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(bu)銹(xiu)鋼(gang)鋼(gang)水(shui)由鑄(zhu)錠改成(cheng)鑄(zhu)坯(pi)工(gong)(gong)藝,其作用不(bu)僅(jin)僅(jin)是為(wei)(wei)了提(ti)高10%的(de)成(cheng)材率(lv)、節能和(he)(he)縮短生產周期,而且(qie)由于連(lian)鑄(zhu)工(gong)(gong)藝質量控制手(shou)段的(de)完善(shan),目前已經成(cheng)為(wei)(wei)提(ti)高產品質量的(de)必要手(shou)段。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)連(lian)鑄(zhu)坯(pi)產品質量集中體現在除頭尾段坯(pi)外表(biao)面(mian)(mian)的(de)不(bu)修磨率(lv)已經達(da)(da)到(dao)70%以上,總的(de)表(biao)面(mian)(mian)修磨收得(de)率(lv)已達(da)(da)到(dao)99.5%。為(wei)(wei)實現這個目標必須對鋼(gang)水(shui)進(jin)(jin)行(xing)精煉,達(da)(da)到(dao)低(di)的(de)氧(yang)和(he)(he)硫含量,搞好大包和(he)(he)中包的(de)冶金,精確控制鋼(gang)水(shui)溫度(du),實現無氧(yang)化澆注,進(jin)(jin)一步降(jiang)低(di)夾雜物(wu)含量。在此(ci)條(tiao)件下根據不(bu)同(tong)的(de)鋼(gang)種做(zuo)到(dao)結晶(jing)器的(de)振(zhen)動工(gong)(gong)藝與保(bao)護(hu)渣相匹(pi)配(pei),使鑄(zhu)坯(pi)表(biao)面(mian)(mian)的(de)振(zhen)痕深度(du)達(da)(da)到(dao)≤200μm,由此(ci)實現不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鑄(zhu)坯(pi)表(biao)面(mian)(mian)基本(ben)不(bu)修磨軋(ya)制的(de)目標。


1. 無氧化保護澆鑄


  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。


  不銹鋼(gang)(gang)無氧(yang)化保(bao)護澆(jiao)鑄工藝(yi)措施包(bao)(bao)括大(da)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)保(bao)護(含鋼(gang)(gang)渣(zha)保(bao)溫劑(ji)或(huo)大(da)包(bao)(bao)上(shang)加蓋(gai)),大(da)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)經長水(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)保(bao)護進(jin)(jin)入中(zhong)(zhong)間(jian)包(bao)(bao)液面鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)以下,中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)加蓋(gai)密封(feng),同時長水(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)與中(zhong)(zhong)間(jian)包(bao)(bao)蓋(gai)之間(jian)也要進(jin)(jin)行密封(feng)。中(zhong)(zhong)間(jian)包(bao)(bao)注人鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)前,中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)充氬(氮)約6分鐘使包(bao)(bao)內氧(yang)含量<2%.中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)用中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)堿性(xing)渣(zha)保(bao)護,并在整個澆(jiao)鑄過程中(zhong)(zhong)吹入氬(氮)氣保(bao)護。中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)通(tong)過浸入式水(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)進(jin)(jin)入結晶器,水(shui)(shui)(shui)口(kou)(kou)與中(zhong)(zhong)包(bao)(bao)之間(jian)進(jin)(jin)行密封(feng)。鋼(gang)(gang)水(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)入結晶器液面用保(bao)護渣(zha)(上(shang)方通(tong)氬)保(bao)護。通(tong)過這樣的保(bao)護,鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的氧(yang)含量將保(bao)持不變或(huo)有所(suo)降(jiang)低。


2. 大包和中(zhong)包冶金(jin)


