坯壳厚度e和停留时间t的曲线 e K t C
2）经验法
3）热平衡法
Q eLvm cl (Tc Tl ) Lf cs (Ts T0 )
Q e
Lvm[cl (Tc Tl ) L f cs (Ts T0 )]
结晶器传热的改善
1）锥度的影响 2）结晶器润滑 3）结晶器材质 4）结晶器参数 5）冷却强度 6）冷却水质 7）钢水成分
包衬温度对热流速度的影响
连铸钢水温度调整
连铸钢水温度调整是指在包内进行的温度矫正，包括 两种情况：
1）对包内钢水温度的不均匀性进行正常调整； 2）对包内钢水温度偏高或偏低进行的应急调整。 1.钢包吹气搅拌调温
冶金效果
吹气搅拌的冶金效果
连铸钢水温度调整
2.加废钢调温 钢水温度偏高，可在吹气搅拌的同时加入轻型废钢降温。 钢水每降低1℃，需加废钢0.7Kg/t钢。
作用，还可使钢中夹杂物上浮。 利用等离子加热，可以把整个浇注过程中钢水温度波动控制
在±5℃以内，且不产生增碳和三氧化二铝夹杂污染钢水的 问题。但有增氮的趋势。 9.3.1.2 连铸钢水成分控制 连铸对钢水质量的要求： ①成分稳定性(多炉连浇)； ②钢水可浇性(流动性)； ③抗裂纹敏感性； ④纯净性；
二冷区： h（TS TW） 辐射区： （TS4 T04）
连铸坯凝固传热数学模型
3.差分方程的建立：
连铸坯凝固传热数学模型
求得一维传热偏微分方程的差分方程组为：
模型输入输出量的关系
工艺及介质参数
钢种
浇注温度TC 二冷各段水量Qi 冷却水温TW 空气温度T0 空气传热系数h0 辐射系数σ
表面黑度ε
连铸坯凝固与传热
二、结晶器的凝固传热 1.结晶器内坯壳形成
a-形成坯壳；b-平衡状态； c-形成皱纹与凹陷；d-坯壳出结晶器
连铸坯凝固与传热
2.结晶器钢水热量导出 1）结晶器热流
结晶器热流计算
结晶器坯壳生长规律
确定凝固坯壳厚度的方法有： 1）试验测定 利用拉漏的坯壳，沿不同高度锯开，测定坯壳的平均厚度
1
Lf
m
dS dt
二次冷却
凝固潜热传至铸坯表面被二冷水带走，
Lf
m
dS dt
m (TL TS )
S
积分 S
m (TL TS ) Lf m
t
凝固坯壳传导的热流由喷雾水带走
m (TL TS ) m (TL TS )
t
h(TS T0 )
Lf m
二次冷却
由上式可知：
h 1 t
Q 1 t
Q 1 H V
流出钢水量和拉坯量一致时，有
abv C d 2 2gh
4 d 4abv
C 2gh
注流控制与管理
2.中间包钢流的保护 1)气封式保护
2）浸入式水口保护
浇注工艺操作
1.拉速确定 ①按结晶器出口处坯壳厚度计算
min K m
t m Km
L V
V
L
Km min
2
②按铸机冶金长度计算
D K 2
L V'
V' 4L K 2 D
浇注工艺操作
③按以下经验公式计算
铸坯断面周长
V f L S
铸坯断面面积
小方坯 f 65 100, 小方坯 f 55 75,
圆坯 f 45 60, 板坯 f 55 80
小断面取上限，大断面取下限。
V 0.118(1 B) dB
B是铸坯宽厚比
浇注工艺操作
9.3 工 艺 篇
9.3.1 连铸钢水的准备 9.3.2 连铸工艺控制技术 9.3.3 连铸坯凝固与传热 9.3.4 连铸保护渣
9.3.1 连铸钢水的准备
对钢水温度进行准确控制以及成分控制、脱氧 控制及净化处理等。 9.3.1.1 连铸钢水温度控制
提供合格钢水的基本参数之一，是保证合理的 浇注温度。若浇注温度过低，易引起中包水口冻 结，迫使浇注中断；太高，易引起钢包水口失控， 坯壳减薄，造成漏钢。
2)铸坯切割后约还有40%的热量放出，为利用 此部分热量，可进行铸坯热装和连铸-连轧。
连铸坯凝固与传热
2.连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度区间把液 体转变为固体的加工过程
3.分阶段的凝固过程 铸坯的凝固经历三个阶段： Ⅰ钢水在结晶器内形成初生坯壳；K=20 Ⅱ带有液芯的坯壳在二冷区稳定生长；K=25 Ⅲ临近凝固末期的坯壳加速生长。K=27-30 4.已凝固坯壳的冷却可看成是经历“形变热处理” 过程 1）承受热应力和机械力的作用； 2）随着温度的下降，坯壳发生相变。
连铸对钢水的要求： 1）高温；2）稳定；3）均匀 故为确定合适的浇注温度，需知道各个阶段的 温度损失，多采用现场统计方法。
