板坯连铸系统中PLC控制功能与技术实现论文大全

第一篇：板坯连铸系统中PLC控制功能与技术实现论文大全

板坯连铸系统简介

以板坯连铸机生产工艺的特点为分级依据，可以把板坯连铸系统分为基础自动化系统以及过程控制计算机系统两级系统，其中一级为自动化系统，是运行基础；二级带有部分管理功能。基础自动化系统是一套完整的电/仪一体化系统，在系统运行中起着非常重要的作用，它能够完成各工艺装置的顺序控制以及相关操作，可以对工艺参数进行设置，还可以对工艺参数与设备状态进行显示与预警，对工艺流程进行监控。另外，其还有通信功能。过程控制计算机系统有质量跟踪、参数设定以及铸机的模型计算的功能。除此之外，对于网络的相关配置问题，通过 PLC 与上位机之间的信息转换与以太网相连接，利用 TCP/IP 协议完成数据转换。板坯连铸系统中 PLC 控制功能说明

2.1 大包回转台及中间罐车控制

一方面，对装有合格钢水的钢水包，一般要通过行车的吊运运至大包回转台的钢包臂上，此时包臂会运转到浇注位置等待浇铸。

另一方面，提前预热好的中间罐通过中间罐车运送至结晶器的上方，此时中间罐会下降以完成对中就位；在准备工作完成后，钢水罐开始下降，到达指定位置后就要手动开启滑动水口，随之钢水就会通过长水口流入中间罐，等到中间罐内的钢水质量达到指定要求后就需要人工开启中间罐塞棒，这时钢水就会通过侵入式水口流入结晶器内，从而完成这一工序。

2.2 送引锭、脱引锭控制

（1）送引锭：当送引锭指令发出后，引锭杆存放小车会向下反转运行，当引锭杆到达切割后辊道位置时四个对中缸将开始进行对中，随之切割前、切割下、切割后辊道自动运行，将引锭杆送至水平扇形段内。当引锭杆尾部离开 2# 光电管时，切割后辊道就会停止运行，当其到达 1# 光电管时，切割下及切割前辊道就会停止运行，随之辊道就会以 5 米/分的速度在扇形段内运行，与此同时解码器也开始对其进行跟踪记录，最后将引锭杆送入结晶器下口。（2）脱引锭：当引锭杆从扇形段出来达到 1# 光电管时，引锭头就会与铸坯分离，当引锭杆到达 2# 光电管时切割后辊道就会停止，随之引锭杆被移出。

2.3 火焰切割机自动切割控制

在自动状态下，红外定尺系统会给火焰切割机的 PLC 发出信号，火焰切割机只有在接收到信号时才会进行工作。首先，火焰切割机会先进行预压紧，与此同时切割枪开始运动，当切割枪运转至铸坯边缘时，预煤气阀以及热氧阀就会自动打开；当其运转到之前红外定尺系统所检测的定尺距离后，火焰切割机的压头开始下压随之切割氧与粒化水打开，进行切割工作。当切割枪到达切割下辊道边缘时，切下辊就会开始向下方摆动，一直等到切割枪离开切下辊，其才能够向上摆回到原位。

2.4 输送辊道及推钢机控制

输送辊道系统是由移载下线辊道、切割后辊道、切割下辊道以及切割前辊道这四道工序组成。在输送辊道系统运行过程中主要有五个具体步骤：（1）火焰切割机在对钢坯切割完毕后发出切割完毕信号，随之切割后辊道开始正转；（2）在 2# 光电管检测到铸坯的情况下，移载下线辊道开始运作；（3）当铸坯尾部离开 2# 光电管时，之前运转的切割后辊道停止运作；（4）在 3# 光电管检测到铸坯的情况下，之前运行的移载下线辊道就会停止运作；（5）下线辊道运行停止时说明铸坯已成型，再利用推钢机把铸坯转移到冷床上进行冷却。

这样就可以科学的对铸坯进行生产。板坯连铸系统中 PLC 控制技术的实现

3.1 变频调速控制技术

在现代板坯连铸系统中，变频调速控制技术已在各个设备中广泛应用；主要包括推钢机、火焰切割机、输送辊道、扇形段辊道、结晶器振动、中间罐车以及大包回转台等。一般来说，PLC 是通过 Re－mote I/O Scanner 通讯方式来把控制命令传输给变频器的，与此同时，变频器也将其实时状态反馈给 PLC 系统。另外，控制程序主要借助 MOV 指令来把速度、正反转以及启动停止命令以信息的形式传送给变频器，然后利用变频器的变频调速功能对整个系统进行自动控制。

3.2 铸流自动跟踪技术

铸流自动跟踪系统主要是利用物理上的光电转换原理进行工作的，通过增量式编码器来完成自动跟踪。增量式编码器可以直接利用光电转换原理来输出 A、B 以及 Z 相三组方波脉冲；其中，A、B两组方波脉冲的相位差为 90°，所以能够比较方便的判断出旋转方向；与此不同的 Z 相每转一个脉冲，所以其常应用与对基准点的科学准确定位。增量式编码器的技术含量较高，其平均寿命可达几万小时以上，而且其构造原理较为简单，抗干扰的能力较强，有较高的可靠性，比较适用于长距离的传输。一般来说，A-B 增量型编码器多安装在扇行段驱动辊的电机上，铸流 PLC 依据增量式编码器发送的脉冲数来自动计算并完成浇注模式、送引锭模式下的铸坯测长、电力测速以及二冷区配水等全自动控制。

3.3 大包下渣检测技术

大包下渣检测技术是用于检测包内钢水含渣量的一项技术。这个系统主要通过高度自动化、智能化的平衡补偿技术并比较钢渣与钢水导电率来检测钢渣在钢水中的含量，其中还要用到电磁感应的物理原理来对含量进行检测，然后会通过声光报警的方式提醒相关操作者及时发出大包水口关闭信号或自己手动关闭大包滑动水口，以此来控制大中包中钢水的钢渣含量，进而提高钢水的清洁度，提升其质量；除此之外，还有效避免了繁琐的除渣工作，也可以提高钢坯质量。

3.4 液面自动控制技术

液面自动控制是通过涡流传感器来对拉坯及浇钢的速度进行调节的一项技术。一般来说，涡流传感器具有连续测量结晶器钢水液面的功能，它可以输出一系列模拟数据，一般包括随液面高度线性变化的电压以及电流，再把信息传送给液面调节系统，以此完成对拉坯以及浇钢速度的自动控制，使钢水液面得以稳定在预定高度。这样一来，就可以有效的提高连铸机的工作效率，提升其工作质量，防止溢钢及漏钢事故的发生，对钢坯的质量进行有效的保证。

