連鑄工藝與設備培訓課程課件

1、連鑄工藝與設備 課程編號：01024035 課程類型：選修課 學 時： 32 學 分：2 開課對象：材料成型及控制工程專業(yè)本科生 先修課程：認識實習、機械設計、金屬學、生產(chǎn)實習 第1頁，共108頁。0 緒論1 連續(xù)鑄鋼技術開展的概況 1)早在19世紀中期美國人塞勒斯(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想，并用于低熔點有色金屬的澆鑄；類似現(xiàn)代連鑄設備的建議是由美國人亞瑟(1886年)相德國人戴倫(1887年)提出來的。 第2頁，共108頁。0緒論1 連續(xù)鑄鋼技術開展的概況 2)1933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

2、用其澆鑄黃銅獲得成功，后又用于鋁合金的工業(yè)生產(chǎn)。 3)結(jié)晶器振動的實現(xiàn)，不僅可以提高澆注速度，而且使鋼液的連鑄生產(chǎn)成為可能，因此容漢斯成為現(xiàn)代連鑄技術的奠基人。 第3頁，共108頁。4)英國人哈里德那么提出了“負滑脫概念。在哈里德的負滑脫振動方式中，結(jié)晶器下振速度比拉坯速度快，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)澆鑄的關鍵性技術得到突破。因而在20世紀50年代連續(xù)鑄鋼步入了工業(yè)生產(chǎn)階段。 0緒論1連續(xù)鑄鋼技術開展的概況第4頁，共108頁。 5進入20世紀60年代，弧形連鑄機的問世，使連鑄技術出現(xiàn)了一次飛躍。世界第一臺弧形連鑄機于1964年4月在奧地利百錄

3、廠誕生。 6進入20世紀80年代以后，連鑄技術日趨成熟。 0 緒論1連續(xù)鑄鋼技術開展的概況第5頁，共108頁。 世界上第1臺工業(yè)性生產(chǎn)連鑄機于1951年在前蘇聯(lián)“紅十月冶金廠建成，是1臺立式雙流板坯半連續(xù)鑄鋼設備。 1952年第1臺立彎式連鑄機在英國巴路廠投產(chǎn)。 1952年在奧地利卡芬堡鋼廠建成1臺雙流連鑄機，它是多鋼種、多斷面、持殊鋼連鑄機的典型代表。 1954年在加拿大阿特拉斯鋼廠投產(chǎn)第1臺方坯和板坯兼用連鑄機。0 緒論1連續(xù)鑄鋼技術開展的概況第6頁，共108頁。0 緒論1連續(xù)鑄鋼技術開展的概況第7頁，共108頁。0緒論2我國連續(xù)鑄鋼技術開展概況 1我國是連續(xù)鑄鋼技術開展較早的國家之一，早

4、在20世紀50年代就已開始研究和工業(yè)試驗工作。 21957年當時上海鋼鐵公司中心試驗室的吳大柯主持設計并建成第1臺立式工業(yè)試驗連鑄機，澆鑄75mm180mm的小斷面鑄坯。 第8頁，共108頁。 3由徐寶升教授主持設計的第1臺雙流立式連鑄機于1958年在重鋼三廠建成投產(chǎn)。 4徐寶升教授主持設計的第1臺方坯和板坯兼用弧形連鑄機于1964年6月24日在重鋼三廠誕生投產(chǎn)，這是世界上最早的生產(chǎn)用弧形連鑄機之一。 0緒論2我國連續(xù)鑄鋼技術開展概況第9頁，共108頁。 據(jù)統(tǒng)計，到1995年底我國運轉(zhuǎn)和在建的連鑄機已有300多臺，其中自行設計制造的占80，由國外引進的只有70臺左右。 2004年，我國連續(xù)鑄鋼

5、開展勢頭強勁，全國連鑄比約達96.03%，比2003年提高0.63個百分點。0緒論2我國連續(xù)鑄鋼技術開展概況第10頁，共108頁。第11頁，共108頁。0緒論3連鑄機的機型及其特點按結(jié)晶器是否移動可以分為兩類：1固定式結(jié)晶器：包括固定振動結(jié)晶器的各種連鑄機，如立式連鑄機、立彎式連鑄機、弧形連鑄機、橢圓形連鑄機、水平式連鑄機等。2同步運動式結(jié)晶器的各種連鑄機。如雙輥式連鑄機、雙帶式連鑄機、單輥式連鑄機、單帶式連鑄機，輪帶式連鑄機等。這些也是正在開發(fā)中的連鑄機機型。 第12頁，共108頁。第13頁，共108頁。第14頁，共108頁。第15頁，共108頁。0緒論4連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性1簡化了工序，縮短了

