小型连续铸钢

本书为小型连续铸钢技术专著，1973年12月由上海人民出版社在上海出版第1版第1次印刷，上海机械刀片厂、上海钢铁研究所编。据前言，在毛主席无产阶级革命路线指引下，连续铸钢这项新技术在我国日益广泛得到应用，越来越多工厂采用连续铸钢代替传统锭模浇铸方法，对多快好省地生产钢材发挥了积极作用；编者通过采用连续铸钢新工艺的生产实践，体会到连续铸钢新技术是完全可以掌握的，即使条件较差的小厂也完全可能因陋就简地采用，它不仅适用于冶金工厂，在机械厂里用连续铸钢铸造适合自己需要的铸坯也有其独特优越性；两单位搞的都是小型连续铸钢，分别配合0.25吨和3吨电炉完成浇铸工作，实践证明连续铸钢钢水收得率高、铸坯质量好；本书结合初步生产实践对小型连续铸钢作概要介绍，前言署编者1973年1月，并说明编写过程中得到上海机械学院冶金系热情支持。版权页载开本787×1092 1/32，印张5，插页1，字数106,000，印数1—15,000，统一书号15171·112，定价0.34元。

目录显示全书共四章：第一章概述，包括什么是连续铸钢、连续铸钢的优点、目前连续铸钢机的型式；第二章工艺参数的确定，包括浇铸断面、拉坯速度、液相深度、圆弧半径、铸机的生产能力；第三章连续铸钢机设备，包括浇铸设备、结晶器（对结晶器的要求、形式、主要参数选定、维修、润滑）、振动机构（组成、设计计算、振动形式、作用、关于振动频率不和拉速同步变化的看法）、二次冷却装置（A机组、B机组）、拉坯矫直装置（B机组、A机组拉坯机结构和负载计算）、切割设备（氧-乙炔切割器、160吨摆式飞剪机）、辊道（结构、主要参数确定方法）、引锭（作用、A机组引锭结构、引锭架）；第四章浇铸工艺，包括浇铸前准备（盛钢桶及中间罐准备、铸机设备检查、钢水准备、人员岗位安排、操作要点）、浇铸工艺（8MnSi和65Mn浇铸、硅钢浇注）、铸坯结晶过程及缺陷分析（结晶过程、表面缺陷分析、内部缺陷分析）、常见事故及其处理、双金属复合浇铸试验。

前20页可见第一章、第二章及第三章部分正文。第一章说明连续铸钢是钢铁生产中新发展起来的浇铸工艺，与传统的模铸方法生产钢锭不同，钢水通过一套特制设备直接生产出钢坯，生产可以连续不断，所以叫连续铸钢；连续铸钢机主要由中间罐、结晶器、振动机构、二次冷却装置、拉坯矫直机（拉矫机）、输送辊道、切割机等组成；浇注时盛钢桶内钢水通过中间罐连续注入用水冷却的结晶器内，迅速凝固成具有一定坯壳厚度的钢坯，通过拉坯机自结晶器下部连续不断拉出，铸坯出结晶器后继续受到冷却，坯壳内钢水逐渐全部凝固，经矫直后切割成所需长度钢坯；浇注开始时需通过引锭将钢坯从结晶器内引出，当引锭将钢坯引出拉坯机后，引锭和钢坯脱开，钢坯直接用拉坯机继续拉出，并附连续铸钢示意图。正文说明上海机械刀片厂和上海钢铁研究所采用连续铸钢生产的产品分别为60×150毫米²钢坯和100×150毫米²钢坯，书中分别简称“A机组”和“B机组”。连续铸钢优点部分从实践体会归纳：提高钢水收得率，钢锭模浇注为70%，连续铸钢为96%；降低劳动强度，工序简单，不需要砌平板和做中注口，没有整模、脱模工序，大部分用机械和电气操作；提高铸坯质量，化学成分偏析、非金属夹杂物含量、内部低倍组织缺陷等都比钢锭模浇铸好，表面质量也有提高，对硅钢浇注还解决弥散度和偏析问题，增强钢的磁性；设备简单、上马快，省掉整模、脱模、钢锭加热和初轧开坯等工序，厂房和设备投资少，上海机械刀片厂利用旧设备仅花一万元左右便初步投入生产；上海机械刀片厂用连续铸钢坯子（双金属复合浇铸）生产全钢刀片，工序从原来22道减少到8道，成本有所降低，节约大量电力，刀片耐磨性、锋利性很好，使用寿命提高一倍半，但也发现少量夹渣，原因是采用口铸包没有挡渣板，熔渣随钢水流入结晶器，认为采取适当措施可以避免。