连铸工艺流程介绍（精选6篇）
将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”(叫引锭头)的铜模内(叫结晶器)，钢水很快与“活底”凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。
【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。
连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸钢水的准备
一、连铸钢水的温度要求：
钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂 纹。
钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷； ③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。
二、钢水在钢包中的温度控制：
根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。
实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施：
1）钢包吹氩调温 2）加废钢调温
3）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温
中间包钢水温度的控制
一、浇铸温度的确定
浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。
浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）：
T=TL+△T。
二、液相线温度：
即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：
T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[%Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo] +2.0[%V]+18[%Ti]}
三、钢水过热度的确定
钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。
钢种类别 过热度
非合金结构钢 10-20℃
铝镇静深冲钢 15-25℃
高碳、低合金钢 5-15℃
四、出钢温度的确定
钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程：
△T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5
△T1出钢过程的温降；
△T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降(1.0～1.5℃/min)；
△T3钢包精炼过程的温降（6～10℃/min）；
△T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5～1.2℃/min）；
△T5钢水从钢包注入中间包的温降。
T出钢 = T浇+△T总
控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。
拉速的确定和控制
一、拉速控制作用: 拉速定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸 追求高拉速。
二、拉速确定原则: 确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。
影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。
1）机身长度的限制
根据凝固的平方根定律，铸坯完全凝固时达到的厚度：
又机身长度：
得到拉速：
2）拉坯力的限制
拉速提高，铸坯中的未凝固长度变长，各相应位置上凝固壳厚度变薄，铸坯表面温度升高，铸坯在辊间的鼓肚量增多。拉坯时负荷增加。超过拉拔转矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。
3）结晶器导热能力的限制
根据结晶器散热量计算出，最高浇注速度：
板坯为2.5米/分
方坯为3-4米/分
4）拉坯速度对铸坯质量的影响
（1）降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析
（2）提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂
（3）为防止矫直裂纹，拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避开钢的热脆区。
5）钢水过热度的影响
一般连铸规定允许最大的钢水过热度，在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高，如图1所示。
6）钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低。就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。
第四节 铸坯冷却的控制
钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量 1）一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。
2）一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水2L/mm·min。进出水温差不超过8℃，出水温度控制在45-500℃为宜，水压控制在0.4-0.6Mpa。
3）二冷作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却.4）二冷强度确定原则:二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低.因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量.5）二冷水量与水压:对普碳钢低合金钢，冷却强度为：1.0-1.2L/Kg钢。对低碳钢、高碳钢,冷却强度为： 0.6-0.8L/Kg钢。对热裂纹敏感性强的钢种，冷却强度为:0.4-0.6L/Kg钢，水压为0.1-0.5MPa
二、连铸坯表面质量及控制
（一）连铸过程质量控制
1）提高钢纯净度的措施（1）无渣出钢
（2）选择合适的精炼处理方式
（3）采用无氧化浇注技术
（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用
（5）选用优质耐火材料
（6）充分发挥结晶器的作用
（7）采用电磁搅拌技术，控制注流运动
