8. 连铸机8.1 CONCAST——SBQ连铸的领先者Concast 提供的连续铸钢设备比业界中任何别的公司都多。

50多年来，Concast公司通过致力于连续铸钢的钢凝固工艺，向用户提供服务。

今天，采用Conc ast公司的设备已经成为电弧炉、二次冶炼设备和连铸的工业性能基准。

Concast公司致力于炼钢过程的开发，不管这种炼钢过程是使用废钢还是用铁矿石。

我们为长材产品部门的用户专门研究和开发冶炼、精炼和连铸工艺和技术，这是一个本公司竞争者都不能涉足的工作。

8.2 中间罐设计CONCAST中间罐设计有助于清除杂质，保证钢水流量稳定，并能使铸流之间的温度场均匀化。

通过模拟钢水流，可以优化中间罐的大小与形状以及挡板和挡墙的设计。

中间罐设计成能提供足够长的钢水停留时间（平均10分钟），这有助于清除杂质，使杂质有时间漂浮在表面，并被覆盖的粉末所吸收。

设计中间罐时考虑到了挡板、挡墙或紊流抑制剂，以使钢水流动分配最佳化，在钢水到达中间罐水口前消除冲击流产生的紊流。

这种设计有助于对结晶器钢水液面进行更好的控制，并使所有铸流中的钢水入口温度均匀化。

根据钢种、浇注时间和主要操作条件，针对各个工程项目选择分隔墙或紊流抑制剂的设计。

中间罐设计模型8.3 浸没式浇铸技术提供Conc ast 塞棒控制系统，用于浸没式浇铸。

Concast塞棒控制的特点：- 塞棒位置极其精确，控制迅速。

- 电机械系统可靠，维护需求低。

- 铸流启动顺序完成自动化。

使用Conc ast塞棒系统，使得对结晶器内钢水液面控制极佳，这对于有效润滑和实现良好表面质量极其重要。

用耐火材料管子进行浸没式浇铸，将钢水倒进结晶器中。

耐火材料管子能防止钢水流与环境（氧气和氮气）接触，并防止重新氧化造成杂质的形成。

在进行浸没式浇铸时，使用两种类型的耐火材料罩：- 浸没式入口水口（SEN）- 浸没式入口长水口（SES）采用SEN，防止钢流再次氧化的效果更好，因为喷嘴实际上布置做在中间罐的底部。

采用SES，能通过陶瓷密封防止空气渗透进水口和中间罐喷嘴之间的联轴器。

总存在某种再氧化的危险，因为如果SES被移动，则密封可能损坏。

选择这些系统中的哪一个，取决于钢的清洁度要求以及现场操作条件。

筒型结晶器是预装配的可快速移动的装置。

自对中设计以及冷却水入口的自密封接头能保证对准最佳和安全操作。

在更换某一段或开展维护工作时，可以快速更换结晶器组件（在5到10分钟内），这使得停工时间最短，机器利用率和生产率最大化。

水套是一种精确机加工部件，它能保证排热和铸坯外壳增大均匀。

结晶器管支架系统上端使用键形夹，在受热的情况下这些键形夹能沿纵轴自由膨胀。

筒式结晶器设计能容纳用于浇铸断面范围内的共用结晶器电磁搅拌器。

在更换断面期间，无需拆除或重新安装电磁搅拌器。

这样就降低了设备损坏的危险，并排除了污物进入水系统的危险。

8.4.1 CONVEX结晶器管CONCAST已经开发了一种称为CONVEX的高速连铸技术，并申请了这种技术的专利。

1991年在德国的THYSSEN OBERHAUSEN对此技术进行了第一次试运转，从此以后此技术实现了工业化操作。

之后CONVEX技术被应用于世界各地的许多装置上，用于生产特种型材（SBQ）产品。

现在有几家制钢厂（包括德国的SAARSTAHL，意大利的LUCCHINI Group和瑞士的VON MOOS）完全采用CONVEX技术，铸造汽车工业中使用的SBQ等级的钢坯。

