连续铸钢新技术问答

机械公敌

连续铸钢新技术问答 (一)怎样才能消除凝固沟?　 : K# s/ \. U D9 P/ p$ T" U) A) a 答：消除凝固沟的主要措施是控制钢夜夜面起伏，除此之外的影响因素有：　　　 9 c/ _9 ~% ^4 X- Q7 g (1) 负滑脱时间：负滑脱时间长，凝固沟深度增加，或者说结晶器超前量越大，越容易形成凝固沟。　　　 (2) 非正弦振动：采用非正弦振动则振痕深度减少，凝固沟也减少。　　　 8 ]! E' Q. N' W$ s, v/ e- U 3 E: D5 U" Y2 g/ S# p! X \, U (3) 结晶器电磁制动：结晶器电磁制动可以将结晶器夜面起伏控制在很小的范围内。 (二)影响振痕深度的因素有哪些?　　 & S. Z6 O1 G) A; F& b& l' l 答：影响振痕深度的因素很多，主要有下面几个因素： (1) 振动频率和振幅：高频率振动下的振痕深度较浅，振幅增加，振痕深度增加。因此现代连铸机普遍采用高频率、小振幅的结晶器振动装置。 0 v+ U/ [* d; \; `/ E (2) 拉坯速度：其他条件不变的情况下，拉坯速度增大，振痕深度变浅。 % {* k1 f5 z8 @1 T (3) 负滑脱量和负滑脱时间：负滑脱量能够决定是否有沟状振痕存在，负滑脱时间决定坯壳凹陷的深度。负滑脱时间越长，坯壳凹陷的越深，振痕也就越深。 , G- {' ?5 ^- D; B+ U4 K% O5 q. a 5 N9 S% v$ z/ A& w (4) 结晶器超前量：超前量越大，形成沟状振痕的机会越大。 % ?! `3 Q1 j0 @ (5) 保护渣性能对振痕深度的影响：保护渣黏度越大，振痕越浅。 + f6 ?( M( h3 M7 }( G; g' ~/ ~ (6) 采用抛物线结晶器、曲面结晶器、钻石型结晶器，都会减少振痕深度。　 F+ A3 `5 \0 T# l3 }2 _# H: H! Q (三)什么是钢的高温脆化特性?　　 t, e- B5 G) N, x 答：在连铸坯的缺陷中，各种表面和内部的裂纹占了相当大的比例。裂纹的发生多与钢的高温特性及凝固过程各种力学行为有关。钢的高温脆化特性是指高温铸坯的韧性特征或脆化倾向。高温下铸坯的塑性和强度变化可以分成两个脆化区： ' ?6 m* F' I7 x. [2 { (1) 1300℃到固相线温度范围内的高温脆化区。该区延展性的降低是由于晶粒间析离出液相膜引起的，特别是硫化物FeS和MnS，以及磷和其他易偏析元素都将促使形成这种低熔点相。碳含量的变化也会使钢在该区的延展性降低。(2)700℃--900℃的脆化区。对大多数钢来说，这是发生γ相向α相转变的温度范围，可以通过各种措施控制其程度。当铸坯处于这个温度区时，应避免进行弯曲和矫直。 * Z! P; Z6 c$ O8 k4 s3 D8 _( l0 g/ b (四)预防连铸坯缺陷的措施和新技术有哪些? ^( m- _) e5 U6 J; D0 Q1 b% ` 答：无缺陷连铸坯技术是现代连铸技术中的个永恒的主题，是实现连铸坯热送热装工艺的基础和前提，目前，主要采取的预防连铸坯缺陷的措施和新技术有： ( l( v. O0 K! \: l3 S. N (1) 采用大包下渣检测技术，主要目的是杜绝大包渣进入中间包，提高中间包钢水的洁净度。 ! ?( O8 W( i M1 H+ o 0 _# n- _- g- t! D; u9 g. N: | (2) 采用结晶器电磁制动技术，减弱铸流冲击，提高质量。 / x) Z, I+ s1 e$ P" t (3) 结晶器液面自动控制。 (4) 压缩铸造技术。 # O \% W3 u8 h0 `6 \# k (5) 电磁搅拌。 : b' ?/ [; [8 h% m / E9 a8 u2 F5 q& ]3 c' M& E3 c (6) 开发铸坯表面缺陷检测技术。 , w1 e. T, _/ V+ F% q% G ' | r3 A1 c/ u9 K (7) 铸坯质量管理。 (五)什么是连铸专家系统? 答：专家系统是人工智能研究的一个重要领域，其实质是运用有关的人工智能技术。专家系统是一种计算机程序，在某些领域，专家系统能以人类专家的水平去更好地解决实际问题。连铸专家系统是人工智能技术在连铸工程中的应用，目前主要用于铸坯质量诊断，具有代表性的是下列两种：一是连铸坯缺陷的诊断型。在连铸生产中，一些工艺参数有时会偏离最佳状态，导致质量下降，解决问题的最好办法就是快速找出引起质量波动的参数，并采取相应的措施。在这种情况下，应用专家系统就比较方便。法国、加拿大等国已开发并使用连铸坯缺陷诊断的专家系统。二是连铸坯质量的预测型。如奥钢联(VAI)开发的计算机辅助质量控制系统。据介绍，应用该系统后，板坯的各种裂纹降低了90％。 $ k8 t$ k% c7 X/ o& j. {8 i 6 _4 r: {- Y- ~(六)连铸自动化的“三电”系统是什么？ 0 M; r; F% h- n7 I, X$ M 答：生产过程中的计算机控制系统、电气传动控制系统、仪表控制系统三个自动化控制系统经常被总称为“三电”系绕。“三电”系统是现代大型冶金设备不可缺少的重要组成部分。现代化连铸设备自动化的“三电”系统不仅占去设备总造价的相当比例，而且也是衡量连铸设备整体装备水平的重要标志，是顺利生产的重要保证。近20年来，在铁水用弥散镁脱硫实践中取得了显著的成就。建设并投产了先进的工业脱硫装置及喷吹设备，能够确保利用惰性气流(氮气、氩气)往熔体深处加入弥散镁(镁粒、铣切镁)，并以单喷和混喷方式喷入石灰和碳化钙混合粉剂。然而，在铁水镁脱硫过程理论发展领域取得的成就是微不足道的。目前，以下问题尚存争议：在用浸入式喷枪往铁水罐或兑铁中喷入弥散镁时，铁水脱硫主要反应区的确定；硫与溶解镁或镁蒸汽脱硫反应的定量评估；铁水脱硫气相过程的变化；硫镁化合物在铁中和罐渣中的存在形式。为了解决这些有争议的问题，借助以往积累的数据，预先分析了带气化器的喷枪随惰性气流往罐内喷入弥散镁脱硫的可行性过程机理。采用专门装置高温模拟研究了铁水脱硫特点，用专门浸入式喷枪直接往熔体喷吹固态弥散镁以及镁蒸汽与氩气流。在熔体上面依靠硫与溶解镁和镁蒸汽反应脱硫时与铁水处理条件、铁中硫含量、气相以及熔体上面覆盖渣的组成有关，表现出不同的铁水脱硫变化过程。 0 H( @( c" C+ p- D# N(七)结晶器液面控制有哪些方法? 答：结晶器液面自动控制按控制类型分有三种方法：流量型：控制进入结晶器的钢水流量，以保持液位稳定，即控制塞棒或滑动水口的开口度以控制钢水流量。速度型：控制拉坯速度以保持液面稳定。这种方法喷溅较少，在小方坯上应用较多。混合型：以控制拉速保持液面和控制进入结晶器的钢水流量相结合的方法控制液面。在控制算法上主要有下列几种：常规PID控制以及PID基础上的改良算法。采用现代控制理论的算法，如基于零极点配置的液位控制策略、自校正控制器、预测控制、自适应控制等。结晶器液面智能控制主要有模糊控制和专家系统，如PID控制与模糊控制相结合控制等。 (八)什么是现场总线技术? 答：现场总线技术是对自动化领域的一场变革。由于现场总线简单、可靠、经济实用，已成为当今自动化领域发展的热点之—。目前，新建的连铸机已经开始使用现场总线技术。