一、连铸过程自动检测

（一）中间包钢液温度测定

1）中间包钢液温度的点测

用快速测温头及数字显示二次仪测量温度，如图4所示。

图4  二次温度测量仪

2）中间包钢液温度的连续测定 

采用连续测温热电偶对中间包钢液温度进行连续测量，如图5所示。

图5  连续测温热电偶

（二）结晶器液面控制

1）放射性同位素测量法如图6所示：

图6  放射性同位素测量法

2）红外线结晶器液面测量法如图7所示：

 
图7  红外线结晶器液面测量法

3）热电偶结晶器液面测量法如图8所示：

图8  热电偶结晶器液面测量法

4）激光结晶器液面测量法如图9所示：

图9  激光结晶器液面测量法



（三）连铸机漏钢预报装置如图10所示：

图10  连铸机漏钢预报装置

（四）连铸二次冷却水控制如图11所示：

图11  连铸二次冷却水控制

（五）铸坯表面缺陷在线检测

1）工业电视摄象法如图12所示：

图12  工业电视摄象法

2）涡流检测法如图13所示：

图13  涡流检测法

二、连铸坯表面质量及控制  

（一）连铸过程质量控制

1）提高钢纯净度的措施

（1）无渣出钢

（2）选择合适的精炼处理方式 

（3）采用无氧化浇注技术 

（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用 

（5）选用优质耐火材料 

（6） 充分发挥结晶器的作用 

（7） 采用电磁搅拌技术，控制注流运动

（二）连铸坯表面质量及控制

连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是否需要精整，也是影响金属收得率和成本的重要因素，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。

连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制，如图14所示。 

图14  连铸坯表面缺陷示意图

（三）连铸坯内部质量及控制

铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。

凝固结构是铸坯的低倍组织，即钢液凝固过程中形成等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关，如图15，图16所示。

图15  铸坯内部缺陷示意图

图16  “V”形偏析

1）减少铸坯内部裂纹的措施

（1）采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术 

（2）二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧 

（3）二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀 

（4）合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构 

2）夹杂物的控制

从炼钢    精炼    连铸生产洁净钢，主要控制对策是：

（1）控制炼钢炉下渣量

●  挡渣法（偏心炉底出钢、气动法、挡渣球）

●  扒渣法：目标是钢包渣层厚＜50mm，下渣2Kg/t

（2）钢包渣氧化性控制

●  出钢渣中高（FeO+MnO）是渣子氧势量度。（FeO+MnO）↑板胚T[O]↑

（3）钢包精炼渣成分控制

不管采用何种精炼方法（如RH、LF、VD），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。

合适的钢包渣成分：CaO/ Al2O3＝1.5～1.8，CaO/ SiO2=8～13，（FeO+MnO）＜5％。高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝酸盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物，降低总氧。

（4）保护浇注

●  钢水保护是防止钢水再污染生产洁净钢重要操作

●  保护浇注好坏判断指标：－△[N]＝[N]钢包－[N]中包；－△[Al]s＝[Al]钢包－[Al]中包  

●  保护方法：①中包密封充Ar；②钢包    中间包长水口，△[N]＝1.5PPm甚至为零；③中间包    结晶器浸入式水口

(5)中间包控流装置

●  中间包不是简单的过渡容器，而是一个冶金反应容器，作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水

●  中间包促进夹杂物上浮其方法：

    a.增加钢水在中间包平均停留时间t：t＝w/（a×b×ρ×v）。中间包向大容量深熔池方向发展。

    b.改变钢水在中间包流动路径和方向，促进夹杂物上浮。

（6）中间包复盖剂

    中间包是钢水去除夹杂物理想场所。钢水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。

●  碳化稻壳；

●  中性渣：（CaO/SiO2=0.9～1.0）

●  碱性渣：（CaO+MgO/SiO2≥3）

●  双层渣

渣中（SiO2）增加，钢水中T[O]增加。生产洁净钢应用碱性复盖剂。

（7）碱性包衬

    钢水与中间包长期接触，钢水与包衬的热力学性能必须是稳定的，这是生产洁净钢的一个重要条件。包衬材质中SiO2增加，铸坯中总氧T[O]是增加，因此生产洁净钢应用碱性包衬。

