連鑄工藝、設(shè)備--00連鑄的發(fā)展

1、連鑄工藝與設(shè)備連鑄工藝與設(shè)備l內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一一. .連鑄的發(fā)展連鑄的發(fā)展二二. .連鑄設(shè)備及主要工藝參數(shù)連鑄設(shè)備及主要工藝參數(shù)三三. .鋼液凝固的基本原理鋼液凝固的基本原理四四. .連鑄坯凝固與傳熱連鑄坯凝固與傳熱五五. .連鑄操作工藝連鑄操作工藝 六六. .中間包冶金中間包冶金七七. .連鑄保護(hù)澆注連鑄保護(hù)澆注八八. .連鑄保護(hù)渣及覆蓋劑連鑄保護(hù)渣及覆蓋劑九九. .結(jié)晶器冶金結(jié)晶器冶金十十. .連鑄坯質(zhì)量控制連鑄坯質(zhì)量控制 緒論緒論 連鑄的發(fā)展連鑄的發(fā)展一一. .鑄鋼生產(chǎn)及分類鑄鋼生產(chǎn)及分類1. 1.鑄鋼的任務(wù)：鑄鋼的任務(wù)：l將成分合格的鋼水鑄成適合于軋鋼和將成分合格的鋼水鑄成適合于

2、軋鋼和鍛壓加工所需要的一定形狀的固體鍛壓加工所需要的一定形狀的固體（連鑄坯或鋼錠）。（連鑄坯或鋼錠）。2. 2.鑄鋼工藝方法：鑄鋼工藝方法：A.A.模鑄：模鑄：l將鋼液注入鑄鐵制作的鋼錠模內(nèi)，冷將鋼液注入鑄鐵制作的鋼錠模內(nèi)，冷卻凝固成鋼錠的工藝過程。卻凝固成鋼錠的工藝過程。B.B.連鑄：連鑄：l將鋼液連續(xù)不斷地注入水冷結(jié)晶器內(nèi)，將鋼液連續(xù)不斷地注入水冷結(jié)晶器內(nèi)，連續(xù)獲得鑄坯（方坯、板坯、圓坯、連續(xù)獲得鑄坯（方坯、板坯、圓坯、異型坯等）的工藝過程。異型坯等）的工藝過程。l模鑄與連鑄生產(chǎn)流程比較：模鑄與連鑄生產(chǎn)流程比較：3 3. .連鑄生產(chǎn)工藝流程：連鑄生產(chǎn)工藝流程：l鋼水鋼水鋼包鋼包中間包中間包

3、結(jié)晶器（振動(dòng)）結(jié)晶器（振動(dòng)）二次冷卻區(qū)（噴水）二次冷卻區(qū)（噴水）拉矯機(jī)拉矯機(jī)切切割裝置割裝置輸送輥道輸送輥道二二. .連鑄技術(shù)的發(fā)展概況連鑄技術(shù)的發(fā)展概況1. 1.國外連鑄技術(shù)的發(fā)展概況國外連鑄技術(shù)的發(fā)展概況 1919世紀(jì)中期：貝塞麥提出連續(xù)澆注液態(tài)金世紀(jì)中期：貝塞麥提出連續(xù)澆注液態(tài)金屬的設(shè)想。屬的設(shè)想。 2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代：連鑄成功用于有色金屬生年代：連鑄成功用于有色金屬生產(chǎn)。產(chǎn)。2020世紀(jì)世紀(jì)4040年代：第一年代：第一 臺(tái)澆注鋼水的試驗(yàn)性臺(tái)澆注鋼水的試驗(yàn)性連鑄機(jī)誕生。連鑄機(jī)誕生。2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代：工業(yè)年代：工業(yè) 應(yīng)用時(shí)期。應(yīng)用時(shí)期。2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代：穩(wěn)

4、步發(fā)展時(shí)期年代：穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期 2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代：迅猛發(fā)展時(shí)期。年代：迅猛發(fā)展時(shí)期。2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代：成熟全盛時(shí)期。年代：成熟全盛時(shí)期。2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代：近終形連鑄發(fā)展時(shí)期。年代：近終形連鑄發(fā)展時(shí)期。2. 2.我國連鑄技術(shù)發(fā)展概況我國連鑄技術(shù)發(fā)展概況2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代中期就進(jìn)行過連續(xù)鑄鋼的試年代中期就進(jìn)行過連續(xù)鑄鋼的試驗(yàn)研究；驗(yàn)研究；19641964年第一臺(tái)弧形板坯連鑄機(jī)在重鋼三廠年第一臺(tái)弧形板坯連鑄機(jī)在重鋼三廠投產(chǎn)；投產(chǎn)；2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代后期開始引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)年代后期開始引進(jìn)國外技術(shù)和設(shè)備；備；2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代提出了年代提

