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。
不銹鋼(gang)鋼(gang)水由鑄(zhu)錠改成(cheng)(cheng)鑄(zhu)坯工藝,其作(zuo)用不僅(jin)僅(jin)是為了提(ti)高(gao)10%的(de)(de)成(cheng)(cheng)材(cai)率(lv)、節(jie)能和縮(suo)短生產(chan)周期,而且(qie)由于連鑄(zhu)工藝質量(liang)(liang)控(kong)制(zhi)手段的(de)(de)完(wan)善,目(mu)前已經成(cheng)(cheng)為提(ti)高(gao)產(chan)品質量(liang)(liang)的(de)(de)必要手段。不銹鋼(gang)連鑄(zhu)坯產(chan)品質量(liang)(liang)集中體現(xian)在除(chu)頭尾段坯外表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)不修磨率(lv)已經達(da)到(dao)70%以(yi)上,總的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)修磨收得率(lv)已達(da)到(dao)99.5%。為實(shi)(shi)現(xian)這個目(mu)標必須對(dui)鋼(gang)水進(jin)行精煉,達(da)到(dao)低(di)的(de)(de)氧和硫含量(liang)(liang),搞好大包和中包的(de)(de)冶金,精確(que)控(kong)制(zhi)鋼(gang)水溫(wen)度(du),實(shi)(shi)現(xian)無氧化(hua)澆注,進(jin)一步降低(di)夾雜物(wu)含量(liang)(liang)。在此(ci)(ci)條件下根據不同的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)做到(dao)結晶器的(de)(de)振動(dong)工藝與(yu)保護渣相匹配,使鑄(zhu)坯表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)振痕深度(du)達(da)到(dao)≤200μm,由此(ci)(ci)實(shi)(shi)現(xian)不銹鋼(gang)鑄(zhu)坯表(biao)面(mian)(mian)基本不修磨軋制(zhi)的(de)(de)目(mu)標。
1. 無氧化保護(hu)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。
不銹鋼無氧化保(bao)護(hu)澆(jiao)鑄(zhu)工藝措施包(bao)(bao)括(kuo)大包(bao)(bao)鋼水(shui)(shui)(shui)保(bao)護(hu)(含鋼渣保(bao)溫劑或大包(bao)(bao)上加蓋(gai)(gai)),大包(bao)(bao)鋼水(shui)(shui)(shui)經長水(shui)(shui)(shui)口保(bao)護(hu)進入(ru)(ru)(ru)中(zhong)間(jian)(jian)(jian)包(bao)(bao)液(ye)面鋼水(shui)(shui)(shui)以下(xia),中(zhong)包(bao)(bao)加蓋(gai)(gai)密封(feng),同時長水(shui)(shui)(shui)口與中(zhong)間(jian)(jian)(jian)包(bao)(bao)蓋(gai)(gai)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)也要進行密封(feng)。中(zhong)間(jian)(jian)(jian)包(bao)(bao)注人鋼水(shui)(shui)(shui)前,中(zhong)包(bao)(bao)充氬(ya)(氮)約6分鐘使包(bao)(bao)內(nei)氧含量(liang)<2%.中(zhong)包(bao)(bao)鋼水(shui)(shui)(shui)用中(zhong)包(bao)(bao)堿性渣保(bao)護(hu),并在整個澆(jiao)鑄(zhu)過(guo)(guo)程中(zhong)吹入(ru)(ru)(ru)氬(ya)(氮)氣保(bao)護(hu)。中(zhong)包(bao)(bao)鋼水(shui)(shui)(shui)通過(guo)(guo)浸入(ru)(ru)(ru)式水(shui)(shui)(shui)口進入(ru)(ru)(ru)結晶(jing)器(qi),水(shui)(shui)(shui)口與中(zhong)包(bao)(bao)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)進行密封(feng)。鋼水(shui)(shui)(shui)進入(ru)(ru)(ru)結晶(jing)器(qi)液(ye)面用保(bao)護(hu)渣(上方通氬(ya))保(bao)護(hu)。通過(guo)(guo)這樣的保(bao)護(hu),鋼中(zhong)的氧含量(liang)將保(bao)持不變或有所降低。
2. 大包(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。

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
中包鋼水進入結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)急冷成鑄(zhu)坯并向下(xia)拉出(chu),鑄(zhu)坯與(yu)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)界(jie)面(mian)的粘滯(zhi)及相對運動所(suo)產生(sheng)的摩擦阻力(li)由(you)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)的上下(xia)振(zhen)動和保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)在(zai)鑄(zhu)坯與(yu)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)壁(bi)(bi)間(jian)連續充填的潤(run)滑作用而基(ji)本得(de)到(dao)克(ke)服(fu)。結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)被液(ye)面(mian)鋼水加熱(re)熔化形(xing)成液(ye)態渣(zha)(zha)、糊(hu)狀渣(zha)(zha)、燒結(jie)(jie)(jie)(jie)渣(zha)(zha)和原保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)四(si)層結(jie)(jie)(jie)(jie)構(見圖3-4).在(zai)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)振(zhen)動作用下(xia)在(zai)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)壁(bi)(bi)與(yu)鑄(zhu)坯表面(mian)之間(jian)會形(xing)成渣(zha)(zha)膜(mo)(mo)。在(zai)與(yu)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)壁(bi)(bi)接(jie)觸(chu)的一(yi)側形(xing)成厚度(du)為(wei)1~3mm的固(gu)(gu)態渣(zha)(zha)膜(mo)(mo),而在(zai)與(yu)鑄(zhu)坯表面(mian)接(jie)觸(chu)的一(yi)側形(xing)成厚度(du)為(wei)0.1~0.3mm的液(ye)態渣(zha)(zha)膜(mo)(mo)。固(gu)(gu)態渣(zha)(zha)膜(mo)(mo)隨結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)振(zhen)動,液(ye)態渣(zha)(zha)膜(mo)(mo)隨鑄(zhu)坯下(xia)移到(dao)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)下(xia)半部凝固(gu)(gu),隨鑄(zhu)坯離開結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)(jing)器(qi)造成保(bao)護(hu)渣(zha)(zha)消耗。