所有这些工厂都采用了非调质工艺，在轧制之前无需对钢坯进行检验或磨光。

CONVEX技术设计能够满足以下要求：- 改善传热- 在结晶器周围及沿着结晶器均匀分配热传递。

与其他结晶器设计技术相比，这种技术热效率高，使得其浇注速度显著提高，可靠性和钢坯质量也有所改善。

钢水在老式的方形结晶器中凝固时，会导致不均匀冷却以及拐角处形成气隙，而CONVEX 结晶器能通过逐渐改变交叉形状（crossshape），补偿拐角处的收缩。

这样，沿着钢坯周长和沿着结晶器铜管全部长度方向能始终保持均匀接触。

这种效果的一个概念示例见下图。

（图）Conventional technology: 常规技术Convex technology: Convex 技术其结果凝固壳厚度均匀，从而降低了形状缺陷和产生裂纹的可能性。

根据浇铸的钢种，优化结晶器的几何形状（长度，锥度，CONVEX 形状和转角半径）。

Concast 积累了用于各种SBQ 钢（包括不锈钢）的CONVEX 结晶器铜的设计方面的广泛经验。

8.5 结晶器钢水液面控制结晶器钢水液面控制系统的功能是测量结晶器上部中的实际钢液面，并将此数据传送至塞棒的控制PLC ，最终在技术许可的范围内，使结晶器内的钢液面保持不变和稳定，从而保证浇铸产品的表面质量。

（图） Measuring Range 测量范围 Source 来源Mould 结晶器Det ector 检测器Signal processing unit 信号处理装置to level cont rolling PLC 去液面控制PL C在一个以铅为保护衬里的钢罩中安装放射源Co60。

此放射源以稳定速率放射出γ粒子，γ放射出的粒子穿过保护罩中的一个窄缝以及结晶器，射向安装在结晶器另一侧的检测器。

检测器接收的与γ粒子数成比例的信号通过屏蔽电缆送到液面控制处理器。

常规技术 Convex 技术 测量范围放射源 结晶器 检测器 信号处 理装置 到液面控制PLC放射源本身的辐射强度极低，可以不考虑。

这种辐射测量的传感器装置用于所有操作活动（自动启动、防止溢流和破裂，检测等），是一种相当的可靠系统，安装于结晶器区域内部和耐火材料覆盖层以下位置。

世界范围内大多数连铸机都使用这种系统。

8.6 底辊（FOOT ROLLERS）结晶器上安装了底辊，以防止钢坯鼓出，并使铸流保持在中心位置。

这种配置改善了结晶器的性能以及结晶器铜管和外壳之间的均匀接触，降低了结晶器铜管的磨损。

建议在底辊之后另设一个支撑铸流的支撑段。

此支撑段在第2段的下面，精确地调整至底辊处。

8.7 振荡器8.7.1 液压结晶器振荡结晶器振荡有许多特征。

它用于防止铸流粘结晶器，并保证良好传热。

另外，它也被用于防止或处理固态外壳的开裂。

要满足达到所有这些功能的要求，同时要保证形成的振荡划痕浅，并且无缺陷。

液压振荡与标准电动机械振荡相比有某些优势。

采用液压振荡，可以在连铸期间改变振荡行程的长度和振荡曲线形状。

这就提高了振荡系统的灵活性，并可以根据钢种对振荡参数进行连续优化。

利用液压振荡时可以使用非正弦振荡曲线。

使用非正弦振荡曲线，是为了延长铸流的恢复时间，或在钢坯撕裂阶段减少结晶器向上拉。

标准正弦振荡曲线和非正弦曲线的示例见下图。

（图）Hydraulic osc illation single sinus c urve si mulation w ith:液压振荡单下凹曲线模拟 Graph w idth is 1 sec. 图形宽度为1秒 Standard Sinusoidal Osc illation Curve 标准正弦振荡曲线Nonsinusoidal Osc illation Curve 非正弦振荡曲线8.7.2 可伸缩振荡 当某一个支撑段需要布置在结晶器下时，使用可伸缩振荡台迅速地更换筒式结晶器断面。