6、流程; 2提高了金屬收得率; 3降低了能源消耗;4生產(chǎn)過程機械化、自動化程度高; 5提高質(zhì)量，擴大品種 。 第16頁，共108頁。第17頁，共108頁。1連鑄機的工藝流程與設備 1.1連鑄機的工藝流程 由煉鋼爐煉出的合格鋼水經(jīng)爐外精煉處理后，用鋼包運送到澆鑄位置注人中間包，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，它同時也起到引出鑄錠的作用，這個“活底就稱為引錠鏈。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)晶器底部的引錠鏈頭部凝結(jié)在一起。引錠鏈子的尾部那么夾持在拉坯機的拉輥中，當結(jié)晶器內(nèi)鋼水升到要求的高度后，開動拉坯機，以一定的

7、速度把引錠桿(牽著鑄坯)從結(jié)晶器中拉出。第18頁，共108頁。1.1連鑄機的工藝流程 為防止鑄坯殼被拉斷漏鋼和減少結(jié)晶器中的拉坯阻力，在澆鑄過程中既要對結(jié)晶器內(nèi)壁潤滑又要它做上下往復振動。 鑄坯被拉出結(jié)晶器后，為使其更快地散熱，需進行噴水冷卻，稱之為二次冷卻，通過二次冷卻支導裝置的鑄坯逐漸凝固。這樣，鑄坯不斷地被拉出，鋼水連續(xù)地從上面注入結(jié)晶器，便形成了連續(xù)鑄坯的過程。 當鑄坯通過拉坯機、矯直機(立式和水平式連鑄不需矯直)后，脫去引錠鏈。完全凝固的直鑄坯由切割設備切成定尺，經(jīng)運輸輥道進入后步工序。 第19頁，共108頁。圖1-1 弧形連鑄工藝流程和設備1-鋼包；2-中間包；3-結(jié)晶器及振動裝置

8、；4-電子攪拌器；5-二冷區(qū)支導裝置；6-拉矯機；7-切割裝置；8-輥道；9-坯料第20頁，共108頁。1.2連鑄設備組成簡介主體設備主要包括：澆鑄設備鋼包運載設備、中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺、結(jié)晶器及振動裝置、二次冷卻支撐導向裝置；如在弧形連鑄設備中采用直結(jié)晶器時，需設頂彎裝置，拉坯矯直設備拉坯機、矯直機、引錠鏈、脫錠與引錠鏈存放裝置；切割設備火焰切割機與機械剪切機(擺式剪切機、步進式剪切機等)。輔助設備主要包括：出坯及精整設備輥道、拉(推)鋼機、翻鋼機、火焰清理機等；工藝性設備中間包烘烤裝置、吹氖裝置、脫氣裝置、保護渣供給與結(jié)晶潤滑裝置等；自動控制與測量儀表結(jié)晶器被面測量與顯示系統(tǒng)、過程控

9、制計算機、測溫、測重、測長、測速、測壓等儀表系統(tǒng)。 第21頁，共108頁。工藝流程和主要機械設備的說明可知，連續(xù)鑄鋼設備必須適應高溫鋼水由液態(tài)弧形連鑄機變成液-固態(tài)，又變成固態(tài)的全過程。其間進行著一系列比較復雜的物理與化學變化。顯然，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。因此生產(chǎn)工藝對機械設備提出了較高的要求，主要有：設備應具有抗高溫、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。 1.2連鑄設備組成簡介第22頁，共108頁。1.3弧形連鑄機1.3弧形連鑄機 1.3.1連鑄機特性參數(shù)的表示 1臺數(shù)：但凡共用一個盛鋼桶，澆鑄1流

10、或多流鑄坯的1套連鑄鋼設備稱為l臺連鑄機。 2機數(shù)：凡具有獨立傳動系統(tǒng)和獨立工作系統(tǒng)，當它機出現(xiàn)故障機仍能照常工作的一組連續(xù)鑄鋼設備，稱之為1個機組。1臺連鑄機可以由1個機組或多個機組組成。 3流數(shù)：1臺連鑄機能夠同時澆注鑄坯的總根數(shù)稱之為連鑄機的流數(shù)。 第23頁，共108頁。1.3弧形連鑄機連鑄機的規(guī)格表示如下：aRbC這里：a機數(shù)，假設機數(shù)為1，那么可省略； R機型為弧形或橢圓形連鑄機； b連鑄機的圓弧半徑，m；假設橢圓形連鑄極為多個半徑之乘積，也標志可澆鑄連鑄坯的最大厚度； C表示拉坯輥輥身長度，mm；它標志著連鑄機可容納的連鑄坯的最大寬度。 第24頁，共108頁。1.3弧形連鑄機例如：

11、13R5.25240表示此臺連鑄機為3機，弧形連鑄機，其圓弧半徑為5.25m，拉坯輥輥身長度為240mm。2R346122350表示該連鑄極為1機，四段橢圓形連鑄機，圓弧半徑分別為3m、4m、6m和12m，拉坯輥輥身長度為350mm。 第25頁，共108頁。1.3.2弧形連鑄機主要參數(shù)確實定 1.3.2.1鑄坯斷面尺寸規(guī)格 鑄坯斷面尺寸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：70mm70mm200mm200mm；大方坯：200mm200mm450mm450mm；矩形坯：150mml00mm400mm560mm；板坯： 150mm

