钢锭模铸锭介绍

钢锭模铸锭介绍
1模铸法特点及其简介 (1)
1.1 坑铸法和车铸法 (1)
1.2 上注法和下注法 (1)
2模铸法的主要设备 (3)
2.1 钢包 (3)
2.1.1 钢包本体 (4)
2.1.2 耐⽕衬 (4)
2.1.3 ⽔⼝启闭控制系统 (5)
2.2 钢锭模 (6)
2.2.1 钢锭模锥度 (7)
2.2.2 钢锭模断⾯形状 (7)
2.2.3 钢锭模⾼宽⽐ (9)
2.3 保温帽和绝热板 (10)
2.4 中注管 (12)
2.5 底板 (13)
3模铸浇注⼯艺 (14)
3.1 ⽣产准备 (14)
3.2 钢液浇注进⾏ (14)
3.3 保护浇注 (15)
3.4 浇注操作 (16)
3.5 钢锭的冷却和退⽕ (16)
4镇静钢钢锭结构 (17)
4.1 镇静钢钢锭结构 (17)
4.2 镇静钢钢锭的偏析状况 (18)
5 镇静钢钢锭常见缺陷 (19)
6 钢锭的检查与精整 (20)
7 模铸⼯艺的发展 (20)
8 参考⽂献 (21)
钢锭模铸锭介绍
1模铸法特点及其简介
钢锭模铸锭（模铸）钢的浇注，就是把在炼钢炉中或炉外精炼所得到的合格钢⽔，经过钢包（⼜称盛钢桶）及中间钢包等浇注设备，注⼊到⼀定形状和尺⼨的钢锭模或结晶器中，使之凝固成钢锭或钢坯。

钢锭（坯）是炼钢⽣产的最终产品，其质量的好坏与冶炼和浇注有直接关系，是炼钢⽣产过程中质量控制的重要环节。

⽬前采⽤的浇注⽅法有钢锭模铸钢法（模铸法）和连续铸钢法（连铸法）两种。

模铸法是将盛钢桶内的钢⽔注⼊到具有⼀定形状和尺⼨的钢锭模中，把液态的钢⽔变成固态的钢锭。

钢锭经过初轧开坯轧制成
钢坯，然后再进⼀步轧制成各种钢材。

模铸法可分为以下⼏种。

1.1 坑铸法和车铸法
坑铸法是将钢锭模摆放在铸坑内的底板上进⾏浇注，浇注作业全在铸锭跨内进⾏。

此法⽣产效率低，劳动条件差，因此仅在⼀些中⼩型的炼钢车间采⽤。

车铸法是将钢锭模摆放在铸车的底板上进⾏浇注，除在铸锭跨内进⾏浇注钢液外，其他作业如脱模、整模等均在另外的⼚房内进⾏，从⽽克服了坑铸法的缺点。

但占地⾯积⼤，基建投资多，多在⼤型的炼钢车间采⽤。

1.2 上注法和下注法
上注法是将钢液直接由钢锭模上⼝直接注⼊的⽅法。

上注法每次只能铸1⽀（或2~4⽀）钢锭，必需的设备是钢包、钢锭模、保温帽、中注管和底板。

上注法的优点和缺点：
（1）优点：铸锭准备⼯作简单，耐⽕材料消耗少，⾦属损失少,钢⽔收得率⾼，钢锭成本低；带⼊钢中的夹杂物含量少,由于耐⽕材料侵蚀产⽣的夹杂物少，浇注速度⽐下注法快，注温可⽐下注法低；有利于减少翻⽪、缩孔和疏松等钢锭缺陷，钢锭内部质量好。

（2）缺点：同时浇注的钢锭数量少,每次只能浇注1⽀（或2～4⽀）钢锭；开浇时易引起飞溅，造成结疤、⽪下⽓泡等缺陷；容易烧坏钢锭模和底板，钢锭
模消耗较⾼；为减轻上注时钢液的冲压⼒，可采⽤中间漏⽃或中间盛钢桶，以降低其液⾯⾼度，使钢液⼊模速度下降；为防⽌飞溅，还可以将模底做成球形，锭模内表⾯喷涂料以及模内放置防溅桶等措施；只适宜⼤钢锭的浇注。

