不銹鋼一般采用與碳鋼相同的立式、立彎式或弧形連鑄機。精煉后的鋼水倒入鋼包,經過吹氨站對鋼水溫度進行微調后吊到大包回轉臺等待連鑄。上一包鋼水鑄完后,經過回轉將待澆鋼包轉到中包注入口上方,然后通過長水口將鋼水注入中間包。中間包的鋼水經過浸入式水口進入結晶器成形和冷凝并連續下拉。表層凝固的鑄坯經過二冷段繼續快速冷卻至坯心成固體后進行定尺火焰切割,從而完成整個連鑄過程。


  不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)水(shui)由鑄錠(ding)改(gai)成(cheng)鑄坯工(gong)藝,其作用不僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是為(wei)(wei)了(le)提(ti)高(gao)10%的成(cheng)材率、節(jie)能(neng)和(he)縮(suo)短生產(chan)周期,而且由于連鑄工(gong)藝質量控制(zhi)手(shou)段(duan)(duan)的完善,目(mu)前已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)(wei)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)質量的必要手(shou)段(duan)(duan)。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)連鑄坯產(chan)品(pin)質量集中(zhong)體現(xian)在除頭尾段(duan)(duan)坯外表面的不修磨(mo)率已(yi)經(jing)達(da)到70%以上,總的表面修磨(mo)收(shou)得(de)率已(yi)達(da)到99.5%。為(wei)(wei)實(shi)現(xian)這個目(mu)標必須對鋼(gang)(gang)水(shui)進行精(jing)煉,達(da)到低的氧和(he)硫(liu)含量,搞好大包和(he)中(zhong)包的冶(ye)金,精(jing)確控制(zhi)鋼(gang)(gang)水(shui)溫度,實(shi)現(xian)無氧化(hua)澆(jiao)注,進一步(bu)降低夾(jia)雜物含量。在此條件(jian)下(xia)根據不同的鋼(gang)(gang)種(zhong)做到結晶(jing)器的振(zhen)動工(gong)藝與保護渣相(xiang)匹配(pei),使鑄坯表面的振(zhen)痕(hen)深(shen)度達(da)到≤200μm,由此實(shi)現(xian)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鑄坯表面基本不修磨(mo)軋(ya)制(zhi)的目(mu)標。


1. 無氧(yang)化(hua)保護澆鑄


  不銹鋼鋼水由于含有12%以上的鉻,與大氣接觸容易氧化成Cr2O3,生成>80μm的大型夾雜物,嚴重影響連鑄坯表面質量。所以不銹鋼無氧化保護澆鑄工藝措施是決定鑄坯和成品表面質量的關鍵性因素之一。


  不(bu)銹鋼(gang)無(wu)氧(yang)化保(bao)護(hu)澆鑄(zhu)工(gong)藝措(cuo)施包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括大(da)(da)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)鋼(gang)水(shui)保(bao)護(hu)(含(han)鋼(gang)渣(zha)保(bao)溫劑或大(da)(da)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)上加蓋(gai)),大(da)(da)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)鋼(gang)水(shui)經長水(shui)口保(bao)護(hu)進入中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)液(ye)面鋼(gang)水(shui)以下,中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)加蓋(gai)密(mi)封,同時(shi)長水(shui)口與(yu)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)蓋(gai)之間(jian)(jian)也要進行(xing)(xing)密(mi)封。中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)注人鋼(gang)水(shui)前,中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)充氬(ya)(ya)(氮)約(yue)6分鐘使包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)內氧(yang)含(han)量<2%.中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)鋼(gang)水(shui)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)堿性渣(zha)保(bao)護(hu),并(bing)在整個澆鑄(zhu)過(guo)程中(zhong)(zhong)吹入氬(ya)(ya)(氮)氣保(bao)護(hu)。中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)鋼(gang)水(shui)通(tong)過(guo)浸入式水(shui)口進入結晶(jing)器,水(shui)口與(yu)中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)之間(jian)(jian)進行(xing)(xing)密(mi)封。鋼(gang)水(shui)進入結晶(jing)器液(ye)面用(yong)(yong)保(bao)護(hu)渣(zha)(上方(fang)通(tong)氬(ya)(ya))保(bao)護(hu)。通(tong)過(guo)這樣的保(bao)護(hu),鋼(gang)中(zhong)(zhong)的氧(yang)含(han)量將保(bao)持(chi)不(bu)變或有所降(jiang)低(di)。


