連鑄連軋原理課件1

1、連鑄連軋技術(shù)連鑄連軋技術(shù)鋼變成材的中間環(huán)節(jié)連鑄生產(chǎn)過程連鑄生產(chǎn)過程通過鋼包運(yùn)載裝置，把裝有鋼水的鋼包，運(yùn)送到連鑄機(jī)上方；經(jīng)鋼包底部的流鋼孔把鋼水注入到中間包內(nèi)；打開中間包塞棒(或滑動水口)后，鋼水流入到下口用引錠桿頭堵塞并能上下振動的結(jié)晶器中；鋼液沿結(jié)晶器周邊冷凝成坯殼；當(dāng)結(jié)晶器下端出口處坯殼有一定厚度時，帶有液心并和引錠裝置連在一起的鑄坯在拉坯機(jī)驅(qū)動下，離開結(jié)晶器沿著由弧形排列的夾輥支撐下移。同時，鑄坯被二次冷卻裝置進(jìn)一步冷卻并繼續(xù)凝固；進(jìn)入拉矯機(jī)后脫去引錠裝置，鑄坯在全部凝固或帶有液心狀態(tài)下被矯直；在水平位置被切割成定尺長度，由運(yùn)坯裝置運(yùn)送到規(guī)定地點。鋼水鋼水 中間罐中間罐 在結(jié)晶器內(nèi)冷凝

2、在結(jié)晶器內(nèi)冷凝 二次冷卻進(jìn)一步冷凝二次冷卻進(jìn)一步冷凝 拉坯矯直輥對鑄坯進(jìn)行邊移動、邊彎曲、邊矯直拉坯矯直輥對鑄坯進(jìn)行邊移動、邊彎曲、邊矯直 切割切割 去毛刺去毛刺 噴印噴印 輸出輥道運(yùn)出輸出輥道運(yùn)出 精整精整 熱軋熱軋 熱軋（經(jīng)過熱軋（經(jīng)過HCR、DHCR、DHR）外供外供1.1 連鑄技術(shù)概念：將鋼水連續(xù)注入水冷結(jié)晶器，待鋼水凝成硬殼后從結(jié)晶器出口連續(xù)拉出或送出，經(jīng)噴水冷卻（二冷），全部凝固后切成坯料或直送軋制工序的鑄造坯料，以上過程就是連續(xù)鑄鋼，其生產(chǎn)出的坯料稱為連續(xù)鑄坯（連鑄坯）。1.1 連鑄技術(shù)模鑄模鑄過程：把鋼水澆鑄在由生鐵制造的若干個鋼錠模。本質(zhì)：鋼水的熱量傳遞給鋼錠模，鋼由液態(tài)（鋼

3、水）固態(tài)（鋼錠）。方法：上鑄法、下鑄法鋼材加工流程鋼材加工流程鋼錠初軋 鋼坯成型軋制鋼材初軋（開坯）。初軋機(jī)設(shè)備龐大，需要很大的電機(jī)驅(qū)動，投資很大。煉鋼爐容量增大，鋼錠重量增加。要求大的初軋機(jī)。能否直接將鋼水鑄成一根鋼坯？1.1 連鑄技術(shù)鋼水直接鑄成接近最終產(chǎn)品尺寸的鋼坯。這一想法經(jīng)過一百多年的努力探索，終于使該技術(shù)在上世紀(jì)70年代開始大規(guī)模用于實際，并逐步形成了今天的連鑄技術(shù)。主要設(shè)備由鋼包、中間包、結(jié)晶器、結(jié)晶器振動裝置、二次冷卻和鑄坯導(dǎo)向裝置、拉坯矯直裝置、切割裝置、出坯裝置等部分組成。1.1 連鑄技術(shù)與傳統(tǒng)模鑄相比較與傳統(tǒng)模鑄相比較（1）鑄坯表面細(xì)晶層；鋼水在結(jié)晶器內(nèi)得到迅速而均勻的冷