下注法是使钢液经中注管、流钢砖从钢锭模底部注⼊的⽅法。

下注法⼀次能够铸成数根⾄数⼗根钢锭。

（1）优点：能同时浇注多根钢锭，⽣产率较⾼，浇注时间⽐上注短；钢液在模内上升平稳，钢锭表⾯质量好；有利于钢中⽓体及夹杂物上浮排出。

此法在炼钢⽣产中得到普遍采⽤。

（2）缺点：浇注准备⼯作复杂，耐⽕材料消耗⾼，同时使⾦属损失增加，钢液损失多，导致钢锭成本增加；由于钢液对耐⽕材料的侵蚀，可能使钢中夹杂物增加；钢锭上部钢液温度低，不利于钢液的补缩，使钢液内部质量不如上注法好。

上注法和下注法的选择，应根据钢种、钢锭⼤⼩、加⼯⽅法、对钢的质量要
求以及车间设备条件和作业⾯积等加以选择。

通常，钢锭⼩⽽每炉浇注根数多者，需采⽤下注；若⽣产⼤钢锭⽽且钢锭根数少，宜采⽤上注。

对表⾯质量要求较严，如不锈钢、硅钢、轧制薄板钢等宜采⽤下注；对钢锭内部质量要求较严，如轴承钢、炮弹钢等宜采⽤上注；对于⾼碳钢，因其体积收缩⼤、线收缩性⼩，可快速上注；⽽低碳钢体积收缩⼩、线性收缩⼤，因此下注更适宜；⼩钢锭适于下注；沸腾钢适于下注；半镇静钢适于上注。

锻造⽤钢锭主要⽤于锻件，产品多为轴类、套筒等，其吨位⼤多为3吨~400吨，断⾯为多边形。

⼩于五⼗吨的钢锭均采⽤下注法浇注，并⽤绝热板代替保温帽；⼤于五⼗吨的钢锭，采⽤上注法或真空浇注。

2模铸法的主要设备
2.1 钢包
钢包是盛放和运载钢⽔的浇注设备。

它由钢包本体、耐⽕衬和⽔⼝启闭控制系统等组成。

钢包的容积应⾜够容纳全部钢⽔和部分保温⽤渣液，此外，上部还应有⼀定的余量，以适应钢⽔量的波动和精炼要求。

在出钢使⽤前，必须将其烘⼲并预热到⼀定温度。

2.1.1 钢包本体
钢包本体主要由外壳、加强箍、⽿轴、溢渣⼝、注钢⼝、透⽓⼝、倾翻装置、⽀座和氩⽓配管等零部件组成。

钢包外壳是钢包的主体构架，由钢板焊接⽽成。

在外壳钢板上加⼯有⼀定数量的排⽓孔，这样能排放耐⽕材料中的湿⽓。

为了保证钢包的坚固性和刚度，防⽌钢包变形，必须在钢包外壳焊有加强箍和加强筋。

在钢包的两侧各有⼀个⽿轴，可以⽤于调运钢包。

设置溢渣⼝可以使出钢时钢包内的炉渣流⼊已经备好的渣罐内。

溢渣⼝的⾼度⽐钢包上沿低100~200mm，其位置与⽿轴错开，以免⼲扰钢包的吊运。

在钢包底部⼀侧设置⼀个注钢⼝。

它可以使钢⽔流出，所以⼜叫钢包⽔⼝。

在其周围安装⽔⼝砖，钢包⽔⼝有普通⽔⼝和滑动⽔⼝两种形式。

在钢包底部可以根据需要设置1~2个透⽓⼝，主要⽤于安装吹氩搅拌的透⽓砖。

倾翻装置可以将钢包翻转180。

完成倒渣和倒钢作业，它由连杆机构和吊环装置组成。

在钢包底部⼀般设置3个⽀座，既可以保证钢包的平稳放置，⼜能保护钢包底部的倾翻装置以及滑动⽔⼝机构。

2.1.2 耐⽕衬
钢包耐⽕材料钢包耐⽕衬⼀般由三层组成。

外层是隔热层，中间是保护层，⾥⾯是⼯作层。

由于耐⽕衬各层的⼯作条件不同，因此耐⽕材料的选择和砌筑也不同。

隔热层紧靠外壳由⽯棉板或⽯棉泥铺砌⽽成，⽤以减少钢⽔的热损失。

保护层也叫⾮⼯作层，⼀般采⽤黏⼟砖或⾼铝砖砌筑，有时采⽤整体浇注成形。

保护层的作⽤是当⼯作层的厚度侵蚀到较薄时，防⽌钢包穿漏事故。

⼯作层直接与钢⽔接触，承受⾼温、化学侵蚀、机械冲刷和急冷急热作⽤。

当损坏到⼀定程度时，必须予以拆修和更换。

⼯作层⼀般采⽤镁炭砖、⾼铝砖或铝镁材料整体浇注成形。

钢包还可以作为精炼炉的重要组成部分。

在钢包中配置电极加热、合⾦加料、
吹氩搅拌、喂丝合⾦化、真空脱⽓等各种精炼措施，通过钢包精炼处理可以使钢⽔的温度更加精确，成分控制命中率及钢⽔纯净度进⼀步提⾼，满⾜浇注⽣产对钢⽔供应质量的需要。