2. 大(da)包(bao)和中包(bao)冶金


  大包冶金在不銹鋼生產或連鑄工藝中占有重要地位,其起下列作用:①. 快速脫硫,脫硫率可達80%.極力降低鋼中的硫含量不僅是連鑄純奧氏體不銹鋼防止表面微裂紋的重要措施,而且也是提高鑄坯熱加工塑性的重要措施。②. 進行鈣、稀土等合金化,這也是提高難變形不銹鋼熱塑性的重要措施。特別是可以防止Al2O3和TiN等高熔點(2030℃和3150℃)夾雜對水口的堵塞。③. 微調鋼水溫度,以確保中包鋼水過熱度30~45℃。④. 包底吹氬5分鐘,可以促使夾雜物上浮,凈化鋼液。中包設置的目的是在多爐連鑄更換大包時鋼水不斷流。目前中包冶金的作用也在發展,作用一是使夾雜物上浮到中包渣中,為此中包液面高度應控制在700mm以上,使用堿性中包渣有利夾雜物吸收,二是設置擋渣墻,見圖3-3,防止大包渣、中包渣和耐火材料熔損進入浸入式水口。


圖 3.jpg


  不銹鋼連鑄時鋼水大量接觸耐火材料,后者的熔損對鑄坯質量是嚴重的威脅。對此,中包應使用MgO質絕熱板干式沏筑。大包長水口和中包浸入式水口應使用高鋁石英質或Al2O3-CaO-ZrO2質材料。


3. 鑄坯成(cheng)型


  中(zhong)包鋼(gang)水(shui)進入結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)急冷成(cheng)鑄(zhu)坯并向下(xia)(xia)拉出(chu),鑄(zhu)坯與(yu)(yu)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)界面的(de)粘滯及相對運(yun)動所產生(sheng)的(de)摩(mo)擦(ca)阻力由結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)的(de)上(shang)下(xia)(xia)振動和保護渣(zha)(zha)在(zai)鑄(zhu)坯與(yu)(yu)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)壁間連續充填的(de)潤滑作用而基本得到克服(fu)。結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)保護渣(zha)(zha)被液面鋼(gang)水(shui)加熱熔化形成(cheng)液態(tai)渣(zha)(zha)、糊(hu)狀渣(zha)(zha)、燒(shao)結(jie)(jie)(jie)渣(zha)(zha)和原保護渣(zha)(zha)四(si)層結(jie)(jie)(jie)構(見圖3-4).在(zai)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)振動作用下(xia)(xia)在(zai)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)壁與(yu)(yu)鑄(zhu)坯表(biao)面之(zhi)間會形成(cheng)渣(zha)(zha)膜。在(zai)與(yu)(yu)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)壁接觸的(de)一(yi)側形成(cheng)厚度為(wei)1~3mm的(de)固態(tai)渣(zha)(zha)膜,而在(zai)與(yu)(yu)鑄(zhu)坯表(biao)面接觸的(de)一(yi)側形成(cheng)厚度為(wei)0.1~0.3mm的(de)液態(tai)渣(zha)(zha)膜。固態(tai)渣(zha)(zha)膜隨(sui)(sui)結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)振動,液態(tai)渣(zha)(zha)膜隨(sui)(sui)鑄(zhu)坯下(xia)(xia)移到結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)下(xia)(xia)半部凝(ning)固,隨(sui)(sui)鑄(zhu)坯離開結(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器(qi)造成(cheng)保護渣(zha)(zha)消耗(hao)。


