2021推薦連鑄工藝與設(shè)備總復(fù)習(xí)課件

1、連鑄工藝與設(shè)備總復(fù)習(xí)1連鑄主要設(shè)備包括：鋼包(盛鋼桶)回轉(zhuǎn)臺、中間包(罐)、結(jié)晶器(一次冷卻)、結(jié)晶器振動機構(gòu)、二次冷卻裝置、拉坯矯直裝置(拉矯機)、切割裝置和鑄坯運出裝置等。 2從轉(zhuǎn)爐或電爐初煉好的鋼水注入鋼包的同時進(jìn)行脫氧合金化，然后運至鋼包精煉站進(jìn)行鋼水溫度和成分的調(diào)整(爐外精煉)。1.2 連續(xù)鑄鋼的工藝流程將裝有精煉好鋼水的鋼水包運至連鑄平臺回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后，將鋼水注入中間包。3中間包再由水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中，結(jié)晶器使鑄坯成形并迅速冷卻凝固結(jié)晶，形成外表為凝固坯殼內(nèi)部是未凝固鋼水的鑄坯。在結(jié)晶器下端出口處的凝固坯殼應(yīng)有足夠厚度，以保證內(nèi)部鋼液不流出來(鋼液流出叫拉

2、漏)。4隨著拉坯輥緩慢地將帶液芯鑄坯從結(jié)晶器拉出，中間包內(nèi)的鋼水也同時連續(xù)地注入結(jié)晶器內(nèi)，就可以得到很長帶液芯鑄坯。帶液芯鑄坯在二次冷卻區(qū)噴水強制冷卻，拉矯機與結(jié)晶器振動裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)鑄坯拉出，當(dāng)拉到規(guī)定位置時，鑄坯內(nèi)部完全凝固。將鑄坯切割成規(guī)定的尺寸，由出坯裝置送后續(xù)工序。51鋼水包；2中間包；3振動機構(gòu)；4偏心輪；5結(jié)晶器；6二次冷卻夾輥；7鑄坯中未凝固鋼水；8拉坯矯直機；9切割機；10鑄坯；11輥道連鑄機工藝流程61.3 連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性連續(xù)鑄鋼自問世以來便得到迅速發(fā)展，主要是由于與傳統(tǒng)的“模鑄-開坯”工藝相比，具有如下突出優(yōu)點：1)簡化了鋼坯生產(chǎn)工序，縮短了工藝流程，節(jié)省投資

3、；a. 省去了脫模、整模、鋼錠均熱、初軋開坯等工序。b. 薄板連鑄機，又省去了粗軋機組。 2)提高了金屬收得率和成材率；由于在一個機組上連續(xù)澆注出鋼坯來，可以提高金屬收得率達(dá)7%-8%，成材率提高10%-15%，成本可以降低約10%-12%； 73)降低了能源消耗。據(jù)日本資料介紹，連鑄的能源消耗僅為模鑄工藝的13.5%-20.8%；4)生產(chǎn)過程機械化、自動化程度高，改善勞動條件。可以采用計算機自動控制，易于實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)；5)提高鑄坯質(zhì)量，擴大品種。連鑄坯斷面比較小，冷卻速度大，枝晶間距小，偏析程度小，尤其沿鑄坯長度方向化學(xué)成分均勻。此外，除沸騰鋼外幾乎所有鋼種均可以采用連鑄工藝生產(chǎn)，而且質(zhì)量很

4、好。6)與軋鋼銜接良好。8早在19世紀(jì)中期美國人塞勒斯(1840年)、賴尼(1843年)和英國人貝塞麥(1846年)就曾提出過連續(xù)澆注液體金屬的初步設(shè)想，并用于低熔點有色金屬的澆注；類似現(xiàn)代連鑄設(shè)備的建議是由美國人亞瑟(1886年)和德國人戴倫(1887年)提出來的。1930年，銅和鋁的連續(xù)鑄造開始應(yīng)用于生產(chǎn)。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，此時連鑄機還不適合鑄鋼。1.4 連續(xù)鑄鋼技術(shù)發(fā)展的概況91933年德國人容漢斯建成一臺結(jié)晶器可以振動的立式連鑄機，并用其澆注黃銅獲得成功，后又用于鋁合金的工業(yè)生產(chǎn)。結(jié)晶器振動的實現(xiàn)，不僅可以提

5、高澆注速度，而且使鋼液的連鑄生產(chǎn)成為可能，因此容漢斯成為現(xiàn)代連鑄技術(shù)的奠基人。1040年代連續(xù)鑄鋼試驗開發(fā)在20世紀(jì)40年代，鋼的連鑄試驗開發(fā)主要集中在美國和歐洲。容漢斯決定讓美國羅西(I.Ross)使用他的專利權(quán)，這對連續(xù)鑄鋼技術(shù)開發(fā)具有重要歷史意義。二者分別在美國和德國獨立進(jìn)行連續(xù)鑄鋼試驗工作。40年代連鑄技術(shù)開發(fā)主要在結(jié)晶器上。曾出現(xiàn)固定不動結(jié)晶器、彈簧吊掛式結(jié)晶器和以容漢斯方式為代表的振動結(jié)晶器。目前，振動式結(jié)晶器已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)的鑄機模式。11連鑄技術(shù)的突破性進(jìn)展-英國人哈里德(Halliday)提出的“負(fù)滑脫”(Negative strip)概念。在哈里德的負(fù)滑脫振動方式中，結(jié)晶器下振

6、速度比拉坯速度快，鑄坯與結(jié)晶器壁間產(chǎn)生了相對運動，真正有效地防止了鑄坯與結(jié)晶器壁的粘連，鋼連續(xù)澆注的關(guān)鍵性技術(shù)得到突破。在容漢斯及羅西的振動方式中，結(jié)晶器下降時與鑄坯無相對運動，哈里德的負(fù)滑脫方式中結(jié)晶器與鑄坯有相對運動，有改善潤滑、減輕粘結(jié)的優(yōu)點，更便于實現(xiàn)高速澆注。12連續(xù)鑄鋼在20世紀(jì)50年代步入了工業(yè)化生產(chǎn)階段，但產(chǎn)量很少。1950年世界鋼產(chǎn)量為1.9億噸，而1960年達(dá)到3.4億噸，連鑄鋼產(chǎn)量僅為115萬t，連鑄比僅為0.34%。世界上第一臺工業(yè)生產(chǎn)的連鑄機于1951年在前蘇聯(lián)“紅十月”冶金廠建成，是一臺立式雙流板坯半連續(xù)鑄鋼設(shè)備，用于澆注不銹鋼。1952年第一臺立彎式連鑄機在英國巴

7、路廠投產(chǎn)。50年代開始步入工業(yè)化13進(jìn)入20世紀(jì)60年代，弧形連鑄機的問世使連鑄技術(shù)出現(xiàn)了一次飛躍。相比較立式鑄機，弧形鑄機不僅提高了生產(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)?；⌒芜B鑄機的概念早在1952年德國人歐薩波爾(O.Schaber)就提出 ，最先把弧形結(jié)晶器連鑄機的設(shè)想付諸工業(yè)性試驗的卻是德國曼內(nèi)斯曼公司。世界第一臺弧形連鑄機于1964年4月在奧地利百錄廠誕生。 60年代弧形鑄機引發(fā)革命14連鑄比的概念連鑄比：指連鑄合格坯產(chǎn)量占合格鋼總產(chǎn)量的百分比。合格鋼生產(chǎn)量=合格連鑄坯生產(chǎn)量+合格鋼錠生產(chǎn)量+合格鑄鋼水生產(chǎn)量。連鑄比是衡量一個國家或一個鋼鐵工廠生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志

