张炯明等：连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 ·1669 509 1.3连铸板坯常规技术措施 1.3.1连铸二冷配水 铸坯出一冷后，需要继续冷却，在二次冷却区 继续对铸坯表面温度进行喷水，目前二冷配水有 两种方式，一种是静态水表配水920，水表中冷却 200m 200um 水量是拉速的二次函数，当拉速变化时，冷却水量 750℃ 立即发生变化，铸坯的热滞后明显，带来表面温度 的波动，其凝固组织不稳定，会出现凝固搭桥现 象，形成偏析.另一种是动态配水，国内外很多学 者进行了相关研究-2刈动态配水又分两类，第一 200m 类是等效拉速方法，计算机记录铸坯到达某一位 图7A32各温度下的断口金相组织 置经历的时间，将铸坯到弯月面距离除以该时间 Fig.7 A32 organization of A32 at different temperatures 得到过往拉速，再将过往拉速与即时拉速加权平 均得到等效拉速，二冷的水量是等效拉速的二次 950℃ 875℃ 函数.第二类动态配水是利用数学模型模拟浇注 过程，拉速发生变化时首先按等效拉速法给出冷 却水量进行控制，然后根据实际水量计算铸坯某 冷却区出口的表面温度，求出计算温度与该位置 200m 00m 设定温度的差，以此调整二冷各区的冷却水量，最 825℃ 750℃ 终达到一致.达涅利铸机很多采用等效拉速方法 进行配水，是一种简易的动态配水，这种控制对非 稳态铸坯表面温度的波动有一定的改善作用，但 还是存在一定的热滞后现象，还会造成非稳态铸 坯表面温度的波动 200um 200m 在第二类动态配水基础上，又发展了一种闭环 图8A32各温度下的断口形貌 动态配水，采用的是二维数学模型，避开脆性区矫 Fig.8 Fracture surface of A32 at different temperatures 直，然后根据钢种、锰硫质量比、压缩比、钢材用途 等确定冷却方式，给出每个钢类典型的冷却曲线. 组织由边部到中心分别为细等轴晶区、柱状晶区 有些具有幅切功能的铸机，边部可单独控制，边部 和和粗大等轴晶区.柱状晶由于传热的作用会形 的水量为模型计算出中部的水量乘以系数，这一系 成二次枝晶，在一次、二次枝晶间存在液相，液相 数凭经验而定，给出各铸坯宽度对应的系数表，该 所含的合金元素溶质成分高于固相的一次、二次 系数不能随铸机状况变化进行调整，给实际操作带 枝晶，形成微观偏析（枝晶偏析），在流动的作用 来很大困难，但目前多家钢厂均采用这种模式进行 下，这些微观未凝固的小液相区聚集在一起就形 配水，实际生产中，这种配水方式会产生很多困难 成宏观偏析，表现为中心偏析或1/4偏析 如某厂4号机投用这种配水方式时，对某一钢种调 12.3连铸坯的中心疏松、缩孔形成机理 整好边部系数后，当铸机状态发生改变导致铸坯出 连铸是钢水发生相变、液态变成固态、体积发 现表面裂纹时就需要重新调整边部系数，最终导致 生收缩的过程，而在固-液相线温度区间内，钢水 同一钢种可能出现多个边部系数.关于配水的另一 处于糊状区，既有液相、也有固相，钢水流动状态 个问题是不同季节的温度差异对于铸坯的冷却有 发生变化，当固相率很高时，钢水流动性很差，无 不同影响，铸机开始浇注和浇注一段时间后，铸机 法起到补缩作用，此时形成的缩孔保留在铸坯内， 本身的温度有较大变化，其对铸坯的冷却也有一定 有些微小缩孔称为疏松，钢水的最后凝固阶段在 影响，目前二冷配水没有考虑这一问题，而且这一 铸坯的中心，所以称为中心缩孔及中心疏松，通过 问题在北方钢厂表现的尤为突出 现场低倍检验结果的照片可以对中心缩孔及中心 1.3.2连铸轻压下技术 疏松进行评级 通过在连铸坯凝固末端附近施加压力（热应组织由边部到中心分别为细等轴晶区、柱状晶区 和和粗大等轴晶区. 