（二）连铸坯表面质量及控制
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是否需要精整，也是影响金属收得率和成本的重要因素，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。
连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制，如图14所示。
图14 连铸坯表面缺陷示意图
（三）连铸坯内部质量及控制
铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。
凝固结构是铸坯的低倍组织，即钢液凝固过程中形成等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关，如图15，图16所示。
图15 铸坯内部缺陷示意图
图16 “V”形偏析
1）减少铸坯内部裂纹的措施
（1）采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术
（2）二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧
（3）二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀
（4）合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构
2）夹杂物的控制
从炼钢 精炼 连铸生产洁净钢，主要控制对策是：
（1）控制炼钢炉下渣量
● 挡渣法（偏心炉底出钢、气动法、挡渣球）● 扒渣法：目标是钢包渣层厚＜50mm，下渣2Kg/t（2）钢包渣氧化性控制
● 出钢渣中高（FeO+MnO）是渣子氧势量度。（FeO+MnO）↑板胚T[O]↑（3）钢包精炼渣成分控制
不管采用何种精炼方法（如RH、LF、VD），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。
合适的钢包渣成分：CaO/ Al2O3＝1.5～1.8，CaO/ SiO2=8～13，（FeO+MnO）＜5％。高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝酸盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物，降低总氧。
（4）保护浇注
● 钢水保护是防止钢水再污染生产洁净钢重要操作
● 保护浇注好坏判断指标：－△[N]＝[N]钢包－[N]中包；－△[Al]s＝[Al]钢包－[Al]中包
● 保护方法：①中包密封充Ar；②钢包 中间包长水口，△[N]＝1.5PPm甚至为零；③中间包 结 晶器浸入式水口(5)中间包控流装置
● 中间包不是简单的过渡容器，而是一个冶金反应容器，作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水 ● 中间包促进夹杂物上浮其方法：
a.增加钢水在中间包平均停留时间t：t＝w/（a×b×ρ×v）。中间包向大容量深熔池方向发展。
b.改变钢水在中间包流动路径和方向，促进夹杂物上浮。
（6）中间包复盖剂
中间包是钢水去除夹杂物理想场所。钢水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。● 碳化稻壳；
● 中性渣：（CaO/SiO2=0.9～1.0）● 碱性渣：（CaO+MgO/SiO2≥3）● 双层渣
渣中（SiO2）增加，钢水中T[O]增加。生产洁净钢应用碱性复盖剂。
（7）碱性包衬
钢水与中间包长期接触，钢水与包衬的热力学性能必须是稳定的，这是生产洁净钢的一个重要条件。包衬材质中SiO2增加，铸坯中总氧T[O]是增加，因此生产洁净钢应用碱性包衬。
对低碳Al-K钢，中间包衬用Mg-Ca质涂料（Al2O3→0），包衬反应层中Al2O3可达21％，说明能有效 吸附夹杂物。（8）钢种微细夹杂物去除
● 大颗粒夹杂（>50μm）去除，采用中间包控流技术 ● 小颗粒夹杂（<50μm）去除：
－中间包钙质过滤器
－中间包电磁旋转
（9）防止浇注过程下渣和卷渣
● 加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源 ● 结晶器渣中示踪剂变化
● 铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹杂物占41.6%二次氧化占 39%，脱氧产物为20%
（10）防止Ar气泡吸附夹杂物
对Al－K钢，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar会造成：
● 水口堵塞物破碎进入铸胚，大颗粒Al2O3轧制延伸会形成表面成条状缺陷
● ＜1mmAr气泡上浮困难，它是Al2O3和渣粒的聚合地，当气泡尺寸>200μm易在冷轧板表面形成条状缺陷。为解决水口堵塞问题，可采用：
－钙处理改善钢水可浇性
－钙质水口
－无C质水口
目前还是广泛采用吹Ar来防止堵塞。生产洁净钢总的原则是：钢水进入结晶器之前尽可能排除Al2O3。
（11）结晶器钢水流动控制
三、连铸坯形状缺陷及控制
（一）鼓肚变形
带液心的铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳中钢液静压力作用下，发生鼓胀成凸面的现象，称之为鼓肚变形。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量，用以衡量铸坯彭肚变形程度。
减少鼓肚应采取措施 ：
（1）降低连铸机的高度
（2）二冷区采用小辊距密排列；铸机从上到下辊距应由密到疏布置
（3）支撑辊要严格对中
（4）加大二冷区冷却强度
（5）防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选用多节辊
图17 铸坯鼓肚示意图
（二）菱形变形
菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。是指铸坯的一对角小于90°，另一对角大于90°；两对角线长 度之差称为脱方量。
应对菱变的措施 ：
（1）选用合适锥度的结晶器
（2）结晶器最好用软水冷却
（3）保持结晶器内腔正方形，以使凝固坯壳为规正正的形状
（4）结晶器以下的600mm距离要严格对弧；并确保二冷区的均匀冷却
（5）控制好钢液成分
（三）圆铸坯变形
圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有：
（1）圆形结晶器内腔变形
（2）二冷区冷却不均匀
（3）连铸机下部对弧不准
（4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下
可采取相应措施：
（1）及时更换变形的结晶器
（2）连铸机要严格对弧
（3）二冷区均匀冷却
（4）可适当降低拉速
（四）夹杂物的控制
提高钢纯净度的措施：
