国外轮带式连铸机的发展及工艺特点

D0I:10.13374/j.issm1001-053x.1983.03.014 北京钢铁学院学报 1983年第3期 国外轮带式连铸机的发展及工艺特点 机械系徐宝升雷知行股维杰高秀民 摘要 本文介绍了轮带式连铸机的特点、研究状况及发展趋势，提出我国应采取切实 措施加速轮带式连铸机的研究。 轮带式连续铸钢机是近年来发展起来的一种新型逆铸装置，虽然它目前尚处于工业试验 阶段，有的刚刚开始用于生产，但是，由于这种连铸机的浇注速度比一般连铸机高2~5 倍，特别是在浇注70~130亮米的方坯时，能直接为小型轧机供坯，为实现钢还的连铸一 连轧开辟了一条途径，因而引起人们重视。日本钢铁界在评价这种连铸机时，称它为“尖端 的超高速度连铸技术”，并把它列为钢铁工业带根本性的革新技术之一。美国南方线材 公司在进行了轮带式连铸机的试验研究之后认为，“它提供了一种直接生户出成品的新方 法，这种方法能改善铸坯的质量，减少生产费用和基建费用”【®】。轮带式连铸机具有那些 特点，它的发展趋势如何，是一个值得研究的问题。 一、轮带式连铸机的发展 轮带式连铸机用于铜和铝的生产已有 四十多年。四十年代，意大利的Properzi 为了能以较快速度生：产小面的诗还，首 创了用一个大结晶轮和一条金属带生产铝 坯的轮带式连铸机【21，如图1所示。液 体金属通过浇口1注入水冷结晶纶2，轮 的外缘有槽，它与金属带构成所需的浇注 空腔。金属带由张紧轮3张紧，使金属带 与结晶轮紧贴。带子从外部喷水冷却。液 体金属在空腔内凝固，铸坯与结品轮同步 运动，随着轮子的转动，铸坯放送出。由 于铝、铜的棕点较低，导热性又比较好， 采用这种工艺获得了完全成功，并用于生 产。 1.浇口，2.结晶轮，3.张紧轮，4.金属带 Properzi方法的成功，以及丁艺I 图1 Properzi工艺 设备的进一步完善，使浇注速度进-·步提 高。1965年日本用这种工艺实现了铅和铜线的连特连轧，其作业线如图2。在该作业线上， 133

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 期 国外轮带式连铸机的发展及工艺特点 机械 系 徐 宝升 ，知 行 殷 维 杰 高秀 民 摘 要 本文介 绍 了轮 带 式连铸机 的特 点 、 研 究状 况及 发展 趋 势 ， 提 出我 国应采 取 切实 措 施 加 速轮 带 式连 铸机 的研 究 。 轮带 式 连续 铸钢 机 是 近年来发 展 坦来 的 一 种新 缈连铸装置 ， 虽 然它 目前 尚 处 于工 业试 验 阶段 ， 有 的 刚 刚开 始 用 于生产 ， 但 是 ， 由于这 种连 铸机 的 浇注速 度 比一 般 连 铸机 高 倍 ， 特 别 是 在浇注 毫 米的 方坯 时 ， 能 直接 为小 型 轧机 供坯 ， 为实现钢坯 的 连 铸 连 轧开 辟 了一 条途径 ， 因而 引起 人们 垂视 。 日本钢 铁 界在评 价 这 种 连铸机 时 ， 称它 为 “ 尖—端 的 超 高速 度连铸 技 术 ” ， 并把它 列 为钢 铁 工 业带 根 木 性的 革 新 技 术之一 ’ 】 。 美 国南方线材 公 司在进行 了轮带 式连 铸机 的试 验研 究之 后 认 为 ， “ 它 提 供 了一 种 直 接生产 出成 品 的新 方 法 ， 这 种方 法能 改 善铸 坯 的 质量 ， 减 少生产 费 用 和 基建 费用 ” ” 。 轮带 式 连 铸机具 有那些 特 点 ， 它 的发 展趋 势如何 ， 是一 个值得研 究 的 问题 。 一 、 轮 带式连 铸机 的发 展 轮带 式 连铸 机 用 于铜 和 铝的 生产 已有 四 十 多年 。 四 十年代 ， 意大 利 的 为 了能 以 较快速 度 生 产小 断面 的 铸还 ， 首 创 了用一 个大结 晶 轮 取卜一 条 金属 带 生 产铝 坯 的 轮 带 式连 铸机 〔 “ ， 如 图 所示 。 液 体金属通过 浇 口 注 入 水 冷结 晶伦 ， 轮 的 外 缘有槽 ， 它 与金属带构成 所需的 浇往 空 腔 。 金属 带 由张紧 轮 张紧 ， 使金 属 带 与结 晶轮紧 贴 。 