  結晶器一(yi)(yi)般采用(yong)正弦曲線的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)方式(shi),結晶器上下(xia)的(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)式(shi)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)為(wei)克(ke)服鑄坯阻力創造了條件,但是同時又在它(ta)向下(xia)移動(dong)時使鑄坯表(biao)面(mian)產生(sheng)一(yi)(yi)定深(shen)(shen)度(du)的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)(hen)。較深(shen)(shen)的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)(hen)在下(xia)個(ge)工(gong)序(xu)加熱中由于不(bu)(bu)能(neng)全部生(sheng)成(cheng)氧化皮而殘留在熱軋(ya)后的(de)(de)(de)成(cheng)品(pin)表(biao)面(mian),成(cheng)為(wei)不(bu)(bu)良品(pin)。不(bu)(bu)銹鋼(gang)連鑄技(ji)術和(he)(he)連鑄工(gong)藝的(de)(de)(de)各項工(gong)作都反映在減小(xiao)(xiao)振(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)(hen)深(shen)(shen)度(du)上。為(wei)了使不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)(hen)深(shen)(shen)度(du)≤0.2mm,應(ying)根(gen)據(ju)鋼(gang)夾雜(za)或鋼(gang)種確定不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)和(he)(he)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻率(lv)(lv)。易漏鋼(gang)的(de)(de)(de)1Cr13等鉻系不(bu)(bu)銹鋼(gang)應(ying)采用(yong)大振(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)、低振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)工(gong)藝;對(dui)于熱塑性良好的(de)(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)應(ying)采用(yong)小(xiao)(xiao)振(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)高振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻率(lv)(lv)的(de)(de)(de)工(gong)藝。具體(ti)采取的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)參(can)數由保護(hu)渣的(de)(de)(de)消耗(hao)所(suo)決(jue)定。


