连续铸造

1 基本原理、工艺特点及应用范围

1.1 连续铸造的基本过程
    连续铸造是一种先进的铸造方法，其原理是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属型中，凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。
    连续铸锭的工艺过程如图1所示，在结晶器的下端插入引锭，形成结晶器的底，当浇入的金属液面达一定高度后，开动拉锭装置，使铸锭随引锭下降，上面不断浇入金属，下面连续拉出铸锭。连续铸管的工艺与此相似，只是在结晶器的中央加——内结晶器，以形成铸管的内孔。

图1 连续铸锭示意图
1-浇包 2-浇口杯 3-结晶器 4-铸锭 5-引锭

1.2 连续铸造的特点和应用
    连续铸造在国内外已被广泛采用，例如连续铸锭（钢或有色金属锭），连续铸管等。连续铸造和普遍铸造法比较有下述优点：
    1.由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；
    2.连续铸造时，铸件上没有浇注系统的冒口，故连续铸锭在轧制时不用切头去尾，节约了金属，提高了收得率；
    3.简化了工序，免除造型及其它工序，因而减轻了劳动强度；所需生产面积也大为减少；
    4.连续铸造生产易于实现机械化和自动化，铸锭时还能实现连铸连轧，大大提高了生产效率。

2 连续铸铁管

    连续铸管目前已成为我国生产铸铁管的主要方法。铸铁管的品种有承插管（自来水管及煤气管），法兰管（农业排灌及工业用管）薄壁管及小直管等。各种管的形状如图2所示。

图2 连续铸造结构图
a-承插管 b-法兰管 c-薄壁管 d一小直管

    目前国内生产的连铸管内直径由30～1200mm；一般普通压力管出厂前要进行大于15atm的水压试验。
    连续铸管的方法是将铁水浇入内外结晶器之间的间隙中（间隙大小即铸管的壁厚）结晶器上下振动，从结晶器下方，下断地拉出管子。在拉管过程中，管子通过结晶器下口时，必须有一定厚度的凝固层（图3），使能承受拉力、和内部铁水的压力，否则将会造成拉漏的现象。上述这些工艺要求，都应由连续铸管机加以实现。连续铸管机由导柱、浇注机构、结晶器及其振动机构，底盘与拉管装置等所组成。

图3 连续铸管凝固示意图
1-内结晶器 2-未凝固层 3-凝固层 4-转动浇杯 5-外结晶器

3 连续铸管工艺与操作

3.1 连续铸铁管的基本工序
    1.安装结晶器，结晶器涂油；
    2.修整和安装中间浇杯、流槽、转动浇杯；
    3.合型，开车浇注；
    4.振动，脱模，拉管；
    5.倒管，校管；
    6.热处理（退火、消除应力）
    7.切头，试压，浸涂沥青。

3.2 铁水的化学成分
    普通铸铁和的化学成分应有利于形成灰口组织和良好的流动性。因此要求其成分应接近于共晶成分，即碳当量接近4.3%。
    生产中常用的灰铁化学成分如下：

C: 3.5-3.8%      P≤0.3%
Si: 1.8-2.4%     S≤0.1%
Mn: 0.5-0.8%

3.3 浇注温度
    浇注温度不宜过高，温度过高就需要较长的凝固时间，同时对结晶器的使用寿命也不利。连续铸管的浇注温度一般在1250～1370℃之间，小管取上限。

3.4 脱模
    1. 脱模时间，由浇注到开始拉管的时间叫脱模时间。一般适当的脱模时间为24～95s。
    2. 脱模温度，一般在980～1050℃。
3.5 液面高度
    铸管时，结晶器铁水液面的高度，一般以距结晶器上沿10～40毫米为宜，这样既可充分利用结晶器的有效高度，又便于观察操作，脱模时的液面高度应比拉和时略低，以避免发生卡管。

3.6 结晶器的水冷
    1.水压
    为使浇入结晶器的迅速凝固和保护结晶器避免受热过度，结晶器内的冷却水须有较快的流速，故水压不宜过低，一般在（15～25）×10kPa。
    2.冷却水温差
    结晶器的进水和出水的温差小说明冷却强度大。温差的大小对拉管的速度和结晶器的寿命影响很大。一般温差在6～20℃之间，小管温差取上限。
    3.水流量
    结晶器中水的流量和水压，进出水管径及水隙等结构有关。水量过小会影响冷却强度。一般水的流量可根据进出水的温差是否适当加以调整，其流量约在0.1～2.12m3/min之间。

3.7 拉管速度
    拉管的长度与所需时间之比叫拉管速度。它标志着生产工艺水平的高低。拉管的速度与操作技术，铁水质量和结晶器的工作状况有一定关系，所有能促进凝固的措施，都有利于提高拉管速度。

3.8 连续铸管的主要缺陷
    1.渗漏
    渗漏就是铸管在试水压时有漏水或渗水的现象。漏水多发生在靠承口的一端。漏水处的管壁内多有铁豆、开口气孔或夹杂物等。产生的原因：转浇口安放不正，铁水淋在结晶器上形成铁片或铁豆掉入型腔；铁水温度偏低流动性差，开始浇注时，金属液流过小，或双拉管调流不匀而产生冷隔、铁豆及气孔等而造成漏水；承口芯子表面清理不净而形成砂眼造成漏水。
    2.重皮
    在管壁内或外表面形成不熔合或熔合不良的鱼鳞状皮层谓之重皮。其产生的原因：在拉管过程中掉入冷的铁片；铁水的温度或成分不合要求，流动性低所造成；内或外结晶器壁破裂或有孔眼，当粘附该处的冷的铁片脱落后而形成重皮。
    3.沟陷
    在管壁内表面形成不连续的纵向凹陷沟槽，沟槽内有时挂有铁片，这种缺陷叫做沟陷。其产生原因：内结晶器的冷却强度远小于外结晶器时，由于内外层收缩不一致，而形成沟陷；拉管速度与铁水凝固速度不相适应，一般拉管速度偏高时，易出现沟陷缺陷；内外结晶器不同心，造成管壁不增匀也能产生此类缺陷；内结晶器的锥度过大，而使红热的铸管内壁过早地与内结晶器壁脱离而产生较大的空隙，使管壁内层凝固较慢，因收缩而形成光陷。
    4.白口
    管壁断面或表面呈白口组织，质地很脆。其产生的原因：铁水成分不当，碳当量过低，；脱模时间过晚或脱模温度过低，因而达不到管子自行退火的目的而造成白口；内外结晶器安装不正，造成壁厚不均，冷速不匀，而使局部产生白口。