柱状晶由于传热的作用会形 成二次枝晶，在一次、二次枝晶间存在液相，液相 所含的合金元素溶质成分高于固相的一次、二次 枝晶，形成微观偏析（枝晶偏析），在流动的作用 下，这些微观未凝固的小液相区聚集在一起就形 成宏观偏析，表现为中心偏析或 1/4 偏析. 1.2.3 连铸坯的中心疏松、缩孔形成机理 连铸是钢水发生相变、液态变成固态、体积发 生收缩的过程，而在固−液相线温度区间内，钢水 处于糊状区，既有液相、也有固相，钢水流动状态 发生变化，当固相率很高时，钢水流动性很差，无 法起到补缩作用，此时形成的缩孔保留在铸坯内， 有些微小缩孔称为疏松，钢水的最后凝固阶段在 铸坯的中心，所以称为中心缩孔及中心疏松，通过 现场低倍检验结果的照片可以对中心缩孔及中心 疏松进行评级. 1.3    连铸板坯常规技术措施 1.3.1 连铸二冷配水 铸坯出一冷后，需要继续冷却，在二次冷却区 继续对铸坯表面温度进行喷水，目前二冷配水有 两种方式，一种是静态水表配水[19−20] ，水表中冷却 水量是拉速的二次函数，当拉速变化时，冷却水量 立即发生变化，铸坯的热滞后明显，带来表面温度 的波动，其凝固组织不稳定，会出现凝固搭桥现 象，形成偏析. 另一种是动态配水，国内外很多学 者进行了相关研究[21−24] . 动态配水又分两类，第一 类是等效拉速方法，计算机记录铸坯到达某一位 置经历的时间，将铸坯到弯月面距离除以该时间 得到过往拉速，再将过往拉速与即时拉速加权平 均得到等效拉速，二冷的水量是等效拉速的二次 函数. 第二类动态配水是利用数学模型模拟浇注 过程，拉速发生变化时首先按等效拉速法给出冷 却水量进行控制，然后根据实际水量计算铸坯某 冷却区出口的表面温度，求出计算温度与该位置 设定温度的差，以此调整二冷各区的冷却水量，最 终达到一致. 达涅利铸机很多采用等效拉速方法 进行配水，是一种简易的动态配水，这种控制对非 稳态铸坯表面温度的波动有一定的改善作用，但 还是存在一定的热滞后现象，还会造成非稳态铸 坯表面温度的波动. 在第二类动态配水基础上，又发展了一种闭环 动态配水，采用的是二维数学模型，避开脆性区矫 直，然后根据钢种、锰硫质量比、压缩比、钢材用途 等确定冷却方式，给出每个钢类典型的冷却曲线. 有些具有幅切功能的铸机，边部可单独控制，边部 的水量为模型计算出中部的水量乘以系数，这一系 数凭经验而定，给出各铸坯宽度对应的系数表，该 系数不能随铸机状况变化进行调整，给实际操作带 来很大困难，但目前多家钢厂均采用这种模式进行 配水，实际生产中，这种配水方式会产生很多困难. 如某厂 4 号机投用这种配水方式时，对某一钢种调 整好边部系数后，当铸机状态发生改变导致铸坯出 现表面裂纹时就需要重新调整边部系数，最终导致 同一钢种可能出现多个边部系数. 关于配水的另一 个问题是不同季节的温度差异对于铸坯的冷却有 不同影响，铸机开始浇注和浇注一段时间后，铸机 本身的温度有较大变化，其对铸坯的冷却也有一定 影响，目前二冷配水没有考虑这一问题，而且这一 问题在北方钢厂表现的尤为突出. 1.3.2 连铸轻压下技术 通过在连铸坯凝固末端附近施加压力（热应 950 ℃ 825 ℃ 875 ℃ 750 ℃ 200 μm 200 μm 200 μm 200 μm 图 7 A32 各温度下的断口金相组织 Fig.7 A32 organization of A32 at different temperatures 950 ℃ 875 ℃ 825 ℃ 750 ℃ 200 μm 200 μm 200 μm 200 μm 图 8 A32 各温度下的断口形貌 Fig.8 Fracture surface of A32 at different temperatures 张炯明等： 连铸板坯三维二冷动态配水与精准压下研究与应用 · 1669 ·