2024年3月14日发(作者：车睿聪)
连铸减少铸坯氧化铁皮
方案
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
连铸减少铸坯氧化铁皮方案
一、减少氧化铁皮的意义
目前铸造一车间连铸机主要生产20＃、45＃钢坯，生产过程
中，铸坯表面产生大量的氧化铁皮，铸坯出拉矫机后，氧化铁皮大块
大块的脱落，既影响铸坯质量及钢水收得率，同时也造成氧化铁皮清
理量大，清理困难。
因而减少和防止连铸坯在冷却过程中的氧化，对提高成材率具有
十分重要的意义。解决这个问题，可有效的提高产量、减少单位成品
的金属消耗、降低成本，得到显著的经济效益。
二、氧化铁皮形成机理
高温钢水在连铸结晶器内凝固成型，形成一定厚度的坯壳，铸坯
出结晶器后表面温度较高，暴露在空气中，与氧气及二冷室的水蒸汽
发生反应，生成氧化铁。具体反应式如下：
⑴、钢与氧气的反应：
2Fe+O
2
=2FeO
3Fe+2O
2
=Fe
3
O
4
2Fe
3
O
4
+1/2O
2
=3Fe
2
O
3
⑵、钢与水的反应：
Fe+H
2
O=FeO＋H
2
3Fe+4H
2
O=Fe
3
O
4
＋4H
2
3FeO+H
2
O=Fe
3
O
4
＋H
2
由以上反应可知，连铸坯表面的氧化铁在整个厚度上不仅仅是一
种氧化铁，最多可能存在三种氧化铁，从外到内Fe
2
O
3
、Fe
3
O
4
、FeO
同时存在。而且形貌、成分、结构不同的氧化层与基体的结合力不
同，FeO为面心立方、晶轴为，Fe
3
O
4
为立方晶体，晶轴为，面心立
方的FeO分解成立方晶体的Fe
3
O
4
，组织结构转变，体积产生膨胀，
这就是高温铸坯表面产生氧化铁皮并容易脱落的原因。
三、铸坯氧化的影响因素
1、钢水温度的影响
钢水温度高，钢坯出结晶器后温度也相应增高，氧化铁皮的生成
几率增大。目前，我司连铸钢水受生产节奏及钢包、中间包保温效果
差，散热快等因素的影响，上台温度普通偏高，这是造成铸坯氧化铁
皮厚的一个主要原因。
2、钢中化学成份的影响
钢中的一些合金元素对于连铸坯表面氧化铁皮的生成速度也有一
定的影响，其中碳、硅、镍、铜、硫促进氧化铁皮形成，锰、铝、铬
可以减缓氧化铁皮的形成。因而在生产过程中，降低易产生氧化铁皮
的合金元素含量，有利于减少铸坯氧化铁皮的生成。目前我司主要生
产普通碳素结构钢，钢中铝含量比较低，这也是铸坯氧化铁皮厚的原
因之一。
3、冷却制度的影响
二次冷却制度，对钢坯的氧化影响较大，连铸机二冷全部采用气
雾水冷却，如果冷却均匀，钢坯得到良好的冷却，可以减轻表面的氧
化，目前我司连铸机二冷室的气雾冷却效果不是很好，冷却水的雾化
效果较差，同时二冷室内漏水严重，大量的水直接喷到铸坯表面，造
成铸坯冷却不均，因而很容易产生大量的氧化铁皮。
4、拉速的影响
理论上分析，拉速越快，铸坯在二冷室与水气接触的时间短，铸
坯的氧化程度也会减弱，目前由于受生产节奏的限制，拉速都偏低，
因而铸坯表面氧化都比较严重。
四、减少铸坯氧化铁皮的措施
针对以上分析，为控制铸坯氧化，减少氧化铁皮的生成量，特制
订以下控制措施：
1、适当提高钢中锰、铝含量。
目前，为防止连铸絮水口，钢水中铝含量控制较低，在连铸采用