2.1.3 ⽔⼝启闭控制系统
钢包⽔⼝启闭控制系统的作⽤是在浇注过程中可以开启、关闭钢包⽔⼝，从⽽实现钢⽔流量的控制，它有塞棒控制系统和滑板控制系统两种。

塞棒机构主要由⽔⼝砖、塞棒和启闭机械装置组成。

浇注钢液时，要求利⽤塞棒来启闭⽔⼝并控制钢流的⼤⼩，故要求塞棒头必须严密堵住⽔⼝眼。

塞头砖和⽔⼝砖通常⽤⾼铝质耐⽕材料制成
滑动⽔⼝装置主要由上、下⽔⼝和上、下滑板组成。

上⽔⼝和上滑板均固定在钢包的底壳上，下⽔⼝和下滑板则固定在滑动盒中。

两块滑板的接触⾯要求磨平，并通过螺钉或弹簧等调节装置保持彼此之间的紧密接触。

操作时，通过滑动机构的作⽤，使上、下⽔⼝想通或关闭以控制钢流的⼤⼩。

滑动⽔⼝有两种类型：⼀类是滑板做直线运动；另⼀类是做旋转运动，旋转⽔⼝有2~3个直径不同的下⽔⼝，通过交替使⽤不同直径⽔⼝，可以调节钢⽔流量。

两种滑动⽔⼝的结构⼤致相仿，由上⽔⼝、上滑板、下⽔⼝和下滑板组成，如采⽤氩⽓引流，下滑板上还安装有透⽓塞砖。

滑动⽔⼝使⽤过程中要承受温度急变、钢⽔静压⼒和⾼温钢渣的冲刷、侵蚀。

因此，其材质必须是有⾜够的⾼温强度、耐冲刷、耐磨性好、热稳定性强、抗渣性好的材料。

滑板控制系统与塞棒控制系统相⽐有以下优点：
（1）由于安装⽔⼝的操作在盛钢桶外进⾏，既改善了劳动条件，⼜减少了钢包的热损失，节约了烘烤⽤燃料，同时⼜加快了钢包的周转，减少了因急冷急热造成的钢包损害，提⾼了钢包的使⽤寿命。

（2）由于取消了塞棒，根本上杜绝了塞棒掉头、熔断等事故，同时放宽了钢⽔镇静时间的限制，便于真空处理、炉外精炼、连续浇铸等⼯艺的操作。

（3）由于取消了塞棒，能连续使⽤，节约了耐⽕材料，同时避免了因袖砖被侵蚀带⼊钢⽔的⾮⾦属夹杂，提⾼了钢锭的质量。

滑板系统的主要缺点有：滑板的物化性能较差，使⽤次数少，寿命低，⼀般只能使⽤1~2个炉次，因此在⽣产过程中对上、下滑板砖的更换⼯作量⼤，滑板
的消耗量也很⼤；滑动⽔⼝机构的⾃动开浇率较低，通常可采⽤烧氧法引流进⾏补救。

为了避免钢⽔在上⽔⼝和上滑板注孔中凝结，⼀般采⽤吹氩引流或填料引流。

吹氩引流时，必须在下滑板注孔中加⼊⼲砂、炭粉或⽩渣粉等填料，防⽌凝结，成本虽低，但填料注⼊对钢质量有影响。

2.2 钢锭模
钢锭模是使钢液凝固成钢锭的模具，⼤多数⽤⽣铁铸造⽽成。

其使⽤寿命波动较⼤，⼀般在60~80次。

其形状和各部分尺⼨主要取决于冶炼和热加⼯⼯艺、产品类型以及钢锭质量，所铸钢锭的单重在⼏百千克到⼏百吨之间。

⽬前国内如
⼀重、⼆重等已具备浇注600吨⼤型铸锭的能⼒。

钢锭模的主要结构由钢锭模本体、吊⽿等零部件组成。

钢锭模本体由模壁、模底和模底塞砖孔等部分组成，它与锭盘⼀起构成⼀个钢⽔冷凝成形的模具。

钢锭模本体中的模壁和模底是⼀个整体。

模底塞砖孔的作⽤是安装模底塞砖，以及防⽌⾼温钢⽔与模底孔相接触，避免烧损，⼜有利于钢锭的脱模。

吊⽿⽤于整模、脱模过程中对钢锭模的吊装。

2.2.1 钢锭模锥度
从钢锭模的纵断⾯形状来看，有上⼤下⼩型和上⼩下⼤型两种。

（1）上⼤下⼩、有底、带保温帽的钢锭模，多⽤于浇注镇静钢，因其上部断⾯较⼤并带有保温帽，能使上部钢液冷却凝固得慢些，有利于补缩，可避免在锭⾝产⽣缩孔，提⾼钢锭质量。