3.5 红外定尺技术

所谓的红外定尺即是通过红外摄像的方式对钢坯进行相关数据识别。利用红外摄像设备对红热钢坯进行远距离实时成像，将所成图像转化为数字化信息，然后传送给 CPU，再利用 CPU 的计算与模糊识别功能对数字化信息进行相关计算与识别处理，再按照提前设定的定尺长度向 PLC 传送切割切割信号，使 PLC 控制火焰切割机对钢坯进行切割。这个系统的技术含量较高，一般具备操作维护简单、控制精度高以及检测可靠的特点，在钢坯处理中发挥非常重要的作用。结束语

综上所述，在板坯连铸系统之中 PLC 控制的应用，对于准确、快速控制的实现，连铸自动化水平、铸坯质量与产量的提高具有非常重要的作用，而且能够降低能源消耗，降低机械故障的停机率，使得铸机的作业率得以有效提高，除此之外，还大大改善了工作环境，提高了工人的工作效率。因此，PLC 控制系统在板坯连铸系统之中值得推广应用。

参考文献

[1]黎华.PLC 在 4 号板坯连铸系统中的应用[J].柳钢科技，2007（1）：23-24.[2]冯科，韩志伟，毛敬华.连铸板坯质量控制的系统技术[J].钢铁技术，2010（5）：7-9.[3]杨立安，李涛.板坯连铸控制系统改造[J].科技传播，2013（1）：134-135.

第二篇：切实推进板坯连铸装备制造技术范文

切实推进板坯连铸装备制造技术

创新进步,适应高端板材生产需要

北京首钢机电有限公司

在国家〝十一.五〞期间,首钢机电公司得益于我国钢铁工业发展, 得益于首钢搬迁和产品结构调整,在发展高端装备制造业中取得了很大的成果;特别是以高水平的板坯连铸机为代表的成套冶金设备,与国际著名公司合作生产了15套机组,在消化吸收引进技术的基础上自主集成了6套机组,制造工艺技术取得了一批创新成果;我们生产的高水平的板坯连铸机分别用于首钢、包钢、涟钢、武钢、承钢和鄂钢等重点工程,设备的产能达到4800万吨板坯;分别用以生产汽车板、管线钢、电工钢、船板、耐候板、容器板、不锈钢和高强度钢等高端板卷和宽厚板的生产.我们在发展以高水平的板坯连铸机为代表的高端成套冶金装备制造业中取得的成果,主要体现在以下几个方面.一.学习外方企业管理理念,全面提升综合能力,以高标准制造每一套板坯连铸机.自1997年起我公司与德国西马克合作生产CSP薄板坯连铸机成套设备,承担薄板坯连铸装备技术攻关起,我们开始接受国外板坯连铸机最新技术成果.由于当时我们的企业管理,装备水平,工艺技术能力,质量标准,对现代连铸装备的认知和传统观念与国际先进机械制造业存在巨大的差距.在开始阶段,我们的生产计划编制,传统工艺习惯,工序和功能检验到表面质量与外方的要求都是很不适应,特别是许多方面的陈规陋习与外方屡屡碰撞,付出了一些教训和代价.我们及时统一了思想,坚决要求各级干部,工程技术人员和操作工人无条件尊重外方图纸和技术文件要求和外方代表的意见,严格工序过程;我们选派一批中层干部和管理人员赴西马克公司接受培训实习,修订和强化了企业组织体系和质量保证体系;合作生产的过程有力的推进了企业进步,全面提升了我们的技术能力,制造工艺水平和产品质量.我们与西马克和达涅利合作先后为广州珠钢、邯钢、包钢、马钢、涟钢、本钢、酒钢和武钢制造了15套薄板坯连铸机(全国共建设了10个薄板坯连铸连轧工程,20套薄板坯连铸机),以及他们的二期或改造工程.在国家〝十一.五〞期间,我们与奥钢联、西马克和达涅利合作制造了15套常规板坯和宽厚板坯连铸机.它们都具备当代最新技术发展特点,其中为首钢秦皇岛4.3m轧机配套3#连铸机,400×2400mm宽厚板坯连铸机是现今世界最先进,最重型的板坯连铸机.这些成果确定了我公司在制造板坯连铸机领域里的竞争能力和领先地位.二.消化,吸收和掌握先进设计技术,理解和领会了现代板坯连铸工艺技术,自主创新和集成,推进板坯连铸机国产化.板坯连铸是高品质板带生产流程里至关重要的环节, 新建设的当代最先进的板坯连铸机的技术进步主要体现在工艺装备的日益优化，机电液和工艺介质的一体化装备技术更加成熟，无缺陷铸坯的生产技术先进实用，自动化系统和工艺控制水平不断更新和完善，满足生产实际需要的智能操作软件的开发和应用效果显著。

新设计的板坯连铸结晶器都采用了紧凑式设计，刚性好，可实现快速更换，水系统自动对接；在功能上充分完善均匀的坯壳的形成，保证铸坯良好的内在和表面质量；把结晶器液面动态控制在最佳的状态，自动浇铸，确保连铸机高效运行；有效地防止坯壳粘结或漏钢的发生；液压振动可控制振幅，振频，波形，调节非正弦因数，可优化负滑脱时间使铸坯振痕变浅，防止表面裂纹产生，保证铸坯的表面质量。

为了有效地消除板坯的中心疏松和凝固过程铸坯中心产生的裂纹，我们制造的板坯连铸机都具备动态收缩辊缝——铸坯凝固末端的轻压下技术，在拉坯过程中根据铸坯液相穴的位置的变化，动态地调整辊缝和辊列的锥度，使凝固末端铸坯达到轻压下。铸坯在二次冷却区既得到最佳的冷却速率,又防止过冷却，保证铸坯的质量；动态控制的冷却系统，由计算机计算的温度分布的热跟踪模型，确定冷却的强度和分布，配置冷却的策略。具有动态软压下功能的板坯连铸机都采用液压夹紧扇形段，远程调整辊缝和具有足够精度和刚度的设备条件，成熟和可靠的工艺软件包的支持。液压远程调整辊缝的铸坯导向系统极大地支持了连铸生产和操作的灵活性。

