水平连铸50问

1、什么是水平连铸？答：水平连铸（简称HCC）就是在铸机上将钢水沿水平方向连续地铸成钢坯的过程（如下简图）。

与弧形连铸相比较具有设备简单、适合生产裂纹敏感性强的钢种等特点。

切割机2、水平连铸机的主要设备有哪些？答：水平连铸机的主要设备有：⑴中间包：盛放钢液的容器，可均匀钢液温度和利于钢液中夹杂物上浮；⑵结晶器：生产铸坯的关键所在；⑶引锭杆：将铸坯从结晶器中引出的工具，一般使用刚性中空引锭杆；⑷拉坯系统：包括拉坯机和控制系统，对拉坯参数进行设定并实施动作；⑸切割机：对铸坯进行定尺的设备，要求自身重量尽量轻，以减少对拉坯动作的影响；⑹冷床：在线储存和冷却铸坯的设备；⑺冷却水系统：对结晶器和整个拉坯系统进行冷却，结晶器冷却水和设备冷却水是两套分开的循环系统。

3、为什么要开发水平连铸技术？答：水平连铸与传统的弧形连铸相比有以下优点：⑴由于设备水平布置，机身低，厂房高度要求较低，所以基建投资较少。

⑵铸坯质量高。

由于拉坯时中间包与结晶器是紧密相连，防止了钢水的二次氧化，且中间包内钢液面较高，有利于夹杂物的上浮，以提高钢清洁度。

据统计，水平连铸钢中夹杂物含量一般为弧形连铸钢中夹杂物含量的1/5左右。

由于实现了密封浇注无二次氧化，水平连铸坯中含氧量为弧形铸坯中含氧量的1/4左右。

此外，铸坯不弯曲、无矫直内裂、无鼓肚疏松等。

特别是水平连铸中结晶器导热集中于前端，铸坯出结晶器后不用喷水，铸坯表面质量好，很适合于高合金钢的铸造。

⑶能直接浇铸成小型铸坯，甚至几毫米的线坯，因此能用最小的轧制比取得终了产品，大大地缩短了工艺流程。

⑷安全可靠性好，由于设备水平布置，一旦拉漏对后续设备烧损少，且事故现场易于清理，能尽快恢复正常生产。

目前，水平连铸适合于中小型钢厂与电炉匹配生产小型断面铸坯。

4、目前在生产中使用的水平连铸机有哪些机型？答：目前在生产中使用的水平连铸机，按铸坯尺寸分，有以下五种机型机型中间包容量（t）流间距（mm）铸坯尺寸（mm）最高拉坯速度（m/min）设备长度（m）产量（万吨/流•年）SLD-200 20 1200 ∮150～∮200 2.8 58 10～12 SLD-140 15 1000 ∮110～∮150 3.8 50 8～10 SLD-100 10 800 ∮50～∮100 4.5 40 4～6 SLD-60 5 600 ∮30～∮70 5.0 30 2～4 SLD-20 0.5 150 ∮8～∮20 6.0 20 0.2～0.35、水平连铸的技术关键是什么？答：水平连铸发展中有三大技术关键：⑴中间包与结晶器的密封联接。

此联接部位既要密封，实现“密封浇铸”，又要作为凝固的起点“人工液面”。

如果只采用一般的耐火材料进行密封，容易被钢水侵蚀形成倒“喇叭口”而无法拉出铸坯。

因此，用在这一部位的耐材既要经受得起高温冲击，还要容易加工，才能使它与结晶器铜套严密配合。

经过国内外多年的研究，以氮化硼为基加氮化硅等热压成型的分离环，能在水平连铸机上一次较长时间使用，以满足当前水平连铸多炉连浇的需要。

⑵拉坯方式及其驱动。

由于拉坯时中间包与结晶器联成一体，一般采用铸坯振荡方式，即铸坯作拉一停一推一停或拉一推一拉一推的动作，使铸坯向前运动。

驱动系统的动作精度要求控制到0.1mm，因此，拉坯方式及其驱动直接影响连铸工艺进行正常与否和铸坯质量的好坏。

⑶结晶器的结构与正确设计。

结晶器是连铸的核心部件，水平连铸中结晶器铜套进口处受钢水静压大，且拉坯的特殊方式引起钢水呈漩涡运动，因而使凝固传热密度高度集中于结晶器前端，它又是多种特殊材质在高温下工作的组合体，热胀设计比较复杂。

