連鑄連軋-緒論34頁-SN.ppt

1、第一章：緒 論,主講教師：閔 義 2008.092008.10,連 鑄 連 軋,Tel024-83687720 Email：,鋼鐵制造工藝流程,連鑄的定義 連鑄：將一包或多包鋼水經(jīng)一組特殊的冷卻裝置連續(xù)地澆鑄成一定斷面形狀的鋼坯的工藝過程。 由鋼水到半成品鋼坯的加工過程中，凝固是關鍵環(huán)節(jié)，在很大程度上影響了產(chǎn)品的均勻性及其最終性質(zhì)。 澆鑄工藝的選擇不僅關系到產(chǎn)品質(zhì)量，而且決定了生產(chǎn)成本。 澆鑄工藝主要為模鑄和連續(xù)鑄鋼（連鑄）； 模鑄為液態(tài)分割，連鑄為固態(tài)分割。,連鑄的優(yōu)越性 成材率高，較模鑄高10%12%； 生產(chǎn)工序簡化，省去了模鑄中鋼錠塞棒、加熱和開坯等工序，節(jié)約人

2、力和能源，成本降低20%； 優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程，使全連續(xù)和自動化操作成為可能； 可實現(xiàn)與軋鋼良好的銜接，使連鑄連軋成為可能； 產(chǎn)品質(zhì)量好、性質(zhì)均勻 ； 節(jié)約場地，改善工作環(huán)境。,連鑄的應用基礎,提高生產(chǎn)率，降低成本，環(huán)境友好的要求； 技術(shù)進步的促進作用 對凝固現(xiàn)象的透徹理解，指導鑄機的設計與改進； 耐火材料、輔助材料和凝固過程控制技術(shù)的不斷改進； 煉鋼技術(shù)的進步。,連鑄鋼產(chǎn)量,1970 年， 世界連鑄比為4%，目前為90%，連鑄鋼產(chǎn)量增加很快。 2001 年的8. 50 億t ； 2002 年的9. 04 億t，增長6.2%； 2003 年底達到9. 65 億t，比上年增長6. 8%； 2004

3、 年粗鋼產(chǎn)量為10. 50 億t， 增長8. 8%； 2007年為13億t，其中中國為4.89億t。 中國占連鑄鋼產(chǎn)量的23. 72%，其次是日本，為12. 76%， 美國第三，占10. 38%。中國2007年的連鑄比達到98%以上。,世界連鑄比和近年連鑄鋼產(chǎn)量,連鑄過程簡述 按結(jié)晶器類型分，可分為固定式連鑄和隨動式連鑄兩種。 固定式連鑄：就是以水冷的底部敞口的固定銅結(jié)晶器為特征的“常規(guī)”連鑄方式； 隨動式連鑄：是指輪式、輪帶式、履帶式等結(jié)晶器隨鑄坯一起運動的連鑄方式。 而本課程涉及的內(nèi)容都是建立在固定式連鑄基礎上的。這也是目前實際生產(chǎn)中大規(guī)模采用的。,裝有鋼水的鋼包被運到連鑄機上方回轉(zhuǎn)臺上；

4、 鋼水通過鋼包底部的水口注入到中間包內(nèi)； 打開中間包塞棒或滑動水口，鋼水流入下口由引錠桿頭封堵的水冷結(jié)晶器內(nèi)； 在結(jié)晶器內(nèi)，鋼水沿其周邊逐漸冷凝成鋼殼。當結(jié)晶器下端出口處坯殼有一定厚度時，同時啟動拉坯機和結(jié)晶器振動裝置，使帶有液心的鑄坯進入零段； 在這里鑄坯一邊下行，一邊經(jīng)受二次冷卻區(qū)中許多按一定規(guī)律布置的噴嘴噴出的霧化水的強制冷卻繼續(xù)凝固； 當引錠桿出拉坯矯直機后將其與鑄坯脫開； 鑄坯被矯直且完全凝固后，由切割裝置將其切成定尺； 最后由出坯裝置特定尺鑄坯運到指定地點。,課程主要內(nèi)容,第一章：緒論 第二章：連鑄理論 第三章：板坯連鑄 第四章：中間包冶金技術(shù) 第五章：連鑄保護渣 第六章：近終形連