（1）无渣出钢
（2）选择合适的精炼处理方式
（3）采用无氧化浇注技术
（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用
（5）选用优质耐火材料
（6）充分发挥结晶器的作用
（7）采用电磁搅拌技术，控制注流运动
（五）间包冶金
当前对钢产品质量的要求变得更加严格。中间包不仅仅只是生产中的一个容器，而且在纯净钢的生产中发 挥着重要作用。
70年代认识到改变中间包形状和加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物去除率的目的；安装挡渣墙，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和上浮。80年代发明了多孔导流挡墙和中间 包过滤器。
在防止钢水被污染的技术开发中，最近已有实质性的进展。借助先进的中间包设计和操作如中间包加热，热周转操作，惰性气氛喷吹，预熔型中间包渣，活性钙内壁，中间包喂丝，以及中间包夹杂物行为的数学模拟等，中间包在纯净钢生产中的作用体现得越来越重要。
在现代连铸的应用和发展过程中，中间包的作用显得越来越重要，其内涵在被不断扩大，从而形成一个独 特的领域——中间包冶金。
中间包冶金的最新技术：
（1）H型中间包
（2）离心流中间包
（3）中间包吹氩
（4）去夹杂的陶瓷过滤器
随着机械、电子、汽车等行业的蓬勃兴起, 标准件市场竞争越来越激烈, 对标准件用冷镦钢的质量要求也越来越高。江苏永钢集团有限公司 (以下简称“永钢”) 通过对江苏、浙江一带的标准件生产厂家及市场的调研, 利用现有的高炉炼铁、转炉炼钢、高线轧制成功开发了YD195, SWRCH35K, SWRHC22A, SWRCH10A等系列冷镦用盘条。
1 冷镦钢的涵义与特点
1.1 冷镦钢涵义
冷镦钢是一种在室温条件下, 利用冷镦工艺生产紧固件的钢种。冷镦钢因冷成型性能良好, 在机械加工行业用冷镦代替热轧材冷切削机加工。要能实现冷镦加工, 冷镦钢必须具有很好的综合力学性能。主要表现在以下几个方面:
(1) 良好的强度、塑性和韧性。冷镦钢在冷镦加工过程中要进行很大的变形量, 这就要求冷镦钢要具有很好的塑性。
(2) 较低的碳、磷、硫含量和较高的洁净度。冷镦钢的含碳量一般在0.05%～0.5%, 若其含碳量超过0.26%时, 应对其进行球化退火, 以改善其塑性。其硫和磷的含量一般要低于0.035%。
(3) 表面和内部质量要求高。冷镦钢表面质量要求严格, 以避免冷镦时表面产生裂纹, 因为表面任何可见的皱皮、折叠、刻痕等缺陷, 都可能在冷镦时引起裂纹。所以表面上的局部裂纹应给予清除。冷镦钢表面的个别小发纹不得超过下列规定:直径≤20 mm的钢材为0.1 mm, 其它的为0.15 mm。其内部不允许有严重的夹杂物、夹层、疏松、缩孔和显著的偏析, 这些缺陷会导致冷镦时开裂。
1.2 冷镦钢工艺特点
(1) 金属利用率高, 要比切削加工高一倍以上。
(2) 劳动生产率高, 同切削相比要高几十倍乃至上百倍, 适合于大批量生产。
(3) 产品尺寸精度高, 表面光洁度好。
(4) 变形量很大。在常温下的冷镦工艺过程中, 每个零件的变形量很大 (约60%～70%) , 承受的变形速度也很高, 有的甚至是一次成型。
(5) 要求冷镦钢必须具备良好的加工性能和机械性能。冷镦工艺对冷镦钢的表面质量、钢质纯净度、内部组织结构、化学成分等要求较苛刻。用冷镦钢制造零件, 靠冷镦成型, 其性能合格与否, 受到多方面因素的影响。首先是材料及其质量问题, 再就是冷镦条件和使用条件。
2 冷镦钢工艺设计与控制
2.1 冷镦钢生产流程
冷镦钢生产的主要工艺流程:铁水—转炉—精炼炉—连铸—铸坯检查—钢坯加热—高线热轧盘条—成品检验—入库。
2.2 主要生产设备
(1) 50 t顶吹转炉三座, 全程吹氩、LF炉精炼;
(2) 4机4流小方坯连铸机;
(3) 线材采用仿摩根高速线材轧机轧制, 规格为5.5～20 mm。
2.3 化学成分设计
由于标准件产品需经过线材拉拔、搓丝、墩帽等多道次冷加工而制成, 所以要求原料具备优良的冷加工性能, 塑性较高, 且保证标准件在必要的变形量下不至于开裂。同时, 标准件在使用过程中要承受一定的扭应力。因此, 冷镦钢中的碳含量一般按中下限控制为宜。钢中硅的含量超过0.10%, 随硅含量增加, 钢的抗拉强度硬度有所提高, 但伸长率、断面收缩率下降更明显, 不利于冷变形。钢中锰含量应适中, 可改善钢硫的存在形态和分布, 有利于提高钢的冷成型性。
钢中硫、磷、氢、氧等会不同程度地影响材料的力学性能, 对钢材造成不同程度的危害, 因此, 在冷镦钢的冶炼过程中应尽可能地加以去除。
钢中氮的可产生淬火时效和应变时效, 它会造成钢的韧性下降, 使钢材变脆。钢中铝能与氮形成难熔的AlN质点在晶界上弥散析出, 从而可以细化晶粒。但铝也是钢塞棒结瘤、水口堵塞的主要原因[1], 故应对其加以适量控制。
钢中氧几乎全部以氧化物夹杂的形式存在于钢中, 如FeO, A1203, SiO2, MnO, CaO, MgO等。这些非金属夹杂物破坏了钢的基体的连续性, 在静载荷和动载荷的作用下, 往往成为裂纹的起点。它们的性质、大小、数量及分布的状态不同程度地影响着钢的各种性能, 尤其对钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性能等危害很大。因此, 应尽量降低钢中氧含量, 以减少钢中非金属夹杂, 同时还应对其进行变性处理 (如Ca化等) , 来减少其在钢中的危害。
根据上述分析, 结合永钢的工艺装备现状以及用户对盘条性能的要求, 确定了冷镦钢的化学成分及气体含量如表1和表2所示。
2.4 冷镦钢的冶炼工艺
冶炼过程为:采用50 t顶吹转炉冶炼, 经LF炉精炼后, 经4机4流方坯连铸机浇注成150 mm×150 mm连铸坯。
2.4.1 主要原材料
(1) 铁水、废钢、铁矿石、石灰、白云石、镁球 (轻烧白云石) 等。
(2) 硅锰、高碳锰铁、精炼渣 (或调渣剂) 、硅铁粉、铝酸钙、萤石、铝饼、铝线、钙铁线、碳粉、碳线、保温剂等。
(3) 结晶器保护渣、中包覆盖剂、保温剂等。
2.4.2 转炉吹炼
(1) 稳定装入量:转炉的总装入量控制在61～66t, 用废钢、生铁、渣钢调节热量平衡和废钢比 (通常按废钢5 t、生铁5 t、渣钢3 t) , 废钢比可根据热量状况和钢铁料价格情况加以调整。出钢量控制在57～62 t。
(2) 吹炼过程中早化渣, 全程化好渣, 强化前期低温去磷;避免后吹。
(3) 吹炼终点成分、温度控制。SWRCH35K和SWRCH22A钢终点控制要求如表3所示。冶炼冷
镦钢的关键是要提高钢水的纯净度, 降低钢水的非金属夹杂物的污染度。钢水终点碳含量稳定在规定范围内是降低钢水氧化程度和减少钢水非金属夹杂污染的主要措施。
(4) 出钢前清除炉帽、炉口上的浮渣。
(5) 确保包衬温度≥850°C, 包内不得有冷钢或残渣, 包口清洁, 透气良好。
(6) 维护好出钢口, 确保出钢时间≥2 min和圆流出钢;出钢时, 严禁大口下渣或小口钢渣混出;采用双挡渣出钢, 杜绝冲渣, 要求每炉量渣厚。