现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线的含义主要体现在以下几个方面： . H6 [0 U% R8 c( A (1) 现场通信网络：传统的分散型控制系统(DCS)通信网络截止于控制站或输入输出单元，现场仪表仍然是一对一模拟信号传输。现场总线是用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互联的现场通信网络，把通信线一直延伸到生产现场或生产设备。 8 y- u" d4 T2 l' y( ?, r) U1 N9 i - L0 }# M: h& B! ?0 _, o (2) 互操作性：互操作性的含义是来自不同制造厂的现场设备，不仅可以相互通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。 (3) 分散功能块：现场总线控制系统(FCS)废弃了分散型控制系统(DCS)的输入／输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散给现场仪表，从而构成虚拟控制站。例如流量变送器不仅具有流量信号变换、补偿和累加输入功能块，而且有PID控制和运算功能块。 3 i' b- Q' B) c' ~ (4) 通信线供电：现场总线的常用传输线是双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量。这种低功耗现场仪表可以用于安全环境，与之配套的还有安全栅。有的企业生产现场有可燃性物质，所有现场设备必须严格遵守安全防爆标准，现场总线也不例外。 $ A3 E$ W( w' Y4 G (5) 开放式互联网络：现场总线为开放互联网络，既可与同类网络互联，也可与不同类网络互联。开放互联网络还体现为网络数据共享，通过网络对现场设备和功能块统一组态，把不同厂商的网络及设备融为一体，构成统一的现场总线控制系统。 + [' J3 c( ?) v' X |( l- e ; O' ?& z1 m1 K(九)什么是结晶器监控系统?　　　 5 m; d2 `6 t4 D6 @3 X 答：结晶器监控系统是奥钢联开发的名为Moldexpert的计算机数据采集与分析的可视化系统。通过这个系统，操作人员可以透视结晶器观察连铸过程，即通过采集结晶器的相关数据如结晶器液面高度、铜板出现粘结温度、振幅、振动频率、冷却水量、水温等，对采集的数据用相应的软件包进行计算分析并进行比较，在工艺监视器上显示。利用结晶器监控系统，可以方便地观察连铸过程，改善连铸性能。 ' U3 t, b6 L) J5 S& H4 Q9 a3 c 结晶器监控系统由两部分组成：一部分是结晶器、振动装置的数据采集和1级、2级自动化系统数据的显示，整个系统的核心是这部分从事数据采集、数据处理和数据通信的服务器。另一部分是工艺的可视化。Moldexpert引进了热力学软件包和振动软件包，每个包都有数据采集、数据算法、可视化处理和与其他包的接口。结晶器监控系统已安装在数台连铸机上。 (十)什么叫连铸坯热送热装，有什么优点? 7 a, y0 x9 j* t& }1 U1 ~ % T; }. X4 X# x% g8 Z. m i 答：连铸技术与传统的从钢水到钢坯的生产工艺相比，节约了大量的能源和材料。经历了20世纪7o年代能源危机后，节能便成为钢铁工业面临的重要课题之一。铸坯在切成定尺后，一般表面温度在800～900℃以上，为什么不利用这部分热量将切成定尺后的铸坯趁高温直接送进加热炉呢?为此，人们提出了连铸坯热送热装工艺，即利用连铸坯的热量配合相应的措施，与轧制工序紧密衔接。