武汉科技大学冶金概论文字精简版(8)

物聚合长大和上浮排除。 1 、气体搅拌

? 气体搅拌主要用氩气，故又称氩气搅拌。向钢液吹入氩气可以用顶枪插入法，也可

以用底部透气砖法。

? 实践证明，从底部通过透气砖吹入氩气，可充分发挥其搅拌作用，氩气利用

率高

? 目前，大多数的吹氩搅拌均采用透气砖底吹法。

2、 电磁搅拌

? 对钢水施加一个交变磁场，当磁场以一定速度切割钢液时，会产生感应电势，这个

电势可在钢液中产生感应电流，载流钢液与磁场的相互作用产生电磁力，从而驱动钢液运动，达到搅拌钢液的目的。

3、 循环搅拌

? 典型的循环搅拌是钢液在循环流动的过程中实现搅拌，如RH与DH的搅拌方式，

也有人称吸吐搅拌。

? 在RH精炼中，钢包内的搅拌是由真空室内钢液注流进入钢包中引起的。

真空

? 当冶金反应生成物为气体时，通过减小反应体系的压力即抽真空，可以使反应的平

衡向着生成气态物质的方向移动。因此，在真空下，钢液将进一步脱气、脱碳及脱氧。

? 向钢液中吹入氩气，从钢液中上浮的每个小气泡都相当一个―小真空室‖，气

泡内的H2，N2及CO等分压接近于零，钢中的[H]、[N]以及碳氧反应产物CO将向小气泡中扩散并随之上浮排除。吹氩对钢液具有―气洗‖作用。

? 例如，电弧炉冶炼不锈钢的返回吹氧法，在1873K下很难使[C]降至

很低的数值。而在AOD法中，向钢液中吹入不断变换Ar/O2比例的气体，可以降低碳氧反应中产生的CO分压，从而使钢液的[C]含量达到超低碳水平。

? 采用专门的真空装置，将钢液置于真空环境中精炼，可以降低钢中气体、碳及氧含

量。

? 常用的真空装置主要有VD 、RH等。 喷吹

? 喷吹法是用载气（Ar）将精炼粉剂流态化，形成气固两相流，经过喷枪，

直接将精炼剂送入钢液内部。

? 由于在喷吹法中精炼粉剂粒度小，进入钢液后，与钢液的接触面积

大大增加。因此，可以显著提高精炼效果。

? 炉外精炼中钢液的精炼剂一类为以钙的化合物（CaO或CaC2）为基的粉剂或合成

渣，另一类为合金元素如Ca、Mg、Al、Si及稀土元素等。

? 将精炼剂加入钢液中，可起到脱硫、脱氧，去除夹杂物，夹杂物变性处理以及合金

成分调整的作用。

喂丝法是将易氧化，密度小的合金元素置于低碳钢包裹线中，通过喂丝机将其送入钢液内部。

? 喂丝法的优点是，可防止易氧化的元素被空气和钢液面上的顶渣氧

化，准确控制合金元素添加数量，提高和稳定合金元素的利用率； ? 添加过程无喷溅，避免了钢液再氧化； ? 精炼过程温降小；

? 设备投资少； ? 处理成本低。

加热

钢液在进行炉外精炼时，由于有热量损失，造成温度下降。若炉外精炼方法具有加热升温功能，可避免高温出钢和保证钢液正常浇注，增加炉外精炼工艺的灵活性，精炼剂用量，钢液处理最终温度和处理时间均可自由选择，以获得最佳的精炼效果。

