[科普中国]-旋转圆坯连铸

旋转圆坯连铸|轧钢(centrifugal casting of rounds)属于立式连铸轧钢的一种连续铸钢|炼铁类型。浇铸时结晶器与铸坯以铸造中心为轴转动，其转动速度与拉坯速度可分别调节。由于这种旋转式的连铸只能浇铸圆坯，故又称为圆坯浇铸。

介绍法国克鲁索-卢瓦尔（Creusot-Loire）公司自20世纪50年代初期就着手研究浇铸空心铸坯，提出在旋转立式结晶器中利用离心力铸造钢液，以获得空心管坯的设想。该公司的安菲（Imphy）厂经过长期研究，发现获得实心铸坯容易得多，进一步进行铸坯与结晶器同时转动的实验，得到高质量的圆钢坯，之后该公司在其圣-索尔夫（Saint-Saulve）厂采用了这项技术，克鲁索-卢瓦尔公司的子公司德卡兹维尔公司和安菲公司也采用了这项技术。根据康卡斯特（Concast）1988年统计，世界上已有11台、28流旋转圆坯连铸机。1

工艺设备及工艺过程旋转圆坯连铸是通过旋转圆坯连铸机（见图1）进行浇铸的。这种连铸机保留了立式连铸机所有的工艺特点，带有第一段冷却系统的振动结晶器，铸坯导向和（分段的）二次冷却，拉坯机，切割设备和翻坯机。

与立式连铸工艺所不同的地方是拉坯机用两个带有V形槽的辊子钳住铸坯，在拉坯的同时铸坯连同导向辊与结晶器均以相同的速度旋转。辊子的转动产生拉坯运动，拉坯机上部以立轴为中心呈水平方向与铸坯一起转动，旋转与拉坯分别用两个电动机传动，做互相独立的运动。钢水从中间罐的倾斜弯管水口，沿切线方向流入结晶器半径1/3处的钢液面上，结晶器中钢液面高度利用γ射线控制仪或光学仪器进行自动控制。结晶器连同钢坯按30～130r/min的速度旋转。拉坯机下面有与铸坯同速下降的钳式锯，按定尺长度切割铸坯。

切割后的定长铸坯由翻坯机将其放倒，通过辊道送入冷床。旋转圆坯连铸用来生产的用以轧制无缝钢管的坯料或特殊钢线材的坯料，可代替铸锭—开坯工艺流程生产的圆坯并达到同样的质量要求，但简化了生产工序，降低了成本。浇铸圆坯的直径范围从90mm到290mm，最大的直径达325mm。曾成功地试浇过350mm直径的圆坯。另外法国克鲁索-卢瓦尔公司的安菲厂用旋转圆坯连铸生产出轧制不锈钢线材和棒材的坯料。

原理及特点浇铸过程中结晶器与铸坯是旋转的，由于离心力的作用使钢水与结晶器壁接触非常紧密，振痕很小，结晶器内壁润滑用的油料从结晶器上口的边缘加入，产生均匀的润滑作用。旋转的铸坯在各二冷段的固定喷嘴处的冷却是均匀的，没有产生椭圆变形的危险。

浇铸时中间罐中的钢水通过耐火材料制成的弯管或导向流槽的水口沿着旋转方向注入结晶器半径1/3处的钢液面上，（见图2）使钢水的注入接近结晶器壁，有助于钢水的热量被吸收并使结晶器中钢水的分配均匀。水口和钢流的位置偏离钢液面的中心，渣子和杂质集聚在液面的中心，操作人员可以用钢棒将其捞出来，使钢在浇铸过程得到了净化。钢水注入结晶器时，注流在大气中约从100mm高处注入，接触空气时间较短，气泡易从界面层逸出；也可用保护箱以氩气保护钢流，因此铸坯表面比较洁净，没有气孔和大颗粒氧化物。同时，由于旋转使钢液产生的离心力影响钢液的局部对流和溶质在凝固前沿的富集，沿定向结晶的树枝状晶体也由于过冷而不稳定，中心部位无定向结晶，中心疏松因而减少。由于传热良好，且结晶器上口与下口采用的锥度适宜，旋转圆坯连铸的结晶器比常规连铸的结晶器短，只有350～400mm长。

80年代以来，由于炉外精炼和电磁搅拌方法也可以达到提高铸坯表面质量，同时因为该技术要求设备精确度高，维修工作难度大，因此旋转圆坯连铸发展受阻。中国尚未采用过这一技术。2

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何星 - 副教授 - 上海交通大学