8、之一，也是連鑄設(shè)備、工藝、管理以及和連鑄有關(guān)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展水平的綜合體現(xiàn)。1960年代末，世界鋼產(chǎn)量的連鑄比僅為5.6%，到2004年連鑄比為90.4%。151.6 連鑄機概念鑄機的名稱1.臺數(shù)：凡是共用一個鋼包(盛鋼桶)同時澆注一流或多流鑄坯的一套連鑄設(shè)備，稱為一臺連鑄機。2.機組：一臺鑄機中具有獨立傳動和工作系統(tǒng)，當(dāng)其它機組出現(xiàn)故障時仍可照常工作的一套連鑄設(shè)備稱為一個機組。一臺連鑄機可以是單機組，也可以是多機組。163.流數(shù)：對于每臺連鑄機來說，同時能澆注鑄坯的總根數(shù)叫連鑄機流數(shù)。凡一臺連鑄機只有一個機組，又只能澆注一根鑄坯叫一機一流。如能同時澆注兩根以上的鑄坯叫一機多流。凡一臺連鑄機具

9、有多個機組又分別澆注多根鑄坯的，稱為多機多流。一機多流與多機多流相比，設(shè)備重量輕，投資省，但一機多流如有一流出事故，可造成全機停產(chǎn)，且生產(chǎn)操作及流間配合困難。近年來，方坯最高澆8流，多數(shù)用24流。板坯最多澆4流，多數(shù)用l2流。171.7 連鑄機型分類從上世紀(jì)50年代連鑄工業(yè)化開始，60年來連鑄機發(fā)展經(jīng)歷了由立式、立彎式到弧形的演變過程，目前連鑄機型采用最多的是全弧形和弧形帶直線段(或者是立彎式)。連鑄機可以按照多種形式分類：1)按照連鑄機結(jié)構(gòu)外形或鑄坯運行軌跡分：立式、立彎式、直結(jié)晶器多點彎曲式、直結(jié)晶器弧形、弧形、橢圓形和水平連鑄機。18立式連鑄機澆注、結(jié)晶凝固、二次冷卻和切割等工序均在垂直

10、線上順序進(jìn)行。立彎式鑄機先是垂直的，待鑄坯凝固后再彎90成水平狀切割運出，高度比立式有所降低?；⌒芜B鑄機把鋼液澆到弧形結(jié)晶器內(nèi)，沿弧形軌道運行，經(jīng)過1/4圓弧后在水平方向出坯，設(shè)備高度比立彎式更進(jìn)一步降低。在弧形連鑄機的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，就出現(xiàn)了橢圓形連鑄機。水平連鑄機目前正處于開發(fā)階段。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前世界上所建的連鑄機中，立式占17%，立彎式占21%，弧形占55%，其它形式占7%，目前新建連鑄機是弧形的最多。192)按照連鑄機所澆注斷面大小和外形分：厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圓坯、異型鋼坯及橢圓形鋼坯連鑄機和薄帶連鑄機等。方坯連鑄機：通常把所澆注斷面或者當(dāng)量面積150150mm以上

11、為大方坯；斷面150150mm為小方坯。板坯連鑄機：鑄坯斷面長方形，寬厚比一般在3以上。圓坯連鑄機：鑄坯斷面為圓形，直徑60400mm。異型坯連鑄機：澆注異型斷面如工字梁等。203)按鋼水的靜壓頭(鑄機垂直高度與鑄坯厚度比值H/D)分：高頭型、標(biāo)準(zhǔn)頭型、低頭型和超低頭型連鑄機等。4)連鑄機按一個機組共用一個大包所能澆注坯數(shù)分：臺機流。單流或一機一流，雙流或者一機二流或者二機二流；多機多流。5)按拉速分類有：高拉速和低拉速連鑄機。主要區(qū)別在于：高拉速時鑄坯帶液芯矯直，低拉速時鑄坯全凝固矯直。211.7立式連鑄機特點基本特征：連鑄機主要設(shè)備如中間包、結(jié)晶器及其振動裝置等均上下依次序排列在一條垂直線

12、上。主要優(yōu)點：鑄坯四面冷卻均勻；非金屬夾雜物易于上??；成分和夾雜物偏析較小；主體設(shè)備結(jié)構(gòu)均簡單，可省去一套矯直裝置；占地面積小，設(shè)備緊湊；二次冷卻裝置和夾輥等結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)；鑄坯在結(jié)晶凝固過程中，不受任何機械外力作用。高溫鑄坯無彎曲變形，鑄坯表面和內(nèi)部裂紋少，為獲得高質(zhì)量鑄坯創(chuàng)造更有利的條件；適于優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼和對裂紋敏感鋼種的澆注。22主要缺點：鑄機機身很高，由此帶來一系列問題：鋼水靜壓大，極易使凝固坯殼產(chǎn)生鼓肚變形，從而導(dǎo)致鑄坯質(zhì)量惡化。機身高達(dá)2040m，基建費用高，安裝維修不方便。因不能把鑄機高度增加過高，故只能低速澆注，不能延長冶金長度，生產(chǎn)率低；隨著生產(chǎn)率進(jìn)一步提高，鑄坯尺寸增

13、大，拉速需加快，使立式連鑄機還要加高，其缺點會更加突出，發(fā)展受到嚴(yán)重限制。只適于澆注小斷面鑄坯。231.7 立彎式連鑄機基本特征：鑄機機身上部都與立式鑄機完全相同，在鑄坯完全凝固后，經(jīng)過彎坯裝置將鑄坯彎曲90o成水平，在水平位置矯直、切斷成定尺，水平出坯。主要優(yōu)點：完全保留了立式連鑄機的主要工藝與鑄坯質(zhì)量高的長處；與立式相比，機身高度降低，節(jié)省投資；水平方向出坯，加長機身比較容易，可實現(xiàn)高速澆注；有垂直段，鑄坯內(nèi)未凝固鋼液中的夾雜物容易上浮且分布均勻；機身高度比立式低，鋼水靜壓小；鑄坯定尺長度不受限制，運送方便；二次冷卻結(jié)構(gòu)較簡單。24主要缺點：盡管鑄機機身高度有所降低，但在鑄坯尺寸進(jìn)一步加大

14、，拉速再提高時，鑄坯的液相深度會越來越長，機身至彎坯前還是太高。同弧形連鑄機相比，占地面積相當(dāng)，廠房高度高，投資較大；鑄坯要經(jīng)過一次彎曲一次矯直，容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；只適于澆注小斷面鑄坯。251.7 直結(jié)晶器弧形連鑄機是奧地利聯(lián)合鋼鐵公司和美國鋼鐵公司推薦的一種機型，主要用于澆注板坯，采用直結(jié)晶器，在結(jié)晶器下有25m直線段夾輥，帶有液芯鑄坯經(jīng)過直線段后，被連續(xù)彎曲成弧形，然后把帶有液芯的弧形鑄坯矯直，再切割成定尺。1)在工藝上保留立式連鑄機特點，有利于非金屬夾雜物的上浮，適合于要求夾雜均勻分布高質(zhì)量板，如汽車板；2)帶液芯彎曲成弧形，使鑄機又具有弧形機特點，設(shè)備高度低，投資少；3)采用連續(xù)彎曲和

15、多點矯直技術(shù)可以保證鑄坯在二冷區(qū)不產(chǎn)生裂紋(該機型關(guān)鍵技術(shù))；4)鑄坯低倍組織對稱性好；5)設(shè)備比全弧形鑄機重，高度高，安裝維護(hù)，調(diào)整難度大。261.7 全弧形連鑄機全弧形連鑄機的結(jié)晶器是弧形的，二冷裝置和拉矯裝置都布置在某一半徑的一個圓的1/4圓弧上，鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固時就已彎曲，帶液芯鑄坯從結(jié)晶器拉出來，沿著弧形軌道運行，繼續(xù)噴水冷卻，在四分之一圓弧處完成凝固，然后矯直并拉出送至切割站。27主要優(yōu)點：鑄機高度低，投資少，應(yīng)用廣泛；坯殼承受鋼水靜壓力小，可以減少鑄坯鼓肚和內(nèi)裂等缺陷，有利于改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量和提高拉速。安裝、維修對弧方便。主要缺點：鑄坯彎曲矯直，容易引起內(nèi)部裂紋；非金屬夾雜物上