? 常用的加热方法有电加热和化学加热。

? 电加热方式主要有电弧加热和感应加热。

? 电弧加热原理与电弧炉相似，采用石墨电极，通电后，在电极与钢液间产生

电弧，依靠电弧的高温加热钢液。

? 由于电弧温度高，在加热过程中，需控制电弧长度及造好发泡渣进

行埋弧加热，以防止电弧对耐火材料产生高温侵蚀。

? 化学加热是利用放热反应产生的化学热来加热钢液的。常用的方法有硅热

法，铝热法和CO二次燃烧法。

? 化学加热需吹入氧气，与硅、铝、CO反应，才能产生热量。

5.3 炉外精炼方法

RH概述：运用了真空、搅拌两种精炼手段； 功能：脱气、成分的微调。 RH工艺流程 ①准备工作； ②装料；

③钢包中测温取样； ④钢包上升；

⑤启动真空泵；钢液上升，上升管输入驱动气体； ⑥RH循环处理钢水。 RH精炼效果

（1）脱气效果好：

? 脱H至2ppm；

? 脱O（含碳镇静钢）20～60ppm；

? 去氮：脱氮量不大，[N]<50ppm，没效果；[N]>100ppm，脱N 10～20％。

（2）净化钢液：纵向、横向机械性能均匀，提高延伸率，断面收缩和冲击韧性； （3）提高合金收得率。 LF

? LF精炼手段：

基本手段：加热、渣洗、搅拌 扩展手段：真空（LF-V）、喷吹（WF）

? LF精炼功能：

脱硫、脱氧、调整钢液温度、成分微调 1）供电制度

? 在加热初期，采用低功率供电造渣；渣料熔化后，实现埋弧精炼，采用高功率供电。 ? 连续加热10～15分钟后，应停止加热2～5分钟，以便使钢液温度上下均匀，不致

于造成渣面局部温度过高。

? 加热时间约为30分钟。升温速度控制在2～4℃/min。 2）吹氩制度

? 在一定的吹氩量下，采用大流量吹Ar，缩短处理时间，通常为100～600NL/min。

? 吹氩原则为：

? 钢包到位后，采用中等吹Ar量，其作用是均匀成分和温度，以便进行取样

测温；

? 化渣时，采用大流量吹Ar，目的快速化渣。

? 加合金时，采用大流量吹Ar，将炉渣吹开，目的是加速合金熔化，提高合

金收得率。

? 通电时，采用小流量吹Ar，目的均匀温度又不引起大的液面波动。

3）造渣制度

? 造渣目的：精炼钢水、脱硫、脱氧、去夹杂；实现埋弧精炼，提高热效率，降低噪

音，提高炉衬寿命；防止钢水二次氧化，提高合金收得率。

? 常用渣系：CaO-CaF2渣系；CaO-Al2O3渣系；炉渣碱度CaO/SiO2=4~6。 4）成分调整

? 对于那些易氧化元素，一般在LF还原气氛下加入。通常合金加入： ? 粗调：根据出钢钢水成分分析确定合金加入量。

? 细调：合金微调必须在白渣后进行，这时钢液中各元素已充分均匀和平衡，合金收

得率稳定，易于命中目标。 精炼效果：深脱硫。[S]<10ppm；

? 脱气。真空后， [H]<1.5ppm，N脱除20~35％； ? 去夹杂、脱氧。 T[O]<20ppm。

? 温度控制准确，温度均匀，温度偏差±5左右。 ? 成分控制精确，偏析小。

第五章 小结

? 重点掌握内容： ? 炉外精炼的定义；

? 精炼手段的定义，各种精炼手段的作用； ? RH具有的精炼手段及功能； ? LF手段及功能。

第六章 连续铸钢 6.1 连铸的优势 6.2 连铸机的类型 6.3 连铸机的结构 6.4 连铸工艺

6.5 连铸坯的结构及主要缺陷 6.1

钢的连铸：使钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料（连铸坯）的铸造工艺。 连铸的优势：提高成材率。模铸84～88％，连铸95～98％。

? 降低能耗。连铸省去开坯工艺的直接节能，以及由于提高成坯率和成材率的间接节

能。

? 连铸产品的均一性高、质量好。模铸锭凝固时间长，元素偏析显著。连铸坯断面小、

冷却速度大、树枝晶间距小、偏析程度较轻。 ? 易于实现机械化自动化

? 占地面积小、生产周期快、吨坯成本低。

6.2按连铸机外形结构可分为：立式连铸机；弧形连铸机；立弯式连铸机；水平式连铸机；椭圆形连铸机。按连铸坯断面可分为：板坯连铸机；方坯连铸机；圆坯连铸机；异形坯连铸机