带子 从外部喷水 冷却 。 液 体金属在 空腔 内凝 固 ， 铸坯 与结 晶轮 同 步 运 动 ， 随着 抡子 的 转 动 ， 铸坯 被 送 出 。 由 于 侣 、 铜 的 熔点 较低 ， 导 热性 又 比较 好 ， 采用 这 种工 艺 获得 了完 全成功 ， 并用 于 生 产 。 方 法的成 功 ， 以 及工 艺 和 设备 的 进一 步完 善 ， 使浇注 速 度 进一 步提 浇 口 ， 图 结 晶轮， 张 紧轮， 金 属带 工 艺 高 。 年 日本 用这 种工 艺实 现 了铝 和铜 线的 连铸 连 轧 ， 其 作业 线如 图 。 在该 作业 线 上 ， DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1983．03．014

由轮带式连铸机生产的21.8厘米2（3.38 时2)的方坯，通过16台连轧机组，生产 出9.5毫米(3/8时)的线材，它的小时产 量为4.2吨，最后一台轧机的轧制速度为 380米/分。 图2 Properzi连铸连轧作业线 Properzi方法的主要缺点是，金属 的注入和铸坯的引出都不很方便。1953年美国Southwire公司买了意大利的专利，并对该 工艺进行了改进【1，把金属的注入和铸坯的引出都配置在垂直的位置上，从而改善了浇注 条件，他们把这种型式的轮带式 连铸机称为SCR连铸机(Sou- thwire Continuous Rod) 采用这种工艺的连铸连轧生广产线 ●● 如图3，用以生产铝线和铜线。 铸坯从铸机引出，经过粗轧机轧 制后，直接进连轧机组，，最后 图3 Southwiret的连铸连轧生产线(SCR生产线) 轧制成6.35一14.3毫米(1/4~9/16时)的线材。 我国背岛、上的电线厂也有如图2的生产线，用以生产铝线。 五十年代，连续铸钢工艺已经成熟，但当时采用的是立式连铸机。这种连铸机由于整个 设备很高，建设费用大，因此在发展立式连续铸钢机的同时，许多国家就已经开始考虑如何 改进这种机型。由于轮带式连铸机在生产铝线和铜线方面的成功，人们试着把这种工艺用于 连续铸钢。1959年我系陈先霖教授进行了轮带式连续铸钢机的试验，研究过这种连铸机的工 艺特点与设备参数。1959年徐宝升在重钢三厂试验过轮瓦式连续铸钢机，用“瓦块”代替金 属带。在轮瓦式铸钢机的基础上，发展出了现今用于连续铸钢的主要机型弧形连铸机。随 后，1967年徐宝升又在重钢三厂进行了与P:∽perzi及SCR不同的新型轮带式铸钢机的试 验，铸出了质量良好的50×280毫米的扁钢坯。 中风 Y线濠面计 引出饭 新直根 拉舰 图4RC连铸机 国外把轮带式连铸机用于铸钢的试验是七十年代后期才开始的。1979年日本大三制钢公 司龟户工厂在日立制作所试验样机研究的基础上，建立了一台工业性的轮带式连铸机，简称1 RC连铸机(Rotary type Continuous Caster)),图4是RC连铸机的结构示意图'。 134

由轮带 式连铸机生产 的 厘 米 念 台 时 的方坯 ， 通过 台连轧机组 ， 生产 出 毫米 时 的 线 材 ， 它 的小时产 量 为 吨 ， 最后 一 台轧机的 轧 制 速 度为 米 分 。 方 法的 主 要缺点是 ， 金 属 图 连铸连 轧作业 线 的 注入 和铸坯 的 引 出都不很方 便 。 年 美 国 。 吐 公 司 买 了意大利的专利 ， 并对该 工 艺进行 了改 进 〔 “ ， 把 金属 的注 入 和铸坯 的 引 出都 配置 在 垂 直 的位置 上 ， 从而改善 了浇注 条件 ， 他们 把这种 型式 的 轮带 式 连铸机称为 连铸机 一 。 采 甩这种 工艺的 连铸连轧生产 线 如图 ， 用 以 生 产铝线和铜 线 。 铸坯 从铸机 引 出 ， 经过粗轧机轧 制后 ， 直接 进连轧机组 ， ， 最 后 图 的连铸连 轧生产 线 生产 线 轧带 成 一 毫米 时 的线 材 。 我国青岛 、 上鲜的 电线厂 也有如 图 的生 产线 ， 用 以 生产铝线 。 五十年代 ， 连 续铸钢 工 艺 已经成熟 ， 但 当 时采用 的是立式 连铸机 。 