16、浮條件不好，鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均勻，非金屬夾雜物容易在內(nèi)弧聚集(最大缺點)；內(nèi)外弧冷卻不均勻，低倍組織不對稱；設(shè)備較為復(fù)雜，維修也較困難。281.7 超低頭連鑄機又稱為多半徑連鑄機或橢圓形連鑄機，為了進(jìn)一步降低連鑄機高度，降低投資，將結(jié)晶器和二冷段布置在1/4橢圓弧上，分段依次改變圓弧部分曲率半徑，此鑄機除了弧形區(qū)采用多半徑外，其基本特點與全弧形連鑄機相同。29主要優(yōu)點：設(shè)備高度低，廠房高度降低，投資??；多次變形，每次變形量不大，鑄坯質(zhì)量好；鋼液靜壓小，坯殼承受壓力小不易鼓肚，質(zhì)量好。主要缺點：結(jié)晶器內(nèi)夾雜物不能上浮分離，且內(nèi)弧聚集；拉坯阻力較大，連鑄速度受到限制，拉速一般在1m/min左右；

17、斷面厚度受限制，一般不超過200mm厚；多半徑，連鑄機對弧、安裝、維修調(diào)整困難，設(shè)備較復(fù)雜。301.7 水平連鑄機目前其工藝和裝備在國外已較為成熟，正在向擴大鋼種、斷面形狀和尺寸方向發(fā)展。主要特征：結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、拉矯機、切割裝置等設(shè)備安裝在水平位置上，在澆注過程中鑄坯始終保持水平運動，不受彎曲或矯直，屬無氧化澆注。31主要優(yōu)點：高度最低，設(shè)備簡單、投資省、維護(hù)方便；鋼水靜壓力小，避免了鑄坯的鼓肚變形；中間包與結(jié)晶器全封閉，實現(xiàn)無氧化澆注，鑄坯的清潔度高，夾雜物含量少；沒有彎曲矯直產(chǎn)生裂紋的可能性，鑄坯質(zhì)量好；適合澆注特殊鋼、高合金鋼。主要缺點：澆注的鑄坯斷面小，它受拉坯時的慣性力限制；結(jié)

18、晶器石墨套和分離環(huán)價格較高，增加了鑄坯成本。32 1.9 連鑄機的幾個重要參數(shù) 規(guī)格的表示方法： 弧形連鑄機規(guī)格表示方法為：aRb-C a1臺連鑄機的機組數(shù)，若機組數(shù)為1可省略； R機型為弧形或橢圓形連鑄機； b連鑄機的圓弧半徑，m；若橢圓形鑄機為多個 半徑之乘積，也表示可澆注坯的最大厚度： 坯厚= b/(3036)mm C表示鑄機拉坯輥輥身長度，mm，還表示可容納 鑄坯的最大寬度： 坯寬=C-(150200)mm33例如：(1) 3R5.25-240 表示此臺連鑄機為3機，弧形連鑄機，圓弧半徑為5.25m，拉坯輥身長為240mm。(2) R10-2300 表示此連鑄機為1機，弧形連鑄機，圓弧

19、半徑為10m，拉坯輥輥身長度為2300mm，(澆注板坯的最大寬度為2300-150200)=(21502100)mm。(3) R34612-350(也有寫作R3/4/6/12-350)表示該連鑄機為1機橢圓形連鑄機，四段弧半徑分別為3m、4m、6m和12m，拉坯輥輥身長度為350mm。342.1 連鑄的工藝流程 由煉鋼爐煉出的合格鋼水經(jīng)爐外精煉處理后，用鋼包運送到澆注位置注入中間包，通過中間包注入強制水冷的銅模結(jié)晶器內(nèi)。結(jié)晶器是無底的，在注入鋼水之前必須先裝上一個“活底”引錠桿，同時也起到引出鑄坯的作用，注入結(jié)晶器的鋼水在迅速冷卻凝固成形的同時，其前部與伸入結(jié)晶器底部的引錠桿頭部凝結(jié)在一起。引

20、錠桿的尾部則夾持在拉坯機的拉輥中，當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)鋼水升到要求的高度后，開動拉坯機，以一定速度把引錠桿(牽著鑄坯)從結(jié)晶器中拉出。35為防止鑄坯殼被拉斷漏鋼和減少結(jié)晶器中的拉坯阻力，在澆注過程中要對結(jié)晶器內(nèi)壁潤滑又要它做上下往復(fù)振動。鑄坯被拉出結(jié)晶器后，為使其更快地散熱，需進(jìn)行噴水二次冷卻，通過二次冷卻支導(dǎo)裝置的鑄坯逐漸凝固。鑄坯不斷地被拉出，鋼水連續(xù)地從上面注入結(jié)晶器，形成了連續(xù)鑄坯的過程。當(dāng)鑄坯通過拉坯機、矯直機(立式和水平式連鑄不需矯直)后脫去引錠桿。完全凝固的直鑄坯由切割設(shè)備切成定尺，經(jīng)運輸輥道進(jìn)入后步工序。 362.2 連鑄設(shè)備組成簡介主體設(shè)備主要有：澆鑄設(shè)備鋼包運載設(shè)備、鋼包回轉(zhuǎn)臺、中間

21、包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺、結(jié)晶器及振動裝置、二次冷卻裝置、拉矯裝置、引錠桿、脫錠與引錠桿存放裝置；切割設(shè)備火焰切割機與機械剪切機(擺式剪切機、步進(jìn)式剪切機等)。輔助設(shè)備主要有：出坯及精整設(shè)備輥道、拉(推)鋼機、翻鋼機、火焰清理機等；工藝性設(shè)備中間包烘烤裝置、保護(hù)渣供給與結(jié)晶器潤滑裝置等；自動控制與測量儀表結(jié)晶器液面測量與顯示系統(tǒng)、過程控制計算機、測溫、測重、測長、測速、測壓等儀表系統(tǒng)。 37連續(xù)鑄鋼設(shè)備必須適應(yīng)高溫鋼水由液態(tài)變成液-固態(tài)，又變成固態(tài)的全過程。其間進(jìn)行著一系列比較復(fù)雜的物理化學(xué)變化。連續(xù)鑄鋼具有連續(xù)性強、工藝難度大和工作條件差等特點。連鑄生產(chǎn)對機械設(shè)備提出了較高的要求，主要有：應(yīng)具

22、有抗高溫、抗疲勞強度的性能和足夠的剛度，制造和安裝精度要高，易于維修和快速更換，要有充分的冷卻和良好的潤滑等。 38鋼包回轉(zhuǎn)臺：在連鑄機澆鑄位置上方用于運載鋼包過跨和支承鋼包進(jìn)行澆鑄，由回轉(zhuǎn)部分、固定部分、潤滑系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。鋼包回轉(zhuǎn)臺是連鑄機的關(guān)鍵設(shè)備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)情況基本上包括兩側(cè)無鋼包、單側(cè)有鋼包、兩側(cè)有鋼包三種情況，單個鋼包重量已超過140噸。無論在何種情況下，都要保證鋼包回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，起停時要盡可能減小對機械部分的沖擊，為減少中間包液面波動和溫降，要縮短旋轉(zhuǎn)時間。2.2.1 鋼包回轉(zhuǎn)臺39中間包是短流程煉鋼中用到的一個耐火材料容

23、器，首先接受從鋼包澆注下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個結(jié)晶器中去。中間包是連鑄機鋼水包和結(jié)晶器之間鋼水過渡的裝置，用來穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對坯殼的沖刷，以利于非金屬夾雜物上浮，從而提高鑄坯質(zhì)量。2.2.2 中間包40中間包是由鋼板焊結(jié)的殼體，其內(nèi)襯有隔熱層、永久層和工作層，近年來為提高中間包使用壽命，在工作層上噴涂一層1030mm厚的堿性耐火材料涂層。為了鋼水保溫，在上部設(shè)置有中間包蓋。中間包容量一般取鋼包容量的20%40%，為了多爐連澆，中間包容量還必須大于更換鋼包期間澆注的鋼水量。中間包鋼水深度為6001000mm。中間包形狀有長方形、三角形等。2.2.2 中間包的結(jié)構(gòu)特點41滑動水