4. 電磁攪拌


  電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)技術和(he)(he)應用(yong)(yong)效(xiao)果目前已(yi)經比較成(cheng)(cheng)熟。對(dui)(dui)于(yu)大(da)方坯(pi)(pi)(pi)(pi)和(he)(he)小(xiao)方坯(pi)(pi)(pi)(pi)(>150mm,≤150mm)連(lian)鑄(zhu)(zhu),為(wei)(wei)(wei)了(le)生(sheng)(sheng)產高(gao)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)和(he)(he)軋材(cai),電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)是(shi)(shi)(shi)必須采取的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)措施,而(er)(er)且必須采取提高(gao)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)器(qi)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(M-EMS)和(he)(he)改善中(zhong)(zhong)(zhong)心偏(pian)(pian)析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二冷電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(S-EMS)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)合式攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)。由(you)于(yu)方圓(yuan)坯(pi)(pi)(pi)(pi)斷面(mian)(mian)(mian)積比板(ban)坯(pi)(pi)(pi)(pi)小(xiao),所以表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)清(qing)理(li)損耗和(he)(he)工(gong)作(zuo)(zuo)量(liang)(liang)要比板(ban)坯(pi)(pi)(pi)(pi)大(da)得多,因此(ci)(ci)提高(gao)方圓(yuan)坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟(ji)效(xiao)益也(ye)比板(ban)坯(pi)(pi)(pi)(pi)大(da)得多。M-EMS攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)對(dui)(dui)提高(gao)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)有(you)重要作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。其機(ji)理(li)是(shi)(shi)(shi):①. 液心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運動(dong)均(jun)(jun)勻(yun)了(le)內(nei)部(bu)鋼(gang)(gang)(gang)水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度,并使(shi)(shi)保護渣(zha)均(jun)(jun)勻(yun)熔化,因此(ci)(ci)形成(cheng)(cheng)振痕穩定和(he)(he)厚度均(jun)(jun)勻(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)坯(pi)(pi)(pi)(pi)殼并與結(jie)晶(jing)器(qi)壁(bi)接觸良好;②. 液心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動(dong)沖(chong)(chong)洗使(shi)(shi)凝(ning)固(gu)(gu)殼內(nei)表(biao)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾雜(za)和(he)(he)氣泡上浮到液面(mian)(mian)(mian)中(zhong)(zhong)(zhong)心,人工(gong)撈出(chu)可(ke)(ke)提高(gao)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈度。S-EMS攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)是(shi)(shi)(shi)大(da)幅度減(jian)(jian)小(xiao)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)表(biao)層細等軸晶(jing)內(nei)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱(zhu)狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)厚度,使(shi)(shi)其變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)等軸晶(jing),從而(er)(er)可(ke)(ke)以明顯(xian)降低中(zhong)(zhong)(zhong)心偏(pian)(pian)析(xi)和(he)(he)疏松。這(zhe)(zhe)對(dui)(dui)最終(zhong)成(cheng)(cheng)品圓(yuan)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)線材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)判定和(he)(he)二次(ci)加(jia)工(gong)性帶有(you)決定性。為(wei)(wei)(wei)了(le)消除軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱(zhu)狀(zhuang)(zhuang)晶(jing),不使(shi)(shi)用(yong)(yong)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)壓縮比約在10左右,而(er)(er)采取S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓縮比為(wei)(wei)(wei)5時就(jiu)可(ke)(ke)以達到。因此(ci)(ci)采用(yong)(yong)S-EMS也(ye)可(ke)(ke)以使(shi)(shi)用(yong)(yong)較小(xiao)尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)生(sheng)(sheng)產較大(da)規(gui)格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)品,或在同等條件下進(jin)一步提高(gao)軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度、塑性和(he)(he)沖(chong)(chong)擊性。中(zhong)(zhong)(zhong)心偏(pian)(pian)析(xi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因是(shi)(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)在凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)碳、硫、磷、錳等溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(含非(fei)金屬夾雜(za)物及氣相等輕質(zhi)(zhi)(zhi)相)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度逐漸增高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果,因此(ci)(ci)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)機(ji)理(li)是(shi)(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)出(chu)結(jie)晶(jing)器(qi)后,利用(yong)(yong)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)使(shi)(shi)液心鋼(gang)(gang)(gang)水在轉(zhuan)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)凝(ning)固(gu)(gu),這(zhe)(zhe)樣,一方面(mian)(mian)(mian)使(shi)(shi)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)元素分布均(jun)(jun)勻(yun),改善中(zhong)(zhong)(zhong)心偏(pian)(pian)析(xi)度,另一方面(mian)(mian)(mian),由(you)于(yu)鋼(gang)(gang)(gang)水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動(dong)沖(chong)(chong)刷凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前沿,使(shi)(shi)已(yi)成(cheng)(cheng)固(gu)(gu)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微粒變(bian)(bian)成(cheng)(cheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)核(he),因此(ci)(ci)擴(kuo)大(da)了(le)等軸晶(jing)比率,相對(dui)(dui)減(jian)(jian)少了(le)柱(zhu)狀(zhuang)(zhuang)晶(jing)量(liang)(liang)。M-EMS與S-EMS組(zu)合式電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)可(ke)(ke)以適應優質(zhi)(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)需要,但是(shi)(shi)(shi)對(dui)(dui)于(yu)碳含量(liang)(liang)>0.50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)彈簧(huang)鋼(gang)(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong),為(wei)(wei)(wei)了(le)解決心部(bu)碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)析(xi),應在鑄(zhu)(zhu)坯(pi)(pi)(pi)(pi)凝(ning)固(gu)(gu)末(mo)期(qi)對(dui)(dui)糊(hu)狀(zhuang)(zhuang)鋼(gang)(gang)(gang)液進(jin)行電(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban),即F-EMS。


  電磁攪(jiao)拌(ban)(ban)的(de)原理是鋼水在磁場的(de)作用下產生感(gan)應(ying)電流和電磁力而使鋼水運動。目(mu)前廣泛使用的(de)是基于異步電機(ji)原理而設計的(de)旋(xuan)(xuan)轉攪(jiao)拌(ban)(ban)器。基于直流電機(ji)原理設計的(de)直線(xian)攪(jiao)拌(ban)(ban)對于改善鑄坯(pi)斷面成分的(de)均(jun)勻性較差。以上兩(liang)種(zhong)方式迭(die)加而成的(de)螺旋(xuan)(xuan)攪(jiao)拌(ban)(ban),由于投資大,技(ji)術控制(zhi)較復雜,應(ying)用不多。