在设计转化、加工制造、质量控制、现场调试和生产保障、备件供应、维修和再制造的过程中我们掌握和积累了许多经验和教训,使我们有能力推进板坯连铸机的技术进步和国产化.我们在加工制造连铸辊系和框架中创新设计了许多项工艺和工装有效地保证了加工质量,大大提高了加工效率,有效地缩短工期和降低成本,其中授予了4项专利权.我们对板坯连铸机制造材料和配套零部件的选用,堆焊材料和焊剂;轴承、密封、液压、润滑、冷却、传动、传感器和电器等主要配套零部件的供货商、品质和技术参数实行了优化,建立了战略合作伙伴关系,有效地保证了产品质量,也最大限度地实现了国产化.我们在实践中积累了许多经验,增长了能力,培养了专业人材,最重要的是我们对现代板坯连铸技术的理解,使我们有能力向用户、科研单位和工程设计公司提供相关技术支持,参与工艺装备设计选型和综合解决方案的讨论,分享我们的经验和技术成果,共同推进国内板坯连铸技术和装备的进步,同时我们也得到了合同,取得经济效益.我们在消化吸收引进技术的基础上自主集成和设计,制造了具有国内领先水平的板坯连铸机,其投产后的综合技术水平相当于国外设计的装备.同时我们对首钢投产使用的一些板坯连铸机部分结构进行了优化和改进,提高了设备的可靠性和使用的合理性.三.着力企业技术进步,打造冶金成套装备核心竞争实力.首钢机电公司打造冶金成套装备核心竞争实力,把技术进步放在最先位置,加大了装备和软实力的提升.作为一家冶金重型装备制造企业,机床一般比较大型化和通用化,因此对于板坯连铸机加工制造明显没有针对性,公司调整了技改方向,短时间内购置一批数控加工机床,并且采用了高效切削技术,还以技术带头人为命名的工作室,作为创新平台,综合了加工工艺,数控技术,刀具,切削液,计算机辅助设计等专业,数倍提高了加工效率,确保了加工质量百分百的合格.CAPP计算机辅助工艺过程设计系统投入使用,大为缩短了与国际先进企业的差距.将产品工艺设计信息转换为各种加工制造和生产组织管理信息,起到了机械制造信息化建设联系设计和生产的纽带,解决了工艺设计效率,标准化和集成问题,使我们的企业的软实力得到合作外方的高度重视.堆焊是生产板坯连铸机的重要工序,由于我们严格工艺过程控制,稳定的产品质量,我们的该生产单元被国际著名焊接材料公司,英国Weldclad公司命名为在中国的示范基地.板坯连铸机冷却水,润滑和液压管路的装配工作量很大,往往是制约生产和产品质量的主要环节,我们采用了计算机三维辅助设计和数控弯管技术,路径复杂,空间走向,角度和尺寸极其繁多配管进行了精确的预制,使得配管操作就象汽车生产线一样简单,并达到美感,可靠的效果.此项技术得到合作外方高度评价,这在他们的工厂里也尚未做到.未来钢铁企业为了满足高质量宽厚钢板的需求，产品品质必需满足更加严格的标准；必然要应对日益激烈的竞争，应对来自质量、成本、效率、环保、品种和技术方面的压力和挑战；面对一般板带生产能力过剩，高端产品技术和生产能力仍然短缺的现状；可以肯定炼钢-连铸-轧钢工艺流程和产品结构优化的技术改造，淘汰落后和新的工程建设将持续进行,对冶金装备必然有更高的要求和更严格的标准。

整合设计研究，装备制造和使用平台，鼓励支持消化吸收和掌握引进技术，重视总结实践经验的二次创新和自主集成，推动装备国产化、工艺技术和核心竞争力的实现，我国高端板坯连铸与板带生产的技术和装备必定要适应这样的发展趋势.

第三篇：动态轻压下技术在攀钢板坯连铸中的应用

动态轻压下技术在攀钢板坯连铸中的应用

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来源：物资采购网 采编 时间：2007年9月10日14时36分

轻压下技术基本原理

攀枝花钢铁集团公司为了改善产品结构、增强市场竞争能力和提高经济效益，新建了一套现代化的高效单流板坯连铸机，设计年产板坯100万t，生产的板坯供给1450mm热轧板厂。随着轻压下技术在改善铸坯内部质量方面的显著效果被越来越多的应用实践所证明，该技术己被世界各国的钢铁生产厂家广泛采用，故在新建连铸机中采用了新的动态轻压下控制技术。

通过在连铸坯液芯末端附近施加压力，产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。这一方面可消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质的钢液向铸坯中心横向流动；另一方面轻压下所产生的挤压作用还可以促使液芯中心富集溶质的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配。从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，达到改善中心偏析和减少中心疏松的目的。

系统组成和功能

控制系统组成如图1所示。

图1 控制系统组成图

一级自动化系统完成现场数据采集、过程回路控制、电气设备顺序控制、设备运转操作监视及报警等基本控制功能。二级自动化系统包括过程计算机系统和工艺技术工作站TWS。过程控制计算机系统完成生产计划、操作指导、数据计算、物流跟踪等过程控制功能。

TWS为浇铸过程控制提供特殊的工艺模型，并为操作员访问模型提供接口，同时现场设备可以通过TWS获得所需的数据。TWS可以实时、独立或离线工作，进行数据分析。在TWS上运行的模型是DANIELI公司开发的专用软件，主要有液芯控制和凝固模型(LPC)、漏钢预报模型和动态软压下模型LPC模型能根据钢种、浇铸温度、拉速等变化因素在线计算铸坯的凝固末端位置。

轻压下的主控系统是一台西门了57-400PLC，下挂5个远程1/O(ET200)，从站均通过IM153主站相连；PLC通过CP443-1与以太网相连。现场设备包括电磁阀、伺服阀、压力传感器、位置传感器等人机界面HMI主要用于设备和过程监控，过程设定功能，使用InTouch软件组态生成画面。

动态轻压下功能使用一套铸流扇形段辊控制板坯的压缩，主要控制14个扇形段(0~13段)的开口度。这些扇形段的配备如下：0~6#扇形段的每个段配备一套液压缸，维修时打开扇形段。7~13#扇形段的每个段配备一套液压辊来控制辊缝。控制开口度的目的是减少板坯的厚度而达到改善板坯内部和表面质量，包括轻压下技术是将板坯里液体部分的轴向凝固结构抑制住，朝等轴晶结构发展。扇形段0~6#和7~13#的开/关速度均为10mm/s，全行程时间均为25s。

控制设计

在浇铸过程中，动态轻压下功能中扇形段辊缝的目标位置是动态计算的。此计算基于从二级过程计算机控制系统下载的轻压下路径和最终尺寸，以及由板坯凝固模型计算的液芯长度。

动态轻压下控制模型执行以下功能：实时计算沿浇铸方向的软压下范围(需要使用的起始辊和结束辊)和实时计算该软压下范围内的压下量分布(辊的位置构成的“轮廓”)，轻压下PLC根据以上几点计算出每一个辊了的目标位置，并进行辊位置控制软件设计的闭环PID功能比较辊了实际的位置和要求值，并生成参考值用于伺服阀控制辊的开口度。浇铸期间，由板坯“跟踪”功能检查和控制所有辊的开闭顺序。如图2控制算法。

