《連鑄基本原理》課件

連鑄基本原理連鑄是一種重要的鋼鐵生產(chǎn)工藝。它通過連續(xù)澆注熔融金屬來生產(chǎn)固體金屬。概述高效連鑄工藝顯著提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。節(jié)能與傳統(tǒng)的鑄造方法相比，連鑄工藝節(jié)約了能源消耗，減少了污染。優(yōu)質(zhì)連鑄工藝能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼坯，滿足各種用途的需求。應(yīng)用廣泛連鑄工藝廣泛應(yīng)用于鋼鐵、鋁、銅等金屬的生產(chǎn)，是現(xiàn)代金屬生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。連鑄工藝簡介連續(xù)鑄造連鑄是一種將液態(tài)金屬直接澆鑄成預(yù)定尺寸的鑄坯的工藝，省去了傳統(tǒng)的鑄造、鍛造等工序，提高了生產(chǎn)效率。節(jié)省能源連鑄工藝可以減少金屬的氧化損失，降低能源消耗，提高材料的利用率。提高產(chǎn)品質(zhì)量連鑄工藝可以獲得具有優(yōu)良的組織結(jié)構(gòu)和性能的鑄坯，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。連鑄設(shè)備組成澆注系統(tǒng)將熔融金屬從熔爐中輸送至結(jié)晶器，并控制熔體流速和溫度。晶冷器系統(tǒng)結(jié)晶器是連鑄過程的核心，負(fù)責(zé)控制坯料的凝固速度和形狀。鑄坯輸送系統(tǒng)負(fù)責(zé)將鑄坯從結(jié)晶器中拉出并送往后續(xù)處理工序。鑄坯切割系統(tǒng)將鑄坯切割成所需的長度，并進(jìn)行表面處理。澆注系統(tǒng)澆注系統(tǒng)是連鑄工藝的核心組成部分之一，主要負(fù)責(zé)將熔融金屬從冶煉爐中輸送至結(jié)晶器，并控制其流速和溫度。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行直接影響著連鑄坯的質(zhì)量，包括表面質(zhì)量、內(nèi)部組織、缺陷等。晶冷器系統(tǒng)晶冷器系統(tǒng)是連鑄過程中至關(guān)重要的組成部分。主要作用是控制鑄坯的冷卻速度，并形成所需的晶粒結(jié)構(gòu)，從而影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。晶冷器通常由水冷銅板或水冷鋼板構(gòu)成，并通過噴嘴噴水，將熱量從鑄坯中帶走。退火爐退火爐是連鑄工藝的重要組成部分。其作用是將剛從晶冷器出來的鑄坯進(jìn)行加熱，使其內(nèi)部組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，提高鑄坯的塑性，改善加工性能。退火爐一般采用燃?xì)饣螂娂訜岬姆绞?，爐體結(jié)構(gòu)根據(jù)鑄坯尺寸和工藝要求而有所不同。鑄坯輸送系統(tǒng)鑄坯輸送系統(tǒng)是連鑄生產(chǎn)線的重要組成部分，負(fù)責(zé)將凝固的鑄坯從結(jié)晶器運(yùn)送到后續(xù)處理工序。該系統(tǒng)通常由多臺(tái)輥道組成，并配備相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)，確保鑄坯平穩(wěn)、安全地輸送。鑄坯輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需考慮鑄坯尺寸、重量、溫度等因素，確保輸送過程的安全性和穩(wěn)定性。鑄坯切割系統(tǒng)切割機(jī)切割機(jī)根據(jù)鑄坯的尺寸和規(guī)格，進(jìn)行切割，形成所需的長度。剪切機(jī)剪切機(jī)用于將多余的鑄坯部分剪切掉，保證產(chǎn)品尺寸的精確性。連鑄過程連鑄過程是將熔融金屬從熔爐中澆注到模具中，并通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，最終形成連續(xù)的鑄坯的過程。1熔體澆注將熔融金屬從熔爐中澆注到模具中2凝固熔融金屬在模具中冷卻，形成固態(tài)鑄坯3冷卻鑄坯通過冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，以控制其結(jié)構(gòu)和性能4切割鑄坯被切割成所需的長度連鑄過程是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它能夠提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本并改善產(chǎn)品質(zhì)量。熔體的澆注準(zhǔn)備工作澆注前，需檢查澆注系統(tǒng)是否暢通無阻，確保液態(tài)金屬順利流入鑄型，并確保澆注溫度符合要求。澆注過程通過澆注口將熔融金屬注入到鑄型中，熔融金屬在鑄型內(nèi)流動(dòng)并冷卻，形成所需的形狀。填充控制澆注過程中，需控制澆注速度，確保金屬順利填充鑄型，避免產(chǎn)生氣泡或空洞，影響鑄坯質(zhì)量。