3初期凝固技术的开发

3.1结晶器锥度的改善

为了使浇铸中的凝固坯壳和结晶器壁接触良好、铸坯冷却均匀，须使结晶器与钢的凝固收缩一致。在浇铸方坯时，因凝固壳的各边向外侧凸面变形，故结晶器壁与坯壳接触良好；而浇铸圆坯时，因其坯壳无法向外侧膨胀而变成了稳定形状。故结晶器壁内径须与铸坯的凝固收缩相一致，以确保二者接触良好，从而获得顺利的操作和良好的铸坯质量。

本研究采用了FEM(有限元素法)计算，估计考虑了相比因素的铸坯凝固收缩量，相对于其收缩量而采用了收缩结晶器壁内径的方法。因在其线性锥度下，无论怎样都会在凝固坯壳与结晶器壁间产生空隙，使冷却变得不均匀；而在结晶器壁为多锥度的条件下，在理论上与凝固壳的收缩一致的。

因此，在结晶器中的凝固坯壳难以向外侧变形的圆坯连铸中，为了实现结晶器内壁与凝固坯壳的良好接触，采用与铸坯收缩量相一致的结晶器多锥度技术是必要的。

3.2结晶器保护渣的开发

圆坯铸机须铸造含亚包晶钢的低碳--高碳钢种，且在生产191毫米~225毫米的小断面圆坯时，须实行2.0~3.0米/分高速铸造。这些铸造都易在结晶器壁与圆坯壳间形成空隙，故需要化学成分和物性值适宜的熔融保护渣流入这些空隙而对铸坯进行均匀慢冷。

为确保圆坯中心部分的等轴晶率，对结晶器内钢液进行了电磁搅拌。而圆形断面结晶器上的电磁搅拌会产生离心力，使弯月面变成钵状，熔融保护渣就会移向结晶器的中心部分，从而使圆周壁附近的融渣层变簿。通过实测融渣厚度与保护渣精度间关系查明∶在低粘度渣的均合，与钢液旋转的速度差变大了，熔融保护渣偏向中心部分；在高粘度渣的均合，因受钢液旋转的影响，保护渣也承受了离心力，故熔融渣层厚度是均匀的。

另外，圆坯连铸时易产生不均匀凝固，故结晶器保护渣须具备缓慢冷却铸坯的能力。为提高渣的缓冷功能，应防止枪晶石的析出，并提高渣的碱度，然而，高碱度渣会截断硅酸盐网络，使流动单位变小，不能防止其变为低粘度渣。因此，本研究着眼于枪晶石以外的结晶析出，开发了低碱度、高粘度圆坯连铸用结晶器保护渣。其相关化学成分为w(CaO)/w(SiO)2=0.85、w(Al2O3)=4.6％、w(MgO)=8.0％、w(F)=2.0％；其摄氏1300度粘度为0.55帕秒、凝固点为摄氏1205度、主要结晶组成是akermanit(2CaO.MgO.2SiO2)，即镁黄长石。

4铸坯轴芯裂纹防止技术的开发

Grill认为，在铸坯凝固末端附近，利用喷雾冷却可以防止轴芯裂纹。为防止低碳和低碳含铬钢圆坯的轴芯裂纹，以上述观点为基础进行了FCR(凝固末期冷却)即圆形铸坯最后凝固段冷却压缩过程的开发。

以263毫米圆坯的条件进行了二维FEM(有限元素法)解析。首先按最初的凝固计算了温度分布。假定凝固末期的冷却条件为12升/分的气--雾喷射冷却。将是否进行了这种冷却的圆坯温度分布和应力分布进行对比。结果表明，实施了凝固末期冷却的表面温度因喷射冷却而下降；同时，径向应力由未冷却时的拉应力变成压应力。正是由于这种冷却而产生的圆坯表面冷却和收缩，使作用在圆坯芯部的应力由原来的抗应力变成了压应力，从而防止了圆坯轴芯裂纹的产生。

实际生产191毫米低碳w(Cr)=2.0％钢圆坯的低倍组织的对比表明，未进行凝固末期水雾喷射冷却的，观察到了明显的轴芯裂纹；而实施这种冷却的，则完全无轴芯裂纹。

因此，对圆坯实施凝固末期气雾冷却，能有效防止产生轴芯裂纹。

5结论

(1)利用与钢液凝固、相变收缩相适应的多锥度度结晶器，确保了铸坯凝固壳与结晶器壁的良好接触，进而可对铸坯进行均匀冷却；

(2)采用低碱度、高凝固点保护渣，以实现熔融渣均匀流入，以及对铸坯的缓冷化，从而可以高速连铸亚包晶钢、中碳钢，并获得高质量铸坯；

(3)利用FCR(凝固末期冷却)工艺可有效防止低碳钢、低碳含铬钢圆坯的轴芯裂纹，确保了圆坯的质量；

(4)上述高质量圆坯高速连铸技术的开发，使铸坯无须检查、清理而直接送无缝钢管轧机，提高了效率并降低了成本。