图2 轻压下控制算法图 扇形段的控制

0~6#扇形段一般是压下的；操作工在“铸机准备”方式下打开。7~13#扇形段的位置根据正在执行的顺序来控制，有下列的顺序和意外：

引锭杆插入：当引锭杆被插入，所有的扇形段打开。

引锭杆全部进入：当引锭杆被全部进入，1到13#扇形段按照引锭杆头部厚度压下(位置由操作员确定，0#扇形段保持打开。

浇铸开始和头部跟踪：当板坯头部达到扇形零段出口(由操作员确定偏差量)，扇形段压下到目标厚度当板坯头部到达每个扇形段的入口，相关的扇形段打开；当头部到达该扇形段出口，扇形段压下到目标厚度。

正常浇铸：当扇形段压下时，动态计算扇形段达到的位置，其根据是从二级计算机下载的收缩曲线和最终尺寸，还根据由板坯凝固模型计算的液芯长度，通过传热微分方程，决定液芯情况，井与LPC模型获得的钢种和浇铸变量来进行实时计算。每个扇形段入口辊的位置也取决于前一个扇形段的出口辊位置。前一个扇形段的入口位置和出口位置的开口度，以及同一个扇形段的入口和出口边，都限制在上限内(由操作员确定)。

结束顺序：当中包重量达到设定值，首先关闭铸流，为了补偿结晶器坦的板坯液体空隙，所有扇形段都压下到最终厚度。同样的顺序也能通过在铸流控制站手动选择“尾坯”方式和压下“手动浇铸结束”键来进行初始化。

浇铸停止和尾坯跟踪：根据尾坯跟踪，当尾部到达扇形段入口，每个扇形段抬起到结晶器出口厚度(加上一个偏移量)。

漏钢预防(由操作员确认)：在结晶器悬挂盘压下“漏钢预防”按扭来触发，如果浇铸的头部铸坯在铸机里，扇形段都抬起到“结晶器出日口厚度+偏移量”如果板坯头不在铸机里，扇形段以结晶器出口厚度打开。典型工况的设计

辊子打滑：在打滑情形下，操作员在HMI触发“紧急顺序”将执行：浇速度自动设定到零，所有扇形段保持到当前位置；振动台保持在最低频率进行振动；操作员重新启动铸流，浇铸速度低于最小(由操作员确定，下同)，夹紧辊的压力自动增加150%；所有扇形段打开到结晶器出口厚度；浇铸速度大于最低临界值(由操作员确定)，扇形段象回收引锭杆过程一样，靠跟踪值来控制压下顺序；跟踪结束，所有扇形段压下到目标位置；夹紧辊压力降低到正常操作压力值。

铸流临时停止：当速度回到零时，执行下面程序：铸机停止；所有扇形段保持原位；铸机重新启动；所有没有关闭到最终尺寸的扇形段，都以结晶器出口厚度打开；剩下的扇形段，当较薄的板坯达到相关扇形段时靠跟踪来打开；浇铸速度超过最小速度值，扇形段同回收引锭杆过程一样靠跟踪值来开始压下；跟踪结束，所有扇形段压下到目标位置。

铸流以爬行速度慢行：当浇铸速度降低，执行下面的程序：浇铸速度降低并且其低于最低速度临界值，所有没有关闭到最终尺寸的扇形段，都以结晶器出口厚度打开；剩下的扇形段，当较薄的板坯达到相关扇形段时靠跟踪值来打开；浇铸速度超过最小速度值，扇形段同回收引锭杆过程一样靠跟踪值来开始压下；跟踪结束，所有扇形段压下到目标位置。

铸机安全启动：由操作工通过HMI来启动，当操作启动成功，所有扇形段以结晶器出口厚度打开在初次打开后扇形段以如同回收引锭杆过程一样靠跟踪系统开始压下。

扇形段锁定：为厂对付油压失败或位置检测器失效，扇形段自动切断液压流体锁定在原位当某个扇形段己锁定，在HMI上发生报警在液压失败的情形下，当压力复原时扇形段自动解锁在位置检测器失效的情形下，只能靠操作员从HMI对扇形段进行解锁。

“无位置控制”方式：为厂对付位置检测器失效，扇形段自动转换到“无位置控制”方式，该操作方式也能用HMI进行选择当该方式投入时，相关扇形段设定为全部打开或全部关闭，不顾位置检测器的指示值对于除零号扇形段外的所有扇形段，“无位置控制”方式都能投入在此方式下，扇形段的动作顺序如下：1)引锭杆插入：扇形段全部打开；2)引锭杆全部插入：扇形段保持关闭；3)浇铸开始：形段打开直到板坯头部通过该扇形段出口，完全压下到机械限位(最后厚度)；4)浇铸中，在此方式下，强压当前扇形段的液芯位置，除非计算的液芯通过扇形段；5)浇铸结束循序：所有扇形段将关闭到最终厚度，故障的扇形段将保持关闭；6)尾：当板坯到达扇形段入口位置，扇形段由跟踪系统强制打开；7)漏钢预防：扇形段强制打开。操作员基础界面

扇形段设计操作方式：0~6#仅有手动；7~13#具有自动、速度关联、手动控制地点：0~6#和7~13#都有远控和现场所有方式的显示和选择执行，均可通过HMI来实现(现场手动方式除外)。

0~6#段：1)远控手动方式用于维护扇形段打开或压下(松开/夹紧)。2)现场手动方式用于维护目的，当此方式投入时，控制扇形段0~6段或单段打开或压下；现场方式的标示也可显示在现场操作盘上当控制方式由自动转到手动方式，辊子维持在最近达到的位置。

7~13#段：1)自动方式用于常规的铸机操作当自动控制执行时，根据液芯计算控制轻压下当控制方式从手动转换到自动时，扇形段定位在所计算的目标位置。2)速度关联方式：根据实际浇铸速度选择扇形段位置设定点表；当控制方式从自动转换到速度关联，扇形段定位到所计算的目标位置。3)远控手动方式仅用于测试。手动选择扇形段位置设定点表。4)现场手动方式仅用于维护目的，操作与执行与0~6#扇形段相同方式下。

结束语

动态轻压下技术己成为现代连铸机水平的一个显著标志。攀钢2#连铸机采用DANIELI公司动态轻压下技术的应用，改善了铸坯内部质量，减少了中心偏析和疏松，为实现高效连铸起到了重要作用，同时为攀钢下期建设工程顺利达产提供了保障由于连铸过程的复杂性，过热度、冷却条件、拉速等条件的波动将会导致凝固末端位置的变化，从而压下位置也将发生变化。因此为了能精确地实施轻压下，需要做到凝固末端的准确测定，以便压下参数随凝固末端位置的变化而变化、从而保证轻压下区域在铸坯的凝固末端两相区区域内。同时，在压下位置变化的情况下，必须快速、精确地调整辊缝，以便保证及时准确地实施轻压下，获得良好的铸坯中心质量和铸坯形状。