12、600mm300mm2640mm；圓坯： 80mm450mm。第26頁，共108頁。 確定鑄坯斷面和尺寸的依據(jù) 1)根據(jù)軋材需要的壓縮比確定。 2)根據(jù)煉鋼爐容量和鑄機生產(chǎn)能力及軋機規(guī)格來考慮。一般大型煉鋼爐與大型連鑄機相匹配，這樣可充分發(fā)揮設備生產(chǎn)能力，簡化生產(chǎn)管理。 3)要適合連鑄工藝的要求。假設采用浸入式水口澆注時，鑄坯的最小斷面尺寸為：方坯在150mm150mm以上，板坯厚度也應在120mm以上；如澆注時間不長，可用薄壁浸入式水口，澆注的最小斷面可以為120mm120mm。第27頁，共108頁。1.3.2.2拉坯速度(澆注速度) 拉坯速度是指每分鐘拉出鑄坯的長度，單位是m/min，簡稱

13、拉速. 式中： 鋼水密度， ； B鑄坯寬度，m； D鑄坯厚度，m。 第28頁，共108頁。拉還速度確實定 a 用鑄坯斷面選取拉速 : l鑄坯斷面周長，mm； F鑄坯斷面面積，mm2 ； K斷面形狀速度系數(shù)，mmm/min。 b用鑄坯的寬厚比選取拉坯速度: D 鑄坯厚度，mm； f 系數(shù)，mmmmin。 第29頁，共108頁。最大拉坯速度 限制拉坯速度的因素主要是鑄坯出結(jié)晶器下口坯殼的平安厚度。對于小斷面鑄坯坯殼平安厚度為810mm；大斷面板坯坯殼厚度應15mm。 Lm 結(jié)晶器有效長度(結(jié)晶器長度-100mm)； 結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)， ； 坯殼厚度，mm。 第30頁，共108頁。1.3.2.3

14、圓弧半徑 鑄機的圓弧半徑只是指鑄坯外弧曲率半徑，單位是m。它是確定弧形連鑄機總高度的重要參數(shù)，也標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。生產(chǎn)實踐說明，對碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼，鑄坯外表允許延伸率在1.52；鑄坯凝固殼內(nèi)層外表所允許的延伸率在0.10.5%范圍內(nèi)。連鑄對一點矯直鑄坯延伸率取0.2以下，多點矯直鑄坯延伸率取0.10.15。適當增大圓弧半徑，有利于鑄坯完全凝固后進行矯直，以降低鑄坯矯直應力，也有利于夾雜物上浮。但過大的圓弧半徑會增加鑄機的投資費用。第31頁，共108頁。1.3.2.3圓弧半徑 可用經(jīng)驗公式確定根本圓弧半徑，也是連鑄機最小圓

15、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。第32頁，共108頁。液相深度 液相深度L液是指鑄坯從結(jié)晶器液面開始到鑄坯中心液相凝固終了的長度，也稱為液心長度。 L液連鑄坯液相深度，m； v拉坯速度，mmin； t鑄坯完全凝固所需要的時間，min。 第33頁，共108頁。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。冶金長度是連鑄機的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)；決定著連鑄機的生產(chǎn)能力，也決定了鑄機半徑或高度，從而對二次冷卻區(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。第34頁，共108頁。鑄機長

16、度 鑄機長度是從結(jié)晶器液面到最后一對抗矯輥之間的實際長度。這個長度應該是冶金長度的1.11.2倍。 第35頁，共108頁。1.3.2.4連鑄機流數(shù)的選擇 n1臺連鑄機澆注的流數(shù)；G盛鋼桶容量，t；v平均拉還速度，m/min； 連鑄坯密度；T允許澆注時間，min。 第36頁，共108頁。1.4弧形連鑄機主要設備 1.盛鋼桶第37頁，共108頁。盛鋼桶尺寸確實定 盛鋼桶的容量應與煉鋼爐的最大出鋼量相匹配。為了減少熱量的損失和便于夾雜物的上浮，盛鋼桶的高寬比(砌磚后深度H和上口內(nèi)徑D之比)一般1：11.2：1；為了吊運的穩(wěn)定，耳軸的位置應比滿載重心高200400mm；為便于去除殘鋼殘渣，盛鋼桶桶壁應

17、有1015的倒錐度，大型盛鋼桶桶底應向水口方向傾斜3%5。第38頁，共108頁。盛鋼桶的結(jié)構(gòu) 盛鋼桶由外殼、內(nèi)襯、和注流控制機構(gòu)三局部組成。如圖示。 第39頁，共108頁。盛鋼桶的外殼一般由鍋爐鋼板焊接而成，桶壁和桶底鋼板厚度分別為1430mm和2440mm之間，為了保證烘烤時水分順利排出，在盛鋼桶外殼上鉆有一些直徑為810mm的小孔。大型盛鋼桶還安有底座。盛鋼桶外殼腰部焊有加強箍和加強筋，耳軸對稱地安裝在加強箍上。 外殼第40頁，共108頁。盛鋼桶內(nèi)襯一般由保溫層、永久層和工作層組成。保溫層緊貼外殼鋼板，厚約1015mm，主要作用是減少熱損夫，常用石棉板砌筑。永久層厚約3060mm，為了防止