这种 连铸机由于整个 设备很高 ， 建 一 设费用大 ， 因此 在发展立式连续铸钢 机的 同时 ， 许 多国家 就 巳经开 始考虑如何 改 进这种机型 。 由于轮带 式 连 铸机在 生产铝线 和铜线方面的成功 ， 人们试着 把这种 工艺用 于 连续铸钢 。 年我系 陈先霖 教授 进行 了轮带式连 续铸钢 机 的试 验 ， 研 究过这种连铸机的工 艺特点 与设备 参数 。 年徐宝 升在重钢 三厂 试 验过轮瓦式 连续铸钢 机 ， 用 “ 瓦块 ” 代替 金 属带 。 在轮瓦式 铸钢机的 基础 上 ， 发展 出了现今 用 于连 续 铸钢 的主 要机型弧 形连 铸机 。 随 后 ， 年徐宝 升又在重钢 三 厂 进行 了 与 。 及 不 同的新型轮带式铸钢 机 的试 验 ， 铸出了质量 良好 的 。 毫米的扁钢坯 。 ‘一一 一 矫 宜粗 恳 、 一一拉 艳 图 连铸机 国外把轮带式 连铸机用 于铸钢 的试 验是七 十年代后 期才开 始 的 。 了 年 日本大三 制钢 公 司 龟户 工厂 在 日立制 作所试 验样机研 究的 基础 上 ， 建立 了一 台工业性 的 轮带式连铸机 ， 简称 为 连铸机 ， 图 是 连 铸机 的 结构示 意 图 ‘ ’

它与重钢三厂1967年的试验机的结构类似。1982年在伦敦召开的国际连铸会议上美国 Southwire公司也宣告用SCR连铸机(Southwire Continuous Rod))铸钢坯成功t】。 RC机和SCR机的主要性能见表1。 表1 机型 RC SCR 特性 铸坯断面 120×160/190毫米 31~52.3厘米 结晶轮直径mm 中3000 中2438(8呎) 结晶轮材质 Cu AgB Cu 浇注钢种 普袱钢 C:0.20 硅锰钢 普碳钢C:0.06~0.66 钢带规格 2.6×280热轧低碳钢SPCC 2.5×178毫米热轧低碳钢 钢带包角 ≈70 150°~195° 拉速米/分 3~6,最大10 7.612.2 水口材质 石英 石英 中间罐控制方式 自动液面控制 人工 RC,SCR连铸机的结构特点是： 1.结晶轮：这是轮带式连俦机的主要部件。轮的直径一般是铸坯厚度的25~35倍。·在 浇注有色金属时，由于结品轮宜径较小，通常是用铜整体铸成。在注钢时，结晶轮都是组合 式的，外圈由铜制成，内圈是钢的，这样可以减少铜的消耗，又可通水冷却，使结晶轮有较 好的导热能力，在经受钢水的热冲击时，不产生过大的变形。RC的结晶轮圈，铜中还含有 银、硼，可进一步改善它抵抗热变形的能力。结晶轮的内部通水冷却，冷却水流速一般是 4~5米/秒，工作时的温升一般不超过5℃。从传热观点看，用铜作结晶轮的外圈是可行的， 但铜质软，容易磨损和刮伤，使用寿命较低。在保证结晶轮有足够导热能力的前提下，如何 选用结晶轮的材质和结构仍然是值得研究的课题。 2,,钢带及张紧装置，在RC及SCR系统中冷却特均用热轧低碳钢带，厚度约2.5毫米， 以在剧烈受热和承受较大张力时不产生过大变形，保持和结晶轮的紧密贴合为宜。钢带的厚 度决定了张紧轮的直径。钢带在工作时背面需通水冷却，在结构上务必保证整个带面均匀冷 却，以防钢带发生翘曲变形。浇钢时，由于钢带与钢水接触将产生较大变形，因此，轮带式 连铸机均有钢带张紧装置，以保持钢带张力恒定。钢带的使用寿命据称至少有4小时。 3.浇注系统，在轮带式连铸机上，由于浇注速度比较高，液面的控制已成为这种连铸 机能否有效生产的关键。RC系统采用射线液面控制装置，通过液面的检测来控制结晶轮的 转速以保持液面稳定。在SCR试验装置上，液面是由人工来控制的。但是，在浇注速度大 于5米/分时，用人工来控制液面是很困难的。 4,结品轮的防水保洁装置，在RC的试验和工业装置上都安装有结晶轮的防水保洁装 135