第四篇：连铸检测和控制八大技术

连铸检测和控制八大技术

连铸的特点之一是易于实现自动化。实行自动化的目的在于改善操作人员的工作环境，减轻劳动强度，减少人为因素对生产过程的干扰，保证连铸生产和铸坯质量的稳定，优化生产过程和生产计划，从而降低成本。自上世纪80年代以来，冶金自动化装备技术的可靠性、实用性、可操作性和可维护性都得到极大的改善，不断提高的性能价格比使冶金自动化装备技术得到快速推广应用。

目前，连铸自动化系统基本上包括信息级、生产管理级、过程控制级和设备控制级。信息级的主要功能是搜集、统计生产数据供管理人员研究和作出决策；生产管理级主要是对生产计划进行管理和实施，指挥过程计算机执行生产任务；过程控制级接收设备控制级提供的各类数据和设备状态，指导和优化设备控制过程；设备控制级指挥现场的各种设备(如塞棒、滑动水口、拉矫机、切割设备等)按照工艺要求完成相应的生产操作。其中，设备控制级和过程控制级自动化最为关键，直接关系到连铸机生产是否顺畅和连铸坯的质量。目前，在国内外连铸机上已成功应用的检测和控制的自动化技术主要包括以下几种：

1．钢流夹渣检测技术

当大包到中间包的长水口或中间包到结晶器的浸入式水口中央带渣子时，表明大包或中间包中的钢水即将浇完，需尽快关闭水口，否则钢渣会进入中间包或结晶器中。目前，常用的夹渣检测装置有光导纤维式和电磁感应式。检测装置可与塞棒或滑动水口的控制装置形成闭环控制，当检测到下渣信号自动关闭水口，防止渣子进入中间包或结晶器。

2．中间包连续测温

测定中间包内钢水温度的传统方法是操作人员将快速测温热电偶插人中间包钢液中，由二次仪表显示温度。热电偶为一次性使用，一般每炉测温3至5次。如果采用中间包加热技术，加热过程中需随时监测中间包内钢液温度，则连续测温装置更是必不可少。目前，比较常用的中间包连续测温装置是使用带有保护套管的热电偶，保护套管的作用是避免热电偶与钢液接触。热电偶式连续测温的原理较为简单，关键的问题是如何提高保护套管的使用寿命和缩短响应时间。国外较为成熟的中间包连续测温装置的保护套管的使用寿命可达几百小时。国内有少量连铸机采用国产的中间包连续测温装置，使用性能基本满足中间包测温要求。

3．结晶器液面检测与自动控制

结晶器液面波动会使保护渣卷入钢液中，引起铸坯的质量问题，严重时导致漏钢或溢钢。结晶器液面检测主要有同位素式、电磁式、电涡流式、激光式、热电偶式、超声波式、工业电视法等。其中，同位素式液面检测技术最为成熟、可靠，在生产中采用较多。液面自动控制的方式大致可分为三种类型：一是通过控制塞棒升降高度来调节流入结晶器内钢液流量；二是通过控制拉坯速度使结晶器内钢水量保持恒定；三是前两种构成的复合型。

4．结晶器热流监测与漏钢预报技术

在连铸生产中，漏钢是一种灾难性的事故，不仅使连铸生产中断，增加维修工作量，而且常常损坏机械设备。粘结漏钢是连铸中出现最为频繁的一种漏钢事故。为了预报由粘结引起的漏钢，国内外根据粘结漏钢形成机理开发了漏钢预报装置。当出现粘结性漏钢时，粘结处铜板的温度升高。根据这一特点，在结晶器铜板上安装几排热电偶，将热电偶测得的温度值输入计算机中，计算机根据有关的工艺参数按一定的逻辑进行处理，对漏钢进行预报。根据漏钢的危险程度不同，可采取降低拉速或暂时停浇的措施，待漏钢危险消除后恢复正常拉速。采用热流监测与漏钢预报系统可大大降低漏钢频率。比利时的Sidmar钢厂板坯连铸机自1991年安装了结晶器热流监测与漏钢预报系统后，粘结漏钢由每年的14次降低为1次。此外，热流监测系统还能够根据结晶器内热流状况预报纵裂发生的可能性以及发生的位置。同时，因为保护渣的性能影响结晶器的热流，故热流监测系统所收集的热流数据可用来比较保护渣的性能，为选择合适的保护渣提供依据。

5．二冷水自动控制

同一台连铸机在开浇、浇铸不同钢种以及拉速变化时需要及时对二冷水量进行适当调整。早期连铸采用手动调节阀门来改变二冷水量，人为因素影响很大，在改变拉速时往往来不及调整，造成铸坯冷却不均匀。二冷水的自动控制方法主要可分为静态控制法和动态控制法两类。静态控制法一般是利用数学模型，根据所浇铸的断面、钢种、拉速、过热度等连铸工艺条件计算冷却水量，将计算的二冷水数据表存入计算机中，在生产工艺条件变化时计算机按存入的数据找出合适的二冷水控制量，调整二冷强度。静态控制法是目前广泛采用的二冷水控制方法，在稳定生产时基本能够满足要求。根据二冷区铸坯的实际情况及时改变二冷水的控制方法为动态控制。目前能够测得的铸坯温度仅为表面温度，如果能够准确测得铸坯的表面温度，则可根据表面温度对二冷水及时调整。但是，铸坯表面覆盖的一层氧化铁皮、水膜以及二冷区存在的大量水蒸气严重影响测量结果的准确性。因此，在实际生产中根据实测的铸坯表面温度进行动态控制的方法很少被采用。比较可行的方法是进行温度推算控制法。温度推算控制法的思路是将铸坯整个长度分成许多小段，根据铸坯凝固传热数学模型每隔一定时间(例如20秒)计算出每一小段的温度，然后与预先设定的铸坯所要求的最佳温度相比较，根据比较结果给出最合适的冷却水量。在二十世纪80年代中后期，欧洲、日本以及美国的一些先进的连铸机已逐步采用二冷动态控制系统。我国现有的大部分铸机采用静态控制法控制二冷水量，引进的现代化板坯连铸机、薄板坯连铸机等一般采用温度推算动态控制法进行二冷水的调节。

6．铸坯表面缺陷自动检测 连铸坯的表面缺陷直接影响轧制成品的表面质量，热装热送或直接轧制工艺要求铸坯进加热炉或均热炉必须无缺陷。因此，必须进行表面质量在线检测，将有缺陷的铸坯筛选出来进一步清理，缺陷严重的要判废。目前，比较成熟的检测方法有光学检测法和涡流检测法。光学检测法是用摄像机获取铸坯表面的图像，图像经过处理后，去掉振痕及凹凸不平等信号，只留下裂纹信号在显示器上显示，经缩小比例后在打印机上打印出图形，打印纸的速度与铸坯同步。操作人员观察打印结果对铸坯表面质量做出判断，决定切割尺寸并决定是否可直接热送。当裂纹大于预定值时，应调整切割长度，将该部分切除，尽可能增加收得率。涡流检测法利用铸坯有缺陷部位的电导率和磁导率产生变化的原理来检测铸坯的表面缺陷。

