2003年第3期 ·208· 北京科技大 学学 报 2薄板还连铸关键技术的发展 23结晶器液面波动、振动和润滑 由于拉速比传统板坯高，结晶器液面的稳定 薄板坯连铸继承了厚板坯连铸的成熟技术 性就更为重要，故必须使用可靠有效的结晶器液 (如保护浇铸、中间包冶金等)，并根据薄板坯凝 面控制系统. 固的特点，开发了适合于薄板坯连铸的特有技 在结晶器钢液面上需保持足够的液渣层，能 术，且不断完善 连续渗漏到坯壳与铜板之间，起到良好的润滑作 2.1薄板坯连铸结晶器 用，可有效地防止粘结漏钢和表面纵裂纹.然而， 为便于在薄板坯连铸中使用传统的浸入式 薄板坯拉速高，结晶器空间有限，很难获得恒定 水口和保护渣技术，薄板坯结晶器的弯月面区域 的液渣层，渣量消耗比传统板坯明显减少，为解 必须有足够的空间，以插人浸入式水口，且必须 决这一问题可采以下措施：(1)采用低熔点低粘度 满足以下要求：水口壁与结晶器壁之间无凝固桥 的保护渣；(2)结晶器采用高频率(300次/min以 生成；弯月面区有足够容积，使钢水温度分布均 上)、小振幅(3mm)的非正弦振动，有利于减少 匀，有利保护渣熔化；弯月面区钢水流动平稳，防 对初生坯壳的拉应力并减轻振痕，提高铸坯表面 止过大紊流而卷渣；结晶器几何形状应使坯壳在 质量 拉坯过程中承受最小的应力， 2.4液芯压下(LCR)及动态软压下DSR) 目前开发的结晶器类型有：(1)漏斗形结晶 德马克公司首先将液芯压下技术应用于ISP 器，如CSP工艺；(2)平行结晶器，如ISPT艺；(3) 工艺，现在已为多种薄板坯连铸工艺采用，但具 透镜形双高结晶器，如FTSC工艺 体做法不尽相同.液芯压下是在铸坯出结晶器 这三种结晶器是专门为薄板坯连铸设计的， 后，通过逐渐收缩二冷段的辊缝，在紧接其后的 均已在生产上应用取得了良好的效果.从坯壳受 扇形段设置液压缸，外弧侧固定，内弧侧用液压 力情况来看，平行结晶器要优于漏斗形和透镜形 缸推动将铸坯压下到出连铸机的厚度规格.由于 结晶器；而从结晶器空间大小来看，则是漏斗形 液相穴直通结晶器，铸坯在压下辊的作用下向内 和透镜形结晶器优于平行结晶器四，目前，对于 挤压钢水，使芯部钢水向上运动，这种运动使正 坯厚为5070mm的薄板坯连铸机，广泛使用的 在凝固的钢水混合，产生下列有益于改善铸坯内 是漏斗形结晶器 部质量的效果：(1)钢水中的溶质均匀，消除成分 2.2薄壁浸入式水口 偏析；(2)使铸坯中心较高温度，已部分偏析的钢 薄板坯要求高拉速为6m/min,使其流量达到 水与枝晶顶点接触使其重新熔化，并通过与具有 2~3tmin,产量才能与传统铸机相比.薄板坯结 较少偏析元素的钢水熔合而得到稀释，减轻中心 晶器的几何形状要受到下列因素的限制：一是要 疏松；(3)液界面再熔化晶体从界面处分离出来， 求浸入式水口与铜板之间有一定间隙而不凝钢； 由对流运动送到液态中，有利于中心的凝固并形 二是水口直径要有足够的流通量；三是水口壁要 成细晶组织；(4)枝晶间的再熔化吸收了钢液的热 有足够的厚度（最小10mm).为延长水口的使用 量，降低了液相的温度，从而加强了中心的冷却， 寿命，开发了薄壁扁形浸入式水口，水口上部为 有利于中心凝固 圆柱形，下部为扁形或椭圆形，采用等静压成形 这项技术对薄板坯连铸的意义还在于解决 水口本体材料为A1O,C,流体冲刷区材料为 了结晶器内腔过薄带来的一些冶金工艺问题.