18、盛鋼桶燒穿事故，一般由一定保溫性能的粘土磚或高鋁磚砌筑；工作層直接與鋼液、爐渣接觸，受到化學侵蝕、機械沖刷和急冷急熱作用及由其引起的剝落。內(nèi)襯第41頁，共108頁。盛鋼桶通過滑動水口開啟、關閉來調(diào)節(jié)鋼液注流?？肯禄鍘酉滤谝苿诱{(diào)節(jié)上下注孔間的重合程度控制注流大??；驅(qū)動方式有液壓和手動兩種。 注流控制機構(gòu)第42頁，共108頁。滑動水口 圖1-5 滑動水口控制原理圖a-全開；b-半開；c-全閉1-上水口；2上滑板；3-下滑板；4-下水口 第43頁，共108頁。供給連鑄用的合格鋼液經(jīng)吹氬調(diào)溫或精煉處理后，將盛鋼桶送到中間罐上方進行澆注。目前承托盛鋼桶的方式主要有盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺和盛鋼桶支架等。盛鋼桶

19、回轉(zhuǎn)臺能夠在轉(zhuǎn)臂上同時承放兩個盛鋼桶，一個用于澆注，另一個處于待澆狀態(tài)?；剞D(zhuǎn)臺可以減少換桶時間，有利于實現(xiàn)多爐連澆；而轉(zhuǎn)臺本身即可完成鋼液的異跨運輸，對連鑄生產(chǎn)進程的干擾也少，并且占地面積小。盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺有直臂式和雙臂式兩種。盛鋼桶運載設備 第44頁，共108頁。盛鋼桶運載設備 目前盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺趨于多功能化，增加了吹氬、調(diào)溫、傾翻倒渣、加蓋保溫等功能。 圖1-6 盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺a-直臂式；b-雙臂單獨升降式；c-帶鋼水包加蓋功能 第45頁，共108頁。2 中間罐 中間罐也叫做中間包或中包。中間罐是位于盛鋼桶與結(jié)晶器之間用于鋼液澆注的裝置。主要作用是： 1)中間罐可減少鋼液靜壓力，使注流穩(wěn)定； 2

20、)中間罐利于夾雜物土浮，凈化鋼液； 3)在多流連鑄機上，中間罐將鋼液分配給每個結(jié)晶器； 4)在多爐連澆時，中間罐貯存一定量的鋼液，更換盛鋼桶時不會停澆； 5)可將局部爐外精煉手段移到中間罐內(nèi)實施，即中間罐冶金。 第46頁，共108頁。中間罐容量及主要尺寸確實定 中間罐的容量是盛鋼桶容量的2040。在通常澆注條件下，鋼液在中間罐內(nèi)應停留810min，才能起到上浮夾雜物和穩(wěn)定注流的作用；為此，中間罐有向大容量和深熔池方向開展的趨勢；容量可達6080t，熔池深為l0001200mm。中間罐容量應與存貯鋼液量相匹配。根據(jù)鋼液存貯數(shù)量，可以計算出中間罐的容積，以確定其它各部位尺寸。中間罐內(nèi)型尺少主要有：

21、中間罐高度 ；中間罐長度；中間罐角度；中間罐寬度。第47頁，共108頁。罐體結(jié)構(gòu) 中間罐的結(jié)構(gòu)、形狀應具有最小的散熱面積，良好的保溫性能。一般常用的中間罐斷面形狀為圓形、橢圓形、三角形、矩形和“T字形等，如圖1-7。 圖1-7 中間罐斷面的各種形狀示意圖1-盛鋼桶注流位置；2-中間罐水口位置；3-擋渣墻a、e-單流；b、f、g-雙流；c-4流；d-6流；h-8流 第48頁，共108頁。第49頁，共108頁。水口與塞棒 水口直徑 ：式中：Q一個水口全開時的鋼液流量，th； H中間罐的鋼液深度，mm； d水口直徑，mm。第50頁，共108頁。中間罐塞棒 中間罐用塞頭與水口相配合來控制注流。 第51