它与重钢三厂 年的试 验机的 结构类 似 。 年 在 伦 敦 召开 的 国 际连 铸会 议 上美国 ， 公 司也宣 告 用 连铸机 铸钢坯 成功 。 机 和 机 的 主 要性能 见 表 。 表 、 ， 机 型 ” ” 、 特 性 铸坯 断面 结 品轮直 径 绮晶轮材质 浇注钢 种 钢 带规 格 钢 带 包角 拉速 米 分 水 口 材质 毫 米 厘 米 小 小 叹 普被钢 硅锰 钢 普碳钢 “ 热轧低碳钢 刘 … ‘ ‘ 毫米热轧低碳钢 。 “ ， 最大 石英 石英 口 州‘ 洲 一一 一一一 中间罐控 制方 式 自动 液面 控 制 人工 ， 连铸机的 结构特点 是 结 品轮 这 是轮带 式连 铸机的 主 贾部 件 。 轮的直 径一 般是铸坯厚度 的 倍 。 · 在 浇注 有 色金属 时 ， 由于结 品轮直 径 较小 ， 通常是 用铜 整体铸成 。 在 注钢 时 ， 结 晶轮都是组合 式的 ， 外圈由铜 制成 ， 内圈是钢 的 ， 这样 一 可以减少铜 的消耗 ， 又可 通 水 冷却 ， 使结晶轮有较 好的导热能力 ， 在经受钢 水的热 冲击 时 ， 不产 生过大 的 变形 。 的结 品轮圈 ， 铜 中还 含有 银 、 硼 ， 可进一 步改善它抵 抗 热 变形 的 能 力 。 结 晶轮 的 内部通水 冷却 ， 冷却水流逮一 般是 米 秒 ， 工 作时的温升一 般 不超过 ℃ 。 从传热观点 看 ， 用铜 作结 晶轮 的外 圈是可行 的 ， 但铜质软 ， 容易磨损 和刮伤 ， 使 用寿 命较低 。 在保 证结 晶轮有足 够导 热能 力的前提下 ， 如何 选用结 品轮的材质 和结构仍然是值得研 究的课题 。 ， 钢 带 及张紧装置 在 及 系统 中冷却带均用 热轧低碳钢 带 ， 厚度约 毫米 ， 以 在剧 烈受 热 和 承受较大 张力时不产 生过大 变形 ， 保持和结 晶轮 的 紧 密贴 合为宜 。 钢带的厚 度决定 了张紧轮的直 径 。 钢带 在工 作时背面 需通 水 冷却 ， 在结 构 上务必 保证整个带面均 匀冷 却 ， 以防钢 带发生翘曲变 形 。 浇钢 时 ， 由于钢带 与钢 水接触 将产 生较大 变形 ， 因此 ， 轮带式 连铸机均 有钢 带 张 紧装置 ， 以保持钢 带张力恒定 。 钢 带 的使用寿命据 称 至少有 小时 。 浇注系统 ， 在轮带式连铸机上 ， 由于浇注速 度比较高 ， 液面 的控 制 已成为这种连铸 勿 能 否有效 生 产的关键 。 系统采 用 射线 液面 控 制装置 ， 通过 液面 的检 测来控 制 结 晶轮的 转速以保待液面稳定 。 在 试 验装置 上 ， 液面 是 由人 工来控 制 的 。 但是 ， 在浇注速度大 于 米 分时 ， 用 人工来 控制 液面是很 困难 的 。 结 品轮的防水保洁装置 在 的试 验 和 工 业装置 上都安装 有结 晶轮的防水保洁装

置，这是因为铸机在出坯后，当结晶轮槽经过拉矫辊时，由于二冷水的喷溅，轮滔的表面上 粘附有水，还可能有氧化铁皮，因此装有脱水装置和千燥器，以烘干并刷净轮槽。在SCR 装置上未介绍采取了什么措施来防水保洁，但作为工业性机组，这部分装置是必不可少的。 二、轮带式连铸机的工艺特点 1.浇注速度：轮带式连铸比通常的弧形连铸机浇注速度高，其原因是：(1)轮带 式连铸机在拉坯过程中结晶轮和钢带与铸坯保持同步运动，从而改善了铸坯和轮子间的传热 状况，使传热效果提高了10%，（2)轮带式连铸机的结晶区域长度为一般连铸机结晶器长 的二倍以上，在RC系统中，当钢带包角为70时，结晶区长为1.7米，在SCR系统中为3.2~ 4.1米，(3)在浇注过程中，总是冷模与钢水接触，厚实的结晶轮也起到很好的散热作 用。由于这些原因，当用轮带式连铸机浇注小断面铸坯坯亮厚度控制在8~10毫米时，浇注 速度还可以成倍提高。 实际测得的凝固壳厚度计算公式，在RC系统为：8=26√t,在SCR系统为：δ= 30√t, 式中：8一毫米，t—一分。按照这些公式计第，在SCR系统，当钢带包角为150°， 浇注速度为10米/分时，出结晶轮时坯壳厚为9.6毫米；对RC系统，当浇注速度为5米/分时， 为15.7毫米，理论拉速还可提高，据龟户工厂的报告，RC系统的拉速是受到厂房长度的限 制，而SCR系统计划在改进后部工艺后，将拉速提高到12米/分。 2,凝固传热过程：龟户工厂为.了研究轮带式 连铸机的凝固传热过程，进行了水力模型试验，水 力模型与试验机的曲率半径相同。当用示踪粒子来 △T=80℃ 10 观察钢水的流动情况时，发现在一段区域内，靠金 属带侧，钢水是下降流，而沿轮子侧是上升流。