連 鑄基礎理論

1、1冶金概論 -連鑄主講：冶金工程系 孫麗娜(教授)2主要內容一、概 述二、生產模擬三、生產工藝四、連鑄設備五、工藝參數3一、概 述1.連鑄的發(fā)展概況2.連鑄機的特點3.連鑄機的機型41.連鑄的發(fā)展概況 連鑄是將成分、溫度合格的鋼液通過連鑄機直接連鑄是將成分、溫度合格的鋼液通過連鑄機直接鑄成鋼坯的工藝。鑄成鋼坯的工藝。 鋼液凝固成型有兩種方法：鋼液凝固成型有兩種方法： 模注模注獲得鋼錠獲得鋼錠 連鑄連鑄獲得鋼坯獲得鋼坯一般鋼材的生產工藝是：一般鋼材的生產工藝是： 若采用模注若采用模注鋼錠鋼錠軋制或鍛壓軋制或鍛壓鋼坯鋼坯軋制軋制鋼材鋼材若采用連鑄若采用連鑄 鋼坯鋼坯軋制軋制鋼材鋼材5連鑄的特點 1

2、）節(jié)省工序縮短流程2）提高金屬收得率3）降低能量消耗4）機械化和自動化程度高5）產品質量提高6 連鑄液體金屬是19世紀提出的。最初只能用于澆鑄低熔點的有色金屬。1933年現代連鑄之父容漢斯提出連鑄振動系統(tǒng)，1943年建成第一臺實驗性連鑄機。80年代后世界各國連鑄技術迅速發(fā)展。 目前國外對于中低碳鋼、普通高碳鋼、沸騰鋼代用鋼、低合金鋼、彈簧鋼、軸承鋼等已實現連鑄。72連鑄工藝流程 打開鋼包底部的滑動水口 鋼水從鋼包流入中間包當中間包里的鋼液面達到一定高度時打開中間包底部的滑動水口鋼水流入到強制水冷的結晶器當結晶器內鋼液面達到 一定高度時并且鋼液四周已凝固成具有一定厚度的坯殼啟動拉矯機咬住引錠桿向

3、下移動因鋼水與引錠桿黏結一起故鋼水被拉出結晶器鋼坯進入二冷區(qū)因坯殼很薄內部是鋼液故噴水冷卻完全凝固的鋼坯經矯直切成所需長度。8 我國于1957年開始連鑄試驗研究，80年代采用自行研制開發(fā)和引進相結合的方法，使連鑄技術得到很快發(fā)展，目前我國轉爐煉鋼連鑄比100%，電爐煉鋼連鑄比近70%。93.連鑄機的機型立式連鑄機：立式連鑄機： 鋼水從結晶器內開始凝固到鑄坯完全凝固后切成定尺，鑄坯始終沿直線運動，中間包、結晶器、導輥、拉坯輥和切割機都沿直線布置。優(yōu)優(yōu) 點：點： 四周冷卻均勻，不易產生內部和表面裂紋，有利于夾雜物上?。蝗比?點：點： 設備高度大，投資費用高，鑄坯斷面和定尺長度及拉速受到限制。10立

4、彎式連鑄機：立彎式連鑄機： 可適應較長定尺的要求（2m），鋼水從結晶器開始凝固，完全凝固后進入彎曲段，在水平方向出坯，鑄機的中間包、結晶器、導輥、引錠桿沿垂線布置，拉矯機、切割機沿水平布置。缺缺 點：點： 高度比立式下降，但由于增加了一次彎曲和矯直，易造成裂紋。11弧型連鑄機： 設備高度明顯下降，能夠適應提高拉速和加大斷面的要求又分為:直弧型連鑄機: 采用直結晶器從結晶器下保留2m直線段,然后為弧型段,鑄坯由直變彎,最后通過拉矯機將弧形坯矯直;優(yōu)點:夾雜物易上浮,且比立彎式高度低;全弧型連鑄機: 鑄坯的運動軌跡是一條弧線.結晶器,二冷段全為弧型,拉矯機、切割機和出坯系統(tǒng)布置在水平線上.12橢圓