目前，国内在工业生产上使用得较多的有多段多级式结晶器、导流型结晶器、圆环拉方坯结晶器等型式。

6、水平连铸中间包起什么作用？答：水平连铸中间包是联系炼钢炉与连铸机的中间环节，中间包的主要作用是：⑴保温、储存钢水；⑵能使夹杂物更充分上浮；⑶为实现“多炉连浇”创造条件。

中间包容量应根据炼钢炉容量或钢包容量选择适当的大小：炼钢炉容量较小时，钢包温降大，为了保温，中间包容量应与钢包容量相当；炼钢炉较大时，可分几次将一包钢水注入中间包内，中间包容量可设计为钢包容量的1/2～1/4。

中间包容量过大，将引起耐火材料消耗大，并且中间包烘烤困难，从而使连铸成本增加。

7、水平连铸中间包采用哪些保温措施？答：水平连铸浇注铸坯断面小，浇铸时间长，钢水温降大，如何保证在浇铸过程中中间包内钢水温度的稳定性，对于实现多炉连浇、提高铸坯质量和降低成本都有十分重要的意义。

因此，除采用中间包保温外，在水平连铸中间包使用加热装置也是一个有效的措施，如等离子加热、电弧加热、有芯感应加热等技术。

8、水平连铸中间包滑动闸板的作用有哪些？答：水平连铸中间包滑动闸板是一种安全装置。

因为水平连铸中间包与结晶器直接相联，一旦结晶器铜套烧裂或密封失效，冷却水窜入结晶器钢水中，形成高压蒸汽，便会冲入中间包内引起钢水沸腾而发生爆炸。

有了中间包滑动闸板，可以在几秒钟之内截断中间包与结晶器的通道，防止事故的发生。

它也是多流式水平连铸机必备设备，如一流拉漏时，可以截断此流，另外一流仍能继续工作。

它还是提高钢水成坯率的一种手段，同时可避免在连铸结束过程中形成的长“鱼尾”损坏结晶器内套。

滑动闸板由两块滑板组成：一块密封中间包，一块密封结晶器。

在两块滑板之间，垫有快速干燥耐火胶泥垫，这种泥垫，也可调节多流式水平连铸机中间包与结晶器接合面的安装误差，保证多接合面同时密封。

9、水平连铸分离环有哪些特殊要求？答：水平连铸分离环是位于中间包和结晶器浇口之间连接处的重要部件，其质量的好坏直接决定着水平连铸的性能、寿命、铸坯质量及生产效率等。

因此，对分离环提出了许多苛刻的技术要求，即其加工后的精度必须在0.1mm以上；而分离环材质应具有优异的抗热冲击和抗剥落的性能；具有高的高温强度和耐热应力的特性；具有优越的耐熔蚀和耐磨损性能；具有小的导热系数和对钢液的浸润性最小。

10、国内外水平连铸分离环的历史和现状如何？答：在水平连铸技术开发初期，国外采用氧化物系耐火材料制作分离环，但侵蚀率大、侵蚀速度快，同时耐急冷急热性也不够理想而宣告失败。

在60～70年代改用Si3N4和BN制作分离环，前者在使用过程中小时蚀损量偏高，达到2mm左右；后者则抗水化性差，使用寿命短，但它不被Fe、Pb、Cu等金属熔液和各种盐类所润湿。

到80年代采用BN为基的OBN（ZrO2―BN）和SCBN（SiC―BN）分离环，其弹性模量、抗折强度都高于纯BN材质。

近年又增添了一些新的品种，如出现Si3N4―BN、Sialon―BN、Si3N4―AlN―BN等复合制品，以适应多钢种水平连铸的要求。

我国水平连铸分离环的研制工作始于1981年，十几年来已试制出以BN材料为基质适当掺以添加剂的系列产品，并认定热压成型的BN复合材料和Si3N4基复合材料能满足水平连铸的要求。

清华大学用热压BN材质制出的分离环在衡阳钢管厂、成都无缝钢管厂等水平连铸机上使用，基本满足生产要求。

衡阳钢管集团有限公司（原衡阳钢管厂）两台SLD-140型水平连铸机经过几年的摸索，具备了工业化规模生产能力，至2003年已开发了钢种60多个，可生产∮110㎜～∮150㎜五个规格的圆管坯用于直接穿管，年产量达32～36万吨。