（2）上⼩下⼤、⽆底、不带保温帽的钢锭模，多⽤于浇注沸腾钢，因其上⼤下⼩，便于脱模，钢锭不会产⽣集中缩孔，有利于提⾼钢锭质量。

⼀些炼钢车间为了简化铸锭⽣产⼯序，采⽤在上⼩下⼤的钢锭模内挂装绝热板，⽤于浇注镇静钢，取得了较好效果。

上⼩下⼤的锭型也不利于钢⽔中夹杂物的上浮和去除，铸锭⽪下夹杂物含量⾼。

习惯上⽤j=(D1-D2)/H表⽰锥度。

过去锻造钢锭的锥度⽐较⼩，如英国钢铁公司175t锭为3.1%，法国克鲁索公司为3.5~5.0%。

⽽近年来国外趋向于⼤锥度，如法国克鲁索公司⽤于600MW汽轮机主轴的190t钢锭的锥度为9%，英国钢铁公司制造发电机转⼦⽤的95t钢锭的锥度为10.2%。

苏联重型与起重运输中央科技情报与技术经济研究所，建议⼤型钢锭的锥度采⽤13~16%，以便使钢锭确⽴⼀定的凝固⽅向。

这对改善中⼼缺陷是有好处的。

然⽽，锥度太⼤使柱状晶过分粗⼤，影响锻造性能。

2.2.2 钢锭模断⾯形状
钢锭模的断⾯形状即决定了钢锭的⾯形状，⼆者是⼀致的。

国内特殊钢⼚普遍采⽤⽅形断⾯的钢锭，⽤于轧制各种型钢。

矩形断⾯⽤于轧制板材，⼋⾓形和多⾓形⽤于⼤钢锭锻造⽤。

多边形钢锭散热⾯⼤⽽均匀，钢锭不易产⽣热裂纹。

对相同重量的钢锭来说，圆形断⾯钢锭⽐其他形状的断⾯散
热⾯最⼩，急冷层相对薄，则容易形成纵裂。

所以圆形钢锭⼀般只⽤于需要扒⽪者或⽤于⽣产厚壁⽬直径较⼤的⽆缝钢管，⽽⼀般⽆缝钢管多采⽤⽅锭并不是圆锭。

1 ⽅形断⾯
⽅形断⾯钢锭有平边、凹边、凸边及波浪形四种。

⽅形平边钢锭模应⽤最⼴泛，寿命较长。

当锭模受热时热冲击(即由于突然升温⽽产⽣应⼒)因各部分厚度相差不⼤⽽⽐较均匀。

⽅形凸边钢锭模，在加热时锭模棱⾓不易过烧，但这种断⾯近于圆形，容易产⽣纵裂。

⽅形凹边钢锭模，散热⾯较⼤，冷却速度较快，急冷层较厚，但易产⽣⾓部纵裂和烧蚀。

⽅形断⾯钢锭的⾓部都为圆形，圆⾓半径等于钢锭边长的10%，（即r=0.1D ，这⾥r 为钢锭模圆⾓半径，D 为钢锭平均半径）以防⽌邻边柱状晶带结合处的脆⾯靠近表⾯产⽣⾓裂。

圆⾓半径不宣过⼤也不宜过⼩。

过⼤会接近圆形，过⼩接近直⾓。

波浪形钢锭模能承受钢⽔的压⼒，钢锭表⾯不容易产⽣裂缝。

但是波峰在加热过程中易过烧，锭模寿命降低。

所以波浪形钢锭模采⽤不多。

2 长⽅形断⾯
长⽅形断⾯的钢锭多⽤于轧制板坯。

在设计轧制板坯的钢锭模时使铸成的钢锭宽度⽐要求轧成板坯宽度要⼤6~10%，以减少轧制道次。

决定了钢锭的宽度后，在根据要求的锭重确定钢锭的宽度和厚度，—般钢锭的宽厚⽐在1.5~2，个别情况下达
2~3。

宽厚⽐越⼤，说明钢锭越扁，有利于轧制。

但钢锭模容易挠曲，脱模困难，锭模寿命降低。

—般长⽅形断⾯的圆⾓半径为窄边平均边长的10%，也有设计成：ab r 1.0
式中a 为断⾯的平均宽，b 为断⾯的平均厚度。

长⽅形的窄边应凸出，宽边应凹进，这样轧成的板⼦不容易出现拆痕。

3 多边形断⾯
六边形、⼋边形和⼗⼆边形的钢锭都⽤于锻件。

锻造钢锭以⼋棱为多。

但是⽬前随着钢锭重量的增加，棱边有增加的趋势，钢锭愈⼤棱边愈多：苏联800MW 转⼦⽤的200t 钢锭是16棱；捷克斯洛伐克242t 钢锭是12棱；美、⽇、法、意都⽤24棱。