连续铸钢机型式部分说明目前工业生产主要有立式、立弯式、弧型和椭圆型四种，水平式还处于研究阶段，立式、立弯式已逐渐被淘汰，弧型连铸机采用较多，椭圆型最近才开始出现；以立式高度为100%，则立弯式为75%，弧型为33%，椭圆型为20%，弧型连铸机所需机械动力约为立式的60%，设备重量也较小，弧型、椭圆型具有建造投资低、土建工程量小等优点，是目前发展主要型式，本书介绍的两台机组都是弧型连铸机。第二章“工艺参数的确定”强调工艺参数选择好坏直接影响浇铸过程、铸坯表面和内部质量、铸机利用效率、设备结构大小及布置等，并反映生产技术先进或落后。浇铸断面部分说明断面以“厚×宽”表示，确定主要考虑产品品种要求与轧机能力、连铸机生产率必须与炼钢炉很好配合；A机组主要供应小型轧机（轧机辊径φ200毫米、辊长500毫米）轧制12～20毫米厚、150毫米宽成品，铸坯经轧制后用于制作机械用刀，压缩比取3～5，浇铸断面确定为60×150毫米²；B机组主要提供硅钢坯，考虑在适当时间内把5吨钢水浇完并使后道加工工艺大致合理，选取100×150毫米²；表2-1列出A、B机组断面、铸坯单位重、铸坯定尺。拉坯速度部分说明拉坯速度是连续浇铸重要参数，直接影响铸坯产量和质量，选取时碰到铸机生产率和铸坯质量这对矛盾；拉坯速度有最大拉坯速度和工作拉坯速度两种表示法，最大拉坯速度以铸坯出结晶器下口具有一定坯壳厚度、不致因坯壳拉断发生漏钢事故为限度，碳素钢小断面应保证壳厚大于10～15毫米、大断面大于20～30毫米，合金钢可略薄；工作拉坯速度是考虑各种因素后使浇铸正常进行所采用的拉速；拉坯速度应与铸坯断面尺寸、断面形状、钢的化学成分、浇注温度等密切配合，主要取决于铸坯形状和断面尺寸特别是厚度，经验表明拉坯速度与铸坯断面面积成反比、与断面周长成正比，即V=K·L/A，方坯K为50～75、扁坯45～60、圆坯40～55，小断面及合金钢K值偏上限、大断面偏下限；B机组100×150毫米²铸坯按经验公式算出拉速1.5～2.0米/分，实际工作拉速控制在1.6～1.7米/分、最大拉速2米/分，比较符合经验公式；A机组60×150毫米²铸坯实际工作拉速1米/分、最大拉速1.9米/分，与经验公式算出范围2.1～2.8米/分相差很远，主要因该机组只配合一座0.25吨电弧炉，炉子最大容量仅800公斤，按1米/分计算只需12分钟就能全部浇完，而炼一炉钢要2小时左右，浇注时间没有什么限制，同时二次冷却区只有一道水环冷却，其他无别冷却设备，拉速不宜太快，为保证铸坯较好内在质量而把工作拉速控制得低得多。液相深度部分说明液相深度是结晶器内钢液面到铸坯完全凝固时的液相穴长度，连铸机二次冷却区长度和圆弧半径确定以及拉坯机和切割机布置等都应适当考虑液相深度；影响液相深度因素有铸坯断面、拉坯速度和冷却强度，一般铸坯断面大、拉坯速度快、冷却强度低则液相深度大，反之则小；液相深度一般按经验公式L=Vd²/(4K²)估算，K为凝固系数，方坯可取0.030～0.032米/√分，扁坯和板坯可取0.024～0.029米/√分，小断面及宽厚比小的扁坯和板坯K值偏上限；以B机组为例，V=1.5～2.0米/分，d=100毫米，浇注硅钢时取K=0.0246米/√分，代入得液相深度6.2～8.3米。圆弧半径部分说明弧型连铸机圆弧半径指钢坯外弧弯曲半径，是主要参数之一，关系到总体布置，一般圆弧半径越大设备高度、总体布置、总重量和基本投资越大，反之越小；铸坯通过拉矫机被矫直时内弧被拉伸、外弧被压缩，采用直结晶器的连铸机铸坯还要二次变形，圆弧半径过小铸坯受到的拉伸和挤压超过钢种允许变形值时会发生裂纹，一般铸坯矫直时内弧角部容易产生裂纹；圆弧半径主要取决于铸坯厚度，可按ε=0.5d/R计算，碳素钢铸坯ε到2.2%都不会产生裂口缺陷，考虑浇铸脆性钢种取ε=1.5～2%，故R=(25～33.3)d；B机组取R=30d即圆弧半径3米，变形值ε=1.66%<2%；实践中按ε计算曲率半径所得二次冷却区长度往往导致液相深度超过拉辊矫直机位置，还可按液相深度不超过拉辊矫直机计算圆弧半径，并需先扣去出结晶器直线段，B机组K取0.0275米/√分，得L=0.000325d²V，R≥2L/π=0.000207d²V，工业生产中V=f/d，f一般取120～200，代入得R≥(24.8～41.4)d；B机组浇铸硅钢时V=1.5～2.0米/分，相应R≥(31～53)d，已设计B机组中R偏小，浇铸时带有少量空心矫直，但对其质量并无显著影响，不会产生严重内裂纹和缩孔，实际设计中为提高连铸机生产力、保证铸坯质量总是设法采用较大曲率半径。