5、出了“以連鑄為中心，以以連鑄為中心，以煉鋼為基礎(chǔ)，以設(shè)備為保證煉鋼為基礎(chǔ)，以設(shè)備為保證”的連鑄生的連鑄生產(chǎn)組織方針；產(chǎn)組織方針；2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代至今，我國連鑄技術(shù)進(jìn)入快年代至今，我國連鑄技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。速發(fā)展時(shí)期。19951995年以來中國鋼產(chǎn)量和連鑄比年以來中國鋼產(chǎn)量和連鑄比年代199519961997199819992000200120022003鋼產(chǎn)量(Mt)95.36101.24108.91114.59123.95128.49152.66182.00223.34連鑄比(%)51.0460.0768.7076.6187.6286.9789.4494.1093.98*我國

6、是世界第一個(gè)年產(chǎn)鋼超我國是世界第一個(gè)年產(chǎn)鋼超2 2億噸的國家億噸的國家* *我國已連續(xù)我國已連續(xù)1212年鋼產(chǎn)量居世界第一位年鋼產(chǎn)量居世界第一位我國近幾年連鑄技術(shù)發(fā)展我國近幾年連鑄技術(shù)發(fā)展, ,實(shí)現(xiàn)速度與水平實(shí)現(xiàn)速度與水平同步高速增長，主要表現(xiàn)為：同步高速增長，主要表現(xiàn)為：高效連鑄技術(shù)普遍應(yīng)用高效連鑄技術(shù)普遍應(yīng)用鑄坯無清理率普遍鑄坯無清理率普遍90%90%薄板坯連鑄連軋緊湊流程迅速進(jìn)入世界先薄板坯連鑄連軋緊湊流程迅速進(jìn)入世界先進(jìn)行列進(jìn)行列電磁連鑄技術(shù)研究與應(yīng)用有顯著提高電磁連鑄技術(shù)研究與應(yīng)用有顯著提高三三. .連鑄機(jī)的主要設(shè)備及分類連鑄機(jī)的主要設(shè)備及分類1. 1.連鑄機(jī)（弧形）的主體設(shè)備連鑄機(jī)

7、（弧形）的主體設(shè)備鋼液澆注及承載設(shè)備：鋼液澆注及承載設(shè)備：鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、中間包車。鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、中間包車。成型及冷卻設(shè)備：成型及冷卻設(shè)備：結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置、二次冷卻裝置。結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置、二次冷卻裝置。拉坯矯直設(shè)備：拉坯矯直設(shè)備：拉坯矯直機(jī)、引錠裝置、脫引錠裝置、引錠桿收拉坯矯直機(jī)、引錠裝置、脫引錠裝置、引錠桿收集存放裝置。集存放裝置。切割設(shè)備：切割設(shè)備：火焰切割、機(jī)械剪切?；鹧媲懈?、機(jī)械剪切。出坯設(shè)備：出坯設(shè)備：輥道、冷床、拉鋼機(jī)、推鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、緩沖器、輥道、冷床、拉鋼機(jī)、推鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、緩沖器、火焰清理機(jī)、打號(hào)機(jī)等?；鹧媲謇頇C(jī)、打號(hào)機(jī)等。2. 2.連鑄機(jī)的分類

8、及特點(diǎn)連鑄機(jī)的分類及特點(diǎn)立式連鑄機(jī)立式連鑄機(jī)l從中間包到切割站等主要設(shè)備排列在一條垂直線上，從中間包到切割站等主要設(shè)備排列在一條垂直線上，整個(gè)機(jī)身矗立在車間地面上或布置在地下的深坑內(nèi)。整個(gè)機(jī)身矗立在車間地面上或布置在地下的深坑內(nèi)。A A 連鑄機(jī)占地面積小、設(shè)備緊湊；連鑄機(jī)占地面積小、設(shè)備緊湊；B B 高溫鑄坯無彎曲變形，鑄坯表面和內(nèi)部裂紋少；高溫鑄坯無彎曲變形，鑄坯表面和內(nèi)部裂紋少；C C鑄坯內(nèi)未凝固液體中夾雜物容易上浮，鋼水比較鑄坯內(nèi)未凝固液體中夾雜物容易上浮，鋼水比較“干干 凈凈”，夾雜物分布均勻，夾雜物分布均勻D D 二冷裝置和夾輥等結(jié)構(gòu)簡單，便于維修；二冷裝置和夾輥等結(jié)構(gòu)簡單，便于維修