7．铸坯质量跟踪与判定

铸坯质量跟踪与判定系统是对所有可能影响铸坯质量的大量工艺参数进行收集与整理，得到不同钢种、不同质量要求的各种产品的工艺数据的合理控制范围，将这些参数编制成数学模型存入计算机中。生产时计算机对浇铸过程的有关参数进行跟踪，根据一定的规则(即从生产实践中总结归纳出来的工艺参数与质量的关系)给出铸坯的质量指标，与生产要求的合理范围进行对比，给出产品质量等级。在铸坯被切割时，可以在铸机上打出标记，操作人员可以根据这些信息对铸坯进一步处理。

8．动态轻压下控制

轻压下是在线改变铸坯厚度、提高内部质量的有效手段，主要用于现代化的薄板坯连铸中。带轻压下功能的扇形段的压下过程由液压缸来完成，对液压缸的控制非常复杂，需要计算机根据钢种、拉速、浇铸温度、二冷强度等工艺参数计算出最佳的压下位置以及每个液压缸开始压下的时间、压下的速度。目前，国内薄板坯连铸机动态轻压下的设备及控制系统均全套引进。总体上讲，我国的连铸自动化水平与欧、美、日等发达国家相比还相当落后。发达国家的连铸机正朝着全自动、智能化、无人浇铸的方向发展。连铸机的操作人员越来越少。例如，奥钢联林茨厂1997年投产的年产量为120万吨的单流板坯连铸机只有5名操作人员(同类铸机为9人)和两个操作站(一般为5个)。开浇、钢包和保护渣等操作、温度测量、机械手取样、缺陷分析、结晶器液面控制、中间包浸入式水口的更换、漏钢预报、火焰切割、打印标记机的操作等所有运行区域的操作都自动运行。国内除了少数引进和近年来新建的连铸机自动化水平较高以外，其它连铸机基本靠常规仪表和一般电气设备进行控制，计算机控制的项目较少，很多靠手动控制。从普及的程度来看，二冷自动配水已为国内大多数铸机所采用，其次为结晶器液面检测与自动控制。近年来，已有少数连铸机采用中间包连续测温技术，但其它如钢流夹渣检测、结晶器热流监测与漏钢预报、铸坯表面缺陷自动检测、铸坯质量跟踪与判定系统等则很少被采用。从总体趋势看，连铸机的产量越来越高，铸坯质量也越来越好，但连铸机的操作人员却越来越少，这是实现自动化控制的必然结果。因此，如何提高连铸机的自动化水平是摆在国内钢铁企业面前的一个不容忽视的问题。

第五篇：不锈钢连铸技术与质量控制

方坯连铸不锈钢技术与质量控制

—特钢连铸研讨会论文

方坯连铸不锈钢技术与质量控制

宝钢股份有限公司特殊钢分公司 陈家昶

上海新中连铸技术工程公司 叶 枫 1.前言

不锈钢的制造技术已有巨大的发展，从上世纪60年代不锈钢开始采用连铸，到1985年全世界不锈钢连铸比已达70%以上，目前西方工业发达的国家不锈钢生产几乎100%用连铸。最近20年来，世界不锈钢产量每年以超过7%的比例增长，1997年不锈钢总产量为1650万吨/年，2006年全球不锈钢产量达到了2840万吨，较2005年产量上升了16.7%。其中，中国的不锈钢产量增加最多，达到了530万吨，比2005年的产量增加了68%，超过日本跃居世界第一。新上马的很多产线释放出了巨大的能力，中国的不锈钢市场和产能前景乐观。

我国不锈钢的连铸起步较晚，80年代才开始起步。经过这几年的发展，我国的不锈钢连铸比提高较快，已经实现大多数的不锈钢品种的生产，但不锈钢连铸的生产和质量控制有一定的难度，在一定程度上制约了我国不锈钢连铸坯的生产。

2.生产工艺和流程

不锈钢冶炼方法有多种，如EAF单炼法、与AOD结合的二步法、与转炉顶底复吹及VOD或RH－OB相结合的三步法等，但目前最有优势、应用最广泛的还是EAF＋AOD的二步法，在冶炼超低碳不锈钢时，也有较多采用AOD+VOD的双联脱碳工艺。因此，一般常用的工艺流程为：

EAF＋AOD＋（VOD）＋CC（IC）

习惯上我们把EAF＋AOD称为两步法，而EAF＋AOD（或转炉顶底复吹）＋VOD称为三步法。

电炉冶炼不锈钢可以选择采用偏心底（EBT）、槽式（Spout）出钢和两种功能都有的双炉壳设计，偏心底炉壳虽然能做到无渣出钢，但在出钢过程很难实施钢渣混冲，影响合金的收得率，而且EBT出钢口易被堵塞，不锈钢冷钢处理困难。因此，在不锈钢母液生产时，电炉一般采用槽式出钢法，它在出钢过程钢渣混冲，能有效提高合金收得率，但同时也带来一个回磷问题，由于不锈钢的脱磷困难、易回磷，这就对废钢和返回料的选择使用带来了严格的，对降低配料成本不利。3.不锈钢连铸

鉴于不锈钢钢种本身的性能特点（钢水粘度较大，易氧化元素较多、传热慢、热膨胀系数大等），其连铸生产的特殊性和难度较大。而且不锈钢品种较多，其中不乏含Ti、Nb、Cu、S、W等元素，钢种的裂纹敏感性强、连铸可浇性较差，对连铸工艺的参数确定和过程控制要求较高。近几年来，随着连铸控制技术和精度的提高，钢水冶炼的纯净度提高，90％以上的不锈钢已连铸成功，但是过程的不稳定性仍然存在。

不锈钢一般分为铁素体、奥氏体、马氏体和双相不锈钢等几类，严格的说，这几类钢种的凝固性能和组织各不相同，浇注性能也并不一致。总体来说，不锈钢连铸工艺可以从以下两类着手：以Ni为主含有扩大奥氏体区元素（Ni、Mn、N、C）的奥氏体不锈钢； 以Cr为主含有扩大铁素体区元素（Cr、Mo、Si、Nb）的铁素体不锈钢。特别还要考虑不锈钢的成份设计的裂纹敏感区，见下图：

由图中可以看出，凝固时新生铁素体对裂纹不敏感，②位置的奥氏体对裂纹敏感、①位置马氏体的淬火裂纹、③位置奥氏体中的相脆性、④位置铁素体的蠕变行为等都对我们的生产凝固工艺提出了挑战。