意⼤利的台尔尼钢⼚还规定对⼤型钢锭采⽤48棱。

只有个别国家采⽤10棱、16棱、20棱和32棱。

增加棱⾓可以减少棱⾓处的偏析，⽽且增加了
周长与截⾯积之⽐，钢锭不易产⽣裂纹。

采⽤“短、粗、胖”钢锭后，截⾯积增⼤，压⼒增加，钢锭易产⽣裂纹，增加棱⾓，刚性增⼤，裂纹相应减少。

但是棱⾓过多，制造锭模时要⿇烦些。

2.2.3 钢锭模⾼宽⽐
钢锭的⾼度与平均宽度的⽐值（H/D）对质量的影响很⼤。

⽐值⼩，能减轻中⼼疏松的发展，⾮⾦属夹杂物和⽓体易于排除，但偏析严重；锻造道次增加，后续⽣产能⼒下降。

显然，⼩⾼径⽐钢锭即矮粗型钢锭，可增加锻压⽐。

⼀般情况下，较⼤的锻压⽐，意味着钢料在压应⼒状态下；经过较⼤的塑性变形，可以消除其缺陷提⾼其性能。

这主要表现在可以焊合空洞缺陷，细化晶粒。

钢锭内部的缩松、缩孔、微裂和⽓泡将逐渐缩⼩⽽完全焊合，偏析有不同程度降低。

⼩⾼径⽐有利于提⾼钢料的致密性和均匀性，宏观及微观缺陷得以改善和消除。

这些都可以提⾼材料的机械性能，从⽽提⾼产品质量。

⽐值⼤，由于模内钢液静压⼒增加，会助长镇静钢的纵裂倾向和加深缩孔，中⼼疏松发展；上注时，钢⽔中夹杂物不易上浮；由于钢⽔飞溅严重，增加钢锭表⾯结疤和⽪下⽓泡；也会使沸腾钢钢锭⽓体排出困难，使蜂窝⽓泡带接近钢锭表⾯。

但是，⾼宽⽐⼤的钢锭与相同重量的钢锭⽐较，锻造道次可减少，有利于提⾼后续⽣产能⼒。

增加⾼宽⽐对同⼀重量的钢锭来说，单位钢液体积的冷却表⾯积增加，钢锭的冷却速度加快，减少偏析。

国外⼤钢锭的⾼径⽐H/D平均有减⼩的趋势。

过去是2.5~3.0，⽽现在都趋向于“短、粗、胖”。

如美国伯利恒钢⼚3O0t钢锭取1.04；⽇本室兰制作所120t 以上钢锭取1.0~1..5；意⼤利台尔尼⼯⼚取1.2~1.75；罗马尼亚布加勒斯特重机⼚取1.2~2.0；伪法国克鲁索取1.3~2.0。

为了防⽌⼤型钢锭的中⼼收缩缺陷，苏联重型与起重运输中央科技情报与技术经济研究所通过⼀系列⼯业性试验，建议⼤钢锭的H/D平均采⽤1.0~1.3。

国外400~50ot的⼤钢锭最佳的H/D平均值是1.1~1.3，这是由于“短、粗、胖”钢锭可以降低锭⾝⼼部凝固速度，以利于补缩和减少疏松，并使偏析区上移到冒⼝上予以切除，这对易形成缩孔的Ni-Cr-Mo钢尤为有利。