? 台数。凡共用一个钢包（盛钢桶）或同时浇注几根铸坯的连铸装置，称为一台连铸

机。

? 机数。凡是具有独立的传动和工作系统，可独立进行正常工作的连铸系统，称为一

个机组（一机）。

? 流数。凡是不经切割而连续浇注一根长的铸坯，称为一流。每台连铸机所能同时浇

注的铸坯总根数，称为连铸机的流数。

6.3 连铸机的结构

以通用的板坯弧形连铸机为例，包括： ? 钢包及回转台； ? 中间包及中间包车； ? 结晶器；

? 扇形段（二冷段）； ? 拉矫机； ? 切割装置； ? 引锭杆。 钢包及回转台

? 钢包作用：存储钢水，将钢水由精炼炉运送到连铸机上，在钢包底部设有Ar管进

行吹Ar搅拌，起到精炼作用。

? 钢包结构：钢包由钢包本体、滑动水口连接板、透气砖等组成

? 滑动水口由上座砖、下座砖、上水口、下水口、上滑板、下滑板组成，依靠滑板的

滑动来控制注流大小。

? 长水口用于钢包和中间包之间，保护钢水浇注时不受二次氧化，防止钢流飞溅，对

提高铸坯质量有明显效果。

中间包

? 中间包介于钢包和结晶器之间，它接受来自钢包的钢水，并向结晶器分流。其作用

包括：

? 稳定钢流，减少钢流的静压力和对结晶器中坯壳的冲刷； ? 均匀钢水温度，促进

非金属夹杂物上浮去除；

? 多流连铸机由中间包对

钢水进行分流；

? 多炉连浇换包时起缓冲

衔接作用。

? 结构：由中间包本体、 中间包盖、塞棒、中间 包滑动水口组成。 中间包挡墙

? 挡墙：在中间包内设置的高出钢液面的墙称为挡墙。其作用为：隔离冲击区与浇铸

水口区；形成循环流，有利去处夹杂；减少死区，有利于钢水温度分布均匀。 ? 坝：设置在中间包内钢液面以下的障碍物。其作用：与挡墙配合起倒流，促进夹杂

物上浮，达到精炼钢水的作用。

中间包车

中间包车作用：将中间包从预热位置运输至浇注位置，浇注完毕后，由浇注位置运回到预热位置的运载装置。同时浇注时起着支撑中间包的作用，浇注平台设两台中间包车，一台浇注，一台预热，可以快速更换中间包实现多炉连浇。 浸入式水

浸入式水口用来防止钢液从中间包进入结晶器内的二次氧化。 结晶器

? 作用：结晶器是连铸机的心脏，其作用是使钢水在结晶器内形成所需的断面形状，

并凝固成一定厚度和强度的均匀坯壳，以保证出结晶器后的铸坯不变形，不被拉裂。 ? 结晶器本体： 四块冷却壁 由铜板和钢 板水箱组成。 冷却水从一 端进入，从 另一端流出。 结晶器振动台

作用：结晶器振动装置位于结晶器下方，振动装置工作时，可使结晶器在浇注时不间断地上下移动，防止拉坯时坯壳与结晶器粘结而发生漏钢事故。 扇形段（二冷段）

? 作用：铸坯被拉出结晶器后，坯壳还很薄，内部仍为液态钢水，为了较快地凝固合

顺利拉坯，在快速更换台后设置了二冷导向装置，即扇形段。其作用为喷水迅速冷却铸坯，并支持和导向铸坯，使其能顺利出坯。 ? 连铸机二冷方式有喷水冷却和气水喷雾冷却两种。 拉矫机

? 在二冷段夹棍辊道末端设置拉坯矫直机。

? 作用：控制拉速，将铸坯拉出结晶器；对铸坯进行表面平整矫直。 切割装置

? 切割小车：用来夹持主割枪和副割枪，一台切割机设有一台切割小车，由装有两支

切割枪的底板、传动装置和切割枪夹持器组成 ? 切割枪：由枪体和割嘴组成，预热氧和燃气在单孔道喷出割嘴后在空气中混合燃烧。 引锭杆

? 作用：浇注开始时堵住结晶器的下口，钢水凝固后，坯头与引锭头凝结在一起，通

过拉矫机将铸坯从结晶器中引出。

? 结构：由引锭杆本体和引锭头两部分组成。 6.4 连铸工艺流程

上引锭杆，开浇与脱锭，多炉连浇，停机。

连铸工艺参数：浇注温度，拉坯速度，结晶器和二冷区冷却制度 浇注温度

? 连铸时，浇注温度通常是指中间包的钢液温度。温度过高，铸坯容易产生表面裂纹，

柱状晶发达，易导致内裂，并且中心疏松和中心偏析加剧；温度过低，不利于夹杂物上浮，还易堵塞水口使浇注无法进行。

? 必须根据浇注钢种、铸坯断面、浇注条件等因素确定合适的钢水过热度（△T＝浇

注温度－液相线温度），实际生产中△T约为5～35℃。 ? ―低温快注‖为宜。 拉坯速度

? 拉坯速度：每分钟从结晶器拉出的铸坯长度（m/min）。 ? 拉坯速度根据铸坯断面（厚度）、钢种和浇注温度来确定。

? 确定拉速的主要依据是要保证结晶器出口处铸坯有适当的坯壳厚度，能承受拉坯力

和钢水静压力，使坯壳不会被拉裂和不出现明显的―鼓肚‖变形。

结晶器和二冷区冷却制度

? 结晶器冷却强度应保证钢液在短时间内形成坚固的外壳。冷却强度过低，影响拉速

提高，并影响结晶器寿命；反之，铸坯过早收缩，形成气隙，减少传热，影响拉速提高。

? 二冷区冷却强度随钢种、断面尺寸及拉速等因素而改变。为提高铸坯凝固速度，应

尽可能提高二冷强度。但强度过大，铸坯会产生裂纹。随着铸坯热送和直接轧制技术的出现，二冷普遍倾向于弱冷，以提高铸坯热送温度。

6.5 连铸坯的结构及主要缺陷

第六章 小结

? 重点掌握内容： ? 钢的连铸；

? 连铸机的类型；

? 连铸机台数、机数、流数；

? 连铸机的结构：主要设备；中间包的作用；结晶器的作用；二冷作用及方式；引锭

杆的作用和结构；

? 连铸工艺：浇注温度、钢水过热度、选择浇注温度原则；拉坯速度及其确定依据；

结晶器冷却强度确定依据；二冷发展趋势。 ? 连铸坯质量：连铸坯结构；主要缺陷。

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