22、頁，共108頁。中間罐滑動水口 中間罐采用滑動水口，雖然有平安可靠，利于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點，但機構(gòu)比較復雜，尤其在裝有浸入式水口的情況下，加大了中間罐與結(jié)晶器之間的距離，增大了中間罐升降行程。同時對結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動也有不利影響。采用浸入式滑動水口進行澆注時，由于水口太長，不便于移動，也存在難于對中問題，故中間罐的滑動水口裝置通常做成3層滑板。 第52頁，共108頁。第53頁，共108頁。浸人式水口 目前使用最多的浸入式水口有單孔直筒形和雙側(cè)孔式兩種。圖1-8浸入式水口根本類型a-單孔直筒式水口；b-側(cè)孔向上傾斜狀水口；c-側(cè)孔向下傾斜呈倒Y形水口；d-側(cè)孔呈水平狀水口第54頁，共108頁。中

23、間罐小車 中間罐小車是用來支承、運輸、更換中間罐的設備。小車的結(jié)構(gòu)要有利于澆注、撈渣和燒氧等操作；同時還應具有橫移和升降調(diào)節(jié)裝置。中間罐小車有懸臂型、懸掛型、門型、半門型等。 第55頁，共108頁。3 結(jié)晶器結(jié)晶器是一個水冷的鋼錠模，是連鑄機非常重要的部件，稱之為連鑄設備的“心臟。鋼液在結(jié)晶器內(nèi)冷卻、初步凝固成型，且形成一定的坯殼厚度。這一過程是在坯殼與結(jié)晶器壁連續(xù)、相對運動下進行的。為此，結(jié)晶器應具有良好的導熱性和剛性，不易變形；重量要小，以減少振動時的慣性力；內(nèi)外表耐磨性要好，以提高使用壽命；結(jié)晶器結(jié)構(gòu)要簡單，以便于制造和維護。 第56頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 按結(jié)晶器的外形可分為直結(jié)

24、晶器和弧形結(jié)晶器。直結(jié)晶器用于立式、立彎式及直弧形連鑄機，而弧形結(jié)晶器用在全弧形和橢圓形連鑄機上。從其結(jié)構(gòu)來看，有管式結(jié)晶器和組合式結(jié)晶器；小方坯及矩形坯多采用管式結(jié)晶器，而大型方坯、矩形坯和板還多采用組合式結(jié)晶器。 第57頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 管式結(jié)晶器 管式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡單，易于制造、維修，廣泛應用于中小斷面鑄坯的澆注，最大澆注斷面為180mm180mm。 第58頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 組合式結(jié)晶器 第59頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 組合式結(jié)晶器:組合式結(jié)晶器是內(nèi)4塊復合壁板組合而成。每塊復合壁板都是由銅質(zhì)內(nèi)壁和鋼質(zhì)外殼組成。在與鋼殼接觸的銅板面上銑出許多溝槽形成中間水縫。對

25、弧形結(jié)晶器來說，兩塊側(cè)面復合板是平的，內(nèi)外弧復合板做成弧形的。而直形結(jié)晶器四面壁板都是平面狀的。 第60頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 漏鋼檢測裝置 :為了能夠預報結(jié)晶器漏鋼事故，在結(jié)晶器四面銅壁外通過均勻的螺栓埋入多套康銅熱電偶；熱電偶測到的溫度數(shù)據(jù)輸入計算機或在儀表上顯示。熱電偶的套數(shù)越多，檢測也越精確。 也有根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)壁與鑄坯坯殼間摩擦力的大小來測定結(jié)晶器內(nèi)坯殼是否有漏鋼。 第61頁，共108頁。結(jié)晶器的構(gòu)造 多級結(jié)晶器:多級結(jié)晶器即在結(jié)晶器下口安裝足輥、銅板或冷卻格柵。 第62頁，共108頁。結(jié)晶器的重要參數(shù) 結(jié)晶器斷面尺寸 圓坯結(jié)晶器 :第63頁，共108頁。結(jié)晶器的重要參數(shù)結(jié)晶器斷

26、面尺寸方坯和矩形坯結(jié)晶器 :第64頁，共108頁。結(jié)晶器的重要參數(shù)第65頁，共108頁。結(jié)晶器的重要參數(shù)第66頁，共108頁。結(jié)晶器的材質(zhì)和壽命要求其內(nèi)壁材質(zhì)導熱系數(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。在銅中參加含量為0.080.12的銀，就能提高結(jié)晶器內(nèi)壁的高溫強度和耐磨性。在銅中參加含量力0.5%的鉻或參加定量的磷，可顯著提高結(jié)晶器的使用壽命。還可以使用銅-鉻-鋯-砷臺金或銅-鋯-鎂合金制作結(jié)晶器內(nèi)壁，效果都不錯。在結(jié)晶器的銅板上鍍層，能提高耐磨性。目前，單一鍍層主要用鉻或鎳，復合鍍層用鎳、鎳合金和鉻三層鍍層，比單獨鍍鎳壽命提高57倍；還有鎳、鎢、鐵鍍層