(7) 出钢前钢包开始底吹氩, 流量150～250 L/min, 严禁吹氩翻钢。进吹氩站后强吹氩2～3 min后再弱吹, 总的吹氩时间不小于3 min, 确保出站成分均匀和渣吹开。
(8) 合金及辅料加入顺序:铝酸钙 (100 kg) →铝饼→精炼渣或调渣剂 (150 kg) →合金→石灰 (180～220 kg) 。
(9) 脱氧剂加入时间:出钢约1/4开始加, 出至约3/4加完, 注意不要加入过快, 避免大沸腾。
(10) 控制铝饼加入量, 铝饼加入量如表4所示。
(11) 钢水进站进行后强吹2 min, 待成分均匀后取样检测总铝量, 并根据出钢量计算喂铝线 (铝线重量为0.34 kg/m) , 将全铝控制在要求的范围内。
(12) 吹氩站出站成分控制要求如表5所示。
(13) 吹氩站出站温度控制1 540～1 580°C。
2.4.3 LF炉精炼
(1) 钢水进站进行强吹, 确保渣吹开后调至正常吹氩, 利于送电平稳起弧。
(2) 送电平稳起弧后, 根据进站渣况, 选择性加入铝酸钙0～50 kg, 精炼渣 (或调渣剂) 0～50 kg, 萤石40～80 kg, 石灰0～100 kg, 使炉渣具有合适碱度和良好的流动性。
(3) 精炼炉冶炼过程中通过撒加硅铁粉60～90 kg, 造具有良好的流动性的还原渣, 撒在电极附近的渣面上, 不得撒在裸露的钢液面上, 随时观察渣况 (直到烟变白) , 确保造好具有良好的流动性的还原渣。
(4) 精炼送电10～15 min, 渣形成后取样、测温、看渣样。
(5) 成分调整:补加合金时, 必须加大氩气流量, 根据温度情况选择档位送电。
(6) 根据取样分析成分进行合金成分微调, 如用硅锰调节Mn含量, 硅铁调节Si含量。
(7) 成分微调后必须送电3 min再取样、测温。
(8) 喂钙铁线, 调低氩气量, 确保钢液不裸露后喂线:每炉喂80～120 m/炉, 喂线速度1.8～2.2 m/s。
(9) 软吹氩:喂线结束后, 将氩气流量调至10～100 L/min (钢水微微波动, 不裸露, 此时可适量加入碳化稻壳, 确保渣面不结壳) , 软吹氩大于8 min, 温度合适后即可关氩, 根据温度情况补加碳化稻壳0～50 kg, 吊包浇注。
(10) 温度制度:SWRCH35K和SWRCH22A钢LF炉温度控制要求如表6所示。
2.4.4 连铸工艺
冷墩钢连铸方坯的表面缺陷主要有针孔、表面裂纹、角部横裂等[4], 针孔是由于中包水口接合部渗入空气所致。因此, 密封好水口接合部、控制氢气流量是减少铸坯产生针孔缺陷的了重要措施之一。在结晶器和二冷区实行缓冷, 能有效地防止表面裂纹的产生;另外在结晶器内使用导热率低的保护渣, 也可得到较好的效果[5]。
(1) 结晶器保护渣型号:SWRCH35K钢种采用35K专用保护渣;SWRCH22A钢种采用63912H型号保护渣;
(2) 中间包覆盖剂:碱性中间包覆盖剂 (开机加8～12包, 连浇适量补加, 确保中包液渣层厚度和均匀性) , 表面适量补加炭化稻壳保温;浇铸过程中减少中间包钢水温度的波动。
(3) 中间包内衬采用镁质涂料 (24±1 h) 或绝热板包 (8～10 h) , 开浇时中包内衬烘烤温度≥950 °C;
(4) 开机保护浇注:连铸大包开浇前, 中间包必须用氩气吹扫;大包开浇后, 及时套上大包长水口;中包开浇后, 及时套上浸入式水口;避免开机绪流;
(5) 浇注过程保护浇注:大包长水口氩封正常、每炉开浇前大包长水口清洗完后加密封垫、定径水口上线使用前烘烤、定径水口加密封垫;
(6) 连铸正常拉速控制在2.4～3.0 m/min;
(7) 配水曲线:按中碳钢配水曲线执行;
(8) 结晶器冷却:水流量控制120～125 m3/h, 进出水温差控制在5～8°C, 压力≥1.0 MPa;
(9) 每炉连浇换包时, 正常条件下敞开浇铸时间不得大于30 s;
(10) 浸入式水口插入钢液面深度控制目标在80～140 mm之间, 严禁偏流, 中间包液面要求≥600 mm。
2.5 轧制工艺
2.5.1 SWRCH35K钢轧制工艺
SWRCH35K钢开轧温度970～1 020 °C、进精轧温度940～960 °C、吐丝温度940～960 °C、终轧速度85 m/s, STELMOR冷却保温罩、风机全关。
2.5.2 SWRCH22A钢轧制工艺
SWRCH22A钢开轧温度970±10 °C、进精轧温度920±10 °C、吐丝温度920±20 °C, 终轧速度80 m/s, STELMOR冷却风机全关、保温罩5#, 9#, 10#, 13#, 17#, 21#开。
3 试验结果与分析
3.1 冶炼终点及精炼炉成分控制
冶炼终点控制情况如表7所示, 精炼炉成分控制情况如表8所示。对比表3与表7、表5与表8可知:冶炼终点控制与精炼炉成分控制均符合技术要求。
3.2 氮和氧含量控制
钢中氧的存在形式有两种, 一种是以游离氧形式存在于钢中, 另一种是以化合物形态存在。游离氧又称“活性氧”, 相对容易测定, 但其值受热力学条件影响, 与脱氧元素相平衡, 因此其并不随溶解铝或工艺条件而明显变化。化合氧分布在钢液中, 是以内生或外来非金属夹杂而存在, 由于活性氧波动不大, 而化合氧又不能有效地在线直接测定, 因此生产实践用全氧来做钢中非金属夹杂的量度。盘条中全氧越多, 则非金属夹杂越多;全氧含量越少, 则钢中非金属夹杂越少, 钢的清洁度越高。该试验中对产品取样进行分析, 其分析结果如表9所示。由表9、表1、表2可知:转炉-连铸工艺生产的钢中全氧基本达到了内控标准要求, 接近清洁钢氧含量水平, 钢中夹杂物含量少, 表明钢的清洁度较高。
3.3 冷镦试验
分别在盘条头尾取样检验1/2, 1/3冷墩试验见表10, 11所示。从表中可以看出, 永钢生产的SWRCH35K, SWRCH22A钢冷镦性能均达到了预期目标。
3.4 提高冷镦钢质量的主要途径
针对冷镦钢的使用特点和质量要求, 结合影响冷镦钢性能的各项因素以及生产实际, 通过以下途径提高冷镦钢产品质量:
(1) 控制钢的成分的均匀性和稳定性, 以保证钢质性能的稳定。
(2) 提高钢纯净度, 减少并改善钢中夹杂物, 减少其对冷镦钢性能的危害。
(3) 降低钢中有害元素S, P, O, H 的含量, 保证合适的N, Al含量。
(4) 通过对冶炼、轧钢的过程控制, 获得均匀、细化晶粒组织, 提高冷镦钢的综合机械性能。
(5) 保证盘条表面质量, 杜绝冷镦钢冷顶锻时裂纹的存在。
4 结 论
采用转炉-连铸-高速轧制工艺生产冷镦钢盘条的表面质量、外形尺寸、力学性能、冷顶锻性能、化学成份均达到标准要求, 综合性能优良。并具有工艺先进, 生产成本低的特点。
参考文献
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[2]赵贤平.表面缺陷和夹杂物影响冷墩钢冷墩性能的比对试验[J].河南冶金, 2005, 13 (3) :12—14.
[3]吴瑞祥.影响冷墩钢质量的主要因素及控制措施研究[J].湖南冶金, 2002, 3 (2) :21—24.
[4]周靳标.冷墩钢SWRCH35K铸坯裂纹的研究[J].湘钢科技, 2002, (1) :17—24.