不锈钢方坯连铸，一般供轧制棒材、卷材、线材和不锈钢管坯成材。从最终的产品性能来看，对方坯连铸坯的表面质量和内部质量要求极高。由于不锈钢品种多，工艺的适应性犹为复杂，我们就一些共性的问题做一下探讨。3.1.表面质量控制

单就热膨胀系数而言，奥氏体钢的值比碳钢大（500℃时大56%，1000℃时大54%），铁素体钢与碳钢相近。这说明奥氏体钢在结晶器内凝固坯壳会过早收缩，更易使坯壳厚度不均匀，容易导致表面凹陷，裂纹等缺陷。而且钢水中的易氧化元素的夹杂物被连铸结晶器保护渣吸附后，保护渣的性能容易恶化，从而影响坯壳与结晶器铜壁之间的液渣流入，形成不均匀渣膜，加剧了传热的不均，对铸坯的表面质量产生严重的破坏。

以目前的技术装备而言，常规连铸机的结晶器振动技术，对连铸坯表面质量造成的直接后果就是产生了振痕，振痕是由于结晶器的周期性振动而在铸锭表面产生的间距均匀有一定深度的横向皱折。由于振痕的普遍存在，因此在一般情况下，已不将它看成是铸坯的表面缺陷或者说振痕是连铸坯的本征缺陷；但是，对连铸坯表面振痕的研究，发现伴随着振痕的产生，皮下往往有磷、锰等合金元素的显微正偏析，容易导致铸坯表面产生微小的横向裂纹，对后步工序产生不利影响，降低了产品各种物理性能横向断面的均匀性。研究表明，振痕是产生表面偏析和裂纹的原因之一。

对于普通钢的振痕，通过热轧加热中的氧化，振痕一般不会对成品质量造成影响；而不锈钢则不同，由于具有高的抗氧化性，较深的振痕难以在热轧中完全消除，如果用这种坯料轧制，就会在轧材表面产生缺陷。因此，不锈钢连铸坯的振痕的修磨率很高，有些厂家的不锈钢连铸坯的修磨率甚至可达100％。

控制和减少表面缺陷，减少修磨量和修磨率是不锈钢降本增效的关键。要做好这方面的工作，主要从结晶器保护渣的选取、振动参数的确定和结晶器铜管锥度的设计（包括结晶器水量控制）等方面着手。

3.1.1 结晶器保护渣

连铸保护渣在连续铸钢的保护浇注中具有非常重要的作用，保护渣的性能取决于浇铸中的实际行为，目前衡量保护渣的标准还是看它实际使用的效果，对它的性能优化只有一个宏观的取向：即提高铸坯表面质量与浇铸质量。不锈钢保护渣的研制可以说是一个世界性的难题，由于不锈钢中含有许多易氧化元素，需要吸收的夹杂物与特钢相比差别较大，保护渣性能的设计与保持对表面质量来说至关重要。奥氏体不锈钢线具有膨胀系数大的特点，冷却过程中气隙出现较早，容易产生凹陷等表面缺陷。一般的保护渣设计时针对凹陷型和黏附 型的钢种有两类不同的设计，凹陷型保护渣的特点是碱度较高（渣液在凝固过程中有析晶现象，渣的粘度曲线有明显的拐点）形成的固态渣膜导热系数较低，以降低传热速度，改善坯壳的凝固状况；黏附型保护渣则通过低熔点、低碱度（易形成玻璃态液相渣膜层）的设计，以达到减少摩擦阻力，提高表面质量的目的。不锈钢保护渣的设计一般采用的是前一种方案。这里要说明一下，由于不锈钢的固、液相线较低，因此不锈钢保护渣的熔点还是较低的。

不锈钢的保护渣耗量一般要大于碳钢的耗量，这一方面是为了形成均匀的渣膜厚度；另一方面由于渣耗量大，保护渣的更新速度加快，可以减轻和稀释被吸附的夹杂物对保护渣的污染。在整个浇铸过程中，钢水弯月面处形成的液渣层要保持足够的厚度以保证其连续流人铸坯与结晶器之间的气隙，从而形成有效渣膜，提高传热效率与均匀度。而不锈钢的容易产生表面凹陷的特性，更需要形成均匀有效的渣膜。在这里保护渣的黏度起了非常重要的作用。

通过一定的推导，我们可以得到一个熔渣层厚度与拉速之间的关系图如下：

渣膜厚度t t(2v1)2 q=qmelt Fe t2*qv 拉速v

图中左边红色曲线表示连铸保护渣的熔化速率高于保护渣消耗速率的情况，过了临界点右边蓝色曲线则表示连铸保护渣熔化速率低于最大消耗速率的情况。由上所述充分表明，保护渣黏度与对整个生产中的热传导性能有着非常密切的关系。在这里，我们仍然要强调的是保证稳定均匀渣膜对连铸坯表面质量的提高大有益处，我们设计选用的保护渣就是要针对连铸钢种的具体情况及拉速水平来进行的。所以在现场浇铸性能的评判上，渣耗是一个很重要的数据。

在不锈钢的结晶器保护渣里，还要注意碳质材料的添加问题。众所周知，为了控制保护渣的熔化速度，通常都在保护渣内配入一定量的炭质材料（炭黑或石墨等），但是绝大部分的不锈钢是低碳或超低碳，很容易引起增碳，特别在振 痕部位容易出现碳的正偏析现象；如果不锈钢表面修磨，一般该种缺陷不会影响下道工序。但未经修磨的铸坯进行轧制时，情况就不相同，我们曾经检测到如下缺陷，在规格为Φ65的304不锈钢连铸管坯上，经穿孔酸洗后发现荒管表面出现螺旋状缺陷，如下图：

电子探针面分析结果表明，荒管缺陷区域内的黑色沟槽中聚集C元素，如下图：

无独有偶，在一个低碳不锈钢连铸坯横向低倍的试样上，对其中心疏松部位做扫描电镜时，也发现了碳质材料的痕迹，如下图：

为此，有些要求高的无碳不锈钢保护渣，采用超细微的金属粉末取代碳质材料，用来控制保护渣的熔化速度，所以在保护渣的选择上，应多方面的考察和试验，才能找到符合不锈钢各钢种质量要求的保护渣。

3.1.2结晶器振动

对振痕的产生机理长期以来一直存在很多理论，如撕裂-愈合机理、机械变形机理、二次弯月面机理、保护渣作用机理等等，但直到今天还没有一个理论能够完整的解释所有的现象。不过有一点目前已达成了共识：即振痕的深度主要与负滑脱时间、负滑脱量有关。因此，研究振动参数控制负滑脱时间对连铸坯表面质量的提高有着非常重要的意义。

早期，负滑脱时间一般认为在0.5s左右对防止粘连及顺利脱模有利，如果超过这个值，就会影响振痕深度，过深的振痕会导致铸坯表面横裂纹的产生。但由于目前连铸设备与浇铸水平提高很快，铸坯与结晶器的脱模已经不再成为主要矛盾，相反随着连铸坯表面质量要求的提高。目前，已有连铸机将负滑脱时间控制在0.1s的水平。