27、，由于鎢和鐵的參加，其強度和硬度都適合高拉速鑄機使用。 第67頁，共108頁。結(jié)晶器的材質(zhì)和壽命結(jié)晶器的壽命，可用結(jié)晶器澆注鑄坯的長度來表示。在一般操作條件下，一個結(jié)晶器可澆注板坯1000015000m長。也有用結(jié)晶器從開始使用到修理前所澆注的爐數(shù)來表示，其范圍為100150爐。 提高結(jié)晶器壽命的措施有：提高結(jié)晶器冷卻水水質(zhì)；保證結(jié)晶器足輥、二次冷卻區(qū)的對弧精度；定期檢修結(jié)晶器；合理選擇結(jié)晶器內(nèi)壁材質(zhì)及設計參數(shù)等。 第68頁，共108頁。結(jié)晶器斷面調(diào)寬裝置 第69頁，共108頁。結(jié)晶器的潤滑 1潤滑油潤滑結(jié)晶器加油需要潤滑裝置。潤滑劑可以用植物油或礦物油、目前用植物油中的菜籽油者居多。這種裝置

28、主要應用在小方坯連鑄機上。2保護渣潤滑采用保護渣同樣可以到達潤滑的目的，保護渣可人工參加，也可用振動給料器參加。 第70頁，共108頁。結(jié)晶器的振動裝置 結(jié)晶器的振動目的：第71頁，共108頁。1.5二次冷卻系統(tǒng)裝置 二次冷卻的作用 ：1帶液心的鑄還從結(jié)晶器中拉出后，需噴水或噴氣水直接冷卻，使鑄坯快速凝固，以進入拉矯區(qū)；2對末完全凝固的鑄坯起支撐、導向作用，防止鑄坯的變形；3在上引錠桿時對引錠桿起支撐、導向作用；4倘假設是采用直結(jié)晶器的弧形連鑄機，二冷區(qū)的第一段要把直坯彎成弧形坯；5如果采用多輥拉矯機時，二冷區(qū)的局部夾輥本身又是驅(qū)動輥，起到拉坯作用；6對于橢圓形連鑄機，二冷區(qū)本身又是分段矯直區(qū)

29、?；⌒芜B鑄機的二次冷卻裝置的重要性不亞于結(jié)晶器，它直接影響鑄坯的質(zhì)量、設備的操作和鑄機作業(yè)率。第72頁，共108頁。二次冷卻裝置的結(jié)構(gòu)形式 二次冷卻裝置的主要結(jié)構(gòu)形式分為箱式及房式兩大類。a箱式結(jié)構(gòu)所有支撐導向部件和冷卻水噴嘴系統(tǒng)都裝在封閉的箱體內(nèi)；封閉的目的是便于把噴水冷卻鑄坯時所產(chǎn)生的大量蒸汽抽掉，以免影響操作。 箱式結(jié)構(gòu)剛性較好，所占空間小，所需抽風機容量小。檢修相處理事故還算方便。b房式結(jié)構(gòu) 房式結(jié)構(gòu)的夾輥全部布置在敞開的牌坊結(jié)構(gòu)的支架止，整個二冷區(qū)是由一段或假設干段開式機架組成。在二冷區(qū)的四周用鋼板構(gòu)成封閉的房室，故稱為房式結(jié)構(gòu)，見圖142。具有結(jié)構(gòu)簡單，觀察設備和鑄坯方便等一系列優(yōu)

30、點。問題是風機容量和占地面積較大。日前新設計的連鑄機構(gòu)采用房式結(jié)構(gòu)。 第73頁，共108頁。二次冷卻箱式結(jié)構(gòu) 第74頁，共108頁。二次冷卻房式結(jié)構(gòu) 第75頁，共108頁。1.6拉坯矯直裝置 弧形連鑄機的鑄坯需矯直后水平拉出，因而早期的連鑄機的拉坯輥與矯直輥裝在一起，稱為拉還矯直機，也叫拉矯機。現(xiàn)代化板坯連鑄機采用多輥拉矯機，輥列布置“扇形段化，驅(qū)動輥已伸向弧形區(qū)和水平段，實際上拉坯傳動已分散到多組輥上，所以拉矯機已不是原來的含義了，由一對拉輥變成了驅(qū)動輥列系統(tǒng)。 弧形連鑄機弧形鑄坯的自重產(chǎn)生下滑力，但它不能克服鑄坯的阻力自動運行，仍需拉坯輥拉坯，立式連鑄機是垂直布置的，鑄坯自重產(chǎn)生的下滑力很

31、大，足以克服鑄坯的運行阻力；為了平衡下滑力和控制鑄坯拉出速度，也設置了拉坯輥，是用來產(chǎn)生制動力以平衡鑄坯的下滑力。第76頁，共108頁。對拉坯矯直裝置的要求 1)應具有足夠的拉坯力，以在澆注過程個能夠克服結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、矯直輥、切割小車等一系列阻力，將鑄坯順利拉出。 2)能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)拉速，適應改變斷面和鋼種的工藝要求，快速送引錠桿的要求；拉坯系統(tǒng)應與結(jié)晶器振動、液面自動控制、二次冷卻區(qū)配水實現(xiàn)計算機閉環(huán)控制。 3)應具有足夠矯直力，以適應可澆注的最大斷面和最低溫度鑄坯的矯直，并保證在矯直過程中不影響鑄坯質(zhì)量。 4)在結(jié)構(gòu)上除了適應鑄坯斷面變化和輸送引錠桿的要求外，還要考慮使末矯直的