5、連鑄機：橢圓連鑄機： 又稱帶有多點矯直的弧型連鑄機，又稱超低頭連鑄機。它分段依次改變圓弧部分的曲率半徑，使結晶器和二冷段夾棍布置在1/4橢圓上。這種結構的機型除了弧形區(qū)是采用多半徑外，其它基本特點與弧型連鑄機相同。該機型與純凈鋼水的生產技術相結合，可生產無缺陷鑄坯。13水平連鑄機：水平連鑄機： 其主要設備結晶器、二冷裝置、拉矯機和切割設備等均不止在水平線上，水平連鑄機的結晶器和中間包是緊密相連的，在中間包水口和結晶器連接處安裝有分離環(huán)。此外，拉坯時結晶器不振動，而是拉坯機帶著鑄坯作“拉-反推-?！辈煌M合的周期運動。14二、生產模擬連鑄工位全景連鑄生產模擬15三、連鑄生產工藝161.上引錠桿

6、油缸驅動引錠桿放到中間軌道送入拉矯機引錠桿經二冷段入結晶器上100-150mm反向至 結 晶 器 下 口150mm處拉矯機引錠桿夾緊定位完成安裝操作.172.開 澆 精煉處理后鋼水連鑄回轉臺加保溫蓋轉至澆注工位中間包小車至澆注工位中間包基座下降水口與結晶器對中開大包水口中間包加保溫劑開中間包滑動水口實現開澆183.啟車拉矯啟啟 車車: : 從中間包開澆到拉矯機啟動時間為10-15s,開始拉坯速度為0.5m/min。2min后達正常速度,之后根據鋼水過熱度調整拉速,啟動拉矯機同時結晶器振動,二冷噴水;加保護渣加保護渣: : 中間包開澆后加保護渣,勤加少加,均勻覆蓋;0.5-0.6kg/t;拉拉

7、坯坯: :結晶器液面波動80-120mm3mm;矯矯 直直: : 鑄坯在高溫下通過拉矯機連續(xù)矯直,使弧形坯變成直線鑄坯.194.脫引錠桿 引 錠 桿 頭 部凹槽與注入結晶器鋼水接觸凝固成凸臺，將鑄坯與引錠桿掛接一起，拉出拉矯機后，將引錠頭抬起，實現鑄坯與引錠桿分離。205.切 割 鑄坯切割長度由PLC系統(tǒng)自動調節(jié)，當滿足用戶和下部工序要求時，夾鉗夾住鑄坯并與之同步，切割槍開始工作，切割完畢，夾鉗松開，切割機復位。216.鋼包更換 根據回轉臺上重力傳感器指示的鋼水狀態(tài)，在澆注近結束時控制滑動水口開度，根據大包下渣檢測裝置測定下渣情況，關閉水口。大包提起，脫長水口，回轉180，將待澆鋼包旋至中間包

8、上方，實現多爐連澆。227.中間包更換 根據包襯和浸入式水口壽命決定，一般10-15次。更換過程：更換過程： 大包長水口關閉后，提升并脫長水口，至中間包液面高度200mm時，關中包滑動水口并停拉矯，中包升起至待機位，另一預熱好的中包開到澆鋼位，機座下降，對中水口，按開澆操作進行。238.停 車 大包和中包滑動水口關閉。當中包水口關閉時向結晶器內加冷鋼，以加速尾坯凝 固 。 降 低 拉 速 到0.5m/min，同時二冷強度下降。待尾坯凝固后，將其拉出。24四、連鑄設備251.鋼包及回轉臺作作 用：用： 存儲鋼水，并將鋼水運輸至連鑄機，同時底部設吹Ar管起精煉作用；結構與功能：結構與功能： 由本體

9、、滑動水口連接板、透氣磚、傾翻吊環(huán)組成；滑動水口：滑動水口： 由上、下滑板、彈性壓緊裝置、開關驅動機構及座磚組成。26回轉臺作用：回轉臺作用： 運載鋼包并支撐鋼包進行澆注；結構與功能：結構與功能： 鋼結構、旋轉裝置、鎖定裝置、升降裝置組成； 設置在鋼水跨和澆注跨之間，向中包提供鋼水。272.中間包及中間包車中間包作用：中間包作用： 介于大包和結晶器之間，接受來自大包的鋼水，并向結晶器分流，起到減壓、穩(wěn)流、除渣、儲鋼分流、均勻溫度和成分的作用；結結 構：構： 呈“T”型，由包體、包蓋組成，底部設有滑動水口機構，浸入式水口及夾持裝置，并設溢流槽。28中間包車作用：中間包車作用： 將中間包從預熱位置