例 MgOC,渣线材料为ZrO:C. 如，连铸希望适当增加坯厚，以改善结晶器区域 对薄板坯连铸而言，浸人式水口及保护渣直 的浇注条件，稳定生产提高铸坯质量，而轧钢希 接关系到连浇炉数和作业率的提高，同时影响到 望连铸供给较薄的铸坯，轧制薄规格产品，达到 铸坯质量，各公司都进行了大量研究.目前，西马 减薄铸坯，节省后续轧制；诚轻中心疏松和偏析， 克公司已开发出第四代浸入式水口，CSP及FTSR 缓解连铸与轧钢的矛盾，增加生产的灵活性等. 工艺的浸人式水口寿命也达到达500min,可连浇 达涅利公司开发的动态软压下技术(DSR)可以根 12炉以上.采用平板式结晶器的QSP及ISP工艺 据钢种、拉速、过热度自动计算铸坯凝固终点，因 的浸入式水口寿命为400mn. 而可以在一个或多个扇形段对铸坯实施压下.最北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 薄板坯 连 铸关 键技 术 的发展 薄板 坯 连 铸继 承 了 厚板 坯 连 铸 的 成 熟 技 术 如保护 浇铸 、 中间包 冶 金 等 ， 并根 据 薄板 坯 凝 固 的特点 ， 开 发 了适 合 于 薄 板坯 连 铸 的特 有 技 术 ， 且 不 断完 善 薄板坯连铸结 晶器 为便 于 在 薄板 坯 连 铸 中使 用 传 统 的 浸 人 式 水 口 和保护渣技术 ， 薄板坯结 晶器 的弯 月 面 区域 必 须有足 够 的空 间 ， 以插人 浸 人式水 口 ， 且 必 须 满 足 以 下 要求 水 口 壁 与结 晶器壁 之 间无凝 固桥 生 成 弯月 面 区有 足够容 积 ， 使钢 水 温度 分布均 匀 ， 有利 保护 渣熔化 弯月 面 区 钢水 流动 平稳 ， 防 止 过 大紊流而卷渣 结 晶器几何形状应使坯 壳在 拉 坯 过 程 中承受 最 小 的应 力 目前 开 发 的结 晶器类型 有 漏 斗 形 结 晶 器 ， 如 工艺 平 行 结 晶器 ， 如 工 艺 透镜 形 双 高结 晶器 ， 如 工 艺 这 三 种结 晶器 是专 门为 薄板坯 连铸设计 的 ， 均 已 在生 产上应用取得 了 良好 的效果 从坯壳 受 力 情况来看 ， 平行 结 晶器要 优 于漏 斗 形 和透镜 形 结 晶器 而从结 晶器 空 间大小 来 看 ， 则 是漏 斗 形 和透镜形结 晶器优 于平 行结 晶器 。 ， 目前 ， 对 于 坯 厚为 一 的薄板坯 连铸机 ， 广泛 使用 的 是漏 斗 形 结 晶器 薄壁 浸 入式 水 口 薄板坯要 求高拉速为 口 ， 使其流量 达 到 一 咖 ， 产 量 才 能与传统 铸机相 比 薄板 坯 结 晶器 的几何形 状要 受 到下 列 因素 的限制 一 是要 求浸 人式水 口 与铜板 之 间有一 定 间 隙而不凝 钢 二 是水 口 直径 要 有 足 够 的流通 量 三是水 口 壁 要 有 足 够 的厚度 最 小 为延 长水 口 的使 用 寿命 ， 开 发 了薄壁 扁形 浸入式水 口 ， 水 口 上 部 为 圆柱 形 ， 下 部为扁形 或椭 圆形 ， 采 用 等静压成形 水 口 本 体 材 料 为 一 ， 流 体 冲刷 区 材 料 为 卜 ， 渣 线 材 料为 到〕 对 薄板坯 连铸 而 言 ， 浸 人式水 口 及 保护渣 直 接关系 到连 浇 炉 数 和作业率 的提 