澆注后處理澆注完成后，需及時(shí)清理澆口，防止金屬凝固后造成堵塞，并確保鑄型冷卻至安全溫度。晶粒形核與生長1形核階段熔體冷卻到凝固點(diǎn)以下，開始形成晶核。均質(zhì)形核異質(zhì)形核2晶粒生長階段晶核長大，形成晶粒。晶粒生長速度受溫度梯度和過冷度影響。3液-固界面的移動(dòng)1熔體凝固熱量從熔體傳遞到晶體2液-固界面熔體與固體之間的界線3界面移動(dòng)隨著凝固過程進(jìn)行，界面不斷移動(dòng)4鑄坯形成最終形成完整的鑄坯液-固界面移動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程，隨著熔體不斷凝固，界面不斷向熔體方向移動(dòng)。這個(gè)過程涉及熱量傳遞、物質(zhì)擴(kuò)散等物理化學(xué)過程。連鑄坯的凝固過程1熔體澆注熔體從澆口流入結(jié)晶器，形成液態(tài)金屬柱。2晶粒形核液態(tài)金屬與結(jié)晶器壁接觸，發(fā)生過冷，形成晶核。3晶粒生長晶核不斷長大，形成樹枝狀晶體，最終形成固態(tài)鑄坯。4液固界面移動(dòng)液固界面逐漸向上移動(dòng)，最終形成完整的鑄坯。連鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)連鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)是指鑄坯內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，影響著鑄坯的力學(xué)性能、加工性能和使用性能。常見的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括中心疏松、中心氣孔、裂紋、夾雜物等。中心疏松是指鑄坯中心部位出現(xiàn)疏松的現(xiàn)象，是由于鑄坯中心部位冷卻速度慢，導(dǎo)致凝固時(shí)間長，液態(tài)金屬來不及全部凝固而形成的。影響連鑄坯質(zhì)量的因素凝固組織凝固組織直接影響鑄坯的力學(xué)性能和加工性能。細(xì)小的晶粒和均勻的組織結(jié)構(gòu)可以提高鑄坯的強(qiáng)度和韌性，并降低加工難度?；瘜W(xué)成分鑄坯的化學(xué)成分決定了其基本性質(zhì)。不同的化學(xué)成分會(huì)影響鑄坯的熔點(diǎn)、流動(dòng)性、凝固速度以及最終的機(jī)械性能。冷卻速度冷卻速度會(huì)影響鑄坯的組織結(jié)構(gòu)。過快冷卻會(huì)導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋。過慢冷卻則會(huì)造成組織粗大，降低鑄坯強(qiáng)度。晶粒度晶粒度與凝固速度、冷卻速度以及鑄造工藝有關(guān)。細(xì)小的晶粒可以提高鑄坯的強(qiáng)度和韌性。晶粒度控制是連鑄工藝中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。凝固組織的影響晶粒尺寸晶粒尺寸會(huì)直接影響鑄坯的強(qiáng)度、韌性、塑性和加工性能。晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，韌性越好，塑性越好。晶粒形狀晶粒形狀對(duì)鑄坯的力學(xué)性能也會(huì)有影響。例如，等軸晶粒的鑄坯具有較好的綜合力學(xué)性能。晶界晶界是晶粒之間的界面，是缺陷聚集的地方，也會(huì)影響鑄坯的力學(xué)性能。晶界越少，鑄坯的力學(xué)性能越好。偏析凝固過程中，合金元素會(huì)發(fā)生偏析，影響鑄坯的力學(xué)性能和化學(xué)成分均勻性。偏析越嚴(yán)重，鑄坯的性能越差?；瘜W(xué)成分的影響碳含量碳含量會(huì)影響鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。碳含量越高，鋼的強(qiáng)度和硬度越高，但韌性越低。合金元素合金元素可以改善鋼的性能，例如提高強(qiáng)度、耐腐蝕性或耐高溫性。例如，鎳可以提高鋼的強(qiáng)度和韌性，鉻可以提高鋼的耐腐蝕性。雜質(zhì)含量雜質(zhì)含量會(huì)降低鋼的質(zhì)量，例如降低強(qiáng)度、韌性和耐腐蝕性。雜質(zhì)含量過高會(huì)造成鋼的脆化和裂紋。冷卻速度的影響冷卻速度快冷卻速度快，連鑄坯凝固速度快，晶粒細(xì)小。可以提高鋼材強(qiáng)度和韌性，改善鋼材加工性能。冷卻速度慢冷卻速度慢，連鑄坯凝固速度慢，晶粒粗大。會(huì)導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度和韌性降低，加工性能變差。還會(huì)造成鑄坯內(nèi)部缺陷，例如中心疏松、裂紋等。晶粒度的控制1晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化可以提高材料的強(qiáng)度、硬度、韌性等力學(xué)性能。2控制方法采用熱處理工藝，例如淬火和回火，可以控制晶粒尺寸。3均勻性控制晶粒尺寸均勻，可以改善材料的性能和提高加工性能。