连续铸钢(张芳)

本书为高等学校冶金工程专业“十二五”规划教材，主要内容包括：连铸设备、连铸基础理论、连铸操作工艺、连铸坯质量控制、连铸过程模拟、连铸新技术及典型钢种的连铸工艺等内容。本书注重理论与实际相结合，着力反映目前连铸生产工艺的发展水平，突出实用性，并力求内容新颖。

本书可作为高等学校本专科、高职高专冶金工程专业及相关专业教材，还可供从事连铸生产的现场技术人员及管理人员阅读参考。

1绪论1

1?1铸钢生产概述1

1?2连铸技术发展概况3

1?2?1国外连铸发展概况3

1?2?2国内连铸发展概况3

1?3连铸技术进步4

1?3?1高效连铸技术5

1?3?2薄板坯连铸技术6

1?3?3带钢连铸技术7

1?3?4电磁技术应用7

1?3?5近终形连铸技术8

复习思考题9

2连铸设备10

2?1连铸机类型及特点10

2?1?1连铸机分类10

2?1?2各种连铸机的特点11

2?1?3连铸设备的构成15

2?1?4连铸机的规格16

2?1?5连铸机选型的依据19

2?2钢包及支撑设备20

2?2?1钢包20

2?2?2钢包回转台22

2?3中间包及运载设备23

2?3?1中间包23

2?3?2中间包运载设备28

2?4结晶器及振动装置31

2?4?1结晶器类型和结构31

2?4?2结晶器设计参数34

2?4?3结晶器振动装置35

2?4?4新型高效结晶器39

2?5二次冷却装置40

2?5?1二次冷却的作用40

2?5?2二次冷却装置的结构形式41

2?6拉坯矫直装置44

2?7引锭装置46

2?8铸坯切割装置48

复习思考题49

3连铸基础理论50

3?1连铸过程凝固特点及凝固结构50

3?1?1连铸过程凝固特点50

3?1?2连铸坯的凝固结构50

3?1?3连铸过程的相变51

3?1?4连铸过程的应力51

3?2连铸结晶器钢水凝固与热量传输53

3?2?1结晶器热量传输过程53

3?2?2结晶器弯月面区钢水凝固行为62

3?2?3结晶器凝固坯壳生长70

3?3连铸二冷区钢水凝固与热量传输74

3?3?1二冷区的冷却方式74

3?3?2二冷区的传热74

3?3?3影响二冷区传热的因素75

3?3?4二冷区坯壳的生长77

3?4空冷传热78

复习思考题78

4连铸操作工艺79

4?1连铸钢水质量保证79

4?1?1连铸钢水的温度控制79

4?1?2连铸钢水的成分控制86

4?1?3钢水纯净度的控制88

4?2连铸工艺与操作93

4?2?1浇注前的准备93

4?2?2浇注操作工艺97

4?2?3多炉连浇技术105

4?2?4异钢种连浇技术106

4?2?5连铸操作中常见事故分析106

4?3连铸保护渣109

4?3?1连铸保护渣的冶金功能109

4?3?2连铸保护渣的组成110

4?3?3保护渣的特性111

4?3?4不同钢种连铸保护渣的特点113

4?3?5连铸保护渣的加入方法114

4?4连铸用耐火材料117

4?4?1连铸对耐火材料的要求117

4?4?2耐火材料质量对工艺操作的影响118

4?4?3连铸用耐火材料的选择119

复习思考题122

5连铸坯质量控制124

5?1连铸坯的凝固结构特征124

5?1?1连铸坯内部结构及检验124

5?1?2连铸坯凝固结构的控制125

5?2连铸坯表面缺陷和预防措施127

5?2?1表面和角部纵裂纹的特征、成因及预防措施127

5?2?2表面和角部横裂纹的特征、成因及预防措施128

5?2?3星形裂纹的特征、成因及预防措施128

5?2?4针孔缺陷的特征、成因及预防措施129

5?2?5表面夹渣的特征、成因及预防措施129

5?3连铸坯内部缺陷和预防措施130

5?3?1内部裂纹的形成及预防措施130

5?3?2中间裂纹的成因及预防措施131

5?3?3中心线裂纹(断面裂纹)的成因及预防措施131

5?3?4对角线裂纹(角部裂纹)的成因及预防措施131

5?3?5矫直与弯曲裂纹的成因及预防措施131

5?3?6中心偏析的成因及预防措施132

5?3?7中心疏松的成因及预防措施133

5?3?8夹杂物的产生及预防措施134

5?4连铸坯形状缺陷和预防措施135

5?4?1方坯菱形变形(脱方)的成因及预防措施135

5?4?2铸坯纵向和横向凹陷的成因及预防措施135

5?4?3板坯鼓肚的成因及预防措施136

5?4?4圆坯变成椭圆形或不规则形状的成因及预防措施136

5?5连铸坯质量检查和控制137

5?5?1连铸钢水质量检查和控制137

5?5?2连铸过程参数的自动检测143