铸 5 坯的凝固过程受钢水流动的影响，图5表示了在不 ·轮侧 。带侧 同的过热度时，轮侧与带侧凝固壳厚度的变化。试 △T=52℃ 验与计算结果表明，在带侧，由于下降流的作用， 10 根 瘢固层的厚度将减小，当过热度△T=80℃时，带 侧与轮侧的壳厚差约3毫米，当△T=52℃时，壳 厚差1毫米。为了保证铸坯在结晶轮中均匀凝固， 带 500 ,1000 钢水的过热度以50℃为宜。 距液面距离也血 实际测定的RC系统结晶轮和钢带的温度表示 图5坯壳厚度的变化 在图6及图7上。在靠近钢水部分，结晶轮的温度 为150~160℃，这与弧形连铸机铜壁差不多，比轮壁冷却水侧的温度高60℃。结晶轮内外壁 的温度均在铜的再结晶温度之下，因此，结品轮在长时间工作下，其性能不会改变。 钢带的温度比结晶轮高，在靠近钢水一侧，最高为240℃，靠冷却水-一侧为140℃。为了 保证铸坯凝固均匀，对轮带的冷却强度应进行必要的计算和试验。结晶轮的传热量可用下式 计算： 9=(2.31-0.275Vt)×10° 式中；q一传热量千卡/米2.时，t一秒 3。铸坯矫直：在轮带式连铸机中，铸坯矫直的形式对铸坯的质量以及拉坯速度都有重 要的影响。决定矫直过程的主要参数是：（1)铸坯表面及两相区的延伸率，(2)铸还表 136

置 ， 这是因为铸机在 出坯后 ， 当结 晶轮槽经过拉矫辊时 ， 由于二冷水的喷溅 ， 轮有 的 表面 上 粘 附有水 ， 还可 能有 氧化铁皮 ， 因此 装有 脱水装置 和干 燥 器 ， 以烘 干 并刷净轮槽 。 在 装置 上未介绍采取 了什 么措施来防水保洁 ， 但 作为工业性机组 ， 这 部分装 置 是必 不可 少 的 。 二 、 轮带 式连 铸机 的工艺特点 浇注速度 轮带式连铸机 比 通常的弧 形连铸机浇注速度高 ， 其原 因是 轮带 式 连 铸机在拉坯 过程 中结 晶轮和钢 带 与铸坯 保持 同步运动 ， 从而改善 了铸坯 和轮子 间的 传热 状 况 ， 使 传热效果提高 了 ， 轮带 式连 铸机的结 晶 区域 长度为一 般连铸机结 晶器长 的二倍以 上 ， 在 系统 中 ， 当钢 带 包角为 。 时 ， 结 晶 区长 为 米 ， 在 系统 中为 米， 在浇注 过程 中 ， 总是 冷模 与钢 水接触 ， 厚 实的 结 晶轮 也起到 很好的 散 热 作 用 。 由于这 些原 因 ， 当 用轮带式连铸机浇注 小断 面 铸坯坯 壳厚度控 在 毫米 时 ， 浇注 速度还可 以成倍提高 。 实际 测得 的凝固壳厚 度计算公式 ， 在 系统为 乙 记王 一 ， 在 系统为 亿 ， 式 中 乙— 毫米 ， — 分 。 按照这 些公 式计 算 ， 在 系统 ， 当钢 带 包角为 、 浇注速 度为 米 分 时 ， 出结 品轮 时坯 壳厚 为 毫米 对 系 统 ， 当浇注速度为 米 分时 ， 为 毫米 ， 理论拉速还可提高 ， 据 龟户 工厂 的报告 ， 苦系 统的 拉速 是受 到厂房 长 度的 限 制 ， 而 系统计划在 改进后 部工 艺后 ， 将拉速提 高到 米 分 。 凝 固传热 过程 龟户 工厂 为了研 究轮带式 连铸机的凝固传热过程 ， 进行 了水力模 型试 验 ， 水 力模 型 与试 验机的 曲率半径 相 同 。 当用示踪 粒子来 观察钢 水的 流 动情况 时 ， 发现在一段 区域 内 ， 靠金 属带侧 ， 钢 水是下 降流 ， 而沿轮子侧 是 上升 流 。 铸 坯的 凝 固过程受钢水 流动 的影 响 ， 图 表示 了在 不 同的 过热度 时 ， 轮侧 与带侧 凝 固壳厚 度的 变化 。 试 验 与计算结果 表 明 ， 在带侧 ， 由于下 降流的 作用 ， 凝 固层 的厚度将减小 ， 当过热度 △ ℃ 时 ， 带 侧 与轮侧 的壳厚差约 毫米 ， 当 △ ℃ 时 ， 壳 厚差 毫米 。 为 了保证 铸坯 在结 晶轮 中均匀凝固 ， 钢 水的 过热度以 ℃ 为宜 。 实际 测定 的 系统结 晶轮和钢带的 温度表示 在 图 及 图 上 。 在 靠 近钢 水 部分 ， 结 晶轮的温度 …执 不 侧脸银城日 距液面距离 图 坯 壳厚度 的变化 为 ℃ ， 这 与弧形连铸机铜壁差 不多 ， 比轮壁 冷却水侧 的 温度高 ℃ 。 