特钢连铸工艺技术

与普通钢连铸相比，特殊钢连铸具有以下特点：

(1)特殊钢的合金元素较多，含量较高，碳含量范围大(0.02%~2.3%C)，受合金元素影响，其凝固特性与普通碳素钢差异大。

(2)特殊钢的纯洁度、均匀性、气体含量、低倍组织、夹杂物形态等要求比普通碳素钢高。

(3)有些特殊钢含Cr、V、Ti、Nb、Al等活泼元素，极易与氧、氮反应生成高熔点化合物，给铸坯质量带来一定危害；还有些合金元素则与钢中碳生成碳化物或碳氮化物，容易产生高温固相析出，对钢的热塑性有重要影响。

(4)由于连铸过程的特殊冷却凝固条件，成分偏析和组织不均匀性更为突出。

(1)提高钢液洁净度

提高钢液洁净度的主要措施有：1)低铝洁净钢技术，通过采用非铝脱氧剂，在降低钢中残铝和氧化物夹杂中A1203比例的前提下，使钢中氧含量比传统铝脱氧显著降低；2)钢包软吹氩技术；3)钢包下渣自动检测及控制技术；4)中间包冶金技术；5)中间包和结晶器保护渣的优化；6)结晶器冶金技术。

(2)提高铸坯质量

铸坯质量的提高主要依赖于连铸装备和工艺的优化，就我国目前现有装备而言，提高特殊钢铸坯质量的主要措施是采取低过热度浇铸与电磁搅拌相结合的办法来扩大等轴晶区，减轻偏析和疏松的集中度。同时根据不同钢种的特点选择合适的保护渣、结晶器设计与冷却、二冷和拉坯制度，以防止裂纹等缺陷的产生。

为进一步提高铸坯质量，近年出现了一些新的技术：1)浇铸过程液面自动控制；2)结晶器和凝固末段电磁搅拌工艺优化；3)大方坯轻压下技术；4)利用外场或形核剂细化铸态组织技术；5)复式结晶器控制凝固组织技术；6)结晶器钢液流动控制技术等。

目前我国使用的中间包存在较多的问题，尤其是方坯连铸机用的中间包存在的问题更为突出。具体表现有：

(1)中间包内腔形状不合理。由于内腔形状不合理，使钢液在中间包内流动不合理和停留时间短，起不到净化钢水的作用。大包注流进入中间包落点距中间包水口距离短，或距离各个水口距离差别太大；大包落点处容积太小，造成该处钢渣混卷严重和内衬冲刷严重，影响中间包寿命，并污染了钢液。

(2)中间包容量小，熔池深度浅，不适合高速铸机。钢液在中间包内停留时间短，难以起到净化钢水除去夹杂物的作用；难以实现在换包时保持恒速浇注；浇注时中间包内钢渣搅动严重，难以使夹杂物上浮，并易进入结晶器内，尤其是在换包时更为严重。

(3)中间包水口位置设计不当，尤其是靠两侧边的水口离两个侧边太近，易造成两个侧边水口浇注不顺。

(4)中间包水口控制装置太单薄，不牢靠，难以准确控制钢液流量，使结晶器液面难以稳定，常发生失控事故。

(5)中间包变形大以及设计制造精度问题，造成多流水口对中精度不够。

(6)中间包升降装置不灵，多数不能升降，给连铸工艺带来困难，造成铸坯许多缺陷。

(7)中间包底部到结晶器上口距离选择不当。多数距离太高，给水口对中带来困难，也使水口太长，使吨钢水口耐材耗量增加。

(8)对浸入水口快换技术重视不够。

上述中间包在低拉速情况下勉强可用，不适应当今高拉速连铸的要求。现代中间包除应适应高拉速下恒速浇注和中间包通钢量强度大、中间包内搅动剧烈的条件外，还应起到净化钢液和排除夹杂物的作用。具体采用的措施包括：

(1)优化中间包内腔形状，在适应高拉速的情况下，使钢液在中间包内有合理的流动，扩大大包在中间包落点处的容积和优化大包落点到各水口的距离；(2)采用大容量深熔池的中间包；(3)防止中间包外壳变形；(4)采用牢固可靠的中间包水口控制装置；(5)采用在负载情况下，可靠的中间包升降装置；(6)优化中间包至结晶器上口的距离。

由于铸坯的部分低倍缺陷可通过一定的压缩比得以减轻或消除，而且一定的压缩比也是稳定钢材性能的必要措施。为保证大规格特殊钢棒材的质量，须采用大的铸坯断面，并采用初轧开坯等措施。比如，20世纪80~90年代，日本投产的特殊钢连铸机断面均在300m㎡以上。但由于小断面铸坯具有偏析和疏松程度比相同条件的大断面小的特点，而且随着洁净钢生产技术发展和连铸技术改进，钢中有害杂质和夹杂物总量显著降低，电磁搅拌技术的采用有效地减轻了中心偏析，使小断面铸坯一火成材生产小规格特殊钢材成为可能。从而形成各具特色的EAF(BOF)-LF-VD一大方坯连铸一大棒材连轧生产线和EAF-LF一小方坯连铸一小棒材及线材连轧生产线，而且在小规格材的生产中，后者更有竞争优势。

各钢铁企业可以根据生产钢材规格和轧机的特点，选择合适的铸坯断面，形成大方坯生产大规格材、小方坯生产小规格及线材的专业化生产线。

实现低过热度浇铸的关键是：(1)控制钢中夹杂物，防止低过热度浇铸过程的水口结瘤；(2)准确控制连铸过程中间包钢水温度稳定；(3)炼钢一连铸生产节奏的稳定控制。

为控制钢中夹杂物的组成，普遍采用钙处理技术，但当钢中硫含量较高时，易形成CaS夹杂物导致水口结瘤，并且钙处理形成的点状夹杂物对某些钢十分有害。而采用低铝洁净钢技术可实现提高洁净度和优化夹杂物的双重目的。目前通过二次精炼可将钢液温度控制在很窄的范围内，再加上中间包保温技术和钢中夹杂物控制技术的采用，为低过热度浇铸创造了条件。研究表明，控制中间包钢液温度稳定最有效的手段是采用等离子加热装置向中间包补充稳定、可靠的中性热能。此外，降低钢液过热度还可考虑采用水冷水口或在钢液弯月面用圆锥形无耗冷凝器进行辅助冷却。

采用连铸工艺生产合金钢连铸坯可以提高合金钢的成材率，减少合金元素的损耗（合金钢通常含有较高的合金元素，有的还含有贵重合金元素）。因此切头少可以降低生产成本，又由于连铸工艺生产的铸坯质量均匀一致，因为合金钢含合金元素多，因此连铸工艺生产合金钢连铸坯更发挥了其质量均匀一致的固有特点，既提高了铸坯质量，又有利于提高合金钢钢材的深加工性能和使用性能，同时产品的合格率增高。

因为特钢中含有较多的合金元素，尤其含有较活泼的金属元素。如Al、Ti、Cr、Ni、Mn等等。这些元素很容易和O、N相结合，生成A1203、Ti02、Ti(CN)、(Cr-A1)203、(Mn-Ti)204等较复杂的夹杂物，不但使钢水流动性差，而且在浇注过程中，极易堵水口。