5、鑄,1.1 連續(xù)鑄鋼的早期嘗試 常規(guī)連鑄機概念的提出。 1886年，美國煉鋼工作者亞瑟（B. Atha）：采用一個底部敞口、垂直固定的厚壁鐵結(jié)晶器并與中間包相連，施行間歇式拉坯； 1887年，德國土木工程師達勒思（R. M. Daelen）：采用固定式水冷薄壁銅結(jié)晶器，施行連續(xù)拉坯、二次冷卻，并帶飛剪切割、引錠桿垂直貯放裝置。 在1935年之前，連鑄過程主要用于有色金屬，尤其是銅和鋁的領域。 由于煉鋼爐容量大、高的澆鑄溫度和鋼導熱性較低，此時的連鑄機還不適合鑄鋼。,1.2 振動式結(jié)晶器的發(fā)明,連鑄機澆鑄能力與澆鑄斷面、澆筑流數(shù)和澆鑄速度有關，關鍵是澆鑄速度。 固定不動的結(jié)晶器的澆鑄速度只有0.

6、6m/min左右，鋼若以高速進行連續(xù)澆鑄，必須采取措施防止鑄坯從結(jié)晶器拉出時薄弱的坯殼被撕裂。 在1913年，瑞典人皮爾遜（A. H. Pehrson）曾提出結(jié)晶器以可變的頻率和振幅做往復振動的想法， 1933年德國人容漢斯（S. junghans）在一臺澆鑄黃銅和鋼的連鑄機上（見圖1-2）提出了結(jié)晶器以與鑄坯同樣的速度下行一段距離，然后以較快的速度返回到原來的位置，并將這一想法付諸實施.。,振動結(jié)晶器的構(gòu)想和付諸實施，不僅使?jié)茶T速度提到一個較高的水平，而且是使連鑄技術(shù)成為通向鋼領域發(fā)展的基石。 連鑄技術(shù)的發(fā)展歷程 20世紀40年代：試驗開發(fā)； 50年代：開始步入工業(yè)生產(chǎn)； 60年代：弧形鑄機

7、出現(xiàn)； 70年代：大發(fā)展； 80年代：技術(shù)日趨成熟； 90年代以后：技術(shù)革新。,1.3 40年代連續(xù)鑄鋼的試驗開發(fā),在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行連續(xù)鑄鋼的試驗工作。 40年代連鑄技術(shù)開發(fā)主要在結(jié)晶器上。曾出現(xiàn)固定不動的結(jié)晶器、彈簧吊掛式的結(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)成為標準的鑄機模式。,負滑脫（Negative strip）：是連鑄技術(shù)的突破性進展。 提出人：英國人哈里德（Halliday）。 在容漢斯及羅西的振動方式中，

8、結(jié)晶器下降時與鑄坯無相對運動，而在哈里德的負滑脫方式中結(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)高速澆鑄。,1.4 50年代開始步入工業(yè)化,連續(xù)鑄鋼技術(shù)盡管開始步入工業(yè)生產(chǎn)，但產(chǎn)量很少。1960年的產(chǎn)量僅為115萬t、連鑄比僅為0.34。 1950年世界鋼產(chǎn)量為1.9億噸，而1960年達到3.4億噸，其中80為平爐鋼，而電爐和堿性貝塞麥轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量只各占10。 平爐煉鋼配連鑄較困難，初期的連鑄生產(chǎn)設備多與電爐煉鋼相配合，規(guī)模相當小。,其典型的生產(chǎn)率對小方坯、大方坯和板坯來說分別為15、30和60t/h； 鑄機作業(yè)率最高也只有40（單爐澆鑄），而當時多爐連澆還未實現(xiàn)； 與今天鑄

9、機平均生產(chǎn)率相比，當時的生產(chǎn)率只是現(xiàn)在的50（小方坯）、25（大方坯）和小于20（板坯）； 連鑄產(chǎn)品質(zhì)量較低； 大的鋼廠當時還未感受到投資連鑄的巨大利益。,世界上第一臺工業(yè)生產(chǎn)性連鑄機是1951年在原蘇聯(lián)紅十月鋼廠投產(chǎn)的立式半連續(xù)式裝置。它是雙流機，斷面尺寸為180mm600mm。但作為連續(xù)式澆鑄的鑄機是1952年建在英國巴路鋼廠的雙流立彎式鑄機，其生產(chǎn)斷面尺寸為50mm50mm和90mm90mm的小方坯。 寬板坯連鑄機最早于1959年建在原蘇聯(lián)的新列別茨克廠。 在不銹鋼連鑄方面最突出的設備當屬在1954年投用的加拿大阿特拉斯鋼廠（Atlas）的方板坯兼用機。,連鑄的鋼種主要有三種： 大部分是