结 晶轮内外壁 的 温度均在铜 的再结 晶温度之下 ， 因此 ， 结 晶轮在长 时 间工 作下 ， 其性能 不 会改 变 。 钢 带的温度 比结 晶轮高 ， 在靠近钢 水一侧 ， 最 高为 ℃ ， 靠 冷却 水一侧 为 ℃ 。 为了 保证铸坯凝 固均匀 ， 对轮带的 冷却 强度应 进行必 要的计 算和试 验 。 结 晶轮的传 热量可 用下 式 计算 一 训下 式 中 — 传热量 千卡 米 名 。 时 ， — 秒 铸坯矫直 在轮带式 连 铸机 中 ， 铸坯 矫直 的 形式 对铸坯 的 质量 以 及拉坯 速 度都有重 要的 影 响 。 决定矫直 过程的主 要参数是 铸坯 表面 及两 泪区的 延伸率 ， 铸坯 表

30 B 250 钢水 200 200 0.5 阏结晶豁 /150 150 100 100 8 C 10 15 20 25 10 15 20 25 时间（秒） 时间（秒） 图6 结晶轮温度变化 国7 钢带温度变化 ·无裂纹 ·有微小裂纹 A有裂纹 3F 我 2 公司寸 t=景×160% 图8 裂纹与变形率、变形 速度的关系 试验设备 材质低碳钠 C=0.5~0.25% 6一8 5=0.012~0.022% 变形递度i(×10~/S) 3受情 中同 拉 2型情虾 ⊕ 拉 1型特乐 ⊕ 1型，接近6点钟位置出坏 2型：接近4：30位置出坯 3型：过结晶轮顶部出坯 图9 Southwire的三种拉坯方式 137

牌翔 丽姚 州水， 叫干卜 叶干， ，色 钢带厚 艺 滋 价钊‘ 二二， 勺内“户即 时向《秒 一丽一飞护一扁 图 结 晶轮 温度 变化 时间丈秒〕 图 钢带温度 变化 无裂突 速裂度纹的与关变形系 率 变形 图 材质 低破有 二 亏二 。 含、 能匀 欲决妞 叮内洲月 变形通度 丫 犷 ， 拉粗 型 型 型 接近 位置出坯 过结晶轮 五部 出坯 图 户 筋 二 知 杆， 、 平 一 。 。 ‘ ，， 的 三 种 拉坯 方 式

面及两相区的变形速度。住友金属公司在研究铸坯表面的变形率、变形速度与形成弯曲裂纹 的关系时得到图8的关系11，在相当于含碳量0.15~0.25%，含硫量0.012~0.022%时， 铸坯在变形速度为10×10~3/秒，变形率为2%以下时是安全区城，不会形成裂纹。住友所得 的结果在弧形连铸机上已被证实。 S0 uth wire公司在浇注28~31厘米2(4.4~4.8时2)铸坯时，对三种拉坯方式进行了 试验，如图9所示【1。这三种拉坯方式中，1型的铸坯在“5点钟”位置出还，拉速为 6.1米/分，铸坯在轮子侧有严重的横向裂纹，禄钢很颜繁。裂纹是由于铸坯在矫直点受到反 弯造成的。为了减少轮子侧铸坯表面的拉应力，将铸坯改造成2型，即在“430分”位置出 坯，裂纹和漏钢都显著减少，平均拉速达到7.6米/分，提高了1.5米/分。进一步将铸机改造成 3型，铸坯以最小的变形拉出，拉速可提高到12.2米/分，铸坯质量良好。由上述试验可看 出，拉矫的形式对拉坯速度及铸坯质量的影响是很阴显的。 RC系统研究了铸坯处于压缩与拉伸状态下浇注（矫直）对铸坯凝固的影响。.在压缩浇 注时，结晶轮的回转速度比拉辊的速度稍快。在拉伸浇注时则相反。该厂认为，在拉伸浇注 时，“铸坯压向结晶轮，改善了铸坯的传热条件”，“呈现了较好的铸坯质量”。关于在轮 带式连铸机上采用压缩浇注的想法是一个值得研究的问题。从理论上看，压缩浇注一般地可 减少铸坯在矫直时的拉应力，减少两相区的延伸率，改善铸坯质量，提高拉坯速度，问题是 如何选择最佳的压缩力和拉坯速度。 此外，RC系统在配置引出导板及拉辊时注意了使铸坯曲率变化一致，实际上是采用了 多点矫直，是值得注意的。 三、铸还的质量 1.表面质量：轮带式连铸机由于没有普通连铸坯那种波纹和皱皮，从而改善了铸坯表 面的质量。当采用液面自动控制系统后，也没有因液面波动而留下的痕迹。： 2.夹杂物的分布：South wire公司的研究表明：铸坯的非金属夹杂物分布均匀，这 是由于铸坯在凝固过程中，夹杂物沉积的趋势从带子侧改变到轮子侧，又返回到带子侧，使 沉积不断改变的结契，因此使其没有最集中的地方，它不象弧形及水平连铸机，夹杂物偏向 于内弧或上部。 