大水口开浇，塞棒自动控制投入使用后，建议适当提高钢中铝含量。
2、稳定中间包钢水过热度，避免高温吊包。
中间包钢水过热度最佳控制范围为20～30℃，但由于目前生产
节奏不稳定，钢包、中间包保温效果差，连铸钢水温度控制时高时
低。因而稳定生产节奏，尽可能降低连铸钢水温度，控制合适的中间
包钢水过热度，是减少铸坯氧化铁皮量的一个重要措施。
3、优化二次冷却制度
目前需要解决的主要问题有：
⑴、二冷段支承辊全部采用开路冷却，开路冷却水从管路喷出
时，有不少直接淋到铸坯表面，造成铸坯局部发黑。因而要对开路冷
却水出水口进行改进，防止冷却水直接喷到铸坯表面。
⑵、二冷室喷淋环及喷嘴连接管路漏现象较多，要想办法解决。
⑶、合理调节气水雾化比，保证二冷水的雾化效果，目前根据现
场多次调整，二冷压缩空气的二次调节合适压力为～，各班在启铸生
产过程中，要及时到二冷室压缩空气压力调节阀站观察二冷压缩空气
的压力情况，调整到合适范围。
⑷、调整各区冷却强度，避免铸坯在冷却过程中回温过大。
小断面各区水量分配比调整为：45：40：15
大断面各区水量分配比调整为：50：40：10
⑸、保证二冷密封效果。前期在设备安装过程中，二冷室开了不
少的孔洞，密封效果差，建议进行彻底的封闭。
4、提高拉速，在过热度稳定的情况下尽可能保持恒速拉坯，不
要频繁变动拉坯速度，以免造成铸坯回温过大。
5、铸坯出二冷室后，建议设计制作铸坯二冷段保温罩，一是保
证生产高碳钢、高合金钢铸坯的内部质量，同时也可减缓铸坯表面氧
化铁皮的生成。
编制：铸锻技术中心朱庆桂
2014年4月5日
2024年3月14日发(作者：车睿聪)
连铸减少铸坯氧化铁皮
方案
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
连铸减少铸坯氧化铁皮方案
一、减少氧化铁皮的意义
目前铸造一车间连铸机主要生产20＃、45＃钢坯，生产过程
中，铸坯表面产生大量的氧化铁皮，铸坯出拉矫机后，氧化铁皮大块
大块的脱落，既影响铸坯质量及钢水收得率，同时也造成氧化铁皮清
理量大，清理困难。
因而减少和防止连铸坯在冷却过程中的氧化，对提高成材率具有
十分重要的意义。解决这个问题，可有效的提高产量、减少单位成品
的金属消耗、降低成本，得到显著的经济效益。
二、氧化铁皮形成机理
高温钢水在连铸结晶器内凝固成型，形成一定厚度的坯壳，铸坯
出结晶器后表面温度较高，暴露在空气中，与氧气及二冷室的水蒸汽
发生反应，生成氧化铁。具体反应式如下：
⑴、钢与氧气的反应：
2Fe+O
2
=2FeO
3Fe+2O
2
=Fe
3
O
4
2Fe
3
O
4
+1/2O
2
=3Fe
2
O
3
⑵、钢与水的反应：
Fe+H
2
O=FeO＋H
2
3Fe+4H
2
O=Fe
3
O
4
＋4H
2
3FeO+H
2
O=Fe
3
O
4
＋H
2
由以上反应可知，连铸坯表面的氧化铁在整个厚度上不仅仅是一
种氧化铁，最多可能存在三种氧化铁，从外到内Fe
2
O
3
、Fe
3
O
4
、FeO
同时存在。而且形貌、成分、结构不同的氧化层与基体的结合力不
同，FeO为面心立方、晶轴为，Fe
3
O
4
为立方晶体，晶轴为，面心立
