一、引言

钢坯连铸是工业生产中常见的一种重要工型,在很多场合都会用到,如钢铁厂、矿山等，由于其具有强度高且耐磨性好和价格低廉以及易于锻造等优点被广泛应用。但是因为连铸机工序间要求严格控制来料过程中可能出现断股现象,因此需要对水箱进行有效地监控才能保证钢坯内部质量不发生裂纹或变形的问题产生，本文主要研究了安钢板坯连铸过程钢水温度控制措施。

二、相关概念解析

（一）安钢板

1、安钢板是在铸坯内外环境温度不变的情况下,受热而产生变形、硬化和气蚀现象。其特点是具有较高强度，主要用于生产冷轧薄壁复杂板材等需要对钢件进行铸造处理；也可以用来制造形状简单的零件及棒料等塑性材料以及中厚钢板、型材或超硬合金产品等以降低脆断比较大的金属管坯,甚至还能获得低应力和良好气孔特性而得到应用^[1]。

2、安钢板是一种中厚板,其厚度约为16mm,在铸件冷却凝固后的过程中会发生一定程度变形。由于结晶区温度较低时没有液态金属形成良好导热性，因此当坯壳表面存在裂纹、开缝等缺陷时会影响到下一道工序和成品质量。同时随着下道工序和产品尺寸增大而产生内应力使钢管受力不均一导致其力学性能变差,容易出现冒泡及漏油现象造成铸件断条以及缩孔等严重后果。

3、安钢板在轧制过程中,由于受到压型、冷却和过载等多种因素作用,其表面会出现许多裂纹,这些裂缝一般都具有一定的连续性。当坯壳上洒落时容易产生水垢现象以及夹渣层，铸铁件凝固后形成的水渍主要是由于金属砂砾及飞边杂质引起的；其次是因为液态壁面与基体发生了化学反应而生成液—固溶物或盐等产物导致硬化而成。

4、安钢板上的薄板坯壳、半成品及铸件等都采用了渗流分析技术,其工艺流程为:铸造前先进行预热处理，包括有连皮清理和涂油除锈。由于钢液中夹杂着大量细小杂质颗粒影响结晶效果，所以要在砂箱内对钢液充填并将铁水充分混合后才能继续成形。用泵抽气器抽去铸坯时的毛刺,安钢板上的薄壁金属,由于其特殊结构和制造工艺,具有重量轻、强度高以及耐腐蚀等特点。板坯连铸时一般采用“冷隔膜”的方式来处理，首先将箱体底面与炉膛顶盖分别浇入两预热层并在冷却水套中喷涂一层液钢；其次用铁丝刷固定下一冒口两侧挡泥带和冒道止水通道,防止产生气泡影响管件形状及尺寸等^[2]。

（二）安钢板坯连铸

安钢板坯连铸是以板坯为主要产品的连续铸钢炼铁技术，铸坯宽厚比大于3的即称板坯，连铸轧钢板坯主要用于轧制扁平板(厚板、中板、薄板、带卷)材。通常连铸机浇铸的板坯尺寸为：厚度150～250mm，宽度1000～1800mm；小板坯宽度可为600mm，厚度120mm，板坯厚度小于100mm的称薄板坯。其特点是提高了钢铁的综合成材率，使材料损耗比例减小；降低能源消耗量；生产出的产品质量高，均匀；更容易实现机械自动化；占地面积小，生产周期快，吨坯成本低。这些优越性，成功地在钢铁工业中应用，使整个钢铁工业发生了极大的变化。

（三）钢水温度控制

1、钢坯的水箱温度控制,主要是通过对铸件和下料进行处理,使其保持在2℃左右。通常将冷轧薄壁零件采用T700-7型槽形、棒状或短条式浇注系统铸造后再铸成闭气带。由于板材厚度均匀性好与液态金属流动性高相比具有较大优势及减少缩孔率的同时可消除缩松问题等优点,可以提高钢坯质量并降低生产成本和节约能源资源。

2、在钢水箱中设置的冷却水池,对其进行集中供热,并将铸件浇注于筒体。由于钢水中含有大量悬浮物和黏附着泥砂等杂质物质会影响到钢板壁本身质量以及轧制速度、压下量及凝固时间等因素造成废品不合格或者生产出来产品达不到要求。同时也要考虑沉淀池容积与连铸设备的安装高度之间的关系来保证冷却水池中液体流出畅通,并及时对水口进行清理。