結晶器一(yi)般采用正弦曲線的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)方式(shi),結晶器上下(xia)的(de)(de)周期式(shi)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)為(wei)(wei)克(ke)服鑄坯阻力創造了條(tiao)件,但是同時又在它(ta)向下(xia)移動(dong)時使鑄坯表面產生(sheng)一(yi)定(ding)深(shen)(shen)度(du)的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)。較深(shen)(shen)的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)在下(xia)個工(gong)(gong)序(xu)加熱(re)(re)中由(you)于(yu)不(bu)能全(quan)部生(sheng)成氧(yang)化皮而殘留在熱(re)(re)軋后的(de)(de)成品表面,成為(wei)(wei)不(bu)良(liang)(liang)品。不(bu)銹鋼(gang)連鑄技(ji)術和連鑄工(gong)(gong)藝的(de)(de)各(ge)項工(gong)(gong)作都反(fan)映在減小振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)深(shen)(shen)度(du)上。為(wei)(wei)了使不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)痕(hen)深(shen)(shen)度(du)≤0.2mm,應(ying)根據鋼(gang)夾雜或鋼(gang)種確定(ding)不(bu)同的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)和振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻(pin)(pin)率。易漏鋼(gang)的(de)(de)1Cr13等(deng)鉻系不(bu)銹鋼(gang)應(ying)采用大振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)、低振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻(pin)(pin)率的(de)(de)工(gong)(gong)藝;對于(yu)熱(re)(re)塑性良(liang)(liang)好的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)應(ying)采用小振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)程(cheng)高振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)頻(pin)(pin)率的(de)(de)工(gong)(gong)藝。具(ju)體采取的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)參數由(you)保護渣(zha)的(de)(de)消耗所(suo)決(jue)定(ding)。
4. 電(dian)磁攪拌
電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌技術和應(ying)用(yong)(yong)(yong)效(xiao)果(guo)目前(qian)(qian)已經比(bi)(bi)(bi)較(jiao)(jiao)成(cheng)(cheng)熟。對(dui)(dui)于大(da)(da)方坯(pi)(pi)(pi)和小(xiao)(xiao)方坯(pi)(pi)(pi)(>150mm,≤150mm)連(lian)鑄,為了(le)生產高(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)鑄坯(pi)(pi)(pi)和軋材(cai),電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌是(shi)必(bi)須采(cai)取(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)措施(shi),而(er)且必(bi)須采(cai)取(qu)提高(gao)鑄坯(pi)(pi)(pi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)器電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(M-EMS)和改(gai)(gai)善(shan)中(zhong)心偏(pian)析(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二冷電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(S-EMS)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)合(he)式攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌。由(you)于方圓(yuan)坯(pi)(pi)(pi)斷(duan)面(mian)(mian)(mian)(mian)積比(bi)(bi)(bi)板坯(pi)(pi)(pi)小(xiao)(xiao),所(suo)以表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)清理(li)損(sun)耗和工作(zuo)(zuo)量(liang)要比(bi)(bi)(bi)板坯(pi)(pi)(pi)大(da)(da)得多(duo),因(yin)(yin)此提高(gao)方圓(yuan)坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟效(xiao)益也比(bi)(bi)(bi)板坯(pi)(pi)(pi)大(da)(da)得多(duo)。M-EMS攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌對(dui)(dui)提高(gao)鑄坯(pi)(pi)(pi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)有重要作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)。其(qi)(qi)機(ji)理(li)是(shi):①. 液心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)運動均(jun)勻了(le)內部鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du),并(bing)(bing)使(shi)保護渣均(jun)勻熔化(hua),因(yin)(yin)此形(xing)成(cheng)(cheng)振痕(hen)穩定(ding)(ding)和厚度(du)均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)坯(pi)(pi)(pi)殼(ke)并(bing)(bing)與結(jie)晶(jing)(jing)器壁接(jie)觸良好;②. 