    对低碳Al -K钢，中间包衬用Mg-Ca质涂料（Al2O3→0），包衬反应层中Al2O3可达21％，说明能有效吸附夹杂物。

（8）钢种微细夹杂物去除

●  大颗粒夹杂（>50μm）去除，采用中间包控流技术

●  小颗粒夹杂（<50μm）去除：

  －中间包钙质过滤器

  －中间包电磁旋转

（9）防止浇注过程下渣和卷渣

●  加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源

●  结晶器渣中示踪剂变化

●  铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹杂物占41.6%二次氧化占 39%，脱氧产物为20%

（10）防止Ar气泡吸附夹杂物

对Al－K钢，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar会造成：

●  水口堵塞物破碎进入铸胚，大颗粒Al2O3轧制延伸会形成表面成条状缺陷

●  ＜1mmAr气泡上浮困难，它是Al2O3和渣粒的聚合地，当气泡尺寸>200μm易在冷轧板表面形成条状缺陷。

为解决水口堵塞问题，可采用：

－钙处理改善钢水可浇性

－钙质水口

－无C质水口

目前还是广泛采用吹Ar来防止堵塞。生产洁净钢总的原则是：钢水进入结晶器之前尽可能排除Al2O3。

（11）结晶器钢水流动控制

三、连铸坯形状缺陷及控制

（一）鼓肚变形

带液心的铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳中钢液静压力作用下，发生鼓胀成凸面的现象，称之为鼓肚变形。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量，用以衡量铸坯彭肚变形程度。

减少鼓肚应采取措施 ：

（1）降低连铸机的高度 

（2）二冷区采用小辊距密排列；铸机从上到下辊距应由密到疏布置 

（3）支撑辊要严格对中 

（4）加大二冷区冷却强度

（5） 防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选用多节辊 


 

图17  铸坯鼓肚示意图

（二）菱形变形 

菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。是指铸坯的一对角小于90°，另一对角大于90°；两对角线长度之差称为脱方量。

应对菱变的措施 ：

（1）选用合适锥度的结晶器 

（2）结晶器最好用软水冷却 

（3）保持结晶器内腔正方形，以使凝固坯壳为规正正的形状 

（4）结晶器以下的600mm距离要严格对弧；并确保二冷区的均匀冷却

（5）控制好钢液成分 

（三）圆铸坯变形    

圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有：

（1）圆形结晶器内腔变形

（2）二冷区冷却不均匀

（3）连铸机下部对弧不准

（4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下

可采取相应措施：

（1）及时更换变形的结晶器

（2）连铸机要严格对弧

（3）二冷区均匀冷却

（4）可适当降低拉速 

（四）夹杂物的控制

提高钢纯净度的措施：

（1）无渣出钢

（2）选择合适的精炼处理方式 

（3）采用无氧化浇注技术 

（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用 

（5）选用优质耐火材料 

（6）充分发挥结晶器的作用 

（7） 采用电磁搅拌技术，控制注流运动 

（五）间包冶金

当前对钢产品质量的要求变得更加严格。中间包不仅仅只是生产中的一个容器，而且在纯净钢的生产中发挥着重要作用。

70年代认识到改变中间包形状和加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物去除率的目的；安装挡渣墙，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和上浮。80年代发明了多孔导流挡墙和中间包过滤器。

在防止钢水被污染的技术开发中，最近已有实质性的进展。借助先进的中间包设计和操作如中间包加热，热周转操作，惰性气氛喷吹，预熔型中间包渣，活性钙内壁，中间包喂丝，以及中间包夹杂物行为的数学模拟等，中间包在纯净钢生产中的作用体现得越来越重要。

在现代连铸的应用和发展过程中，中间包的作用显得越来越重要，其内涵在被不断扩大，从而形成一个独特的领域——中间包冶金。

中间包冶金的最新技术：

（1）H型中间包

（2）离心流中间包

（3）中间包吹氩

（4）去夹杂的陶瓷过滤器

（5）电磁流控制


 

图18  H型中间包