。在连铸机下部由于钢水静压力大，在二次冷却区必须防止铸坯鼓肚变形。27、什么叫做二次冷却区的冷却强度？二次冷却区的冷却强度，一般用比水量来表示。比水量的定义是：在单位时间内消耗的冷却水量与通过二次冷却区的铸坯重量的比值，单位为升/公斤钢。此比值是因钢种、铸坯尺寸、铸机形式不同而变化的。二次冷却区各段水量分配原则：既要使铸坯散热快，又要防止铸坯内外有过大的温度差而引起热应力，使铸坯产生裂纹。因此，水量应从铸机上部到下部逐渐减少。对弧形铸机，二次冷却区圆弧上半段的内外弧基本上对称喷水，而在圆弧下半段尤其是进入水平段前后，喷射到内弧表面的冷却水能在铸坯弧面上流动停留，而喷射到外弧表面上的水会迅速流失，故内外弧应采用不同的喷水量。一般是内弧侧约为外弧侧的二分之一到三分之一。28、对二次冷却区喷水系统的要求是什么？二次冷却区喷水装置是由总管、支管和喷嘴等组成。在二冷区采用喷嘴喷水能使水充分雾化，并具有较高的喷射速度，均匀地喷射到铸坯上。喷嘴虽小，但用量大，故要求结构简单，加工制造容易，便于装卸，成本低。目前，连铸机上都使用压力喷嘴。喷嘴结构形式有扁喷嘴、圆锥形喷嘴、螺旋形喷嘴等。一般当喷水压力为400600kpa时，每个喷嘴流量为每分钟36L。喷嘴的布置应以实现铸坯均匀冷却为原则。对于方坯连铸机，每段每个面都要安一个喷嘴。冷却水要净化，以防止喷嘴堵塞。29、连铸二次冷却区喷嘴有哪些要求？喷嘴是由铜做的。喷嘴结构有扁形和锥形之分。锥形喷嘴的喷水形貌有圆形、方形，扁平形；扁形喷嘴喷水流量大，用于出结晶器下部冷却。选择喷嘴时必须考虑以下几点：（1）能把水雾化成细的水滴，又有较高的喷射速度，打到高温铸坯上易于蒸发。（2）到达铸坯表面的水滴，覆盖面要大且均匀。（3）在铸坯内弧表面积累的水要少。30、连铸二次冷却制度制订的原则是什么？从传热观点看，要提高二次冷却区喷雾水滴与铸坯之间的传热，就是要增加水流密度，迅速将铸坯表面的热量带走；从冶金质量观点看，二次冷却区的水量和分布直接影响铸坯质量。因此，应从传热和冶金质量两方面综合考虑来选择合适的二次冷却制度。根据二次冷却区铸坯凝固传热原理可导出： 式中 W二次冷却区冷却水量，L/min； H液相穴长度，m； V拉速，m/min。上式说明，当拉速一定时，二次冷却区向铸坯表面的喷水量，沿铸机高度从上向下是逐渐递减的，这是水量分布的基本原则。要使水量从上到下连续递减，这在控制上是难以实现的，但又要尽可能保持在二次冷却区铸坯表面温度不要波动太大，因此，把连铸机二次冷却区分成若干个冷却段，如板坯57个冷却段，而在一个冷却段内保持相同的冷却水量，铸坯表面温度变化不大。31、如何提高连铸坯在二次冷却区的冷却效率？从结晶器拉出来的带液芯的铸坯，在二次冷却区接受喷水冷却继续凝固。以板坯连铸机为例，二次冷却区铸坯热量被带走的方式是：喷雾水滴的蒸发占33%，冷却水加热占25%，表面辐射占25%，铸坯与支承辊接触占17%。对连铸机来说，辐射和接触带走的热量是一定的。因此提高二次冷却区冷却效率的唯一办法，就是改善喷雾水滴与高温铸坯之间的传热效果。提高传热效果的办法是：增加单位时间内喷射到高温铸坯表面的水量，增加水滴喷射到铸坯表面的速度，喷出的水滴雾化要好，喷嘴安装的位置和距离要合适，并要防止喷嘴堵塞，及时检修更换喷嘴等。上述因素主要取决于喷嘴的结构和喷水条件（如水质、水流量、压力），必须予以充分重视。32、浇注过程水口为什么会堵塞？在浇注过程中，中间包水口和浸入式水口常常发生堵塞现象。轻者要烧氧，重者会使浇注中断停产。水口堵塞常是操作者头痛的问题。水口堵塞有两个方面的原因：一是水口冻死。这是钢水温度低、水口未烘烤好，钢水冷凝所致。适当提高钢水温度，加强中间包的烘烤就可解决。二是水口内壁有附着的沉积物造成水口狭窄乃至堵塞，浇铝镇静钢时尤为严重。对水口堵塞物的分析发现，堵塞物的主要组成是以Al2O3为主体的带有玻璃相和金属铁的混合物。Al2O3熔点高达2050，在钢水中以固体质点存在。钢水中有大量的悬浮的Al2O3夹杂物，而水口内壁上又存在一层熔融的玻璃体，当钢水流经水口时，固体的Al2O3就逐渐沉积在水口壁上。钢水中的Al2O3夹杂来源有4个方面：一是钢水中铝与水口耐火材料发生反应后的产物；二是空气中的氧与钢中的铝发生反应后的产物；三是钢水的脱氧产物；四是钢水温度降低而生成的产物。可以说，水口堵塞是上述4种现象综合作用的结果。33、防止水口堵塞有哪些措施？在连铸生产中，为防止中间包水口堵塞，采用以下方法：（1）选择合适的水口材质，如碳钢、低合金钢用石英水口或锆质水口，含铝钢种用铝碳水口。（2）气洗水口：在浸入式水口周围镶入多孔材料，向水口内壁吹入氩气，在钢水与水口壁之间形成一层氩气膜，阻止Al2O3沉积。氩气压力为0.20.35kg/cm2,流量为212L/min。（3）中间包塞棒吹氩：在塞棒中心管吹入氩气，把水口内壁的堵塞物冲走。但吹气压力和流量要合适，如流量太大，氩气泡会使结晶器钢水面翻腾，把保护渣卷入到钢水中而使夹杂物增加。（4）钙处理：Al2O3夹杂在钢水中呈固态、串簇状，是水口堵塞的根源。用变性处理把串簇状的固体Al2O3转变成球形呈液态的铝酸钙就可防止堵水口。为此向钢包内喷吹Si-Ca粉，喂钙丝，或加Si-Ca合金。目前广泛使用的是中间包塞棒吹氩和钙处理法。34、如何精确掌握要钢时间？ 计算每包钢水的平均浇注时间，其公式为：t=W0 /nWV解释式中： t浇注时间；W0 平均出钢量；W铸坯单重t/m；n流数 ；V平均拉速m/min； 注意生产过程中的断流及前一包钢水的储量，及时调整要钢时间，但必须在出钢前10 min最后确定。35、连铸过程中大包钢水短时供不上，应如何操作避免断流？ 根据实际情况，定径水口浇注时，若温度允许，应适当降低中包液面，控制拉速降低；塞棒浇注时，压把与拉速钮配合操作，降低拉速。 若大包浇完，中包已近拉尽