5?5?3连铸坯表面缺陷检测及清理方法147

5?6连铸的技术经济指标149

5?6?1连铸坯产量149

5?6?2连铸比149

5?6?3连铸坯合格率149

5?6?4连铸坯收得率149

5?6?5连铸坯成材率150

5?6?6连铸机作业率150

5?6?7连浇炉数150

5?6?8溢漏率150

5?6?9浇成率151

复习思考题151

6连铸过程模拟152

6?1连铸过程物理模拟152

6?1?1原理及相关技术152

6?1?2中间包水模实例157

6?1?3结晶器水模实例158

6?2中间包数值模拟163

6?2?1中间包内的控制方程163

6?2?2边界条件的处理164

6?2?3中间包数值模拟实例164

6?3结晶器数值模拟166

6?3?1计算控制方程166

6?3?2边界条件170

6?3?3结晶器数值模拟实例173

6?4连铸二冷区数值模拟176

6?4?1连铸二次冷却凝固的控制方程177

6?4?2边界条件180

6?4?3连铸二冷区数值模拟实例181

复习思考题183

7连铸新技术184

7?1连铸坯热装和直接轧制技术184

7?1?1热装和直接轧制的工艺流程特点184

7?1?2实现热装和直接轧制的技术关键185

7?2连续矫直和压缩矫直技术187

7?2?1连续矫直技术187

7?2?2压缩矫直技术188

7?3连铸坯动态轻压下技术189

7?3?1动态轻压下机理189

7?3?2实现动态轻压下的关键技术190

7?4连铸电磁搅拌技术191

7?4?1电磁搅拌技术特点和类型191

7?4?2连铸电磁搅拌工艺选择192

7?4?3电磁搅拌对铸坯内部凝固结构的控制195

7?4?4电磁搅拌对铸坯表面和皮下质量的影响196

7?4?5电磁搅拌对铸坯中心偏析、缩孔和疏松的控制197

7?4?6结晶器电磁制动技术198

7?5薄板坯和薄带连铸技术199

7?5?1薄板坯连铸关键技术及工艺特点200

7?5?2典型的薄板坯连铸连轧技术206

7?5?3带钢连铸技术210

复习思考题215

8典型钢种的连铸工艺217

8?1不同钢种连铸工艺控制217

8?1?1不同钢种连铸工艺特性及其可浇性217

8?1?2难浇钢种的连铸工艺控制要点218

8?2大方坯连铸工艺223

8?2?1大方坯连铸机的特点223

8?2?2典型钢种大方坯连铸工艺229

8?3小方坯连铸工艺238

8?3?1小方坯连铸工艺特点238

8?3?2典型钢种小方坯连铸工艺239

8?4板坯242

8?4?1板坯连铸工艺特点242

8?4?2典型钢种板坯连铸工艺247

8?5薄板坯250

8?5?1我国薄板坯连铸生产现状251

8?5?2典型钢种薄板坯连铸工艺252

8?6圆坯257

8?6?1圆坯连铸工艺特点257

8?6?2典型钢种圆坯连铸工艺257

8?7异型坯263

8?7?1异型坯连铸工艺特点263

8?7?2异型坯连铸关键技术264

复习思考题265

参考文献266

我国钢产量已连续十几年居世界首位，同时也是世界上的钢铁生产和消费国，应该说钢铁工业为国民经济持续、稳定、健康发展做出了重要贡献。近年来我国连铸技术尤其是薄板坯和薄带技术也取得了非常大的进步，新技术、新工艺不断出现，我国钢铁工业始终“坚持炼钢?炉外精炼?连铸三位一体组合优化”的发展原则，尤其在连铸生产中，积极推广、采用已有的技术创新成果，积极引进、消化和广泛应用国内外的先进技术和装备，不断加大技术改造、技术进步和技术创新力度，经过多年的努力，工艺技术整体水平明显提高，重点大型钢铁企业已经达到或接近国际先进水平。

本书首先回顾了连铸技术的发展历程及发展现状，介绍了连铸设备的发展和应用，阐述了连铸凝固过程传热理论，重点阐述了连铸工艺操作、连铸坯质量控制、连铸过程模拟和连铸新技术，并在此基础上广泛深入地介绍了不同断面典型钢种的连铸工艺制度。全书共分8章。

本书由张芳、杨吉春等编著。张福顺编写第1章及第7章;杨吉春编写第2章及第4章；张芳编写第3章及第8章；彭军编写第5章及第6章。全书由张芳汇总定稿。

本书的编写以为高等学校本科和高职高专学生提供专业课教材为主要目的，同时也可为从事连铸生产的现场技术人员解决生产中遇到的实际问题提供帮助和借鉴。在本书的编写过程中注重实际操作工艺的制定以理论指导为基础，并通过介绍大量的典型钢种的连铸工艺突出实用性，并力求内容新颖。

本教材获得2012年度内蒙古科技大学教材建设基金资助。

限于编著者水平，书中难免有不少缺点和不足之处，恳请读者批评指正。

编者

2013年4月