9、；E E 機(jī)身高達(dá)機(jī)身高達(dá)20204040米，必須加高廠房或深挖地坑，基建米，必須加高廠房或深挖地坑，基建費(fèi)用昂貴；費(fèi)用昂貴；F F 因不能把鑄機(jī)高度增加過高，故只能降低拉速，生產(chǎn)因不能把鑄機(jī)高度增加過高，故只能降低拉速，生產(chǎn)率低；率低；G G鋼水靜壓力大，容易使凝固坯殼鼓肚，導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量鋼水靜壓力大，容易使凝固坯殼鼓肚，導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量惡化。惡化。1 1盛鋼桶；盛鋼桶；2 2中間罐；中間罐；3 3導(dǎo)輥；導(dǎo)輥；4 4結(jié)晶器；結(jié)晶器；5 5拉輥；拉輥；6 6切割裝置；切割裝置；7 7移坯裝置移坯裝置立彎式連鑄機(jī)立彎式連鑄機(jī) A A 機(jī)身高度降低，節(jié)省投資；機(jī)身高度降低，節(jié)省投資；B B水平方向出坯，

10、加長機(jī)身比較容易，水平方向出坯，加長機(jī)身比較容易，可實(shí)現(xiàn)高速澆注；可實(shí)現(xiàn)高速澆注；C C鑄坯內(nèi)未凝固鋼液中的夾雜物容易上鑄坯內(nèi)未凝固鋼液中的夾雜物容易上浮，夾雜物分布均勻；浮，夾雜物分布均勻；D D 鑄坯要經(jīng)過一次彎曲一次矯直，容易鑄坯要經(jīng)過一次彎曲一次矯直，容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；E E鑄機(jī)高度雖然降低，但基建費(fèi)用仍較鑄機(jī)高度雖然降低，但基建費(fèi)用仍較高。高?；⌒芜B鑄機(jī)弧形連鑄機(jī) A A 單點(diǎn)矯直弧形連鑄機(jī)單點(diǎn)矯直弧形連鑄機(jī)l結(jié)晶器呈弧形，二冷裝置布置在結(jié)晶器呈弧形，二冷裝置布置在1 14 4圓弧圓弧內(nèi)，全凝固后鑄坯在水平切點(diǎn)處進(jìn)入矯直內(nèi)，全凝固后鑄坯在水平切點(diǎn)處進(jìn)入矯直機(jī)。機(jī)。a a

11、 設(shè)備高度低，重量輕，投資費(fèi)用低，設(shè)備安設(shè)備高度低，重量輕，投資費(fèi)用低，設(shè)備安裝維護(hù)方便；裝維護(hù)方便；b b 鋼水靜壓力小，鼓肚、內(nèi)裂、偏析小，鑄坯鋼水靜壓力小，鼓肚、內(nèi)裂、偏析小，鑄坯質(zhì)量好；質(zhì)量好；c c 加長機(jī)身比較容易，可提高拉速，生產(chǎn)率高；加長機(jī)身比較容易，可提高拉速，生產(chǎn)率高；d d鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均勻，內(nèi)弧側(cè)存在夾雜鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均勻，內(nèi)弧側(cè)存在夾雜物的積聚。物的積聚。 弧形連鑄機(jī)機(jī)型示意圖弧形連鑄機(jī)機(jī)型示意圖a a全弧形連鑄機(jī)；全弧形連鑄機(jī)；b b多點(diǎn)矯直的弧形連鑄機(jī)多點(diǎn)矯直的弧形連鑄機(jī)多點(diǎn)彎曲、多點(diǎn)矯直連鑄機(jī)機(jī)型示意圖多點(diǎn)彎曲、多點(diǎn)矯直連鑄機(jī)機(jī)型示意圖 B B 多點(diǎn)矯直

12、弧形連鑄機(jī)多點(diǎn)矯直弧形連鑄機(jī)l鑄坯從弧形段過渡至直線段時(shí)，采用多點(diǎn)鑄坯從弧形段過渡至直線段時(shí)，采用多點(diǎn)矯直，將總的應(yīng)變分散到每一矯直點(diǎn)的應(yīng)矯直，將總的應(yīng)變分散到每一矯直點(diǎn)的應(yīng)變分量中去，使鑄坯固液界面變形率降低，變分量中去，使鑄坯固液界面變形率降低，實(shí)現(xiàn)帶液芯矯直而不易產(chǎn)生內(nèi)裂，有利于實(shí)現(xiàn)帶液芯矯直而不易產(chǎn)生內(nèi)裂，有利于提高拉速。提高拉速。C C直結(jié)晶器弧形連鑄機(jī)直結(jié)晶器弧形連鑄機(jī)a a保留有立式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；保留有立式連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；b b鑄坯采用帶液芯漸近彎曲成弧形，鑄鑄坯采用帶液芯漸近彎曲成弧形，鑄 機(jī)高度降低，建設(shè)費(fèi)用??；機(jī)高度降低，建設(shè)費(fèi)用??； c c兩相區(qū)易形成裂紋缺陷；兩相區(qū)易形成