24、口安裝在鋼包和中間包底部以實現(xiàn)調(diào)節(jié)鋼水流量的裝置?；瑒铀诎惭b在中間包底部，通過液壓缸8帶動中間活動滑板2移動，使之與上下固定滑板1、3進(jìn)行相對錯位來實現(xiàn)調(diào)節(jié)鋼流。2.2.3 滑動水口中間包滑動水口示意圖l上固定滑板；2活動滑板；3下固定滑板；4SEN；5滑動水口箱體；6結(jié)晶器；7連桿；8液壓缸；9中間包42在連鑄工藝中，連鑄機拉坯輥速度控制是連鑄機的三大關(guān)鍵技術(shù)之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產(chǎn)量和質(zhì)量，而拉坯輥電機驅(qū)動裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。 交流電機變頻調(diào)速技術(shù)日益成熟，交流變頻驅(qū)動調(diào)速平穩(wěn)，調(diào)速范圍寬，對機械沖擊低，交流電機維護(hù)量低，交流變頻調(diào)速已取代直流調(diào)速，完全能夠

25、滿足拉坯輥速度控制的需要。2.2.10 拉矯機43在各種連鑄機中，必須要有拉坯機或拉矯機。它是布置在二次冷卻區(qū)導(dǎo)向裝置的尾部，承擔(dān)拉坯、矯直和送引錠桿的作用。通常要求鑄坯在進(jìn)入拉矯機前應(yīng)完全凝固，以防止鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂。一般是拉坯和矯直這兩道操作常在同一機組里完成，故統(tǒng)稱拉矯機。對拉矯機要求是：足夠的拉坯能力，能克服鑄坯各點阻力；有足夠的矯直力，在規(guī)定的溫度下能把鑄坯矯直；拉坯速度可以調(diào)節(jié)。2.2.11 拉矯機作用44連鑄坯采用液芯矯直時，為了獲得無缺陷鑄坯，對帶液芯的鑄坯施加小的壓力的工藝方法。輕壓下技術(shù)是在容易形成中心偏析的凝固末端實施一定的壓下量，使容易形成偏析及疏松的地方的非濃化鋼液均勻流

26、動，一方面消除或減少鑄坯收縮形成的內(nèi)部空隙，防止晶間富集溶質(zhì)的鋼液向鑄坯中心橫向流動；另一方面輕壓下所產(chǎn)生的擠壓作用還可以促使液芯中心富集溶質(zhì)的鋼液沿拉坯方向反向流動，使溶質(zhì)元素在鋼液中重新分配，從而使鑄坯凝固組織更加均勻致密，達(dá)到改善中心偏析的目的。2.2.12 輕壓下45連續(xù)鑄鋼時，利用電磁力控制鋼液凝固過程，改善鑄坯質(zhì)量工藝稱EMS(Electro-magnetic stirring)技術(shù)。EMS實質(zhì)是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼水的運動。根據(jù)電磁攪拌器在鑄機冶金長度上的不同安裝位置有以下3種方式：結(jié)晶器電磁攪拌MEMS：安裝在結(jié)晶器銅管外面。二冷區(qū)電磁攪拌SEMS：安裝在鑄坯

27、外面。凝固末端電磁攪拌FEMS：安裝在鑄坯外面，用于方坯連鑄。2.2.13 電磁攪拌46連續(xù)鑄鋼的重要裝置之一。引錠桿由引錠頭、過渡件和桿身組成。澆鑄前，引錠頭和部分過渡件進(jìn)入結(jié)晶器，形成結(jié)晶器可活動的“內(nèi)底”，澆鑄開始后，鋼水凝固，與引錠頭凝結(jié)在一起，由拉矯機牽引著引錠桿，把鑄坯連續(xù)地從結(jié)晶器拉出，直到引錠頭通過拉矯機后方與鑄坯分離，進(jìn)入引錠桿存放裝置。2.2.14 引錠桿472.2.16 弧形連鑄機弧形連鑄機采用的是弧形結(jié)晶器，其結(jié)晶器、二次冷卻裝置都布置在某一半徑的一個圓的四分之一弧度上。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固時就已彎曲，帶液芯鑄坯從結(jié)晶器拉出來，沿著弧形軌道運行，繼續(xù)噴水冷卻，在四分之一圓

28、弧處完成凝固，然后矯直并拉出送至切割站?；⌒芜B鑄機高度較低，建設(shè)費用低，鋼水靜壓力小，鑄坯在輥間鼓肚小，鑄坯質(zhì)量好；加長機身也比較容易，故可高速澆注，生產(chǎn)率高。鑄坯彎曲矯直容易引起內(nèi)部裂紋；鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均勻，內(nèi)弧側(cè)存在夾雜集聚；設(shè)備較為復(fù)雜，維修也較困難?；⌒芜B鑄機雖有缺點，但由于在設(shè)備和工藝上技術(shù)的進(jìn)步，仍然是世界各國鋼廠采用最多的一種機型。482.2.17 弧形連鑄機主要參數(shù)的確定 鑄坯斷面尺寸規(guī)格是確定連鑄機的依據(jù)。由于成材需要，鑄坯斷面形狀和尺寸也不同。目前已生產(chǎn)的連鑄坯形狀和尺寸范圍如下：小方坯：150mm150mm；大方坯：(151mm151mm)(450mm450mm)；矩

29、形坯：(150mml00mm)(400mm630mm)；板坯：150mm600mm300mm2640mm；圓坯：80mm450mm。492.2.18 拉坯速度拉坯速度是指每分鐘拉出鑄坯的長度，單位是m/min，簡稱拉速Vc。 式中： 鋼水密度， ； B鑄坯寬度，m； D鑄坯厚度，m； q每分鐘每流澆注的鋼水量，t/min。502.2.19 最大拉坯速度 限制拉坯速度的主要因素是出結(jié)晶器下口坯殼的安全厚度。對于小斷面鑄坯坯殼安全厚度為810mm；大斷面鑄坯坯殼厚度應(yīng)15mm。 L結(jié)晶器有效(理論)長度(=結(jié)晶器(實際)長度L-鋼液離結(jié)晶器上口距離，一般取80120mm)；K結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)，

30、 ，可用經(jīng)驗公式K=37.5/D0.11估算；坯殼厚度，mm。 512.2.20 鋼包允許澆注時間為保證澆注操作順利進(jìn)行，獲得優(yōu)質(zhì)鑄坯和防止?jié)沧⑦^程中水口凍結(jié)停澆，不同容量鋼包應(yīng)有合適允許澆注時間。為延長澆注時間，而過分提高出鋼溫度，對操作和鑄坯質(zhì)量都是不利的，根據(jù)經(jīng)驗，連鑄的澆注溫度應(yīng)高于液相線溫度2060。允許最大澆注時間(克倫納及塔爾曼經(jīng)驗公式)： G鋼包容量(噸)，該式用于100噸鋼包以下；T允許最大澆注時間(分)；f質(zhì)量分?jǐn)?shù)，要求嚴(yán)格鋼種f=10，要求低的f=16。522.2.21 液相深度 液相深度L液是指從結(jié)晶器液面開始到鑄坯中心液相凝固終了(鑄坯凝固末端)的長度，也稱為液芯長度

31、。L液連鑄坯液相深度，m； vc拉坯速度，m/min； D鑄坯厚度，mm； t鑄坯完全凝固需要的時間，minK鑄坯凝固系數(shù)， ；板坯取2428，圓坯取2528，方坯取2533。532.2.22 冶金長度 根據(jù)最大拉速確定的液相深度為冶金長度L冶。冶金長度是連鑄機重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，決定著連鑄機生產(chǎn)能力，也決定了鑄機半徑或高度，從而對二冷區(qū)及矯直區(qū)結(jié)構(gòu)乃至鑄坯的質(zhì)量都會產(chǎn)生重要影響。L冶鑄機冶金長度，m；D鑄坯厚度，mm；K鑄坯凝固系數(shù)， ；Vmax最大設(shè)計拉速，m/min鑄機長度：從結(jié)晶器液面到最后一對拉矯輥之間的實際長度，通常為冶金長度的1.11.2倍。 R L冶 54鑄機半徑的大小是由鑄坯矯直決