（1）根据所浇钢种的需要，对钢液的纯净度、成分和浇注温度，尤其是微量元素含量的控制，都要求达到规定值。为此特殊钢连铸必须配备炉外精炼设备。
(2)结晶器应采用高频率、小振幅的振动。
(3)选用性能良好的保护渣和全过程的保护浇注，保证铸坯质量。
(4)最好使用大容量、深熔池，并砌有挡墙、坝的中间罐，充分发挥中间罐的冶金功能。
(5)应选用合适的耐火材料，以减少消耗和提高钢的纯净度。
(6)采用结晶器液面自动控制，减少液面波动。
凝固沟在结晶器内钢液液面起伏的情况下才会出现。液面上升时，不但振痕间距增加，振痕深度增加，而且还产生弯月面的溢流，形成凝固沟。冷轧薄板表面的主要缺陷是裂缝。裂缝来源于结晶器保护渣、夹杂物和氩气气泡被裹在凝固沟的下方。为了减少裂缝，不但要减少振痕深度，还要清除凝固沟。消除凝固沟的主要措施是控制钢液液面起伏。除此之外的影响因素有：
(1)负滑脱时间：负滑脱时间长，凝固沟深度增加。或者说，结晶器超前量越大，容易形成凝固沟。
(2)非正弦振动:采用非正弦振动振痕深度减少，凝固沟减少。
试试题
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、__对煤矿企业实际生产条件和安全条件进行审查是否符合煤炭生产许可证条件。
A．国土资源管理局 B．劳动保障部门
C．煤矿安全监察机构 D．煤炭管理部门
2、《特种设备安全监察条例》规定，特种设备安全监督管理部门在办理本条例规定的有关行政审批事项时，其受理、审查、许可、核准的程序必须公开，并应当自受理申请之日起__天内，作出许可、核准或者不予许可、核准的决定；不予许可、核准的，应当书面向申请人说明理由。A．15 B．30 C．45 D．60
3、安全是相对的，当风险低于某种程度时，则认为是安全的。这一观点的理论依据是__。
A．因果连锁理论 B．系统安全理论 C．扰动起源理论
D．能量意外释放理论
4、《劳动防护用品监督管理规定》规定，生产经营单位不得采购和使用无安全标志的特种劳动防护用品；购买的特种劳动防护用品须经__的安全生产技术部门或者管理人员检查验收。A．本单位
B．安全生产监督管理部门 C．公安机关 D．工会
5、常规安全检查通常是对作业人员的行为、作业场所的环境条件、生产设备设施等进行的检查。检查效果很大程度上取决于检查人员的个人经验和能力。为了尽量减小检查人员个人因素对检查结果的影响，常采用的方法是__。A．作业条件危险性评价法 B．可靠性分析法 C．事故树分析法 D．安全检查表法
6、要求用人单位组织接触职业病危害因素的劳动者进行__，不得安排未经上岗前职业健康检查的劳动者从事接触性职业病危害因素的作业。A．上岗前的职业健康检查 B．离岗后的职业健康检查 C．在职健康检查 D．定期的健康检查
7、大型企业提取的安全生产费用达到其年销售收入的（）时，可提出缓提的申请。A．1% B．2% C．5% D．10%
8、重视和保护从业人员的__，是贯穿《安全生产法》的主线。A．名誉权 B．控告权 C．生命权 D．健康权
9、生产性噪声是由机器转动、气体排放、工件撞击、摩擦等产生的。生产性噪声可分为__三类。
A．振动性噪声、机械性噪声、电磁性噪声 B．冲击性噪声、机械性噪声、电磁性噪声 C．气体性噪声、机械性噪声、电磁性噪声 D．空气动力噪声、机械性噪声、电磁性噪声
10、易燃固体、自然物品火灾一般都可用__扑救，只要控制住燃烧范围，逐步扑灭即可。A．泡沫 B．干粉 C．酸碱 D．干砂
11、__应当在劳动就业上给予特殊的保护。A．女工和未成年工 B．有残疾的职工 C．女工怀孕期间
D．未成年工和有特殊情况的工人
12、一个完整的预警管理体系应包括外部环境预警系统、预警信息管理系统、事故预警系统和__预警系统四部分。A．外部管理 B．内部管理不良 C．政策法规变化 D．技术变化
13、特种设备安全监察人员是指代表__特种设备安全监督管理部门执行安全监察任务的特种设备安全监察机构的工作人员。A．县级以上 B．省级以上 C．国务院 D．各级政府
14、“在编制生产计划时要同时编制劳动保护措施计划，检查生产进度时要同时检查安全 生产情况，如发现问题，负责进行调度，并转告有关部门。”这是____的职责。
A：财务部门B：生产部门C：总会计师D：安全专职机构
15、__是控制职业性危害因素，保护从业人员健康的重要措施，也是对建设项目实施作业场所卫生监督的重要依据。A．职业危害评价 B．职业危害监督 C．职业危害管 D．职业危害宣传
16、隔热是防止热辐射的主要措施，可利用__来进行。A．金属 B．橡胶 C．塑料 D．水
17、生产经营单位应有__的程序描述如何进行职业安全健康测量，用于职业安全健康测量的设备应按规定维护和保管，使之保持应有的精度。A．科学化 B．准确 C．可持续 D．文件化
18、依据《安全生产法》的规定，从事生产经营活动的股份有限公司，由其____决定安全投入的资金。
A：股东会B：监事会C：董事会D：总经理
19、根据《生产安全事故报告和调查处理条例》（国务院令第493号），重大事故应当逐级上报至__安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门。A．国务院
B．省、自治区、直辖市人民政府 C．设区的市级人民政府 D．县级人民政府
20、__指工作地点、在一个工作日内、任何时间不应超过的有毒化学物质的浓度。A．短时间接触容许浓度 B．最高容许浓度
C．时间加权平均容许浓度 D．长时间接触浓度
21、行政处罚必须依照__来实施。A．一般程序 B．简易程序 C．法定程序 D．听证程序
22、甲是某公司起重机司机，1年前通过《特种作业人员操作证》复审，因工作调整离岗8个月，现又调回起重机司机岗位，则甲必须经__，确认合格后才可上岗工作。A．全面健康体检
B．起重机操作技能培训 C．起重机实际操作技能考核 D．起重机安全理论考试
23、对重大危险源进行事故严重度评价时，如果一种危险物具有多种事故形态，且它们的事故后果相差不大，则按__原则估计事故后果。A．最大危险 B．概率求和 C．平均分配 D．最小后果