2.3 保温帽和绝热板
使⽤保温帽和绝热板的⽬的，是为了使钢锭头部能够在较长时间保持为液体状态，避免钢锭本⾝因体积收缩⽽产⽣的缩孔和疏松，从⽽获得致密的钢锭。

保温帽由铸铁外壳和耐⽕材料内衬组成。

其内衬对钢液起保温作⽤，使钢液在较长时间内处于⾼温状态，以利于补缩。

根据它在钢锭模上的放置情况，可分
为固定式和浮游式两种。

前者使⽤普遍，后者仅⽤于⽣产批量⼩、锭型⼤的锻造钢锭。

根据内衬材料的不同，保温帽⼜可分为普通保温帽、绝热保温帽和发热保温帽。

普通保温帽使⽤黏⼟砖作内衬或⽤⾼温混凝⼟整体浇制。

其优点是制作简便，寿命长，缺点是保温效果差。

为发挥保温帽的补缩作⽤，减⼩保温帽容积，以提⾼钢材质量和成材率，60年代末以来，保温帽内衬⼴泛采⽤绝热保温性能良好的绝热保温帽或发热保温帽，取代了传统的粘⼟质耐⽕砖帽。

绝热保温帽是⽤轻质黏⼟砖衬或⽤煤渣粉加⽔玻璃黏结压制⽽成。

采⽤绝热帽⼝可减少帽⼝本⾝吸收热量和通过保温帽散失的热量，保温效果⽐普通型保温帽好，成材率与发热帽相当，成本⽐发热帽低。

但绝热帽使⽤寿命短，修补⼯作量⼤，且煤渣帽衬只能使⽤⼀次。

发热保温帽的内衬分为两层。

内层为发热层，由发热材料、氧化剂和黏结剂组成；外层为保温层，由河沙、黏⼟等保温材料组成。

发热保温帽的内衬特点是使钢锭头部钢⽔热量散失减少，保持液态时间延长，使钢锭头部收缩良好，成材率提⾼。

但发热层要消耗⼤量的铝粉，使浇注成本提⾼。

保温帽的容积⼤⼩与钢种、钢⽔温度、钢锭⼤⼩、保温帽形状、内衬及顶部保温剂的导热性以及发热剂的发热量等有关，保温帽的容积通常为锭⾝容积的13%~17%，⼩钢锭取上限，⼤钢锭取下限。

保温帽下部边长应⽐钢锭上部边长少40~60mm，锥度⼀般取17%~20%，转⾓半径应从上向下逐渐减⼩，到下⼝边时与锭⾝上⼝的转⾓半径相等。

绝热或发热保温帽，可以制作成整体帽，也可以制成绝热板，由数块绝热板装配成保温帽。

为了省去保温帽的制作、修衬、安装等操作，⼜要达到对钢锭头部钢⽔保温的效果，可使⽤绝热板代替保温帽进⾏镇静钢的浇注，也叫整体模。

绝热板⼀般以70%~85%的⾼耐⽕度材料为⾻料，8%~20%的有机纤维材料加⼈5%~20%的轻质材料、
3%~5%的⽆机纤维材料，经粉碎加⼊黏合剂混合后压模成形，并经烘⼲制成，具有重量轻、⽓孔率⾼、保温效果好的特点。

为了取得更好的补缩效果，有的还在浇注快结束时往保温帽内加⼊发热剂，减少钢锭顶部钢液的热损失，以更好地发挥保温帽的补缩作⽤，提⾼钢锭质量，从⽽提⾼钢材质量和成材率。