32、冷鑄坯通過，以及多流連鑄機在結(jié)構(gòu)布置的特殊要求；結(jié)構(gòu)要簡單，安裝調(diào)整要方便。 第77頁，共108頁。小方坯鑄機的拉矯裝置第78頁，共108頁。一點矯直、多點矯直和連續(xù)矯直 第79頁，共108頁。對拉坯矯直裝置的要求 1)應具有足夠的拉坯力，以在澆注過程個能夠克服結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、矯直輥、切割小車等一系列阻力，將鑄坯順利拉出。 2)能夠在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)拉速，適應改變斷面和鋼種的工藝要求，快速送引錠桿的要求。 3)應具有足夠矯直力，以適應可澆注的最大斷面和最低溫度鑄坯的矯直，并保證在矯直過程中不影響鑄坯質(zhì)量。 4)在結(jié)構(gòu)上除了適應鑄坯斷面變化和輸送引錠桿的要求外，還要考慮使末矯直的冷鑄坯通過，以

33、及多流連鑄機在結(jié)構(gòu)布置的特殊要求；結(jié)構(gòu)要簡單，安裝調(diào)整要方便。 第80頁，共108頁。小方坯鑄機的拉矯裝置 由工作機座和傳動系統(tǒng)組成 第81頁，共108頁。一點矯直、多點矯直 第82頁，共108頁。連續(xù)矯直 第83頁，共108頁。1.6拉坯矯直裝置 所有的連鑄機都裝有拉坯機。因為鑄坯的運行需要外力將其拉出。拉坯機實際上是具有驅(qū)動力的輥子，也叫拉坯輥?；⌒芜B鑄機的鑄坯需矯直后水平拉出，因而早期的連鑄機的拉坯輥與矯直輥裝在一起，稱為拉坯矯直機，也叫拉矯機?，F(xiàn)代化板坯連鑄機采用多輥拉矯機 。 第84頁，共108頁。1.7引錠裝置 引錠裝置的作用及組成 ：引錠稈是結(jié)晶器的“活底；開澆前用它堵住結(jié)晶器下

34、口；澆鑄開始后，結(jié)晶器內(nèi)的鋼液與引錠頭凝結(jié)在一起；通過拉矯機的牽引，鑄坯隨引錠桿連續(xù)地從結(jié)晶器下口拉出，直到鑄坯通過拉矯機，與引錠桿脫鉤為止，引錠裝置完成任務；鑄機進入正常拉坯狀態(tài)。引錠桿運至存放處，留待下次澆注時使用。引錠桿由引錠頭及引錠桿本體兩局部組成，引錠桿有撓性和剛性兩種結(jié)構(gòu)。撓性引錠桿般制成鏈式結(jié)構(gòu)。鏈式引錠桿又有長節(jié)距和短節(jié)距之分。 第85頁，共108頁。脫引錠頭裝置 第86頁，共108頁。鑄坯是在連續(xù)運行中完成切割，因此切割裝置必須與鑄坯同步運動。目前連鑄機所用切割裝置有：火焰切割相機械剪切兩種類型?；鹧媲懈钛b置包括有切割小車、切割定尺裝置、切縫清理裝置和切割專用輥道等。 機械剪

35、切設備又稱為機械剪或剪切機；出于是在運動過程中完成鑄坯剪切的，因而也稱為飛剪。機械剪切按驅(qū)動方式不同又分為機械飛剪和液壓飛剪。前者通過電機、機械系統(tǒng)驅(qū)動；后者通過液壓系統(tǒng)驅(qū)動。 1.8鑄坯切割裝置 第87頁，共108頁。1.9輥道及后步工序其他設備 1輥道 在連鑄生產(chǎn)中，輥道是輸送鑄坯、連接各工序的主要設備。2拉鋼機或推鋼機拉鋼機或惟鋼機的作用主要是橫向移動鑄坯。3翻鋼機與垛板機 翻板機是配合對鑄坯進行檢驗和外表清理用的。垛板機是板坯的一種集料裝置。4鑄坯外表精整第88頁，共108頁。2 鋼的結(jié)晶與連鑄坯凝固結(jié)構(gòu) 鋼的結(jié)晶需兩個條件：(1)一定的過冷度，此為熱力學條件；(2)必要的核心，此為動