与连铸坯冷装相比，连铸坯热送热装的主要优点是： (1) 节约能源。铸坯热装入炉的温度越高，节能效果越好。　 6 ^7 R& e: G- e 9 J S8 d% c8 v" S2 H (2) 提高成材率，节约金属消耗。由于热送热装减少了坯料的加热时间，有的仅是局部加热，甚至不加热，减少了铁的烧损和氧化，提高了成材率。 + N) F! b6 ~" Y% s* v& g! u2 ? (3) 简化了生产工艺流程，节省厂房和劳动力，投资费用减少。 $ \; ~( G( X# s( a+ N# U (4) 由于简化了生产工艺，减少了工序，提高了产品质量。　 ; H- U) W1 X7 t2 ~& Y" x (十一)合金钢连铸工艺有哪些特点? 答：合金钢连铸工艺与碳钢相比有以下特点： (1) 根据所浇钢种的需要，对钢液的纯净度、成分和浇注温度，尤其是对微量元素含量的控制，都要求达到规定值。为此，特殊钢连铸必须配备炉外精炼设备。 - b' E5 k3 U7 P. W 1 }9 `8 J1 w$ U (2) 结晶器应采用高频率、小振幅的振动。 * D2 l2 R1 r2 V: G; [% c! W8 e( T 7 D4 N2 N2 K; [ (3) 选用性能良好的保护渣和全过程的保护浇注，保证铸坯质量。 4 k" {' [- i, F% W R) ^; W4 Q (4) 最好使用大容量、深熔池、砌有挡墙(坝)的中间罐，充分发挥中间罐的冶金功能。 * q" l6 \6 t3 O" J (5) 应选用合适的耐火材料，以减少消耗和提高钢的纯净度。 (6) 采用结晶器器面自动控制，减少液面波动。 / g" y2 ?: O0 {" ](十二)凝固沟的危害是什么? 答：凝固沟在结晶器内钢液液面起伏的情况下才会出现。液面上升时，不但振痕间距增加，振痕深度增加，而且还产生弯月面的溢流，形成凝固沟。冷轧薄板表面的主要缺陷是裂缝，裂缝来源于结晶器保护渣、夹杂物和氩气气泡被裹在凝固沟的下方。为了减少裂缝，不但要减少振痕深度，还要清除凝固沟。 * X0 C2 }+ c) _& l! c(十三)合金钢的凝固特性与普通碳钢有哪些不同? 6 h1 X* l* M% P$ g 答；合金钢的凝固特性与普通碳钢有所不同，主要体现在以下几个方面： + x/ h3 X6 d0 @" C0 ]9 c; U (1) 合金钢中合有活泼元素。如不锈钢中含有Cr、Al、Ti等元素，这些元素易与氧和氮发生反应，生成高熔点的化合物，悬浮于钢被中，既影响了钢液的可浇性，又给铸坯质量带来一些危害。 * L/ I) g- B6 K5 ^& [5 @ & R& M9 T Q% s! k9 K. y (2) 凝固温度区间发生变化。合金元素会使钢的固相线和液相线温度区间发生变化，合金元素含量较高时，温度区间会发生较大变化，选择钢液过热度、确定二冷制度时要给予充分考虑。 (3) 形成凝固组织。合金元素及其含量不同会形成不同的凝固组织，有些元素会使铸坯裂纹倾向增加。 1 O/ T* z! u7 }, R8 f9 g( |) W$ m( N (4) 物理性能发生变化。合金元素会使钢的导热系数、热膨胀系数等物理特性发生变化。一般合金钢的导热系数比碳钢小，而凝固收缩量比碳钢大。 (5) 钢的高温性能发生变化。合金元素会使钢的高温性能发生变化，对钢的热延性曲线有重要影响。因此，二冷区冷却强度及配水制度要根据所浇钢种实测的脆性温度范围确定。 ' k* z1 n; a7 J: } , R" q$ |6 {( C4 h- X) I! @ (6)裂纹的敏感性。裂纹的敏感性取决于所浇的钢种，是综合因素作用的结果。