4、卻凝固，形成較厚的細(xì)晶表面凝固層，無充分時間生成柱狀晶區(qū)。（2）缺陷少；連續(xù)澆鑄可避免形成縮孔或空洞，同時無鑄錠之頭尾剪切。（3）質(zhì)量穩(wěn)定；整罐鋼水的連鑄自始至終的冷卻凝固時間接近，連鑄坯縱向成分偏差可控制在10以內(nèi)，遠(yuǎn)比模鑄鋼錠為好；（4）節(jié)約能源、簡化工藝、改善勞動條件、便于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化等優(yōu)點連鑄機(jī)類型連鑄機(jī)類型按鑄坯斷面分類連鑄機(jī)類型連鑄機(jī)示意圖連鑄機(jī)示意圖機(jī)型的特點（1）立式連鑄機(jī)：結(jié)晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列優(yōu)點： 無彎曲變形、冷卻均勻，裂紋少。 夾雜物容易上浮。缺點：設(shè)備高，建設(shè)費(fèi)用大。鋼液靜壓大，容易產(chǎn)生鼓肚。機(jī)型的特點（2）立彎式連鑄機(jī)結(jié)晶器下有垂直段，鑄坯通

5、過拉坯輥后（鋼水完全凝固或接近完全凝固），用頂彎機(jī)使鑄坯彎曲，進(jìn)入圓弧段。優(yōu)點：機(jī)身高度比立式低；有垂直段，夾雜物容易上浮且分布均勻；水平出坯，可以適當(dāng)加長機(jī)身，鑄坯的定尺不受限制；缺點：鑄坯在一點彎曲，一點矯直，容易形成裂紋；要求全凝固矯直，限制了生產(chǎn)率。機(jī)型的特點（3）帶直線段的弧形連鑄機(jī)有垂直段，夾雜物容易上浮，具有立彎式連鑄機(jī)的優(yōu)點；多點彎曲。減小應(yīng)力集中，裂紋少；可在未完全凝固進(jìn)入弧形段，故可以提高生產(chǎn)率，增大拉速。例如：寶鋼板坯連鑄機(jī)：直線段：2.55m彎曲半徑：48.5/22.5/16.5/12/9.555m矯直半徑：9.555/11.5/16/31m連鑄機(jī)長度：39.39m機(jī)型

6、的特點（4）弧形連鑄機(jī)分為弧形結(jié)晶器和直結(jié)晶器兩種優(yōu)點：機(jī)身高度為立式連鑄機(jī)的1/21/3, 占地面積和立彎式相同，基建費(fèi)用低；鋼液靜壓小，鼓肚、裂紋等缺陷少；加長機(jī)身容易，可高速澆鑄，生產(chǎn)率高。機(jī)型的特點缺點：機(jī)器設(shè)備占地面積較立式大；內(nèi)弧夾雜物容易集聚；弧形結(jié)晶器加工較復(fù)雜；直結(jié)晶器在出口處為弧形和直線切點，容易漏鋼。機(jī)型的特點（5）橢圓型連鑄機(jī)（超低頭連鑄機(jī)）優(yōu)點：機(jī)身高度低，廠房高度降低；多次變形，每次變形量不大，鑄坯質(zhì)量好；鋼液靜壓小，坯殼鼓肚量小，質(zhì)量好。缺點結(jié)晶器內(nèi)夾雜物不能上浮分離，且內(nèi)弧集聚；多半徑，連鑄機(jī)的對弧、安裝、調(diào)整困難，設(shè)備較復(fù)雜。機(jī)型的特點（6）水平連鑄機(jī)高度僅為