  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. 鑄坯成型


  中包(bao)鋼水進入結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)急(ji)冷成(cheng)(cheng)(cheng)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)并向下(xia)(xia)拉出,鑄(zhu)(zhu)坯(pi)與(yu)結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)界面(mian)的(de)(de)粘滯及相(xiang)對運動(dong)所產生的(de)(de)摩擦阻力由結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)上下(xia)(xia)振動(dong)和(he)保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)(zha)在鑄(zhu)(zhu)坯(pi)與(yu)結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)壁(bi)間(jian)連續(xu)充填(tian)的(de)(de)潤滑(hua)作(zuo)(zuo)用而基(ji)本得到克服。結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)(zha)被液面(mian)鋼水加熱熔(rong)化(hua)形成(cheng)(cheng)(cheng)液態(tai)渣(zha)(zha)(zha)、糊狀渣(zha)(zha)(zha)、燒結(jie)(jie)(jie)渣(zha)(zha)(zha)和(he)原保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)(zha)四(si)層(ceng)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(見圖3-4).在結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)振動(dong)作(zuo)(zuo)用下(xia)(xia)在結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)壁(bi)與(yu)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)表面(mian)之間(jian)會(hui)形成(cheng)(cheng)(cheng)渣(zha)(zha)(zha)膜(mo)。在與(yu)結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)壁(bi)接(jie)觸的(de)(de)一(yi)側形成(cheng)(cheng)(cheng)厚度(du)(du)為1~3mm的(de)(de)固態(tai)渣(zha)(zha)(zha)膜(mo),而在與(yu)鑄(zhu)(zhu)坯(pi)表面(mian)接(jie)觸的(de)(de)一(yi)側形成(cheng)(cheng)(cheng)厚度(du)(du)為0.1~0.3mm的(de)(de)液態(tai)渣(zha)(zha)(zha)膜(mo)。固態(tai)渣(zha)(zha)(zha)膜(mo)隨結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)振動(dong),液態(tai)渣(zha)(zha)(zha)膜(mo)隨鑄(zhu)(zhu)坯(pi)下(xia)(xia)移到結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)下(xia)(xia)半部(bu)凝固,隨鑄(zhu)(zhu)坯(pi)離開結(jie)(jie)(jie)晶器(qi)(qi)(qi)造成(cheng)(cheng)(cheng)保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)(zha)消耗(hao)。


  結晶器一般采用正弦曲(qu)線的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)方式,結晶器上(shang)下(xia)的(de)周期式振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)為(wei)克(ke)服鑄(zhu)坯阻(zu)力創造(zao)了條件(jian),但是同時又在(zai)(zai)它向下(xia)移動(dong)(dong)時使鑄(zhu)坯表面(mian)產生一定(ding)(ding)(ding)深(shen)(shen)度的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕。較深(shen)(shen)的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕在(zai)(zai)下(xia)個工(gong)(gong)序加熱中由于不(bu)能全部(bu)生成氧化皮(pi)而殘留(liu)在(zai)(zai)熱軋后的(de)成品(pin)表面(mian),成為(wei)不(bu)良(liang)品(pin)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)連鑄(zhu)技術和(he)(he)連鑄(zhu)工(gong)(gong)藝的(de)各項工(gong)(gong)作都反(fan)映在(zai)(zai)減小振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕深(shen)(shen)度上(shang)。為(wei)了使不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕深(shen)(shen)度≤0.2mm,應根據鋼(gang)(gang)夾雜(za)或(huo)鋼(gang)(gang)種確定(ding)(ding)(ding)不(bu)同的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程和(he)(he)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻率。易漏(lou)鋼(gang)(gang)的(de)1Cr13等鉻(ge)系不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應采用大振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程、低(di)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻率的(de)工(gong)(gong)藝;對于熱塑性良(liang)好的(de)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)應采用小振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程高振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻率的(de)工(gong)(gong)藝。具(ju)體采取的(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)參(can)數由保護渣(zha)的(de)消(xiao)耗所決(jue)定(ding)(ding)(ding)。