为进一步完善其水平连铸技术，于2000年开始投资建设了一条水平连铸分离环的生产线，两年后开始批量上线使用，效果理想，最高连浇炉数达21炉，连续拉坯时间超过了25个小时，为降低水平连铸生产成本提供了有力的保证。

11、我国水平连铸用分离环今后发展方向怎样？答：结合我国目前分离环上存在的一些问题，今后应抓好以下三项工作：⑴提高现有SBN（SiC―BN）陶瓷分离环的质量。

我国生产的OBN产品质量虽然与国际上先进的同类产品相当，但SBN产品与国外的同类产品SCBN比较则相差较大，主要存在性能不够稳定，使用寿命短，在小圆坯分离环上能基本满足工业化生产的要求，但是在大方坯上毛病比较突出。

其主要原因是在加入物SiC的问题上，我国SiC原料在纯度及细度上不及国外，另外在工艺上，如SiC的加入量、添加烧结助剂种类及烧制过程中的各类技术参数与国外不同，造成了质量上的差异。

因此要提高我国SBN分离环的质量，应探索我国SiC粉体质量，如纯度、细度以及结晶相情况；探索SiC的最佳加入量；摸索出最适合的多元添加剂；寻找最合理的烧制工艺参数，以提高我国SBN分离环的产品质量。

⑵结合国情研制出一些Si3N4为基的分离环。

我国使用的SBN和OBN等BN基复合分离环，虽然在使用上有众多的优越性，但是BN是共价化合物，难以烧结，因此一般复合材料都要加入添加剂进行烧成或采用热压烧结。

引入添加剂会影响产品的性能，而采用热压烧结制作代价太高，在一定程度上限制了水平连铸的推广应用。

因此寻找廉价的新基材料代替部分BN基分离环的用途，将有助于降低分离环成本。

如Si3N4基复合材料就大有潜力可挖，因为它不仅能通过多种制备工艺，如反应烧结、重烧结等技术来制得所需的Si3N4陶瓷，以适合不同水平连铸机型及铸坯钢种的要求，而且能与许多氧化物、氮化物等化合物复合而形成以Si3N4为基的一类材料。

这类材料的性能良好，原料丰富、价格便宜、实用价值大，虽然从使用寿命上来看不及以BN为基的复合材料，但是对于供给炉子小、数量少、只能单炉浇碳钢和一般合金钢的需求是完全没有问题的，这样可解除人们对水平连铸用分离环价格贵、生产成本高的疑虑。

⑶开发多品种、多元加入物的BN复合水平连铸分离环。

我国目前BN基复合材料水平连铸分离环一般是SiC―BN、ZrO2―BN、Si3N4—BN、Sialon—BN等材质。

不仅品种少，而且复合的种类也少，复合加入物为单元，因此浇铸的钢种比较少，只能浇铸碳钢、不锈钢及一般合金钢等，而对于特殊钢，特别是裂纹敏感的难以加工变形和含易氧化元素的合金钢（高温合金钢）等显得束手无策，而国外有各种类型的BN复合分离环，能浇铸几乎所有的钢种。

因此应借鉴国外研究成果，开发多品种、多元添加物的BN复合材料分离环，以适应多钢种连铸的需求。

12、水平连铸结晶器的结构特点是什么？答：水平连铸结晶器铜套钢水入口初生态坯壳形成处受到中间包内钢水静压力的作用，而且由于拉坯的振荡动作引起此处形成剧烈的漩涡运动，因而热传导主要集中在铜套的前端，在距分离环150mm长度内，热传导量占了结晶器总传热量60%～80%。

因此，水平连铸结晶器应采用多段多级式比较合适，即前段采用铜套，后段采用石墨套；前段倒锥度较大，后段倒锥度较小。

由于石墨在高温下有自润滑性能，而易与坯壳粘结的铜套长度很短，因此能保证整个结晶器内套的拉坯阻力较小。

13、水平连铸结晶器的热流密度是如何分布的？答：经测算结晶器前段铍钴铜套的热流密度平均为1.5～1.8MW/m2，在分离环附近可达到3.8～4.5MW/m2，而在石墨套只有0.5MW/m2。