连铸钢水温度控制
1）出钢过程温降 2）钢包内温降 3）注流温降 4）中间包温降
影响因素： 钢流辐射热损失； 包衬传导热损失； 钢流对流热损失；
钢包容量和加入铁合金数 量。
钢水浇注温度 T t出钢 t过程 t液相
铸坯缺陷的产生与凝固传热的联系
1）铸坯纯净度与拉速和过热度有关； 2）中心偏析与鼓肚有关； 3）铸坯内部裂纹可能来自于坯壳厚度的不均匀性
及坯壳回热； 4）铸坯表面裂纹可能来自于铸坯在脆性区的变形，
的相变以及铸坯温度分布的不均匀性等。
铸坯冷却冶金准则
1）极限冶金长度 H<H0
2）出结晶器处最小坯壳厚度 e≥e0
注流控制与管理
1.中间包钢流 要求浇钢速率和拉速相适应，水口直径要与浇注 铸坯的钢水流量相配合。中间包流出钢水量为:
Q C d 2 2gh
4
其中： C - 流量系数 0.97 - 0.86(镇静钢) 水口初始截面的变化系数
对硅钢、高碳、锰钢，取上限； 流动性差的低碳铝镇钢，取下限。
注流控制与管理
Mn/S25。
硫含量对钢延伸率的影响
9.3.1.2 连铸钢水成分控制
4）其它元素含量控制 含Ti不锈钢中的Ti、铝镇静钢中的Al，都极易发
生二次氧化，影响钢水的可浇性，需注意保护。 钢水中Cu0.2%，Sn0.02%。 5)连铸钢水脱氧控制 脱氧剂加入方法； 转炉挡渣出钢； 电炉偏心炉底出钢。
tl t0
tl Ci
%Ci
t过程 t1 t2 t3 t4 t5
钢水浇注温度确定
钢水浇注温度确定
浇注钢种 高碳钢、高锰钢
板坯、大方坯 +10℃
合金结构钢
+5～10℃
铝镇静钢、低合金钢 +15～ 20℃
不锈钢
+15～ 20℃
硅钢
+10℃
小方坯
+15～ 20℃ +15～ 20℃ +25～ 30℃ +20～ 30℃ +15～ 20℃
设二冷区供水分n段，各段冷却水量分配为：
Q1 : Q2 : Q3 : : Qn
1: H1
1: H2
1 :: H3
1 Hn
二冷总水量 Q Q1 Q 2 Q3 Q n
1 1 1 1 1
Hi
H1
H2
H3
Hn
Q1
Q 1
H1
Hi
Q2
Hale Waihona Puke Q1H2 Hi
二次冷却
二冷区喷水量随铸坯表面热流从上到下逐 渐减少，实际生产中对二冷水量的分配方 案有以下三种：
Ts
Ⅱ表面温度在300-600℃，
Ts
Ⅲ表面温度大于600℃
与Ts几乎无关
影响二冷传热的因素
2）水流密度 3）水滴速度 4）水滴直径
h AW n 或 h AWn (1- bTw )
影响二冷传热的因素
5）铸坯表面状态 6）喷嘴的使用状况
二冷区传热
2.二次冷却路线的制订 传热观点： 提高二冷区的冷却效率，就是增加传热系数h； 冶金质量观点： 二冷水量和分布
出结晶器坯壳厚度
铸
各段出口坯壳厚度
坯
各冷却段凝固系数
温
总凝固系数
度
2.铸坯冷却控制
1)结晶器坯壳凝固 特征
凝固过程中，角 部首先产生气隙， 逐渐向中部扩展， 所以角部的坯壳最 薄。
浇注工艺操作
2.二次冷却
1）冷却强度
钢种类别 冷却强度l/kg
普碳钢、低合金钢 1.0-1.2
中高碳钢、合金钢 0.6-0.8
裂纹敏感性强的钢 0.4-0.6
高速钢 0.1-0.3
2)冷却水分配 铸坯凝固时，凝固前沿放出潜热，
与铸坯质量有关； 一般二次冷却制
度应根据钢种、 钢的高温脆性曲 线来决定。
连铸二次冷却制度选择
连铸冷却冶金准则
3.铸坯冷却控制的冶金准则 良好的铸坯质量应满足的标准： 1）良好的铸坯质量，无皮下夹杂； 2）限制铸坯的中心偏析； 3）避免内部和表面裂纹的产生； 4）铸坯低倍结构中等轴晶比例要尽可能大一些； 5）铸坯形状规整。
板坯： 方坯： 圆坯：
c T T ( T )
t x x
c T
t
（
2T x 2
2T y 2
)
c T
t
r
(
T r
)
r
(
T r
)
连铸坯凝固传热数学模型
2.方程的边界条件： 1）初始条件： t 0, x 0, z 0,T Tc
2）铸坯中心：对称传热（绝热）
T 0 T 0
x
y
3）铸坯表面： 结晶器： A - B t
3）铸坯鼓肚极限 Ti≤T0
4）铸坯表面回热限制 C为经验值，一般为
T2 T1 C Z
150）0℃脆/性m区铸坯变形 TS≥Tsup TS≤Tint
6）表面冷却速度限制 C=200℃/m T1 T2 C