4. 電磁攪拌


  電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)技術(shu)和(he)(he)(he)(he)應用(yong)(yong)效果(guo)(guo)目前(qian)已經比(bi)較成熟。對于大(da)方坯和(he)(he)(he)(he)小(xiao)(xiao)方坯(>150mm,≤150mm)連(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu),為了生(sheng)產高(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯和(he)(he)(he)(he)軋材,電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)是(shi)(shi)必須采(cai)(cai)取的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)措施,而(er)(er)且必須采(cai)(cai)取提(ti)高(gao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)器電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(M-EMS)和(he)(he)(he)(he)改善中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二冷電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(S-EMS)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合式攪(jiao)拌(ban)(ban)。由于方圓坯斷(duan)面(mian)(mian)積比(bi)板坯小(xiao)(xiao),所以表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)清理損耗和(he)(he)(he)(he)工作(zuo)(zuo)量(liang)(liang)要比(bi)板坯大(da)得(de)多,因(yin)此(ci)(ci)提(ti)高(gao)方圓坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟效益也(ye)(ye)比(bi)板坯大(da)得(de)多。M-EMS攪(jiao)拌(ban)(ban)對提(ti)高(gao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)有重(zhong)要作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。其機理是(shi)(shi):①. 液心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)動(dong)(dong)均(jun)勻了內部鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度,并使保護渣均(jun)勻熔化,因(yin)此(ci)(ci)形成振(zhen)痕穩定和(he)(he)(he)(he)厚度均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)坯殼(ke)并與結(jie)晶(jing)(jing)器壁接觸良好(hao);②. 液心(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流動(dong)(dong)沖(chong)洗使凝(ning)固(gu)(gu)殼(ke)內表(biao)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜和(he)(he)(he)(he)氣泡上浮到液面(mian)(mian)中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin),人(ren)工撈出可提(ti)高(gao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)(he)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈度。S-EMS攪(jiao)拌(ban)(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)是(shi)(shi)大(da)幅(fu)度減小(xiao)(xiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯表(biao)層細等軸晶(jing)(jing)內側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱狀晶(jing)(jing)厚度,使其變成等軸晶(jing)(jing),從而(er)(er)可以明顯(xian)降低中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)和(he)(he)(he)(he)疏松。這(zhe)對最(zui)終成品圓鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)線材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)判定和(he)(he)(he)(he)二次加(jia)工性帶有決定性。為了消除軋材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱狀晶(jing)(jing),不使用(yong)(yong)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯壓縮比(bi)約在(zai)(zai)10左右,而(er)(er)采(cai)(cai)取S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓縮比(bi)為5時(shi)就(jiu)可以達到。因(yin)此(ci)(ci)采(cai)(cai)用(yong)(yong)S-EMS也(ye)(ye)可以使用(yong)(yong)較小(xiao)(xiao)尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯生(sheng)產較大(da)規格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成品,或(huo)在(zai)(zai)同(tong)等條件(jian)下進一步(bu)提(ti)高(gao)軋材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度、塑性和(he)(he)(he)(he)沖(chong)擊(ji)性。中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)是(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)碳、硫、磷、錳等溶質(zhi)(zhi)(含(han)非金屬(shu)夾(jia)雜物及(ji)氣相(xiang)等輕(qing)質(zhi)(zhi)相(xiang))元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度逐漸增高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)(guo),因(yin)此(ci)(ci)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)機理是(shi)(shi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯出結(jie)晶(jing)(jing)器后,利用(yong)(yong)電磁(ci)(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)使液心(xin)(xin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水在(zai)(zai)轉動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)(zhong)(zhong)凝(ning)固(gu)(gu),這(zhe)樣,一方面(mian)(mian)使溶質(zhi)(zhi)元素分布均(jun)勻,改善中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)(xin)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi)度,另一方面(mian)(mian),由于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉動(dong)(dong)沖(chong)刷凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)沿,使已成固(gu)(gu)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微粒變成新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)核,因(yin)此(ci)(ci)擴大(da)了等軸晶(jing)(jing)比(bi)率,相(xiang)對減少了柱狀晶(jing)(jing)量(liang)(liang)。M-EMS與S-EMS組合式電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)可以適應優質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)需要,但是(shi)(shi)對于碳含(han)量(liang)(liang)>0.50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)(he)彈(dan)簧(huang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種,為了解決心(xin)(xin)部碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)(pian)(pian)析(xi)(xi),應在(zai)(zai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)坯凝(ning)固(gu)(gu)末期對糊(hu)狀鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)液進行電磁(ci)(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban),即F-EMS。


  電(dian)(dian)磁攪拌(ban)(ban)的(de)原理(li)是(shi)(shi)鋼水在磁場(chang)的(de)作用下產生感應(ying)電(dian)(dian)流和電(dian)(dian)磁力(li)而(er)使鋼水運動。目前廣泛使用的(de)是(shi)(shi)基于(yu)異步電(dian)(dian)機(ji)原理(li)而(er)設計的(de)旋轉攪拌(ban)(ban)器。基于(yu)直(zhi)流電(dian)(dian)機(ji)原理(li)設計的(de)直(zhi)線攪拌(ban)(ban)對于(yu)改善鑄坯斷面成分的(de)均(jun)勻性(xing)較差(cha)。以上(shang)兩(liang)種方式迭加而(er)成的(de)螺旋攪拌(ban)(ban),由于(yu)投資大,技(ji)術控制(zhi)較復雜(za),應(ying)用不多(duo)。