36、力學條件。 第89頁，共108頁。2.1連鑄坯的凝固特征和結(jié)構(gòu)特點連鑄鋼液的凝固是在過冷條件下進行的，經(jīng)歷了形核和長大完成結(jié)晶的過程，并伴隨有體積的收縮和成分偏析等。注入結(jié)晶器的鋼液除受結(jié)晶器壁的強制冷卻外，還通過鋼液面輻射傳熱及拉坯方向的傳導傳熱。其傳出熱量的比值大約為30：0.15：0.03，因此鑄坯凝固過程可近似地看做鋼液向結(jié)晶器壁的單間傳熱。鋼液的熱量通過坯殼、氣隙、結(jié)晶器銅壁和冷卻水界面最后由冷卻水帶走。據(jù)計算各段熱阻約為：坯殼25；氣隙71；結(jié)晶器同器1；鋼壁與冷卻水界面2。可見氣隙是鋼液向結(jié)晶器傳熱的限制性環(huán)節(jié)。 第90頁，共108頁。2.1.1連鑄坯的凝固特征坯殼及氣隙的形成過

37、程a彎月面的形成 第91頁，共108頁。a彎月面的形成在彎月面的根部，鋼液與水冷銅壁接觸，立即受到銅壁的激冷作用，初生坯殼迅速形成。彎月面對初生坯殼是很重要的，良好穩(wěn)定的彎月面可確保初生坯殼的外表質(zhì)量和坯殼的均勻性。當鋼水中上浮的夾雜物末被保護渣吸附時，會降低鋼液外表張力，彎月面半徑減小，從而破壞了彎月面的薄膜性能，彎月面破裂。這時夾雜物隨同鋼液在破裂處和銅壁形成新的凝固層，夾雜物牢牢地粘附在這層凝固層上而形成外表夾渣。帶有夾渣的坯殼是薄弱部位，易發(fā)生漏鋼。因此必須保持彎月面的穩(wěn)定狀態(tài)。最根本的方法是提高鋼液的純潔度，減少夾雜物含量；選用性能良好的保護渣，吸附彎月面上的夾雜物，可保持彎月面薄膜

38、的彈性；另外可人工及時去除彎月面下的夾雜物以防拉漏。 第92頁，共108頁。b氣隙的形成 已凝固的高溫坯殼發(fā)生的相變，引起坯殼收縮，收縮力牽引還殼離開銅壁，氣隙開始形成。氣體的熱阻很大，氣隙的形成使坯殼向銅壁的傳熱迅速減少；離開銅壁的坯殼回熱升溫，甚至凝固前沿局部初生坯殼還會熔融。 第93頁，共108頁。c氣隙、坯殼的穩(wěn)定 由于坯殼溫度的上升，其強度降低，在鋼水靜壓力作用下使其再次貼緊銅壁，傳熱條件有所改善，坯殼增厚。于是又產(chǎn)生冷凝收縮，牽引坯殼再次離開銅壁，這樣周期性的離合23次，坯殼到達一定厚度并完全脫離銅壁，氣隙穩(wěn)定生成。以上過程見圖2-3。 第94頁，共108頁。 結(jié)晶器橫向氣隙形成示

39、 第95頁，共108頁。坯殼的生長規(guī)律 被拉出結(jié)晶器的鑄坯其坯殼須有足夠約厚度，以防在失去銅壁支撐后而變形或漏鋼。一般而言，小方坯要求出自晶器下口坯殼厚度為810mm，板坯要求厚度大于15mm。怎樣才能到達這一厚度呢?這就要分析在結(jié)晶器長度方向上坯殼增厚的規(guī)律。實際中有很多方法研究這個規(guī)律，各種方法得出的結(jié)果是一致的。坯殼增厚服從以下公式： 第96頁，共108頁。鑄坯的凝固特征 1)連鑄坯的冷卻過程為強制冷卻過程。從結(jié)晶器到二次冷卻區(qū)甚至冷床均為強制冷卻，冷卻強度大。同時鑄坯的冷卻可控性強，通過改變冷卻制度在一定程度上可以控制鑄坯的結(jié)構(gòu)。2)連鑄坯邊下行，邊傳熱，邊凝固，因而形成了很長的液相穴

40、，板坯有的可達20多米。液相穴內(nèi)液體的流動對坯殼的生長和夾雜物的上浮有一定的影響。 3)連鑄坯的凝固是分階段的凝固過程。 4)由于連鑄坯不斷向下運動，所以鑄還的每一局部通過鑄機時，外界條件完全相同，因此除頭尾之外，鑄坯長度方向上的結(jié)構(gòu)較均勻一致。 第97頁，共108頁。2.1.2連鑄坯的凝固結(jié)構(gòu) 鑄坯的凝固過程分為三個階段。第一階段，進入結(jié)晶器的鋼液在結(jié)晶器內(nèi)凝固，形成坯殼。出結(jié)晶器下口的坯殼厚度應足以抵抗鋼液靜壓力的作用；第二階段，帶液心的鑄坯進入二次冷卻區(qū)繼續(xù)冷卻、坯殼均勻穩(wěn)定生長：第三階段為凝固末期，坯殼加速生長。 第98頁，共108頁。鑄坯凝固結(jié)構(gòu) 1-中間等軸晶；2-柱狀晶帶；3-細小等軸晶體帶 第9