3.宏观和微观组织：从，坯断面的宏见组织的照片可看出，这种工艺方式的铸坯有较 宽的激冷层以及大量的等轴晶细晶粒组织。在凝國界面及其它部位没有裂纹或异常偏析现 象。在铸坯靠轮侧、带侧和中心三个部位取出纵向试样，用电子显微探针分析试样中碳、 院、锰的百分率，从上述元素的平均值（图10）可看出，熔质元素的分布很均匀，这种情况 50 30 是 20 20 架 0 0 01 0.10 0.30 0.50 0.700018 0.022 0.026 0.0300.50 0.60 .70 C% s% Mn 图10从轮子侧到带子侧碳、硫和锰的变化 138

面及 两相 区的变形速 度 。 住友金属 公司 在研 究 铸坯 表面 的变形 率 、 变形速度 与形成弯曲裂纹 的关系时得 到 图 的关 系 〔 ‘ ， 在 相 当于 含碳 量 一。 ， 含硫量 。 。 时 ， 铸坯 在变形速 度为 一 ’ 秒 ， 变形 率为 以下 时是 安 全 区域 ， 不 会形 成裂 纹 。 住友 所得 的 结果在弧 形连铸机 上 巳被证 实 。 公 司在 浇注 一 厘 米 时 铸坯 时 ， 对三种 拉坯 方式 进行 了 试 验 ， 如 图 所示 。 这 三 种 拉坯方 式 中 ， 型 的 铸坯 在 “ 点钟 ” 位 置 出坯 ， 拉速 为 米 分 ， 铸坯 在 轮子侧 有严重 的横向裂 纹 ， 侃钢 很 频繁 。 裂 纹是 由于铸坯 在矫直 点受 到反 弯造成的 。 为 了减少轮子侧 铸坯 表面 的拉应 力 ， 将铸坯 改造成 型 ， 即在 “ 分” 位 置 出 坯 ， 裂 纹和漏钢 都显著减 少 ， 平均拉速达 到 米 分 ， 提高 了 米 分 。 进一 步将铸机改造 成 型 ， 铸坯 以最 小的变形 拉 出 ， 拉 速可提高到 米 分 ， 铸坯 质量 良好 。 由上述试 验可 看 出 ， 拉 矫的形式 对拉坯 速 度及铸坯 质量 的影响是很 明显 的 。 二系统研究 了铸坯 处 于压缩 与拉伸状态下 浇注 矫直 对铸 坯 凝 固的影 响 。 在压缩浇 注 时 ， 结 晶轮的 回转速 度比 拉辊的速 度稍快 。 在拉伸浇注 时则 相反 。 该厂 认为 ， 在拉伸浇注 时 ， “ 铸坯压 向结晶 轮 ， 改 善 了铸坯 的传热 条件 ” ， “ 呈 现 了较好 的 铸坯 质量” 。 关于 在轮 带 式 连铸机 上采用压缩 浇注 的想 法是一个值得研 究的 问题 。 从理论 上看 ， 压缩浇注一 般地可 减少铸坯 在矫直 时的拉应 力 ， 减少两相 区的延伸率 ， 改 善铸坯 质量 ， 提高拉坯速 度 ， 问 题是 如何选择 最佳的压 缩力和拉坯速度 。 此 外 ， 系统在 配置 引 出导 板 及拉辊时注 意 了使铸坯 曲率变化一 致 ， 实际 上是 采 用 了 多点 矫直 ， 是 值得 注意的 。 三 、 铸 坯 的质 表面 质量 轮带式连铸机 由于 没有普通连铸坯 那种 波纹 和皱皮 ， 从而改善了铸坯 表 面 的 质量 。 当采 用液面 自动控 制系统后 ， 也没有因液面 波动而 留下的痕迹 。 一 夹杂物 的 分布 公 司 的研究表 明 铸坯 的非金属 夹杂物分布均匀 ， 这 是 由于铸坯 在 凝 固过 程 中 ， 夹杂物沉 积的趋 势从带子侧 改 变 到轮子侧 ， 又 返回 到带子侧 ， 使 沉 积 不断 改变的 结果 ， 因此 使其没有最 集 中的地方 ， 它 不象弧形 及水 平连铸机 ， 夹 杂物偏 向 于 内弧或 上部 。 宏 观 和微观组织 从 铸坯断面 的宏 观 组织 的照 片可 看 出 ， 这种 工艺方式 的铸坯 有较 宽的激冷层 以 及大量 的 等轴晶 细 晶 粒组织 。 在 凝 口界 而 及 其它 部位 没 有 裂 纹 或异常偏 析 现 象 。 在铸坯 靠轮侧 、 带侧 和 中心三 个 部位取 出纵 向 试 样 ， 用 电子显 微探 针 分析 试样 中碳 、 气 、 锰 的 百分率 ， 从 上述元素 的平均值 图 可 看 出 ， 熔质 元素的 分布很 均匀 ， 这 种 情况 一 勃幼 ﹃ 年，料盆彼冷留‘日 一 习 一 标 … 〔 卜丁 少百 图 从轮子侧到带子侧碳 、 硫和锰 的变化