13、裂紋缺陷；d d設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修維護(hù)難度大。設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修維護(hù)難度大。橢圓形連鑄機(jī)橢圓形連鑄機(jī)l鑄流軌跡由橢圓的鑄流軌跡由橢圓的1414及其水平切線組成。及其水平切線組成。A R=3A R=38 8米，鑄機(jī)高度低，適于老廠改造；米，鑄機(jī)高度低，適于老廠改造；B B鋼水靜壓力低，鑄坯鼓肚量小，中心裂紋鋼水靜壓力低，鑄坯鼓肚量小，中心裂紋及中間裂紋得到改善；及中間裂紋得到改善；C C投資?。煌顿Y??；D D結(jié)晶器內(nèi)夾雜物無上浮機(jī)會(huì)。結(jié)晶器內(nèi)夾雜物無上浮機(jī)會(huì)。橢圓形連鑄機(jī)機(jī)型示意圖橢圓形連鑄機(jī)機(jī)型示意圖 水平連鑄機(jī)水平連鑄機(jī)l中間包、結(jié)晶器、二冷裝置和拉坯裝中間包、結(jié)晶器、二冷裝置和拉坯裝置全部

14、放在地平面上呈直線水平分布。置全部放在地平面上呈直線水平分布。l水平連鑄機(jī)的三大技術(shù)關(guān)鍵：水平連鑄機(jī)的三大技術(shù)關(guān)鍵：A A 分離環(huán)的材質(zhì)、壽命和成本；分離環(huán)的材質(zhì)、壽命和成本；B B 結(jié)晶器內(nèi)的涂層和潤滑；結(jié)晶器內(nèi)的涂層和潤滑；C C 滿足拉滿足拉停停反推拉坯方式的拉坯機(jī)反推拉坯方式的拉坯機(jī)構(gòu)。構(gòu)。四四. .連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性1. 1.節(jié)省工序縮短流程；節(jié)省工序縮短流程；2. 2.提高金屬收得率；提高金屬收得率；3. 3.降低能量消耗；降低能量消耗；4. 4.生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動(dòng)化程度高；生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動(dòng)化程度高；5. 5.連鑄鋼種擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量日益提高。連鑄鋼種擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)

15、量日益提高。五五. .傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展與新的連鑄技術(shù)的開傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展與新的連鑄技術(shù)的開發(fā)發(fā)1. 1.傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展提高連鑄機(jī)生產(chǎn)率的主要措施提高連鑄機(jī)生產(chǎn)率的主要措施A. A. 提高澆注速度；提高澆注速度；B. B. 提高連鑄機(jī)作業(yè)率；提高連鑄機(jī)作業(yè)率；C. C. 提高連澆爐數(shù)。提高連澆爐數(shù)。高效連鑄：高效連鑄：高速度、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率、高高速度、高質(zhì)量、高效率、高作業(yè)率、高溫鑄坯。溫鑄坯。提高連鑄坯質(zhì)量需解決的問題提高連鑄坯質(zhì)量需解決的問題A.A.改善工藝控制生產(chǎn)無缺陷鑄坯，為實(shí)現(xiàn)直改善工藝控制生產(chǎn)無缺陷鑄坯，為實(shí)現(xiàn)直接熱送和直接軋制創(chuàng)造條件；接熱送和直接軋制創(chuàng)造條件；B.B.獲得內(nèi)部極為均質(zhì)的連鑄坯，以保證產(chǎn)品獲得內(nèi)部極為均質(zhì)的連鑄坯，以保證產(chǎn)品性能的均勻性；性能的均勻性；C.C.澆注過程的自動(dòng)監(jiān)控和計(jì)算機(jī)跟蹤以及與澆注過程的自動(dòng)監(jiān)控和計(jì)算機(jī)跟蹤以及與鑄坯質(zhì)量在線統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合，是保證連鑄坯質(zhì)量在線統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合，是保證連鑄坯質(zhì)量的主要手段。鑄坯質(zhì)量的主要手段。3. .新的連鑄技術(shù)的開發(fā)新的連鑄技術(shù)的開發(fā)l近終形連鑄技術(shù)：近終形連鑄技術(shù)：指所有澆鑄接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀的澆指所有澆鑄接近最終產(chǎn)品尺寸和形狀