32、定，對固相矯直，鑄機半徑R受到鑄坯矯直時表面應(yīng)變量和液芯長度的限制，得出鑄機半徑R與鑄坯厚度D、拉坯速度Vc和凝固系數(shù)K(冷卻條件)有關(guān)，其關(guān)系式如下： RD2RVc/K2鑄坯越厚，拉速Vc越快，鑄機半徑R就越大，鑄機半徑R與凝固系數(shù)平方成反比。對高拉速連鑄機，鑄機半徑相當(dāng)大，為了減小鑄機半徑，而采用帶液芯多點矯直。2.2.23 圓弧半徑 55鑄機圓弧半徑指鑄坯外弧曲率半徑，是確定弧形連鑄機總高度重要參數(shù)，標(biāo)志所能澆鑄鑄坯厚度范圍的參數(shù)。如果圓弧半徑選得過小，矯直時鑄坯內(nèi)弧面變形太大容易開裂?？捎媒?jīng)驗公式確定基本圓弧半徑即連鑄機最小圓弧半徑： R連鑄機圓弧半徑，D鑄坯厚度； c系數(shù)，一般中小型

33、鑄坯取3036；對大型板坯及合金鋼，取40以上。國外，普通鋼取3335，優(yōu)質(zhì)鋼取4245。 56n1臺連鑄機澆鑄的流數(shù)G盛鋼桶容量，tF 每流鑄坯的斷面積，m2v平均拉坯速度，m/min連鑄坯密度，t/m3T鋼包允許澆鑄時間，min 連鑄機的流數(shù)主要取決于鋼包容量、冶煉周期、鑄坯斷面以及鑄機允許的拉坯速度。近年來，小方坯連鑄機最多澆鑄達(dá)12流，多數(shù)采用46流。大方坯最高澆鑄達(dá)8流，多數(shù)采用14流。大板坯最多澆鑄達(dá)4流，常12流。2.2.24 連鑄機流數(shù)的選擇 573.1 弧形連鑄機的主要設(shè)備緩沖器、火焰清理機、打號機等輥道、冷床、拉鋼機、推鋼機、翻鋼機、出坯設(shè)備機械剪液壓剪機械剪切火焰切割切割

34、設(shè)備引錠桿收集存放裝置拉坯矯直機、引錠裝置、脫引錠裝置拉坯矯直設(shè)備成型及冷卻設(shè)備結(jié)晶器及其振動裝置、二次冷卻裝置鋼液澆注及承載設(shè)備鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺、中間包、中間包車58593.1 弧形連鑄機主要設(shè)備 1.鋼包teeming ladle(大包、盛鋼桶)鋼包作用：用于盛接鋼水，并進(jìn)行澆注的設(shè)備，也是鋼水爐外精煉的容器。60鋼包通過滑動水口開啟和關(guān)閉來調(diào)節(jié)鋼液的注流?；瑒铀诔惺芨邷劁撛臎_刷、鋼水靜壓、溫度急變的作用。用于滑動水口的耐火材料，應(yīng)耐高溫、耐沖刷、耐急冷急熱、抗渣性能好，并具有足夠高溫強度。外形尺寸必須符合規(guī)格要求，表面平整光滑。滑動水口耐火材料種類：如高鋁質(zhì)、鋁碳質(zhì)、鎂尖晶石質(zhì)、鋯碳

35、質(zhì)、鋁鋯碳質(zhì)、鋁鎂復(fù)合滑板等。3.1 注流控制機構(gòu)-鋼包滑動水口613.1 滑動水口與長水口1 上水口 2 上滑板 3 下滑板 4 下水口1234全開半開全閉滑動水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口組成?？肯禄鍘酉滤谝苿诱{(diào)節(jié)上下注流孔間的重合程度來控制注流大小。驅(qū)動方式有液壓和手動兩種。 62長水口(LN)又稱保護(hù)套管(Shroud)，用于大包與中間包之間保護(hù)注流，避免了注流的二次氧化、飛濺以及敞開澆注帶來的卷渣問題。目前長水口的材質(zhì)有熔融石英質(zhì)和鋁碳質(zhì)兩種。63鋼水從鋼包注入中間包或者從中間包注入結(jié)晶器的過程中，不可避免地要與空氣接觸發(fā)生氧化反應(yīng)和吸收氣體。如果不采取措施，即使鋼水經(jīng)過

36、了各種處理，鋼水的純度很高，還是會發(fā)生二次氧化，往往在鑄坯、鋼板和成品加工過程中出現(xiàn)種種表面或內(nèi)部缺陷，使其機械性能變壞。因此，在連鑄過程中必須使鋼水與空氣隔絕，這就是無氧保護(hù)澆注技術(shù)。3.1 無氧保護(hù)澆注技術(shù)64長水口機械手機構(gòu)就是通過各種動作把長水口的上端與鋼包滑動水口的下水口相接，長水口的下端伸入中間包鋼水液面以下，使鋼水通過長水口注入中間包，將注流與空氣隔絕。為了防止從長水口與鋼包滑動水口的連接處吸入空氣，選用Ar氣密封，以免吸入空氣增加鋼中氮含量，這也是無氧澆注中鋼包與中間包之間保護(hù)形式的一種，是品種鋼澆注的必要技術(shù)。65鋼水經(jīng)吹氬調(diào)溫或精煉處理后，用鋼包送到中間包上方進(jìn)行澆注。目前

37、承托鋼包的方式主要有鋼包回轉(zhuǎn)臺和鋼包支架等。鋼包回轉(zhuǎn)臺能夠在轉(zhuǎn)臂上同時承放兩個鋼包，一個用于澆注，另一個處于待澆狀態(tài)。回轉(zhuǎn)臺可以減少換包時間，有利于實現(xiàn)多爐連澆。鋼包回轉(zhuǎn)臺有直臂式和雙臂式兩種。3.1 鋼包運載設(shè)備 663.2 中間包 中間包是鋼包與結(jié)晶器間的一個中間貯存容器，用于接受鋼包鋼水以及向結(jié)晶器內(nèi)注入鋼水。做好澆注準(zhǔn)備的中間包，通常都放在烘烤位置的中間包承運小車上。欲澆注時，中間包小車開到澆注位置，使中間包水口對準(zhǔn)結(jié)晶器，鋼包里鋼水通過中間包注入結(jié)晶器。中間包內(nèi)襯在承載鋼水前要經(jīng)過燃?xì)?焦?fàn)t煤氣、天然氣、柴油或其它氣體)烘烤，使其達(dá)到1100。67儲鋼減壓穩(wěn)流緩沖作用：中間包可以存儲

38、鋼水，保持一定鋼水深度，減少鋼水靜壓力，穩(wěn)定中間包內(nèi)的壓力，使注流穩(wěn)定，出中包鋼流對結(jié)晶器內(nèi)坯殼的沖刷保持穩(wěn)定；清除雜質(zhì)作用：中間包控制鋼水流動狀態(tài)，利于非金屬夾雜物上浮，凈化鋼液，提高鑄坯質(zhì)量；分流作用：在多流連鑄機上，由多水口中間包將鋼液分配給每個結(jié)晶器；3.2 中間包作用 68連澆作用：在多爐連澆時，中間包存儲鋼液在換鋼包時起到保持工藝穩(wěn)定和承上啟下的銜接作用；中間包冶金：將部分爐外精煉手段移到中間包內(nèi)實施?？傊?，中間包作用是儲鋼、減壓、穩(wěn)流、緩沖、除渣、分流和中間包冶金，是實現(xiàn)多爐連澆的基礎(chǔ)。69消旋器：防止形成鋼水流動死區(qū)，防止鋼水流動到此處遇到包壁產(chǎn)生漩渦影響水口注流和塞棒動作；透