10、運到澆注位置，澆注完畢從澆注位置運回預熱位置，澆注時支撐中間包。293.等離子加熱裝置加熱原理：加熱原理： 通過高壓能將氣體電離成離子，通過離子運動形成電弧，經中間包鋼水，返回電極形成電流回路，電弧將熱量通過輻射加熱中間包鋼水，調整等離子槍的功率，控制中間包鋼水的溫度。304.結晶器及振動臺作作 用：用： 使?jié)沧⒌浇Y晶器的鋼水凝固成均勻的坯殼，以便承受鋼水靜壓力，使鑄坯順利拉出，防止漏鋼；結構及功能：結構及功能： 結晶器本體由結晶器銅管、外水套、內水套、電磁攪拌裝置和冷卻水系統(tǒng)組成，足輥用于支撐導向坯殼很薄的鑄坯。31振動臺作用：振動臺作用： 振動使結晶器內壁獲得良好潤滑，減少摩擦力，防止內壁

11、粘結；結結 構：構： 采用偏心四連桿機構；振動臺驅動裝置：振動臺驅動裝置： 由電機通過齒輪箱驅動偏心機構，產生正弦振動，并通過四連桿機構將運動傳動到振動臺，使結晶器上下振動。325.電磁攪拌設備作作 用：用： 改善鑄坯表面和內部質量，擴大連鑄鋼種，主要安裝在結晶器、二冷區(qū)、凝固末端，減少表面和皮下氣泡，改善偏析、疏松；原原 理：理： 應用移動磁場在凝固前沿的液體產生對流運動，通過電磁攪拌的離心作用使夾雜物離開壁面而聚集，同時打斷柱狀晶晶梢，防止疏松。336.二冷段作作 用用: : 鑄坯拉出結晶器時,坯殼很薄,內部為液態(tài),為使其凝固,在結晶器和足輥后設置了二次冷卻導向裝置,采用直接噴水和氣水冷卻

12、兩種方式冷卻;結結 構構: : 由活動導向段和弧形導向段組成。347.拉矯機作作 用：用： 根據工藝選擇拉坯速度，在允許變形條件下，進行多點矯直并在水平方向將鑄坯送至切割機；結結 構：構： 主框架、上輥、下輥、壓下定位裝置和主傳動裝置組成。358.切割機作作 用：用： 根據要求將矯直后的鑄坯切割成定尺或倍尺；結結 構：構： 主框架、切割小車、切割槍、驅動系統(tǒng)和供水系統(tǒng)組成。369.引錠桿存放裝置作作 用：用： 引錠桿與鑄坯脫離后，應及時將引錠桿存放起來，并在下次澆注前通過與拉輥配合，將其送入結晶器；結結 構：構： 引錠桿由引錠桿頭和引錠桿本體組成；各節(jié)之間由銷軸聯(lián)接；材質為高強度合金鋼。37五、工藝參數381.澆注溫度的確定概概 念：念： 指中間包鋼水溫度，由合適的過熱度+鋼種的液相線溫度確定； 在一包鋼水澆注1/4時過熱度最大，澆注結束時最低。過熱度高，拉速低則漏鋼危險增加，柱狀晶發(fā)達，中心偏析重；過熱度低，拉速高，漏鋼幾率減少，中心偏析輕，夾雜上浮困難。392.拉速確定拉速的概念： 指每分鐘拉出的鑄坯長度；確定原則： 拉速高，鋼水在結晶器內停留時間短，坯殼薄；反之，形成厚坯殼。出結晶器時坯殼厚度應為12-14mm；拉速分為： 起步拉速和工作拉速403.一冷確定一冷作用：一冷作用： 指結晶器冷卻作用，是確保在其中形成一定厚度的坯殼；結晶器內坯殼