液心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)動沖洗使(shi)凝(ning)固(gu)殼(ke)內表(biao)(biao)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)夾(jia)雜和氣(qi)泡(pao)上浮到液面(mian)(mian)(mian)(mian)中(zhong)心,人工撈(lao)出可(ke)(ke)提高(gao)鑄坯(pi)(pi)(pi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)質(zhi)(zhi)量(liang)和鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)純凈度(du)。S-EMS攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)是(shi)大(da)(da)幅度(du)減小(xiao)(xiao)鑄坯(pi)(pi)(pi)表(biao)(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(du),使(shi)其(qi)(qi)變(bian)成(cheng)(cheng)等軸晶(jing)(jing),從而(er)可(ke)(ke)以明(ming)顯降低中(zhong)心偏(pian)析(xi)和疏松。這對(dui)(dui)最終(zhong)成(cheng)(cheng)品(pin)圓(yuan)鋼(gang)(gang)(gang)和線材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)判定(ding)(ding)和二次加工性帶有決定(ding)(ding)性。為了(le)消除軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)柱狀晶(jing)(jing),不使(shi)用(yong)(yong)(yong)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄坯(pi)(pi)(pi)壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)約在10左(zuo)右,而(er)采(cai)取(qu)S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮比(bi)(bi)(bi)為5時就(jiu)可(ke)(ke)以達(da)到。因(yin)(yin)此采(cai)用(yong)(yong)(yong)S-EMS也可(ke)(ke)以使(shi)用(yong)(yong)(yong)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鑄坯(pi)(pi)(pi)生產較(jiao)(jiao)大(da)(da)規格的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)品(pin),或在同等條(tiao)件下進一(yi)步提高(gao)軋材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)、塑(su)性和沖擊性。中(zhong)心偏(pian)析(xi)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin)是(shi)鑄坯(pi)(pi)(pi)在凝(ning)固(gu)過程中(zhong)碳、硫、磷、錳等溶(rong)質(zhi)(zhi)(含(han)非(fei)金屬(shu)夾(jia)雜物及氣(qi)相(xiang)等輕質(zhi)(zhi)相(xiang))元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)逐漸增高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo),因(yin)(yin)此S-EMS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)機(ji)理(li)是(shi)鑄坯(pi)(pi)(pi)出結(jie)晶(jing)(jing)器后,利用(yong)(yong)(yong)電(dian)(dian)磁(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)使(shi)液心鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)在轉(zhuan)動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)凝(ning)固(gu),這樣,一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian)使(shi)溶(rong)質(zhi)(zhi)元素(su)分布均(jun)勻,改(gai)(gai)善(shan)中(zhong)心偏(pian)析(xi)度(du),另一(yi)方面(mian)(mian)(mian)(mian),由(you)于鋼(gang)(gang)(gang)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)動沖刷(shua)凝(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)(qian)沿,使(shi)已成(cheng)(cheng)固(gu)態的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)粒變(bian)成(cheng)(cheng)新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)晶(jing)(jing)核,因(yin)(yin)此擴大(da)(da)了(le)等軸晶(jing)(jing)比(bi)(bi)(bi)率,相(xiang)對(dui)(dui)減少了(le)柱狀晶(jing)(jing)量(liang)。M-EMS與S-EMS組(zu)合(he)式電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌可(ke)(ke)以適應(ying)優質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)和不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)需(xu)要,但(dan)是(shi)對(dui)(dui)于碳含(han)量(liang)>0.50%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)碳鋼(gang)(gang)(gang)和彈簧鋼(gang)(gang)(gang)等鋼(gang)(gang)(gang)種,為了(le)解決心部碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)析(xi),應(ying)在鑄坯(pi)(pi)(pi)凝(ning)固(gu)末期對(dui)(dui)糊狀鋼(gang)(gang)(gang)液進行電(dian)(dian)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌,即F-EMS。
電磁攪(jiao)拌(ban)的原理是鋼(gang)水在磁場的作用(yong)下產生感應(ying)電流和(he)電磁力(li)而(er)(er)使鋼(gang)水運(yun)動。目前廣泛(fan)使用(yong)的是基于(yu)(yu)(yu)異步電機原理而(er)(er)設(she)計的旋轉攪(jiao)拌(ban)器。基于(yu)(yu)(yu)直流電機原理設(she)計的直線攪(jiao)拌(ban)對于(yu)(yu)(yu)改善(shan)鑄坯斷面(mian)成分的均勻(yun)性較差(cha)。以上兩種(zhong)方式迭(die)加而(er)(er)成的螺(luo)旋攪(jiao)拌(ban),由(you)于(yu)(yu)(yu)投(tou)資大,技術控制較復(fu)雜,應(ying)用(yong)不多。