39、氣條：往鋼水里通入氬氣(或氮氣，根據(jù)工藝要求)攪動鋼水，將鋼水帶往液面，均勻溫度和成分；沖擊槽：防止鋼流直接沖刷包底，延長包底耐材壽命，使鋼水產(chǎn)生向上流動的趨勢。7071傳統(tǒng)的中間包只起到存儲、分配鋼水和穩(wěn)定注流作用，隨著連鑄對鋼的質(zhì)量要求日益提高，為了提高鋼水純凈度，將鋼包精煉中采用的措施移植到中間包，把中間包作為鋼包與結(jié)晶器之間的一個精煉反應(yīng)器，以進(jìn)一步凈化鋼水，提高鑄坯質(zhì)量。在現(xiàn)代連鑄的應(yīng)用和發(fā)展過程中，中間包的作用顯得越來越重要，其內(nèi)涵在被不斷擴大，從而形成一個獨特的領(lǐng)域中間包冶金。3.2 中間包冶金72中間包冶金的主要功能：凈化功能為生產(chǎn)高純凈度鋼，在中間包采用擋墻加壩、吹氬和陶瓷過

40、濾器等措施，改善鋼水流動狀態(tài)，延長鋼水在中間包內(nèi)停留時間，促進(jìn)非金屬夾雜物上浮排除；調(diào)溫功能為使?jié)沧⑦^程中間包前中后期鋼水溫降小，最好接近液相線溫度澆注，擴大等軸晶區(qū)，減少中心偏析，可采取向中間包加小塊廢鋼、噴吹鐵粉等措施調(diào)節(jié)鋼水溫度，達(dá)到中間包前中后期鋼水溫差小于5； 73成分微調(diào)由中間包塞棒中心孔向結(jié)晶器喂入Al、Ti、B等包芯線，實現(xiàn)鋼中微合金成分微調(diào)，既提高了易氧化元素的收得率，又可避免水口堵塞； 精煉功能在中間包鋼水表面加入雙層渣吸收鋼中上浮夾雜物，或者在中間包喂鈣線改變Al2O3夾雜形態(tài)，防止水口堵塞；加熱功能在中間包采用感應(yīng)加熱或等離子加熱等措施，控制鋼水澆注溫度在8之間。747

41、0年代認(rèn)識到改變中間包形狀和加大中間包容積可以達(dá)到延長鋼液的停留時間，提高夾雜物去除率的目的；安裝擋渣墻，控制鋼液的流動，實現(xiàn)夾雜物有效碰撞、長大和上浮。80年代發(fā)明了多孔導(dǎo)流擋墻和中間包過濾器。采用鋼包精煉和中間包冶金技術(shù)只能去除大于50m的大顆粒夾雜，過濾技術(shù)可去除小于50m的夾雜。3.2 中間包冶金753.2 中間包冶金措施中間包內(nèi)設(shè)置擋墻(堰)。在中間包內(nèi)設(shè)置高出液面的墻。作用：隔離沖擊區(qū)與水口區(qū)；封閉注流沖擊區(qū)的紊流，防止表面卷渣，有利去除夾雜；減少死區(qū)，有利于鋼水溫度均勻。 中間包內(nèi)設(shè)置壩。設(shè)置在中間包內(nèi)鋼液面以下障礙物。作用：與擋墻配合起倒流，促進(jìn)夾雜物上浮，達(dá)到精煉鋼水的作用。

42、76中間包內(nèi)吹隋性氣體。通過中間包底部多孔磚或用吹氣棒吹入隋性氣體，增加攪拌，促進(jìn)夾雜物上浮。吹氣處理時，鋼水表面覆蓋堿性渣，效果會更好些。中間包鋼水過濾。目前廣泛應(yīng)用的是陶瓷泡沫過濾器。試驗表明：中間包加擋墻和壩與使用過濾器對比，使用過濾器后方坯中的硅錳夾雜物減少了74%，過濾器還能降低鋼中Al2O3夾雜。中間包加熱。采用電弧、電渣、等離子和感應(yīng)加熱等。生產(chǎn)上主要使用感應(yīng)加熱法和等離子加熱法。77中間包喂絲。中間包喂絲能起到微調(diào)鋼水合金元素、改變夾雜物形態(tài)的作用。中間包內(nèi)喂入CaSi包芯線，其目的是將脆性Al2O3夾雜轉(zhuǎn)化為低熔點的鋁酸鈣(12CaO7Al2O3)，以改善鋼水流動性，防止堵水

43、口。通過塞棒中孔向結(jié)晶器內(nèi)加入合金Al、B和Ti，以滿足鋼對這些元素的要求，同時可避免鋼中含鋁而堵塞水口。78中間包冶金的最新技術(shù)：(1)H型中間包(2)離心流中間包(3)中間包吹氬(4)去夾雜的陶瓷過濾器(5)電磁流控制3.2 中間包冶金793.2 中間包容量確定 中間包的容量是大包容量的20%40%。在通常澆注條件，鋼液在中間包內(nèi)應(yīng)停留810min，才能起到上浮夾雜物和穩(wěn)定注流的作用并保持換包時拉速保持不變。中間包有向大容量和深熔池方向發(fā)展的趨勢，容量可達(dá)6080t，熔池深為10001200mm。80SEN就是把中間包水口加長，插入到結(jié)晶器鋼液面下一定深度把澆注流密封起來。SEN作用：隔絕

44、了注流與空氣的接觸，杜絕了二次氧化；通過水口形狀的選擇，可以調(diào)整鋼水在結(jié)晶器內(nèi)流動狀態(tài)，促使夾雜物上??；杜絕了鋼流飛濺對液面的沖擊，防止了卷渣，提高了鑄坯表面在結(jié)晶器內(nèi)的潤滑穩(wěn)定性，提高鑄坯的質(zhì)量。結(jié)晶器使用SEN+保護(hù)渣澆注，為連鑄技術(shù)的發(fā)展帶來了劃時代的進(jìn)步。3.2 浸入式水口(SEN)81目前使用最多SEN有單孔直筒形和雙側(cè)孔式兩種。SEN基本類型a-單孔直筒式水口；b-側(cè)孔向上傾斜呈Y形水口；c-側(cè)孔向下傾斜呈倒Y形水口；d-側(cè)孔呈水平狀水口82浸入式水口形狀主要是指鋼流出口角度而言，一般有直孔式、側(cè)孔向上、側(cè)孔向下和水平式等4種。究竟選用哪一種，要根據(jù)澆注速度和結(jié)晶器斷面尺寸來確定。

45、一般認(rèn)為，浸入式水口保護(hù)渣技術(shù)只適用于大方坯和板坯連鑄，小于150150毫米的小方坯，由于斷面小，浸入式水口尺寸受到限制，加上拉速快，液面波動大，易造成卷渣，故很難采用這種方法。834.1 結(jié)晶器結(jié)晶器是一個強制水冷帶有“活底”銅模，是連鑄設(shè)備中最關(guān)鍵的部件，其性能對連鑄機生產(chǎn)能力和鑄坯質(zhì)量以及工藝的順利穩(wěn)定都有十分重要的作用，稱之為連鑄機的“心臟”。通俗地講結(jié)晶器就是一個鋼水制冷成型設(shè)備?；居煽蚣堋~板、調(diào)整系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等設(shè)備組成。結(jié)晶器需要和結(jié)晶器保護(hù)渣一同使用。鋼液在結(jié)晶器內(nèi)冷卻初步凝固成型，形成一定厚度和強度均勻坯殼，以保證出結(jié)晶器后不變形和拉裂，此過程是在坯殼與結(jié)晶器壁