液压振荡单正弦曲线模拟：图形宽度为1秒标准正弦振荡曲线 液压振荡单正弦曲线模拟：图形宽度为1秒非正弦振荡曲线用可伸缩振荡器在连铸机顶部进行的、旨在更换所有规格的操作：- 缩回振荡器（见下图）——此时高架起重机可以直接接近支撑段。

- 提起支撑段，并更换之。

- 对于新断面，更换新筒。

- 将振荡器移动至连铸位置。

在提升时，结晶器外罩和结晶器搅拌器都无需拆开。

所有辅助系统（冷却水，电）都保持连接。

采用常用的振荡装置（不可伸缩）时，包括搅拌器在内的结晶器外罩必须拆除，以接近支撑段。

在这种情况下，要从振荡台上拆除这一部分（见下图中最右的铸流）。

由于要求的起重机移动和电气连接/切断次数增多，操作时间明显延长。

8.8 电磁搅拌采用电磁搅拌，以改进铸流质量。

采用能使钢水旋转的旋转电磁场，以实现上述目的。

8.8.1 结晶器电磁搅拌器采用结晶器搅拌器（M-EMS），对各种SBQ钢和普通钢都有好处。

用塞棒和浸没式入口长水口/浸没式入口水口来浇铸SBQ钢，使用结晶器搅拌器的金相效果包括：- 液面以下非金属杂质减少。

- 碳偏析和孔隙度降低。

- 等轴区域增大。

对于敞口式浇铸，采用结晶器电磁搅拌器的好处为：- 液面以下非金属杂质减少。

- 形成的表面针孔减少。

- 等轴区域增大。

（图）Equiaxed zone 等轴区Equiazed zone w idth 等轴区宽度 Tundish superheat 中间罐过热（图）采用浸没浇铸时，电磁搅拌器必须位于结晶器的中下部，以防止夹带结晶器粉末，以及浸没式入口水口/浸没式入口长水口因搅拌作用而受到侵蚀。

可以很方便地在对面将搅拌器靠近弯月面作敞口式浇铸。

这样钢坯表面就能收到最明显的效果。

Concast 筒式结晶器的设计，对于这两种相反的必要条件，都提供了成本少、效益高的解决方案。

结晶器电磁搅拌器很容易从浇注平台快速地从低位移至高位。

8.8.2 末端电磁搅拌器结晶器电磁搅拌器造成的碳偏析的减少不足以满足高碳钢应用的最为严格的要求。

当生产计划中有这种要求的钢时，建议在连铸机中采用一个末端搅拌器（F-EMS ），对结晶器电磁搅拌器的作用进行补充。

末端电磁搅拌器只能用于以下SBQ 级钢：- 用于生产线材，如PC 线和轮胎线（tyre c ord ）（中心偏析减少）的高碳钢。

- 轴承钢（中心偏析减少）- 高合金含量的中碳钢（中心质量改善）高碳钢线材（方坯连铸生产路径）的大多数合格生产商的经验证明，末端电磁搅拌器配合硬冷却，可以进一步减少中心偏析。

以下两图显示了采用不同技术所能达到的偏析控制的范围。

以下图表显示了在钢坯上测量的偏析指数S.I.=C/C0（参考：Convex 连铸机，钢坯），用等轴区 等轴区宽度 中间罐过热连铸技术对偏析指数的影响（图） Effect of Casting Technology on Segregation Index 连铸技术对析出指数的影响 segregation index C/C0 析出指数C/C0（图）以下图表表示用连铸坯（参考：Convex 连铸机）轧制的高碳钢线材（直径11mm ）的平均偏析程度。

显示的指数是AFNOR 标准NFA 04-114规定的线材额定值，水平轴显示渗碳铁网络的额定值（A=无，B=痕量），垂直轴显示中心偏析点强度（2=辉度对比偏析）。

（图）Hard cooling 硬冷却 MEMS and hard c ooling MEMS 和硬冷却 M+F EMS and hard cooling M+F EMS 和硬冷却8.9 二次冷却在结晶器除去铸流的热量大约为20%。