三、安钢板坯连铸过程钢水温度控制分析

水箱温度控制是指铸坯内部在钢液凝固过程中,对其充填的冷却速度、冲压余量以及金属熔池内壁等进行有效调节。水箱的结构设计是否合理直接影响到产品质量，由于不同工况下所选用带阀门时采用不一样材质连铸机和浇注系统均会产生一定程度上积存上钢板毛边,因此必须要采取必要措施保证坯壳与板之间有足够大距离来减小钢液流动阻力,从而降低冒泡、夹渣等现象的发生几率^[3]。

水箱水位控制措施，铸坯浇注前,在下一道工序进行之前必须对工件的进水口和冒口位置等情况做好预先处理工作，上、中层采用钢管直接上下联通方式进入冷水池。由于板状连铸机设备复杂需要预留预热管道及辅助支座，因此在实际生产过程中应根据具体工艺要求选择合适型号的管道或布置形式并注意安装质量,同时保证连接部位可靠牢固地与坯壳进行密封，严格控制进水阀门开度值和开启高度。

水箱内冷却管道的温度与铸坯壳内外温差,轧制速度,厚度,断面尺寸等因素有关。为了提高钢液凝固时压力和传热效果，通常在铸坯上喷洒适量的润滑油来降低液体进入壁外空间产生对流换热作用。同时也可以控制凝固过程中管壁不均匀分布、连丝质量及压下量以防止过冷现象发生造成废品损失或影响生产效率和产品品质,但不能完全消除水箱内冷却管道系统内部温度差问题。

水箱水位控制分析主要是对坯壳表面进行处理,其过程包括:液孔的形成、液面清洁度、铸件外表及各道工序之间间隙等。通过闭环控制系统来实现自动调节液体流量和压力值,保证产品质量安全生产；同时也能够提高操作人员对浇注温度的准确性与效率性控制；最后还可以起到保护坯壳完整性并防止水进入壁流回钢瓶内造成次品损失事故发生的作用效果^[4]。

四、控制合格连铸温度措施

（一）稳定转炉操作

1、炉前操作要把握好钢水质量 ,稳定出钢温度 ,提高终点温度命中率。稳定出钢温度是温度控制的基础 ,也是实现目标浇注温度的前提。转炉入炉的主础 ,也是实现目标浇注温度的前提。转炉入炉的主要原料铁水成分和温度 ,废钢及各辅助原料的成分 要原料铁水成分和温度 ,废钢及各辅助原料的成分和状况 ,均符合技术要求 ,是提高终点温度命中率的关键因素。

2、转炉操作是在炉体下部铸坯翻边后进行的,由于受力较大,因此必须严格控制水温度变化情况。要对轧制速度和压下量准确计算，确定合理的连铸工艺参数，同时注意做好准备工作:①调整好进浇、中冷段与上中段之间空隙大小及形状等；②调节转鼓压力使其保持平衡状态；③将压力维持在一定范围内以保证坯壳质量稳定。

3、转炉操作主要是控制坯壳的温度与厚度,由于铸件和连铸钢材在水处理过程中,容易发生侧偏、浇注位置偏移等现象。因此为了保证下一工序铁损率最小化或避免出现偏差情况需要对转炉进行适当调整，首先要严格按照工艺规定来组织送料顺序及数量；其次应该根据轧制速度以及板厚确定合理的进给量与程序,同时也应控制好转炉操作时间和温度。

4、转炉操作过程中,应严格遵守“先整体后刷顶面”的原则。首先是整根铸铁坯表面涂上一层勾焊剂，然后再对半成品进行处理。在下一次轧机转向过程中将整个连铸设备与下一步骤紧密相关、互相影响和制约，同时也要注意保持压水层厚度不变(不降低整根锭型所需宽度),避免由于金属液流压力过低而引起局部冷裂的问题出现。转炉操作时,要调整好轧机的摆线速度和摆臂轴线与原矿坐标系之间夹角参数。在摆动过程中由于偏心轴处于半斜下方(因为偏移量很小),所以必须将其倾斜角控制到一定角度。这样可以使钢液流动均匀，同时还要注意的是不能让铁面发生波浪形变或磨损现象发生,以免影响转炉操作的安全性以及可靠性和效率^[5]。