46、連續(xù)相對運動下進(jìn)行。844.1 結(jié)晶器作用結(jié)晶器是連鑄機的關(guān)鍵部件，其作用是：在盡可能高的拉速下，保證出結(jié)晶器坯殼厚度，通過結(jié)晶器的振動，使坯殼脫離結(jié)晶器壁而不被拉斷和拉漏；保證坯殼均勻穩(wěn)定生成，鑄坯周邊厚度均勻；使鋼液逐漸凝固成所需要規(guī)格、形狀的坯殼； 通過調(diào)整結(jié)晶器的參數(shù)，使鑄坯不產(chǎn)生脫方、鼓肚和裂紋等缺陷。8586Slab mould874.1鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的凝固過程高溫鋼水注入結(jié)晶器與水冷銅壁接觸會迅速凝固形成很薄初生坯殼。由于鋼水靜壓力作用，生成的坯殼與銅壁緊貼在一起，鋼水熱量迅速傳給銅壁被冷卻水帶走，冷卻水帶走熱量占結(jié)晶器總散熱量96%左右。隨著凝固繼續(xù)進(jìn)行，坯殼逐漸增厚企圖收縮離

47、開銅壁，鋼水靜壓力又把坯殼擠靠到銅壁，收縮擠靠過程反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)坯殼厚度達(dá)到能抵抗鋼水靜壓力時，坯殼就脫離銅壁，在銅壁與坯殼之間形成空氣縫隙(氣隙)，增加了傳熱阻力，延緩了坯殼厚度增長，氣隙一般是在結(jié)晶器下部形成。結(jié)晶器內(nèi)熱量傳遞線路：鋼水凝固坯殼渣膜氣隙銅壁冷卻水。88Schematic of phenomena in the mold region of a steel slab caster894.1 結(jié)晶器的性能要求鋼液在結(jié)晶器中凝固成型，形成一定厚度坯殼并被連續(xù)拉出進(jìn)入二次冷卻區(qū)。良好的結(jié)晶器應(yīng)具有下列性能：(1)良好的導(dǎo)熱性。能使鋼液快速凝固，形成足夠厚度的坯殼。結(jié)晶器長度較短，一般

48、不超過1m，在這樣短的距離內(nèi)要能帶走大量熱量，要求它必須具有良好導(dǎo)熱性能。若導(dǎo)熱性能差，會使出結(jié)晶器的坯殼變薄，為防止拉漏，只好降低拉速，因此結(jié)晶器具有良好的導(dǎo)熱性是實現(xiàn)高拉速的重要前提；90(2)結(jié)構(gòu)剛性要好。結(jié)晶器內(nèi)壁與高溫鋼液接觸，外壁通冷卻水，其壁厚又很薄(僅有1020mm)，因此在厚度方向溫度梯度極大，熱應(yīng)力很大，其結(jié)構(gòu)必須具有較大剛度，不易變形；(3)裝拆和調(diào)整方便。為了能快速改變鑄坯尺寸或快速修理結(jié)晶器，以提高連鑄機的生產(chǎn)能力，現(xiàn)代結(jié)晶器都采用了整體吊裝或在線調(diào)寬技術(shù)；(4)工作壽命長。結(jié)晶器在高溫狀況下伴隨有鑄坯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間的滑動摩擦，因此結(jié)晶器內(nèi)壁的材質(zhì)應(yīng)有良好的耐磨性和

49、較高的再結(jié)晶溫度；91(5)振動時慣性力要小。為提高鑄坯表面質(zhì)量，結(jié)晶器的振動廣泛采用高頻率小振幅，最高已達(dá)400次/min，在高頻振動時慣性力不可忽視，過大的慣性力不僅影響到結(jié)晶器的強度和剛度，進(jìn)而也影響到結(jié)晶器運動軌跡的精度； (6)結(jié)晶器結(jié)構(gòu)要簡單，以便于制造和維護(hù)；(7)有良好的剛性和加工性，易于制造；(8)成本要低。924.1 高效連鑄機結(jié)晶器設(shè)計的原則保證高效率的熱傳導(dǎo)功能，即冷卻強度大，冷卻效率高，使鋼液在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)殼達(dá)到足夠的厚度；結(jié)晶器熱流強度均勻使鑄坯坯殼均勻；拉坯阻力??；結(jié)晶器，特別是銅管壽命長。 目前方坯結(jié)晶器主要采用拋物線銅管、精致銅水套技術(shù)。高效連鑄機結(jié)晶器一般都配

50、有電磁攪拌和液面檢測裝置。93按外形(型式)可分為直形結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器。直形結(jié)晶器內(nèi)壁沿坯殼移動方向呈垂直形，導(dǎo)熱性能良好，坯殼冷卻均勻，有利于提高坯殼的質(zhì)量和拉坯速度、結(jié)構(gòu)較簡單、易于制造、安裝和調(diào)試方便；夾雜物分布均勻；鑄坯易產(chǎn)生彎曲裂紋，連鑄機高度和投資增加。直形結(jié)晶器用于立式和立彎式及直弧連鑄機。目前新建大型板坯連鑄機多采用直結(jié)晶器。4.1 結(jié)晶器形式和結(jié)構(gòu) 94弧形結(jié)晶器內(nèi)壁沿坯殼移動方向呈圓弧形，鑄坯不易產(chǎn)生彎曲裂紋；導(dǎo)熱性能比直形結(jié)晶器差；非金屬夾雜物上浮時，易在內(nèi)弧側(cè)1/4處集聚，夾雜物分布不均，影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。弧形結(jié)晶器(curved mold)用在全弧形和超低頭型橢圓形

51、連鑄機上。按斷面(鑄坯規(guī)格和形狀)分有板坯、方坯、矩形坯、圓坯和異型坯；按結(jié)構(gòu)形式分有整體式、管式、組合式、多級和在線調(diào)寬結(jié)晶器等。小方坯及矩形坯多采用管式結(jié)晶器，大型方坯、矩形坯和板坯多采用組合式結(jié)晶器。 954.3 結(jié)晶器的重要參數(shù) (1)結(jié)晶器斷面尺寸 a圓坯結(jié)晶器 b方坯和矩形坯結(jié)晶器 c板坯結(jié)晶器 (2)結(jié)晶器長度 (3)倒錐度 964.4 結(jié)晶器長度計算公式：式中： 結(jié)晶器出口坯殼厚度，mm，小斷面為810mm，大斷面取2025mm； 結(jié)晶器理論長度(有效長度)，mm；K凝固系數(shù)取2023mm/ ；Vmax最大拉速，mm/min；考慮到鋼液面到結(jié)晶器上口應(yīng)有80120mm的高度，故

52、結(jié)晶器實際長度應(yīng)為：L= +(80120)mm，根據(jù)國內(nèi)的實際情況，結(jié)晶器實際長度L一般在700900mm。97結(jié)晶器內(nèi)腔縱斷面的尺寸做成上大下小，形成一個錐度，由于是上大下小，故稱倒錐度。 在結(jié)晶器中鋼水受到冷卻而形成一定形狀坯殼，隨著鑄坯不斷下移，溫度不斷下降而收縮，若結(jié)晶器沒有倒錐度，就會在坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁之間形成氣隙。氣隙的存在降低了冷卻效果，同時由于坯殼過早地脫離結(jié)晶器內(nèi)壁，在鋼水靜壓力作用下坯殼會產(chǎn)生鼓肚變形，將結(jié)晶器做成倒錐度就可以避免。過小倒錐度還會形成氣隙，過大倒錐度會增大拉坯阻力，根據(jù)經(jīng)驗，倒錐度一般取0.5%0.8%/m。4.4 結(jié)晶器倒錐度984.4 結(jié)晶器的材質(zhì)和壽命

53、結(jié)晶器內(nèi)層是鋼水凝固時進(jìn)行熱交換并使鋼水成型的關(guān)鍵部件，要求其內(nèi)壁材質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)要高，膨脹系數(shù)要低，在高溫下有足夠的強度和耐磨性，塑性還要好，易于加工。紫銅板導(dǎo)熱性能良好，但強度和硬度都低，尤其在高溫下強度就更低，因而其壽命較短。為了提高壽命，普遍采用銅合金制作結(jié)晶器內(nèi)壁，如：銅銀合金、銅-鉻-鋯-砷合金、銅-鎂-鋯合金等。994.5 結(jié)晶器的冶金作用保證凝固坯殼均勻生長；液相穴夾雜物上浮和排除；結(jié)晶器微合金化；結(jié)晶器喂包芯線，通過中間包塞棒和SEN喂入含有90%Al粉和鐵粉的包芯線；結(jié)晶器喂稀土絲。凝固組織的控制。 在結(jié)晶器內(nèi)加微型冷卻劑(如微細(xì)鐵末)，喂入薄鋼帶或噴入金屬粉末，以降低鋼水過熱