是快速冷却的特征。 4.轧材质量：口本龟户T比较了RC工艺、普随连傅！模特的轧材质t,共品的 密度和机械性能见图11及图12，从图1可看出，RC品的密度与普通连铸材相同，其抗拉 强度略高于普通连铸材和模铸材，稀延伸瑞与后者也差不多。 7.9001 1004 抗拉强度 40 ) 7.850 (果)资电 160 o 20时 规 阳 10% 7.800 RC 终品： 通材注铸 坯 连 我品 法材 雙压比1.051.3519s185 锻压比195185.12s 图11密度测定的结果 图12 最终轧制品（扁钢）的抗拉强度及延伸率 四、结语 1.轮带式连铸机进行工业性试验并用于工业生产虽然只是近几年的事，但由于它浇注 速度高这一突出优点，使连铸机能适应小型轧机的生产能力，为铸坯的热送，以节省能源， 为实现钢坯的连铸连轧开辟了一个途径，因而，在当前世界能源危机的情况下，这种连铸机 的发展引起钢铁界的重视，是很自然的。 2.从轮带式连铸机的凝固过程以及矫直形式的研究可以看出，这种连铸机在不需要增 大结晶轮直径的条件下，也适合浇注宽厚比较大的扁坯。 3.铸坯质量的研究表明，轮带式连铸机的铸坯表面质量优于普通连钱坯，这对于浇注 流动性不好的不锈钢，预期会有较好的结果。此外，对这种铸坯内部组织的分析说明，在扩 大钢种方面将是可能的。 我国是最早研究轮带式连续铸钢机的国家，但目前日本和美国的工作已走到了前面，因 此采取切实措施加速我国轮带式连铸机的试验研究工作是刻不容缓的了。 参考文献 〔1) 铁钢界报1978vo11156 (2) 塑性上加工1973v0114恤.151607页 (3)Metal Materials 1972 vo16 N0.2 74 〔4) 铁之钢1981vo167.81394页 (5) 第四届世界连铸会议论文1982.5. 139

是 快 速 冷却 的 特 征 。 轧 材质 量 日术 龟 户 工 ‘ 比 较 一 ’ 工 艺 、 华迫连 铸 和摸 铸 的 轧材质显 ， 其产 品的 密 度和机 械性能见 图 及图 ， 从 图 中可 看 出 ， 产 品 的 密 度 与普通连 铸材 相 同 ， 其 抗拉 强度略高 于普 通 连 铸 材和 模铸 材 ， 而 延伸率 与后 者也 差 不 多 。 次铸母︵︾菠 翻长兴脚户、 。 一 一 卫… 祖轧材 烈制 坯 铸 乳 孙卜品 纂臀 饭压比 ， 卜 “ 筑拉甄气 霎翻 全 户习 ‘ ‘ 万澎 刀 礴粼 蛋 杏打打 图 密度 测定 的结果 图 最终 轧制品 扁钢 的抗拉 强度及 延 伸率 四 、 结语 轮带式 连 铸机进行工业性试 验并用于 工 业 生 产虽然只 是近 几年 的牢 ， 但 由于 它浇注 速度高这 一 突 出优点 ， 使 连铸机 能适 应 小型 轧机的 生 产 能 力 ， 为铸坯 的热送 ， 以节 省能源 ， 为实现钢坯 的 连铸 连 轧开 辟 了一个 途 径 ， 因而 ， 在 当前世 界能 源危机 的 情 况下 ， 这 种 连铸机 的发展 引起钢 铁 界的 重视 ， 是很 自然 的 。 从轮带 式 连 铸机 的凝 固过程 以 及矫直 形式 的研 究可 以看 出 ， 这种 连 铸机 在 不需 要增 大结 晶轮直 径 的 条件下 ， 也适 合 浇注宽厚 比 较大的 扁坯 。 铸坯 质量 的研 究 表 明 ， 轮带式 连 铸机 的 铸坯 表面 质量 优于普 通连 铸 坯 ， 这 对于 浇注 流 动性 不好 的 不锈钢 ， 预 期会有较好 的 结果 。 此 外 ， 对这 种 铸坯 内部组织 的 分析说 明 ， 在扩 大钢种方面 将是可 能 的 。 我 国是最早研究 轮带式 连 续 铸钢机 的 国家 ， 但 目前 日本 和美 国的 工 作 已走 到 了前面 ， 因 此 采取 切 实措施 加速我 国轮带 式连铸机 的试 验研究 工 作是 刻 不容缓 的 了 。 参 考 文 献 铁 钢 界报 塑 性 之加 工 和 页 掖 多 铁 巴钢 取 页 第四 届世 界连 铸会议 论文 沪、尹沪，、、产、‘ 山口勺二，﹃ 、 、护沙沪、沪、 ‘