2.4 中注管
在采⽤下注法时，中注管的作⽤是将从钢包⽔⼝流下的钢液引⼊分流砖、流钢砖⽽流⼊各个钢锭模内。

中注管由铸铁外(铁)壳、漏⽃砖和中注管砖组成。

铸铁外壳由上部喇叭⼝、中部管⾝和下部底座三部分组成。

铸铁外壳的内部砌筑漏⽃砖和注管
砖。

漏⽃砖要⽐铸铁外壳⾼50~l00mm，漏⽃砖的下⾯是注管砖，注管砖之间必须砌筑密合、垂直。

砖与外壳间隙为
30~60mm，并⽤⽯英砂、河砂或⽕砖粒等填实。

为了保证钢液能注满锭模，中注管应⽐钢锭模和保温帽⾼出400~600mm，以保证浇注时钢液有⾜够的静压⼒。

2.5 底板
底板⼜称底盘或锭盘。

上注法底板的作⽤是承托钢锭模，其表⾯⽆沟槽；下注法的底板铸有下凹的沟槽，槽内砌分流砖和流钢砖。

底板由铸铁铸成，按底板沟槽的形状可分为树枝形底板和放射形底板。

前者⽤于浇注⽀数较多⽽单重较⼩的钢锭；后者⽤于浇注⽀数较少⽽单重较⼤的钢锭。

3模铸浇注⼯艺
模铸⼯艺流程主要包括⽣产准备、钢液浇注、钢锭冷却和退⽕3个环节。

3.1 ⽣产准备
浇注准备主要包括：
（1）浇钢前将钢包清理⼲净并烘烤好。

（2）根据钢种要求选择好合适的⽔⼝，安装时要使⽔⼝孔垂直，塞棒与⽔⼝接触紧密，控制机构灵活好⽤。

使⽤滑动⽔⼝要保证滑板之间严密⽆缝隙且活动良好。

（3）底板与中注管的修砌要平整、严密，汤道砖内清洁、⽆杂物。

（4）仔细检查钢锭模，有严重裂纹的不能使⽤。

（5）钢锭模在底板上摆放位置要正确且平稳。

（6）安装好保温帽或挂板。

上述⼀切准备好后，即可等待浇注。

3.2 钢液浇注进⾏
钢液浇注应⾸先使钢液镇静，并控制浇注温度、浇注速度，必要时尚需采取保护措施，严格操作程序。

（1）钢液在钢包内镇静，从出钢完毕到开始浇注，钢液在钢包内静置的时间称为镇静时间。

钢液镇静的主要作⽤是：使钢液的脱氧和合⾦化完全，成分进⼀步均匀；使脱氧产物和其他外来夹杂物充分上浮排除，以纯净钢质；均匀钢液温度。

出钢温度过⾼时，即可适当延长镇静时间，以降低浇注温度。

镇静时间的
长短应根据钢种的特点、钢包容量、浇铸⽅法、出钢温度等来确定，⼀般为5~10min。

此阶段还可以采⽤钢包内吹氩搅拌操作，并在吹氩结束后测量钢⽔温度。

随着炉外精炼的发展，镇静过程实质上为钢液深加⼯的炉外精炼所取代。

（2）浇注时钢⽔温度和浇注速度（注速）是浇注⼯艺的2个基本参数，必须严格加以控制。

合适的注温是保证钢液顺利浇铸成合格钢锭的前提条件之⼀。

注温过低，钢⽔流动性差，容易造成中途凝结或不能充满钢锭模；注温过⾼，容易引起断棒、跑钢及焊模等事故。

可根据钢种、锭型和浇铸⽅法来确定。

⼀般⽤下式表⽰：
T注=T熔+ΔT
——浇铸温度，℃；
式中T
注
T熔——钢种的液相线温度，℃；
ΔT——钢⽔的过热度，℃。

为使钢⽔有⾜够的流动性，开始浇铸温度必须⾼于钢⽔的液相线，即必须有⼀定的过热度ΔT。

ΔT的⼤⼩应根据钢种、锭型、浇铸⽅法来选择。

如低碳钢（0.1%~0.3%C）及合⾦钢的热裂倾向⼤，ΔT应⼩⼀些；⼤钢锭ΔT可低些，⼩钢锭ΔT可⾼些；下注法ΔT可⾼些，上注法ΔT可低些等。

总之，合适的注温应能保证浇完最后⼀盘钢锭时，模内钢⽔仍具有等于或⾼于钢种的液相线温度，使钢⽔在模内流动正常。

根据经验，ΔT⼀般波动在80~120℃之间。

注速指单位时间内注⼊锭模的钢液量（质量注速，kg/min）或指单位时间内锭模内钢液⾯上升的速度（浇注线速
度，mm/min）。

通常采⽤后⼀种⽅法。

注速的确定必须综合考虑注温、浇注⽅法和钢种特点，其⼀般原则是：⾼温慢注，低温快注；上注快注，下注慢注；裂纹倾向性⼤的钢种慢注，含易氧化元素的钢种快注。

注速主要通过选择⽔⼝直径及调节⽔⼝的闭合程度来控制。

浇注过程中可以根据需要通过调节塞棒的启闭程度，在⼀定范围内进⾏调节。

3.3 保护浇注