铸机生产能力部分说明连铸机生产能力主要决定于铸坯断面、拉坯速度以及浇注铸坯流数和作业率高低等因素，人的主观能动性发挥极为重要，尤其作业率高低更取决于生产人员主观努力；给出理论小时产量Q时=60nFVγ、流数n=G/(T·F·V·γ)、日产量Q日=24Q时·c1·c2·c3、年产量Q年=365Q日·c等公式，并说明钢水浇成率80～98%、钢坯合格率94～99%、铸机作业系数c3与单炉和多炉连浇辅助作业时间、中间罐水口寿命（推荐设计按2～3小时考虑，最高已达6.5小时）、生产组织和调度等因素有关，推荐日作业率c为85～90%，其余10～15%为掉换结晶器占4～5%、设备检修占5～7%、事故及其他影响占1～2%。第三章“连续铸钢机设备”开头讲述浇铸设备，一般包括中间罐和中间罐小车，采用中间罐目的是稳压、分渣、分流和实现多炉连浇，容量国内一般取盛钢桶的20～25%（小罐偏上限），中间罐钢液面高约350～450毫米，钢水经中间罐底部水口注入结晶器；底注中间罐水口全开时直径可用d=19.4√(G/√h)计算，G为水口最大流量（吨/时），等于最大拉速时铸坯重量，d为水口直径（毫米），h为中间罐钢液面高（毫米）；小型连续铸钢机每流钢坯一个水口，浇注二流钢坯时水口间距离应不小于600毫米；A机组配备二台0.25吨电炉，冶炼周期2小时一炉，平均炉产量0.6吨，只能单炉浇铸，钢水量太少，采用中间罐浇注钢水温度迅速降低，根本不能实现浇注，因此直接采用口注式盛钢桶（茶壶包），但直接用这种盛钢桶浇注钢液面不易控制，往往造成溢钢和泼溅，也不易对准结晶器中心，容易冲刷结壳发生漏钢，因此进一步采用喇叭形水口代替中间罐，材料为一般粘土耐火砖材料，放在框形小车外箍内，水口下端离开结晶器上口50毫米；水口设计好坏直接影响钢流稳定和操作，水口直径过大引起钢流发散，过小引起水口冻结，按通常计算式求出水口直径再加以修正，满足最大钢水流量时算出水口直径12毫米，由于喇叭形水口处在大气中散热很大，如不加热很容易使钢液冻结被迫停浇，因此将水口直径加大4毫米以避免水口冻结，实践证明基本满足使用要求；随着炼钢炉容量增大、钢水量增多，不宜采用茶壶包加喇叭形水口方式浇注，而应使用底注中间罐，因为钢水量一多茶壶包也庞大不利于操作，且这种浇注方式散热厉害，钢水量越多浇注时间越长，初始浇注钢温和终了钢温相差悬殊，对熔炼炉出钢温度不易控制，对连续铸钢工艺也难掌握，钢流暴露面大易氧化，钢渣清除困难卷进铸坯降低钢质量；采用底注中间罐可改善上述缺点，但底注中间罐水口眼子小（小断面使用的中间罐水口眼子更小），极容易积冷钢，往往影响连铸正常进行；中间罐水口眼子大小主要根据连铸坯断面大小而定，小断面用小眼子、大断面用大眼子，电炉钢和转炉钢用水口眼子也有差异，相同铸坯条件下浇电炉钢用水口要偏大一些，因为电炉钢脱氧比转炉钢好且往往多数是合金钢，钢水比较粘稠；设计底注中间罐还应注意使中间罐外形散热面积尽可能小，以较好保持钢水温度，对连铸顺利进行和提高铸坯质量有益，最合理中间罐形状从理论分析应在同样容积条件下表面积和容积之比最小，表3-1列出半球形、圆柱形、正方形、矩形四种形状的表面积和容积之比。本书内容紧密结合小型连续铸钢生产实践，系统介绍工艺参数、设备结构和浇铸工艺，附示意图和设备图，对了解20世纪70年代我国小型连续铸钢技术及推广应用情况具有参考价值。本次仅见前20页，后续内容待补。