24、危险和可操作性研究是一种__的安全评价方法。A．定量 B．概率 C．定性 D．因素
25、《起重机械安全规程》要求，跨度等于或超过40m的装卸桥和门式起重机，应装__。
A．上升极限位置限制器 B．运行极限位置限制器 C．偏斜调整和显示装置 D．缓冲器
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、20世纪末，职业安全卫生问题成为非官方贸易壁垒的利器。在这种背景下，__的健康安全管理理念逐渐被企业管理者所接受，以职业健康安全管理体系为代表的企业安全生产风险管理思想开始形成，现代安全生产管理的内容更加丰富，现代安全生产管理理论、方法、模式以及相应的标准、规范更成熟。A．风险评价 B．控制环境污染 C．危险预警 D．以人为本 E．持续改进
2、城市重大危险源信息管理系统集__于一身，能够提供重大危险源信息，有利于及时、准确地决策，最大限度地减少发生重大事故的可能性及事故后造成的各项损失。
A．政府监管部门 B．计算机数据管理 C．多媒体 D．城市规划 E．地理信息系统
3、严禁以任何__组织学生从事接触易燃、易爆、有毒、有害等危险品的劳动或者其他危险性劳动。A．理由 B．途径 C．形式 D．名义 E．规定
4、矿山设计的__具体项目必须符合矿山安全规程和行业技术规范。A．供电系统 B．通风系统 C．运输系统 D．保障系统 E．排水系统
5、注册工程师因__情形，所在单位应向注册管理机构办理注销注册。A．脱离安全工作岗位连续满半年 B．不具有完全民事行为能力的 C．受刑事处罚的
D．严重违反职业道德的
E．同时在两个以上独立法人单位执业的
6、根据《特种设备安全监察条例》的规定，使用单位应当对__的特种设备及时予以报废。
A．无改造、维修价值 B．未按规定检测检验 C．技术性能下降
D．存在严重事故隐患 E．超过规定的使用年限
7、机关、团体、企业、事业单位属于消防安全重点单位的，除应履行通用的消防职责外，还应__。
A．建立防火档案，确定消防安全重点部位，设置防火标志，实行严格管理 B．实行每日防火巡查，并建立巡查记录 C．对职工进行职业道德教育
D．制定灭火和应急疏散预案，定期组织消防演练 E．贯彻“预防为主、防消结合”的方针
8、依据《安全生产法》规定，下列__属于从业人员的义务。A．自律遵规、服从管理
B．学习安全知识，提高安全技能 C．报告危险因素
D．建立健全安全生产责任制 E．制定规章制度
9、下列选项中，属于渗透检测特点的内容包括__等。A．形状复杂的缺陷可以很容易地观察到显示的痕迹
B．不需要大型设备，携带式喷灌着色渗透检测不需水、电，现场检测十分方便 C．检测程序少、速度快
D．检测灵敏度较磁粉检测低 E．材料较便宜，成本低
10、《职业病防治法》规定，职业病前期预防的具体规定有__。
A．关于产生职业病危害的用人单位的设立及对其工作场所职业卫生要求的规定 B．关于职业病危害项目的申报制度的规定 C．关于职业病危害预评价制度的规定
D．关于建设项目职业病防护设施“三同时”制度的规定 E．关于职业病防护设施设计的备案制度的规定
11、公开招标的特点有__。A．发布招标广告 B．发招标邀请函 C．资格预审 D．资格后审 E．实力验证
12、事故应急救援的总目标是通过有效的应急救援行动，尽可能降低事故的后果，包括__。A．人员伤亡 B．环境破坏 C．技术改进 D．财产损失 E．精神损失
13、根据《国务院关于预防煤矿安全生产事故的特别规定》，__应予关闭。A．某矿山有采矿许可证、安全生产许可证、煤炭经营许可证、工商执照采煤 B．某矿山在2月内发现2次重大安全隐患 C．停产整顿期间擅自生产的 D．整顿合格后开始生产的 E．没有整顿的
14、分级响应是指在初级响应到扩大应急的过程中实行的分级响应的机制。扩大或提高应急级别的主要依据是__。A．事态发展趋势
B．事故灾难的危害程度 C．影响范围
D．控制事态能力 E．事故性质
15、根据《安全生产违法行为行政处罚办法》的规定，生产经营单位及其有关人员有__情形，应当从重处罚。
A．危及公共安全或者其他生产经营单位安全的，经责令限期改正，逾期未改正的
B．1年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的 C．拒不整改或者整改不力，其违法行为呈持续状态的 D．拒绝、阻碍或者以暴力威胁行政执法人员的
E．3年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的16、下列对“本质安全”理解不正确的是__。A．设备或设施含有内在的防止发生事故的功能 B．是安全生产管理预防为主的根本体现
C．包括设备本身固有的失误安全和故障安全功能 D．可以是事后采取完善措施而补偿的 E．财产损失
17、《注册安全工程师执业资格制度暂行规定》适用于生产经营单位中从事__的专业技术人员。A．安全生产监督 B．安全生产管理
C．安全工程技术工作 D．安全生产咨询
E．为安全生产提供技术服务的中介机构
18、生产经营单位应针对与所识别的风险有关并需采取控制措施的运行与活动，建立和保持计划安排或程序及其规定，提出并实施必要且有效的控制和防范措施，以确保制定的职业安全健康管理方案得以有效、持续地落实，从而实现职业安全健康__的要求。A．方针 B．目标 C．计划 D．方案
E．遵守法律法规
19、生产过程中的环境安全性指标包括__。A．内部环境 B．外部环境 C．心理环境 D．交流环境
E．安全问题交流环境
20、国家对危险化学品的生产和储存实行__，并对危险化学品生产、储存实行审批制度。未经审批，任何单位和个人都不得生产、储存危险化学品。A．按需计划 B．统一规划 C．合理分配 D．合理布局 E．严格控制
21、依照《煤矿安全监察条例》和《煤矿安全监察员管理暂行办法》的规定，煤矿安全监察员有权责令立即停止作业，并将有关情况报告煤矿安全监察机构的情形有__。
A．煤矿擅自开采保安煤柱的
B．采用危及相邻煤矿生产安全的决水、爆破、贯通巷道等危险方法进行采矿作业的