由于负滑脱时间对振痕的深度影响较大，为减小振痕的深度，减少负滑脱时间是一行之有效的方法，在传统连铸过程中，结晶器振动的模式为正弦振动模式，为减小负滑脱时间，只有通过高频小幅振动的方式来实现。但在高频小幅振动条件下，将会在一定程度上减少保护渣的消耗，影响保护渣的流入与渣膜的均匀形成，破坏了初生坯壳和结晶器壁的润滑，从而增加了表面裂纹甚至拉漏的可能。因此应用高频小幅振动减少负滑脱时间的措施虽然有效，但仍然存在一定的隐患，应用上受到限制。

而在非正弦振动条件下，不改变频率，也能达到减小负滑脱时间的目的，这种情况下，与正弦振动模式相比，它的正滑移时间更长，振痕的深度也相应地降低。目前的液压振动控制设备，已成为实现非正弦振动的保证。

多次现场试验测定证明，采用了非正弦振动方式后，结晶器保护渣的渣耗量并没有因为负滑脱时间的降低而下降，反而略微有所上升。这在一定程度上证明了保护渣的液渣基本上是在正滑脱期内流入的机理（目前世界上一直存在有正、负滑脱时间流入的两派争论，前者以韩国浦项为代表，后者以S.Takauchi为代表）。而随着拉速、As值的提高，保护渣的耗量有降低的趋势，因此选取连铸 保护渣要以连铸机正常工艺的拉速范围为依据。

至于振动频率的选择，按照流体力学理论，液体表面波动存在一个本征频率，它与材料本身、断面、深度、液体表面张力等因素相关，相关领域（有色金属）的研究表明，如果实际振频接近系统固有频率时，容易产生共振，此时渣膜通道最大，拉坯阻力最小，铸坯表面最光滑。虽然这个工作不见连续铸钢领域报道，但对我们选择合适的振动参数又多了一个考虑方向。

3.2.连铸坯内部质量

不锈钢的内部质量很大程度上取决于钢种的特性，钢的凝固行为在一定程度上决定了连铸坯内部的铸态组织。根据加藤等人的研究结果，根据含镍不锈钢的Cr/Ni当量比，在铸坯凝固过程中发生如下相变反应：

 Creq/Nieq>2.0：L→L＋δ→δ（α）→δ（α）＋γ

 Creq/Nieq在1.6～1.9：L→L＋δ→L＋δ＋γ→δ（α）＋γ  Creq/Nieq在1.26～1.46：L→L＋γ→L＋γ＋δ→γ＋δ（α） Creq/Nieq<1.2: L→L＋γ→γ

一般可以按Cr/Ni当量比1.5为界，初晶分别为δ相和γ相。初晶相的差别对于微观偏析的程度有着影响，因为溶质元素在δ相的扩散速度约为在γ相中的100倍。所以初晶为γ相时，一般存在明显的微观偏析。微观偏析，特别是P、S的偏析和聚集，对铸坯裂纹的形成存在着很大的隐患。

因此，铸坯的低倍组织与铸坯凝固时的铸态组织存在着一定的区别，有时很难复原分析；对于上列第4种单相组织相变，做金相的微观分析还比较容易。不同的不锈钢钢种表现出不同的宏观组织特性，比较典型的方坯低倍组织如下：

a)铁素体不锈钢的低倍组织

b)奥氏体不锈钢的低倍组织

c)双相不锈钢的低倍组织

针对不锈钢方坯的质量要求，由于各种钢种的差异较大，这里就不详细分析了。但通常用来控制提高内部质量铸态组织要求的是电磁搅拌和二冷控制。

3.2.1．电磁搅拌对铸坯质量的影响

对于不锈钢，电磁搅拌选用的参数与特钢相比变化还是比较大的。下式表示在钢水中产生感应电流与该处磁场作用产生电磁力的大小可用下式表示：

fJB(EB)B

上式中：J 为电流密度；

 为钢水电导率；

 为磁场和钢水相对运动速度速度； B 为磁感应强度；

f 为电磁力；

 为真空磁导率；

E 为电场强度。

通过上式，我们可以认为在相同磁场条件下，电磁力的作用取决于材料的电导率水平，通常不锈钢的电导率略小于特钢，但相差并不大。而对于一般的金属当其温度大于760℃时以及液态的钢水通常都是不导磁的，这方面特钢和不锈钢的特点是一致的。

试验证明，作用于铸坯中心液相的磁感应强度B不锈钢反而要比特钢强一些，这可能是由于不锈钢的合金含量高，液芯的粘度较大，运动时产生的阻力也大；其次，由于不锈钢导热率低，凝固时，其柱状晶生长倾向，大大地高于一般的特钢，因此，如果我们为了达到相同的电磁搅拌效果，一般说来，对于不锈钢无论是M-MES或F-MES工作电流的设定应高一些。

对于方坯而言，电磁搅拌的目的在于减少铸坯的中心疏松和偏析。而对含N、S等不锈钢而言，结晶器电磁搅拌消除皮下气孔及皮下夹杂的作用也是显而易见的。

3.2.2 二冷控制的影响

二冷控制应该结合各种钢种的热物性参数而定，我们如果做差热分析钢种热物性，就会发现，奥氏体的高温相变热流变化比较平缓，相对高温的热裂不敏感，而马氏体的有两个明显的热变流峰（谷）值，在对应的温度区间，热裂倾向强烈。一般来说，如果仅以二冷比水量比较，不锈钢的比水量要低于普碳钢，而且马氏体比水量应<奥氏体比水量<铁素体比水量，具体的钢种因元素的变化还是会有区别，这儿就不一一列举了。

应该指出的是在二冷控制这个环节，过热度和拉速的匹配更为重要。对应于每个钢种的传热特性曲线，我们更因注重各区水量的分配比例，例如对于马氏体钢来说，为了保证铸坯内部的质量，必须采用低过热度低拉速的工艺，在弱冷条件下，可以适当加大上部和下部的水量分配比例，因为在高温下的马氏体强度较好。

4.结语

目前，随着连铸设备和控制精度的提高，大多数不锈钢品种的连铸生产已经能够实现。但是由于用户产品质量要求的提升，每个不锈钢的性能或多或少存在着一些差异，因此，在不锈钢的连铸生产中，管理者必须认真地了解和认识各 不锈钢种的特性和存在的差异，合理的制定连铸工艺制度，并结合质量要求对各种参数实施控制；其中，首先应该严格设计和控制不锈钢的目标成分，减少成分的波动范围，这样才能够保证连铸坯凝固铸态组织的稳定，以保证连铸坯的性能和质量。