7、立式連鑄機(jī)的1/101/10，節(jié)約基建費(fèi)用；技術(shù)不成熟。主要應(yīng)用類型主要應(yīng)用類型立式連鑄機(jī)立式連鑄機(jī)立彎式連鑄機(jī)立彎式連鑄機(jī)弧形連鑄機(jī)弧形連鑄機(jī)優(yōu)點鋼水中夾雜易于上浮排除，凝殼冷卻均勻?qū)ΨQ，不受彎曲矯直應(yīng)力。降低設(shè)備高度，將完全凝固的鑄坯頂彎成90度角，在水平方向出坯，消除了定尺長度的限制，降低了設(shè)備的投資?；⌒芜B鑄機(jī)大大降低了設(shè)備的高度，僅為立式的1/21/3，投資少，操作方便，利于拉速的提高，缺點設(shè)備高度大，建設(shè)投資大，且鋼水靜壓力大易使鋼坯產(chǎn)生鼓肚變形。但缺點是鑄坯受彎曲矯直應(yīng)力，易產(chǎn)生裂紋。內(nèi)外弧冷卻欠均勻，彎曲矯直應(yīng)力較大及夾雜物在內(nèi)弧側(cè)聚集的缺點，故對鋼水純凈度要求更高。應(yīng)用適用于

8、裂紋敏感性高的合金，如因康800合金。適用于凝固速率慢，熱塑性較好的合金，如SUS304等。適用于Q235等普碳鋼。連鑄機(jī)類型圖1 連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)1.2 連鑄的發(fā)展史連續(xù)澆鑄思想的啟蒙階段(18401930年) 1840年美國人塞勒斯(Sellers)獲得了連續(xù)鑄鉛的專利。1856年英國人貝塞麥(Henry Bessemer) 采用雙輥連鑄機(jī)澆鑄出了金屬錫箔、鉛板和玻璃板，并獲專利。圖2圖11.2 連鑄的發(fā)展史1.2.1 早期嘗試美國亞瑟（B.Atha）（1866年）和德國工程師戴倫（R.M.Daelen）(1877年)最早提出以水冷、底部敞口固定結(jié)晶器為特征的常規(guī)連鑄概念。前者采用一個底部敞開、

9、垂直固定的厚壁鐵結(jié)晶器并與中間包相連，施行間歇式拉坯；后者采用固定式水冷薄壁銅結(jié)晶器、施行連續(xù)拉坯、二次冷卻，并帶飛剪切割、引錠桿垂直存放裝置。19201935年間，連鑄過程主要用于有色金屬，尤其是銅和鋁的領(lǐng)域。1.2 連鑄的發(fā)展史鋼的連鑄要困難的多。鋼的熔化溫度高，導(dǎo)熱性差，不容易在短時間內(nèi)形成足夠厚的外殼，外殼很容易拉斷。煉鋼生產(chǎn)的大爐容量、高澆鑄溫度和鋼本身比熱低，這些在有色金屬生產(chǎn)中未曾遇到過。一項最重要的開拓性工作是如何提高一臺連鑄機(jī)的澆鑄能力（澆鑄斷面、澆鑄流數(shù)、澆鑄速度0.6m/min），最關(guān)鍵的是澆鑄速度。高速澆鑄方法：結(jié)晶器相對鑄坯移動，增厚鑄坯的坯殼。1.2 連鑄的發(fā)展史1

10、913年，瑞典人皮爾遜提出結(jié)晶器以可變的頻率和振幅做往復(fù)振動的想法。1933年德國人容漢斯（S.Junghans）真正將這一想法付諸實施。1.2 連鑄的發(fā)展史振動結(jié)晶器的構(gòu)想和付諸實施，不僅使?jié)茶T速度提到一個較高的水平，而且是連鑄技術(shù)成為通向鋼鐵領(lǐng)域發(fā)展的基石。連續(xù)鑄鋼技術(shù)：上世紀(jì)40年代的試驗開發(fā) 50年代開始步入工業(yè)生產(chǎn) 60年代弧形鑄機(jī)的出現(xiàn) 70年代由能源危機(jī)推動的大發(fā)展 80年代日趨成熟的技術(shù) 90年代面臨新的變革1.2 連鑄的發(fā)展史40年代連續(xù)鑄鋼的試驗開發(fā)在40年代鋼的連鑄試驗開發(fā)主要集中在美國和歐洲。雖然振動式結(jié)晶器是鋼得以順利連鑄的開創(chuàng)性的技術(shù)關(guān)鍵，但真正有效防止坯殼與結(jié)晶器