C．发现煤矿作业场所的瓦斯、粉尘或者其他有毒有害气体的浓度超过国家安全标准或者行业安全标准的
D．在检查中发现影响煤矿安全违法行为的 E．进行现场检查时，发现存在事故隐患的22、安全生产标准有__。A．国家标准 B．行业标准 C．地方标准 D．企业标准
E．特殊行业的标准
23、生产经营单位的主要负责人是本单位安全生产的第一责任者，对安全生产工作全面负责。其职责为__。
A．建立、健全本单位安全生产责任制
B．组织制定本单位安全生产规章制度和操作规程 C．组织人员建立本单位安全管理部门 D．保证本单位安全生产投入的有效实施 E．及时、如实报告生产安全事故
24、应急救援体系的保障系统包括__。A．通讯系统 B．信息系统 C．监测组织
D．人力资源保障系统 E．治安组织
25、地方政府负责人在接到重大安全生产事故报告后，应当__。A．立即赶到事故现场 B．组织事故抢救
C．立即展开事故调查
机械(一级)处理工段包括格栅、沉砂池、初沉池等构筑物，以去除粗大颗粒和悬浮物为目的，处理的原理在于通过物理法实现固液分离，将污染物从污水中分离，这是普遍采用的污水处理方式。
机械(一级)处理是所有污水处理工艺流程必备工程(尽管有时有些工艺流程省去初沉池)，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。
在生物除磷脱氮型污水处理厂，一般不推荐曝气沉砂池，以避免快速降解有机物的去除;在原污水水质特性不利于除磷脱氮的情况下，初沉的设置与否以及设置方式需要根据水质特性的后续工艺加以仔细分析和考虑，以保证和改善除磷除脱氮等后续工艺的进水水质。
二级处理：生物化学处理
污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、AB法、A/O法、A2/O法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、CASS法、土地处理法等多种处理方法。目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。
生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污泥);多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。
三级处理：污水的深度处理
三级处理是对水的深度处理，是继二级处理以后的废水处理过程，是污水最高处理措施。现在的我国的污水处理厂投入实际应用的并不多。
它将经过二级处理的水进行脱氮、脱磷处理，用活性炭吸附法或反渗透法等去除水中的剩余污染物,并用臭氧或氯消毒杀灭细菌和病毒,然后将处理水送入中水道，作为冲洗厕所、喷洒街道、浇灌绿化带、工业用水、防火等水源。
由此可见，污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中，包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。
由于这些污泥含有大量的有机物和病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响，必须重视。
如果污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放，污水厂的净化效果也就会被抵消掉。所以在实际的应用过程中，污水处理过程中的污泥处理也是相当关键的。
处理方法
生物除磷
在经济发展过程中，我国的主要河流和湖泊由于受磷污染，富营养化严重，国家环保局为控制磷污染，对磷排放制定了比较严格的标准。化学强化生物除磷污水处理工艺以除去污水中有机污染物和各种形态的磷为主，此污水处理工艺将化学除磷和生物除磷一体化，通过厌氧消化生物系统中活性污泥产生挥发性有机酸，作为聚磷菌生长的基质或称之为营养物，使聚磷菌在活性污泥中选择性增殖，并将其回流到生物系统中，使生物污水处理系统工作在高效除磷状态;同时污泥在厌氧条件下产生的磷释放，通过化学除磷消除。这是一种高效市政污水处理工艺技术，满足了我国现阶段，为解决水体富营养化，需要在常规二级污水处理基础上进一步除磷的要求。
循环间隙
我国经济发展水平各地相差较大，经济发展滞后的城市还不能拿出很多资金用于污水治理，因此，怎样利用有限的资金，降低环境污染，是很多城市政府面临的问题。在污水处理方面，直到不久前，一些城市还采用一级或一级强化处理工艺技术，出水达不到国家二级排放标准对除去有机污染物的要求。
循环间歇曝气工艺充分发挥高负荷氧化沟处理效率高的优点，又充分利用序批式活性污泥污水处理工艺出水好的特点，保证了系统出水达到国家污水排放一级标准在除去有机污染物方面的要求。在投资和运行费用上比通常以除去有机污染物为主的二级生物污水处理系统降低30%左右，是适合我国现阶段污水处理要求的工艺技术。
旋转接触
旋转接触氧化污水处理工艺技术是在生物转盘技术基础上，结合生物接触氧化技术优点发展起来的新一代好氧生物膜处理技术。旋转接触氧化污水处理工艺技术和成套设备提供了一种简单和可靠的污水处理方法。整个污水处理系统中的转轴是唯一的转动部分，一旦机器出了故障，一般机械人员都可以进行维修。
0Cr18Ni9Ti为铬镍奥氏体不锈钢, 由于这类钢种综合力学性能良好、工艺性能、焊接性能、耐蚀性优良, 在各种化工及轻工领域得到广泛的应用。0Cr18Ni9Ti不锈钢适合制造耐酸容器、管道、换热器的耐酸设备及其衬里, 但采用连铸生产难度很大, 为防止晶间腐蚀, 通常在该钢中加入Ti, 而Ti与氧、氮的亲和力很强, 易形成TiN和TiO2;在冶炼和浇铸过程中, 钢液中的Al会形成A12O3。因此, 生产时对工艺要求十分严格, 稍有疏忽就可能造成废品。
10Cr18Ni9Ti不锈钢化学成分
0Cr18Ni9Ti不锈钢化学成分如表1所示。
2钢中成分对0Cr18Ni9Ti不锈钢的影响
2.1钢中Ti对0Cr18Ni9Ti不锈钢的影响