54、度，使結(jié)晶器內(nèi)鋼水在液相線溫度凝固，增加鑄坯等軸晶區(qū)，改善鑄態(tài)組織，減輕中心偏析。1004.6 結(jié)晶器的熱阻從結(jié)晶器冷卻水到鋼水之間存在六個熱阻，即冷卻水與銅板、銅板、氣隙、保護(hù)渣膜、坯殼、坯殼與鋼水。氣隙的熱阻最大，坯殼熱阻次之，銅板熱阻最小。1.結(jié)晶器銅壁；2.氣隙；3.保護(hù)渣膜；4.坯殼；5.鋼水1014.8 結(jié)晶器保護(hù)渣為了提高連續(xù)澆鑄鋼坯的質(zhì)量，強化保護(hù)澆鑄工藝，使用一種固態(tài)粉渣覆蓋在結(jié)晶器鋼液面上形成一層保護(hù)渣。結(jié)晶器保護(hù)渣的作用：(1)覆蓋鋼水絕熱保溫位于結(jié)晶器液面上層的粉狀渣層，結(jié)構(gòu)松散，具有良好的絕熱保溫作用，可提高結(jié)晶器彎月面溫度，尤其是在澆鑄高碳鋼時，提高保護(hù)渣的絕熱保溫

55、性能，對改善鑄坯潤滑有利；102(2)隔絕空氣，防止鋼液特別是彎月面的二次氧化保護(hù)渣加入到鋼液面后，覆蓋于鋼水面上的液渣層隔絕空氣與鋼水表面的接觸，保護(hù)鋼水表面不受空氣的二次氧化。為了更好地起到保護(hù)作用，液渣層應(yīng)均勻覆蓋于鋼水面上，渣中不應(yīng)含有使鋼氧化的成分，如應(yīng)限制渣中(FeO)含量小于1%；103(3)凈化鋼液界面，吸收溶解上浮到鋼渣界面上的非金屬夾雜物為防止鋼液上浮的夾雜物被卷入凝固殼，造成鑄坯皮下夾雜或表面夾渣，影響表面質(zhì)量，保護(hù)渣的液渣層應(yīng)具有良好的吸收和溶解夾雜物的能力。保護(hù)渣的熔渣應(yīng)有低的粘度，對氧化物夾雜的潤濕性好，吸收夾雜物以后自身性能要穩(wěn)定，目前用的都屬于硅酸鹽類的保護(hù)渣。

56、104(4)在結(jié)晶器壁與連鑄坯殼之間形成一層渣膜起潤滑作用，減小拉坯阻力，防止結(jié)晶器壁與凝固殼的粘結(jié)；(5)充填坯殼與結(jié)晶器壁之間的氣隙，改善結(jié)晶器傳熱，控制傳熱的速度和均勻性。流入坯殼和結(jié)晶器間隙內(nèi)的液態(tài)渣形成渣膜，以控制鑄坯向結(jié)晶器傳熱速度，保持坯殼均勻生長。保護(hù)渣熔化形成的液渣，可以改善傳熱的均勻性，提高鑄坯質(zhì)量，充填坯殼與結(jié)晶器壁之間的氣隙，改善結(jié)晶器傳熱。1054.8 連鑄過程中彎月面形成隨著結(jié)晶器的上下振動，鋼液注入結(jié)晶器內(nèi)，且保持一定的液面高度，由于表面張力大，在結(jié)晶器銅壁處鋼液形成了向內(nèi)壁突出的彎月面。彎月面是凝固坯殼生長的起始點，它的性質(zhì)在很大程度上決定了鑄坯表面質(zhì)量。彎月面

57、區(qū)域：從彎月面根部以下45mm到根部以上45mm，從結(jié)晶器內(nèi)壁到離壁20mm處的區(qū)域。1064.8 鋼液彎月面的作用受結(jié)晶器的強烈冷卻作用，突出的彎月面開始凝固，形成了極薄的坯殼，在向下運動的過程中受鋼水靜壓力的作用變形，形成了鑄坯的凝固殼。如果彎月面表面干凈，具有較大的曲率半徑，變形能力大，就容易恢復(fù)變平，則鑄坯的某些表面缺陷就難以產(chǎn)生。1074.9 結(jié)晶器的潤滑 結(jié)晶器為什么要潤滑?可以減小拉坯阻力，由于潤滑劑充填氣隙而降低熱阻改善傳熱，能防止坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁粘結(jié)，改善鑄坯表面質(zhì)量，對保證連鑄順利澆鑄起著重要作用。(1)潤滑油潤滑結(jié)晶器潤滑劑可以用植物油或礦物油，目前用菜籽油者居多，這種裝

58、置主要應(yīng)用在小方坯連鑄機上。(2)保護(hù)渣潤滑采用保護(hù)渣同樣可以達(dá)到潤滑的目的，保護(hù)渣可人工加入，也可用振動給料器加入。 1084.10 結(jié)晶器的電磁攪拌 Mold electromagnetic stirring(MEMS)：攪拌器安裝在結(jié)晶器銅管外面。冶金效果：增加等軸晶率；減少表面和皮下的氣孔和針孔；減少表面和皮下的夾雜物；坯殼均勻化；改善中心偏析。適用鋼種：低合金鋼、彈簧鋼、冷軋鋼、中高碳鋼等。1094.11 結(jié)晶器的振動裝置 結(jié)晶器振動裝置位于結(jié)晶器下方，工作時可使結(jié)晶器在澆鑄時不間斷地上下移動，防止拉坯時坯殼與結(jié)晶器壁粘結(jié)而發(fā)生漏鋼事故。結(jié)晶器振動對鑄坯質(zhì)量、工藝順行穩(wěn)定以及事故等都

59、有極大的影響，研究結(jié)晶器的振動始終是熱門課題。1104.11 結(jié)晶器的振動結(jié)晶器振動目前采用較多的是正弦和非正弦方式。傳統(tǒng)的連鑄結(jié)晶器正弦振動技術(shù)隨著負(fù)滑動理論的完善向高頻率、小振幅方向發(fā)展，以減小振痕深度，提高鑄坯表面質(zhì)量。高速澆鑄時，高頻率、小振幅振動方式對結(jié)晶器內(nèi)摩擦阻力會大幅度增加，粘連性漏鋼事故隨之增加。為控制鑄坯的振痕深度，希望負(fù)滑脫時間短；為保證結(jié)晶器的潤滑效果，增加保護(hù)渣的消耗量，希望正滑脫時間長，為此開發(fā)了結(jié)晶器的非正弦振動形式。111正弦振動的優(yōu)點：(1)在運動過程中沒有穩(wěn)定運動階段，因而有利于脫模，但也有一段負(fù)滑脫階段，使被拉裂的坯殼起到焊合作用。(2)結(jié)晶器運動的加速度

60、按余弦規(guī)律變化，過渡點比較平穩(wěn)，沒有很大沖擊。(3)可以用曲柄連桿機構(gòu)來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，運動精度高，易于加工和維修。正弦振動可以提高振動頻率，減小振痕深度，改善鑄坯表面質(zhì)量。112非正弦振動的優(yōu)點：(1)負(fù)滑脫時間短，有利于減輕鑄坯表面的振痕。(2)正脫模時間較長，可增加保護(hù)渣消耗，有利于結(jié)晶器潤滑，減小結(jié)晶器施加在坯殼上的摩擦力，防止拉裂。(3)負(fù)滑脫作用強，脫模和坯殼拉裂愈合好，有利于提高拉速。目前國外有關(guān)文獻(xiàn)報道，大多數(shù)負(fù)滑脫時間取值范圍在0.10.25s，不同鋼種最佳負(fù)滑動時間為 0.1s 左右。1134.12 結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面的控制鋼水澆入到結(jié)晶器里，為了防止鋼水溢出，鋼水面必須