高 ， 同时影 响 到 铸坯质 量 ， 各公 司都进行 了大量研究 目前 ， 西 马 克公 司 已 开发 出第 四 代浸人式水 口 ， 及 工 艺 的浸 人式水 口 寿命也达 到 达 ， 可 连 浇 炉 以 上 采 用 平 板式 结 晶器 的 及 工 艺 的 浸 入 式 水 口 寿命为一 结 晶器 液 面 波 动 、 振 动 和 润 滑 由于 拉 速 比传 统 板坯 高 ， 结 晶器 液 面 的稳定 性就更 为重要 ， 故必 须使用 可靠有效 的结 晶器液 面控 制 系 统 在 结 晶器钢 液 面 上 需 保持 足 够 的液渣 层 ， 能 连 续 渗漏 到坯壳 与铜板之 间 ， 起到 良好 的润 滑作 用 ， 可 有 效地 防止粘结漏 钢和表面 纵裂纹 然而 ， 薄板坯 拉 速 高 ， 结 晶器 空 间有 限 ， 很 难 获得恒 定 的液渣 层 ， 渣 量 消耗 比传统板坯 明显 减 少 为解 决这一 问题可 采 以 下措施 采 用低熔点低粘度 的保护 渣 结 晶器 采 用 高频 率 次 以 上 、 小 振 幅 的非 正 弦振 动 ， 有 利 于 减少 对初 生 坯 壳 的拉应力 并减轻振痕 ， 提 高铸坯 表 面 质 量 液 芯压 下 及 动 态 软压 下 毋 德 马 克 公 司首 先将 液 芯 压下 技 术应 用 于 工艺 ， 现 在 已 为 多种 薄 板 坯 连 铸工 艺 采用 ， 但具 体做法 不 尽 相 同 液 芯 压 下 是 在 铸 坯 出结 晶器 后 ， 通过逐渐 收缩 二冷段 的辊缝 ， 在 紧接 其后 的 扇 形 段 设置 液压缸 ， 外 弧 侧 固定 ， 内弧侧 用液压 缸 推动将铸坯 压下 到 出连 铸机 的厚度规格 由于 液相 穴 直通 结 晶器 ， 铸坯 在压 下 辊 的作用 下 向内 挤压 钢水 ， 使芯 部 钢水 向上 运 动 ， 这种 运 动使正 在 凝 固的钢水 混合 ， 产 生 下 列 有 益 于 改善铸坯 内 部 质 量 的效 果 钢水 中的溶质 均 匀 ， 消 除成 分 偏 析 使铸坯 中心较 高温度 ， 已 部 分偏析 的 钢 水 与枝 晶顶 点接触使其重 新 熔化 ， 并通 过 与具有 较 少偏 析元素 的钢水熔合 而得到稀 释 ， 减 轻中心 疏松 液界 面再熔化 晶体从界 面处分离 出来 ， 由对 流运 动送 到 液态 中 ， 有 利 于 中心 的凝 固并形 成 细 晶组织 枝 晶间 的再熔化 吸收 了钢液 的热 量 ， 降低 了液相 的温度 ， 从而加 强 了 中心 的冷却 ， 有 利 于 中心 凝 固 这 项 技 术 对 薄板坯 连 铸 的 意 义 还 在 于 解 决 了结 晶器 内腔过薄带来 的一些 冶金工 艺问题 例 如 ， 连 铸希望适 当增加 坯 厚 ， 以 改 善结 晶器 区 域 的浇 注 条 件 ， 稳 定 生 产 提 高铸坯 质量 ， 而 轧钢希 望 连铸 供给 较 薄 的铸坯 ， 轧制 薄规格 产 品 ， 达 到 减 薄铸 坯 ， 节 省后 续 轧制 减轻 中心疏 松 和偏析 ， 缓 解 连 铸 与轧 钢 的矛 盾 ， 增 加生 产 的灵 活 性等 达 涅利 公 司开发 的动 态 软压 下 技术 可 以 根 据 钢种 、 拉 速 、 过热 度 自动计算 铸坯凝 固终点 ， 因 而 可 以 在一个或 多个扇 形 段 对铸坯 实施压 下 最