0Cr18Ni9Ti不锈钢中含有一定量的Ti, 用来稳定钢中的C, 以防止在使用过程中产生晶间腐蚀。但是Ti与氮有较强的亲和力, 在钢液中的反应为
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在AOD炉冶炼中, 钢液会形成较多的TiN夹杂, 减少TiN夹杂的唯一途径是降低钢中的[Ti]和[N]的含量。熔渣中能溶解氮, 脱氧良好的碱性渣中氮的浓度可以达到100×10-6。钢与渣接触后, [Ti]能与渣中 (N) 发生如式 (1) 反应, 也会生成TiN夹杂。另外, [Ti]还会与保护渣发生如下反应:
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钢中[Ti]越高, 还原越易进行。由CaO-Si02-TiO2三元平衡相图可知, Ti氧化物增加, 易生成具有高熔点 (1 970°C) 的CaTiO3, 使保护渣的流动性和吸附夹杂物的能力降低, 夹杂物聚积在钢水表面生成小夹杂。夹杂物密度为5.8 g/cm3、熔点很高, 钢中TiN夹杂析出后, 漂浮在钢渣之间, 对不锈钢连铸保护渣熔点和黏度会产生影响。当TiN含量增加时, 黏度逐渐变大, 且温度越低, 黏度上升越快。
2.2钢中氮对 0Cr18Ni9Ti不锈钢的影响
[N]在0Cr18Ni9Ti不锈钢中十分有害, 因为0Cr18Ni9Ti不锈钢中含有Ti, Al这两种与氮亲和力很强的元素, 除少量氮固溶外, 其他均形成夹杂。Ti的氮化物夹杂是0Cr18Ni9Ti不锈钢中的主要夹杂物, 它与氧化物夹杂一起形成复合夹杂物。0Cr18Ni9Ti不锈钢中氮的来源主要是: (1) 电炉 (中频炉) 钢水在大气中停留时间较长从大气中吸入N; (2) AOD炉冶炼如以N2代替Ar, 使[N]含量增加; (3) 在浇注过程中, 未进行保护浇注, 钢水从大气中吸入N。如图1所示为TiN富集。
在出钢时采用CO2对钢液进行保护, 使钢中[N]下降40%～87%。中间罐也可用CO2保护, 防止增氮、吸氧, 改善钢水的纯净度。
2.3钢中Al对0Cr18Ni9Ti不锈钢的影响
在0Cr18Ni9Ti不锈钢中都含有一定量的[A1], [A1]主要来自于冶炼过程用Al脱氧或加入含铝钛铁。Al是强铁素体形成元素, 它的作用相当于Cr的12倍, 因此钢中Al对α相的影响也不可忽略。Al以A12O3夹杂物或A12O3与TiN复合夹杂物的形态存在钢中, 对钢产生影响。
2.4钢中氧0Cr18Ni9Ti不锈钢的影响
钢中氧主要来自冶炼过程中吹氧脱碳带入的氧及从大气中吸收的氧, 0Cr18Ni9Ti不锈钢中含有Ti, Al两种元素, 与氧的亲和力都很高, 极易形成TiO, 和A12O3, 其反应式为:
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这些夹杂与TiN夹杂一起形成复合夹杂物 (见图2) 。尤其TiO夹杂被保护渣吸收, 形成高熔点的CaTiO3, 会恶化保护渣的性能。
30Cr18Ni9Ti不锈钢连铸坯表面质量缺陷
0Cr18Ni9Ti不锈钢连铸坯表面质量缺陷根据其结构可分为如下三类。
3.1A类缺陷
A类缺陷缺陷表面粗糙并带有气孔, 大多数孔内填有熔渣, 当表面层清除后即可发现, 偶尔也可发现暴露在表面的气孔。该缺陷由冷皮所引起, 形成的机理是夹杂物特别是氮化物夹杂聚集在温度最低的弯月面带, 造成该部位的钢水流动性变差, 从而导致钢水温度进一步降低, 进而冷凝形成冷皮, 当冷皮卷入铸坯表层则形成A类缺陷。
3.2B类缺陷
B类缺陷是由Al2O3和TiN形成的复合夹杂物, 板坯表面抛光后, 用肉眼很容易进行鉴别, 某些夹杂物块度相当大。该缺陷形成的机理是保护渣中的 (SiO) 同[Ti]反应, 增加了保护渣的黏度, 降低了保护渣的流动性, 当氧化物及氮化物集群上浮至弯月面时, 无法被保护渣吸收, 从而卷入凝固前沿, 形成B类缺陷;另一种机理认为, 当中间罐水口的堵塞物被钢水冲损并带入结晶器时, 就会出现大块状的B类缺陷。
3.3C类缺陷
C类缺陷是群集的气孔, 大多都填充有熔渣。气孔形成原因是由下述反应造成的
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另外, 也可能是由于中间罐与结晶器浸入式水口间密封用的Ar随着钢流带入结晶器中, 被捕集到弯月面坯壳上造成。
40Cr18Ni9Ti不锈钢连铸坯工艺措施
要保证0Cr18Ni9Ti不锈钢连铸坯产品质量, 工艺上必须采取以下措施:
(1) 严格控制钢中的氮、氧含量, 控制[N]<100×10-6, [O]<50×10-6。为此, AOD不能以N2代Ar, 要实行低氮化冶炼操作。
(2) 严格控制钢中的C, Ti, Al含量。在保证w (Ti) ≥5×w (C) 的情况下, 应尽量降低含Ti量。含C量控制在0.03%左右, 连铸情况下w (Ti) ≤0.25%取得较好效果。同时, 还必须控制w (Al) <0.06%。钛铁是钢中A1的一个重要来源 (含Al量约8%, ) , 应尽量使用低Al钛合金。
(3) 必须使用无氧化保护浇铸。
(4) 钢水浇铸温度应控制在一个比较窄的范围内, 并保持稳定;出钢后向钢包吹Ar, 以均匀钢水温度和成分, 去除部分气体和夹杂物。
(5) 对钢包、中间罐、滑动水口、浸入式水口等的耐火材料要严格管理, 不能用SiO2质耐火材料。
(6) 保护渣应具有适当的熔融温度 (半球点) 、黏度和碱度。
5控制效果
浙江青山钢铁有限公司0Cr18Ni9Ti钢种连铸工艺, 采用AOD炉冶炼, LF炉加钛合金, 保证连铸拉速, 可实现连浇10炉30 t的钢水。前期AOD冶炼脱氧时, 除用硅铁外, 可适当加入Al进一步深脱氧, 但是要控制Al的含量, 尽量降低钢液中的Al量。钢包底吹氩宜采用弱搅拌, 避免裸露钢液面。不仅控制了钢液的二次氧化, 而且有利于夹杂物上浮排出, 从而使铸坯中大型夹杂物的数量明显下降。
6结束语
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