5、转炉操作注意，在轧制过程中,应保持压坯不变形,不允许出现过卷现象。稳定的送料是为了保证下一阶段和终盘钢件与上端之间不会有窜烟情况发生，同时要确保上下层轧机运行平稳有序以及闭式程度良好后才能进行下一步操作。转炉操作前一定要对润滑油做好充分清洗工作,以免影响压坯质量及效率降低其造成事故。转炉操作结束后,在预冷前对连铸坯进行压型,并将其拉入稳定的工作面，控制好温度和压力值是过程中必要的。这样可以防止凝固点不均匀造成角钢损伤、影响成品质量，同时为了保证轧制速度与精度要求必须注意以下事项:要严格按照工艺规程来生产转炉板颈及滚槽内腔；压坯辊在旋转时,应保持上下两个预冷段之间大于5mm的距离。

（二）严格控制钢水过热度

1、在铸坯连铸过程中,由于冷却速度、压力控制和水循环系统的作用,温度波动是不可避免地。为了保证钢坯质量和生产效率降低不必要损失应注意以下几点:(1)预热前必须对设备进行全面检查并准备工作继续填充机油等润滑介质以确保其良好操作;；(2)浇注结束后及时发现液面明显低于冷却壁温上限时应立即停止加药或停砂处理,防止凝固过程中产生水垢引起连铸坯根部开裂。

2、钢液的过热度是根据浇注钢种、铸造坯断面、中包内衬材质、烘烤温度、浇注过程中热损失、浇注时间等诸多因素综合考虑的。对钢液流动性好，导热性较差，凝固时体积收缩较大，为避免加重中心偏析和疏松，钢液的过热度则应控制较低，而对于钢液发粘，过热度则相应提得高些。

（三）严格执行钢水温度制度

随着连铸生产的不断发展,在整个铸造过程中,温度控制是必不可少环节，由于钢坯本身具有一定的厚度等特征。因此必须严格按照相关规范对连铸件进行处理，加强预热温度管控技术管理水平通过现场浇注系统、冒口及冷却方式来实现温降控制；制定合理有效地补温措施,保证炉膛内液体含水量不超标；加强对工件及冒冷段等易受热空气进行取样检验以及定期检测工作，及时发现问题并反馈处理方案以确保铸坯在炉体温度范围之内^[1]。

（四）不断强化连铸操作

1、连铸操作工要强化开浇前的准备工作，减少开浇断流，并且提高中包快换成功率。凡是连浇的钢水温度均按规程的下限控制，降低钢水过热度，实现低温快注，依靠连浇钢流较低的过热度，提高拉速，缩短整炉浇铸时间。

2、在连铸过程中,需要不断强化其操作规范,以保证坯壳质量。具体措施如下，首先应严格按照工艺规程的要求对原料钢进行浇注，其次要注意观察工具是否符合要求和使用条件等情况避免烧焦现象出现并做好防氧化处理的工作。最后发现问题时应该及时与有关部门联系以便采取正确、合理有效地补水方案,同时还需要在冷却前先断开切口及两侧温差后再进料等操作程序,以免坯壳产生裂纹。

五、总结

综上所述，钢坯连铸是一种高附加值的铸造形式,也被称为“液态化”，它具有较好的综合力学性能,而且与产品质量密切相关。在生产过程中需要注意水箱液位控制问题及安全措施等关键工序环节，同时还需考虑到产品本身和相关工艺条件对其产生影响造成不必要损失以及环境污染带来成本增加方面因素所导致效益提高空间大、不确定性强等特点。因此要采用闭环控制系统实现冷却液自动连续流动,提高轧制效率，加强预热强化系统在预处理阶段对钢板坯连铸过程水温度控制措施的研究与应用。

参考文献：

[1]冯远超.全连铸钢水温度控制技术的研究[J].炼钢，2008，24（5）：5.

[2]李素梅，赵志华，高立新.安钢板坯连铸过程钢水温度控制措施[C]//中南泛珠三角十一省.中国金属学会；河南省金属学会；中国钢铁工业协会，2006.

[3]冯远超，刘学刚.攀钢全连铸条件下钢水温度控制技术研究[C]//2007年度泛珠三角十一省（区）炼钢连铸年会论文专辑.2007.

[4]王绪国，管萍，马艳，等.炼钢连铸钢水过程温度动态控制系统及控制方法：，CN106363149A[P].

[5]申诺然.连铸板坯凝固温度场及弯矫过程受力分析[D].燕山大学，2012.