方的FeO分解成立方晶体的Fe
3
O
4
，组织结构转变，体积产生膨胀，
这就是高温铸坯表面产生氧化铁皮并容易脱落的原因。
三、铸坯氧化的影响因素
1、钢水温度的影响
钢水温度高，钢坯出结晶器后温度也相应增高，氧化铁皮的生成
几率增大。目前，我司连铸钢水受生产节奏及钢包、中间包保温效果
差，散热快等因素的影响，上台温度普通偏高，这是造成铸坯氧化铁
皮厚的一个主要原因。
2、钢中化学成份的影响
钢中的一些合金元素对于连铸坯表面氧化铁皮的生成速度也有一
定的影响，其中碳、硅、镍、铜、硫促进氧化铁皮形成，锰、铝、铬
可以减缓氧化铁皮的形成。因而在生产过程中，降低易产生氧化铁皮
的合金元素含量，有利于减少铸坯氧化铁皮的生成。目前我司主要生
产普通碳素结构钢，钢中铝含量比较低，这也是铸坯氧化铁皮厚的原
因之一。
3、冷却制度的影响
二次冷却制度，对钢坯的氧化影响较大，连铸机二冷全部采用气
雾水冷却，如果冷却均匀，钢坯得到良好的冷却，可以减轻表面的氧
化，目前我司连铸机二冷室的气雾冷却效果不是很好，冷却水的雾化
效果较差，同时二冷室内漏水严重，大量的水直接喷到铸坯表面，造
成铸坯冷却不均，因而很容易产生大量的氧化铁皮。
4、拉速的影响
理论上分析，拉速越快，铸坯在二冷室与水气接触的时间短，铸
坯的氧化程度也会减弱，目前由于受生产节奏的限制，拉速都偏低，
因而铸坯表面氧化都比较严重。
四、减少铸坯氧化铁皮的措施
针对以上分析，为控制铸坯氧化，减少氧化铁皮的生成量，特制
订以下控制措施：
1、适当提高钢中锰、铝含量。
目前，为防止连铸絮水口，钢水中铝含量控制较低，在连铸采用
大水口开浇，塞棒自动控制投入使用后，建议适当提高钢中铝含量。
2、稳定中间包钢水过热度，避免高温吊包。
中间包钢水过热度最佳控制范围为20～30℃，但由于目前生产
节奏不稳定，钢包、中间包保温效果差，连铸钢水温度控制时高时
低。因而稳定生产节奏，尽可能降低连铸钢水温度，控制合适的中间
包钢水过热度，是减少铸坯氧化铁皮量的一个重要措施。
3、优化二次冷却制度
目前需要解决的主要问题有：
⑴、二冷段支承辊全部采用开路冷却，开路冷却水从管路喷出
时，有不少直接淋到铸坯表面，造成铸坯局部发黑。因而要对开路冷
却水出水口进行改进，防止冷却水直接喷到铸坯表面。
⑵、二冷室喷淋环及喷嘴连接管路漏现象较多，要想办法解决。
⑶、合理调节气水雾化比，保证二冷水的雾化效果，目前根据现
场多次调整，二冷压缩空气的二次调节合适压力为～，各班在启铸生
产过程中，要及时到二冷室压缩空气压力调节阀站观察二冷压缩空气
的压力情况，调整到合适范围。
⑷、调整各区冷却强度，避免铸坯在冷却过程中回温过大。
小断面各区水量分配比调整为：45：40：15
大断面各区水量分配比调整为：50：40：10
⑸、保证二冷密封效果。前期在设备安装过程中，二冷室开了不
少的孔洞，密封效果差，建议进行彻底的封闭。
4、提高拉速，在过热度稳定的情况下尽可能保持恒速拉坯，不
要频繁变动拉坯速度，以免造成铸坯回温过大。
5、铸坯出二冷室后，建议设计制作铸坯二冷段保温罩，一是保
证生产高碳钢、高合金钢铸坯的内部质量，同时也可减缓铸坯表面氧
化铁皮的生成。
编制：铸锻技术中心朱庆桂
2014年4月5日