近年来对钢的质量要求⽇益提⾼，炉外精炼得到⼴泛应⽤。

但⼤部分经过精炼后的钢液是在⼤⽓中浇注的，由于钢液的⼆次氧化和从空⽓中吸收氢、氮等，使钢⽔再次受到玷污，⼏乎使冶炼中各种去⽓、去夹杂的努⼒前功尽弃。

因此，
为防⽌钢液再次污染，解决各种钢锭的表⾯质量问题，对从钢包⽔⼝流出的注流和钢锭模内上升的钢液⾯采取保护措施的办法，得到普遍应⽤。

保护浇注，按所选的保护介质可分为⽆渣保护和有渣保护。

其中，⽆渣保护是借助可燃材料或⽓体，在模内造成还原性或惰性⽓氛保护钢液⾯不被空⽓氧化。

有渣保护则使⽤加⼊模内的各种固体或液体渣料，通过产⽣还原⽓氛隔绝空⽓，还兼有捕集钢中浮起的⾮⾦属夹杂物的作⽤。

⽽注流⽓体保护，则是防⽌注流的⼆次氧化，⼀般是⽤氮⽓或氩⽓密封⽓流。

3.4 浇注操作
浇注镇静钢有可采⽤上注法或下注法：
上注法：钢包⽔⼝中⼼必须对准锭模中⼼，使钢流落在两对⾓线的交叉点上，避免冲刷模壁和减少结疤。

开浇后3~5s内，将注速均匀地开到满流并保持圆柱形。

若注流呈喇叭形，则钢流易被氧化，注流会洒在模壁上，恶化表⾯质量。

当钢液上升到钢锭模与保温帽接⼝下100mm时，应开始缓慢⽽均匀地减速。

保温帽部分应细流填注，使钢液能很好地充填钢锭本体，使缩孔集中到保温帽内。

保温帽注满后应及时加⼊保温剂。

下注法：其操作基本与上注法相同。

浇注时，⽔⼝中⼼对准中注管中⼼，避免注流冲刷中注管砖和造成漏钢事故。

开浇要稳，使钢⽔缓慢充满并充分加热流钢砖的汤道，然后均匀加速，使钢⽔在模内平稳上升，以避免飞溅。

如钢锭模是上⼤下⼩，上部应⽐下部有较快的注速。

若⽤⽯墨保护剂，应在浇注前⽤袋装好放⼊模内。

3.5 钢锭的冷却和退⽕
浇注完毕后，应将钢锭模和钢锭静置⼀定时间，以待钢液在钢锭模内凝固。

凝固后的钢锭温度仍然很⾼。

对于普通镇静钢钢锭，当其完全凝固后即可脱模。

但对于某些碳素钢或合⾦钢钢锭，若凝固后的冷却太快，将因内外冷却速度相差悬殊，在钢锭内部产⽣很⼤的内应⼒⽽引起开裂。

因此，钢锭完全凝固后，尚需根据钢种特点采取缓冷或退⽕措施。

其⽬的在于消除钢锭的内应⼒；使硬度较⾼的钢锭软化，使钢锭的组织及成分均匀化等。

钢锭的冷却⽅法⼀般可分为模冷、坑冷和热送等⼏种。

4镇静钢钢锭结构
镇静钢是完全脱氧钢，钢液在凝固过程中不析出CO⽓体，锭组织致密，⽆分散⽓泡，成分⽐较均匀，轧成的钢板具有良好、均匀的⼒学性能。

所以对⼒学性能要求较⾼和较稳定的合⾦钢和⾼、中碳钢及部分低合⾦钢，都冶炼成镇静钢。

但镇静钢钢锭头部有缩孔，开坯时切头损失⼤，成材率低；脱氧剂消耗多，多采⽤保温帽的钢锭模，耐⽕材料消耗增加，钢锭成本⾼。

4.1 镇静钢钢锭结构
其主要结构组织由表到⾥分别为：钢锭表⾯的细⼩等轴晶带、柱状晶带、锭⼼粗⼤等轴晶带、沉积带及缩孔等。

细⼩等轴晶带（激冷层）。

与钢锭模壁内表⾯接触的钢液由于受到锭模的强烈冷却，获得了较⼤的过冷度。

同时，模壁内表⾯粗糙处起着结晶核⼼的作⽤个，形成⼤量的晶核，其形核速度远远⼤于晶核长⼤速度，因⽽形成不同取向的细⼩等轴晶粒构成的表⾯层，⼜称激冷层。

此层厚度⼀般为5~15mm。

它的厚度与钢液的浇注温度有关，浇注的温度越⾼，则极冷层越薄。

柱状晶带。

激冷层形成以后，锭模温度升⾼，特别是凝固的外壳与模壁间产⽣⽓隙，使热阻加⼤。

钢液过冷度减少。

只有那些垂直于模壁、伸向锭⼼的晶体散热阻⼒最⼩、散热速度最快，长⼤速度也最快，于是形成长度⽅向垂直于模壁的柱状晶带。

此带厚度决定于浇注温度和钢锭尺⼨。

钢种的成分⼀定时，随着温度升⾼，柱状晶带宽度增⼤；浇注条件⼀定时，随着合⾦元素含量的增加，柱状晶带宽度减⼩。

锭⼼粗⼤等轴晶带。

随着柱状晶的⽣长，钢液的散热速度逐渐减慢，⽣成的晶核数量减少，使中⼼钢液⼏乎达到同⼀过冷度，且晶核有⾜够时间长⼤，钢液⼏乎同时凝固，形成锭⼼粗⼤等轴晶带。