4影響因素凝固速度、冷卻速度以及添加劑等因素都會(huì)影響晶粒度。金屬流動(dòng)對(duì)組織的影響流動(dòng)方向鑄坯內(nèi)部金屬流動(dòng)方向會(huì)影響晶粒的生長方向和最終組織的均勻性。流動(dòng)速度過快或過慢的流動(dòng)速度都會(huì)對(duì)組織造成不利影響。流動(dòng)湍流湍流會(huì)造成組織不均勻，甚至產(chǎn)生氣泡和夾雜物。連鑄坯的缺陷及成因表面缺陷表面缺陷包括裂紋、氣孔、氧化皮、夾雜物等。它們會(huì)影響鑄坯的表面質(zhì)量和后續(xù)加工性能。裂紋可能由溫度梯度過大、冷卻速度過快等因素引起。氣孔則可能由熔體中氣體含量過高、澆注速度過快等因素引起。內(nèi)部缺陷內(nèi)部缺陷主要包括中心疏松、縮孔、夾雜物、裂紋等。這些缺陷會(huì)降低鑄坯的力學(xué)性能和使用壽命。中心疏松通常發(fā)生在鑄坯的中心部位，主要由凝固過程中的熱量傳遞不均勻、冷卻速度不一致等因素造成。表面缺陷1裂紋鑄坯表面出現(xiàn)裂紋，可能導(dǎo)致斷裂和強(qiáng)度降低。2氣孔鑄坯表面出現(xiàn)氣孔，可能導(dǎo)致強(qiáng)度降低和外觀缺陷。3氧化皮鑄坯表面形成氧化皮，可能影響表面光潔度和加工性能。4脫落鑄坯表面出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，可能影響表面光潔度和后續(xù)加工。內(nèi)部缺陷氣孔鑄坯內(nèi)部形成的氣孔是常見的缺陷之一，可能影響強(qiáng)度和韌性。裂紋連鑄過程中可能出現(xiàn)裂紋，造成機(jī)械強(qiáng)度和耐疲勞性能下降。夾雜物鑄坯內(nèi)部可能存在夾雜物，影響金屬的均勻性和性能。疏松鑄坯內(nèi)部的疏松會(huì)降低金屬的致密度，影響強(qiáng)度和性能。缺陷的預(yù)防與控制嚴(yán)格控制工藝參數(shù)確保澆注溫度、冷卻速度、拉速等參數(shù)控制在合理范圍內(nèi)。實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程采用在線檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理鑄坯缺陷。缺陷修復(fù)技術(shù)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修復(fù)，以提高鑄坯質(zhì)量。連鑄工藝的發(fā)展趨勢(shì)自動(dòng)化與智能化連鑄工藝正朝著自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高速連鑄技術(shù)高速連鑄技術(shù)可以提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)產(chǎn)品的需求。薄板連鑄技術(shù)薄板連鑄技術(shù)可以生產(chǎn)更薄的鋼板，滿足汽車、電子等行業(yè)的輕量化需求。雙金屬連鑄技術(shù)雙金屬連鑄技術(shù)可以生產(chǎn)具有特殊性能的復(fù)合材料，滿足航空航天、能源等領(lǐng)域的特殊需求。高速連鑄技術(shù)高速連鑄機(jī)高速連鑄機(jī)采用高速澆注和快速冷卻技術(shù)，縮短凝固時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。高速連鑄生產(chǎn)線高速連鑄生產(chǎn)線配備了先進(jìn)的控制系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備，保證生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和安全性。高速連鑄產(chǎn)品高速連鑄產(chǎn)品具有良好的機(jī)械性能和表面質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械等行業(yè)。薄板連鑄技術(shù)11.概述薄板連鑄技術(shù)是生產(chǎn)薄板材的重要方法，可以有效提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。22.主要特點(diǎn)薄板連鑄技術(shù)能夠生產(chǎn)厚度小于6毫米的薄板，尺寸精度高，表面質(zhì)量好。33.優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)軋制工藝相比，薄板連鑄技術(shù)具有更高的生產(chǎn)效率和更低的成本。44.應(yīng)用范圍薄板連鑄技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、家電、建筑等領(lǐng)域。雙金屬連鑄技術(shù)雙金屬連鑄簡介雙金屬連鑄技術(shù)是指將兩種不同金屬熔煉在一起，在同一鑄造過程中進(jìn)行澆注、凝固和成型，從而獲得具有特殊性能的雙金屬復(fù)合材料。雙金屬連鑄技術(shù)可以使兩種金屬在微觀尺度上緊密結(jié)合，從而發(fā)揮兩種金屬各自的