11、粘結(jié)的突破性進(jìn)展的技術(shù)貢獻(xiàn)，應(yīng)當(dāng)歸功于英國人哈里德（Halliday）提出的“負(fù)滑脫”概念，這有改善潤滑、減輕粘結(jié)的優(yōu)點，更便于實現(xiàn)高速澆鑄。50年代開始步入工業(yè)化初期的連鑄設(shè)備大部分裝在特殊鋼生產(chǎn)廠。設(shè)備設(shè)計主要被容漢斯、羅西和原蘇聯(lián)包攬，機(jī)型主要是立式。50年代制造的40臺連鑄機(jī)中，有25%是立彎式。1.2 連鑄的發(fā)展史世界上第一臺工業(yè)生產(chǎn)性連鑄機(jī)是1951年在原蘇聯(lián)紅十月鋼廠投產(chǎn)的立式半連續(xù)式裝置。它是雙流機(jī)，斷面尺寸180mm600mm。作為連續(xù)式澆鑄的鑄機(jī)是1952年建在英國巴路鋼廠的雙 流立彎式鑄機(jī)，其生產(chǎn)斷面尺寸為50mm50mm 和90mm 90 mm的小方坯。寬板坯鑄機(jī)于19

12、59年建在原蘇聯(lián)的新列別茨克廠。日本住友和羅西為新日鐵光廠提供的世界上第一臺不銹鋼寬板坯連鑄機(jī)在1960年12月投產(chǎn)，寬度為1050mm。在整個50年代，連續(xù)鑄鋼技術(shù)盡管開始步入工業(yè)生產(chǎn)，但產(chǎn)量很少，1960年的產(chǎn)量僅為115萬噸，連鑄比僅為0.34。1.2 連鑄的發(fā)展史60年代弧形鑄機(jī)引發(fā)的一場革命采用了弧形連鑄后，連鑄技術(shù)的應(yīng)用才實現(xiàn)了一次真正的突破，不僅提高了生產(chǎn)率，降低了設(shè)備投資，而且更有利于安裝在原有的鋼廠內(nèi)。1952年德國人歐薩波爾提出弧形連鑄機(jī)的概念。瑞士馮莫斯于1956年也申請了同一思路的弧形連鑄機(jī)專利。1960年徐寶昇教授也設(shè)計了一臺澆200mm200mm方坯的弧形鑄機(jī)。最先把弧形結(jié)晶器連鑄機(jī)的設(shè)想付諸工業(yè)性試驗的卻是德國曼內(nèi)斯曼公司。到上世紀(jì)60年代末，鑄機(jī)總數(shù)已達(dá)200多臺，盡管總的設(shè)備能力已近5000萬t/a,但實際上連鑄鋼的產(chǎn)量只有2600萬t/a。1.2 連鑄的發(fā)展史70年代兩次能源危機(jī)推動了連鑄技術(shù)迅速發(fā)展經(jīng)歷了1973年1974年第一次全球能源危機(jī)之后，積極采用連鑄的勢頭更加強(qiáng)烈。1979年的第二次能源危機(jī)成為推動了連鑄的飛速發(fā)展的主要動力。70年代連鑄技術(shù)的大發(fā)展在不斷改善產(chǎn)品質(zhì)量和提高鑄機(jī)生產(chǎn)率基礎(chǔ)上取得的，而兩次能源危機(jī)又正好為推動連鑄的發(fā)展提供了客觀契機(jī)。從上