10、產(chǎn)品構(gòu)成多樣化的特殊鋼； 少部分是碳鋼。 這種鋼種構(gòu)成不僅反映了電爐煉鋼的優(yōu)勢，而且體現(xiàn)了生產(chǎn)者期望連鑄合金鋼有高的收得率并可獲得優(yōu)厚的投資回報。,1.5 60年代弧形鑄機的出現(xiàn),立式鑄機除生產(chǎn)率低以外，由于建筑高度大，故投資多。采用了弧形連鑄后，是連鑄技術(shù)的又一里程碑?；⌒舞T機不僅提高了生產(chǎn)率，降低了設備投資，而且更有利于安裝在原有的鋼廠內(nèi)。 弧形連鑄機概念的提出：1952年，德國人歐薩波爾(O. Schaber)。 弧形結(jié)晶器連鑄機的設想付諸工業(yè)性試驗：德國曼內(nèi)斯曼公司。 1960年中國的徐寶陛教授在北京鋼鐵學院也設計了一臺200mm200mm方坯弧形鑄機，并建成一臺簡單的試驗裝置，開展弧

11、形鑄機的研究試驗工作。,浸入式水口和保護渣澆鑄技術(shù)： 1964年6月，為澆鑄鋁鎮(zhèn)靜鋼，德國底林根廠開發(fā)；并開發(fā)了鋼包-中間包-結(jié)晶器間鋼流的全保護澆鑄技術(shù)。 多點矯直技術(shù)： 1964年9月，曼德國內(nèi)斯曼公司在胡金根廠投產(chǎn)的第一臺弧形機上為了減小矯直變形率，采用了三點矯直方式。 在提高生產(chǎn)率方面，研制開發(fā)了中間包快速更換、鋼包回轉(zhuǎn)臺以及中間包加熱等實現(xiàn)多爐連澆的技術(shù)和裝備。,特別是60年代中期以后，氧氣轉(zhuǎn)爐的迅速普及（如日本），需要連鑄與之配合以實現(xiàn)快節(jié)奏的生產(chǎn)。 到20世紀60年代末，鑄機總數(shù)已達200多臺，盡管總的設備能力已近5000萬t/a，但實際連鑄鋼的產(chǎn)量只有2600萬t/a。 60年

12、代與弧形結(jié)晶器鑄機同時開發(fā)的還有另一種彎曲型鑄機，即現(xiàn)在很流行的直結(jié)晶器弧形機。,1.6 70年代兩次能源危機推動了連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展,1973-1974年和1979年兩次能源危機。 1977年國際鋼鐵協(xié)會技術(shù)研究報告的調(diào)查結(jié)果指出的，就噸鋼半成品的能耗而言，連鑄比模鑄-開坯可節(jié)能6701500kJ。 從本世紀70年代開始，日本在連鑄技術(shù)的應用和發(fā)展方面異軍突起。生產(chǎn)能力和技術(shù)水平居世界前列。 1980年，世界連鑄鋼產(chǎn)量已超過2億噸，相當1970年產(chǎn)量的8倍。,20世紀70年代，連鑄技術(shù)進步表現(xiàn)集中在進一步提高鑄機生產(chǎn)能力和改善產(chǎn)品質(zhì)量上： 鋼包滑動水口的引入，代替了塞棒，大大降低了鋼包的故障

13、率。 實施鋼包注流的長水口氬封保護。 中間包冶金技術(shù)。 鈣處理技術(shù)：實現(xiàn)了使用定徑水口來澆鑄含鋁鋼小方坯。 結(jié)晶器液面自動控制技術(shù)：鑄坯表面質(zhì)量得到進一步改善。,1.7 80年代連鑄技術(shù)日趨成熬,連鑄技術(shù)發(fā)展了鋼的凝固學原理，反過來，不斷發(fā)展的凝固學又支持了連鑄冶金技術(shù)的發(fā)展。 另外運行好壞還與煉鋼和精練操作密切相關，特別是鋼包冶金的完善大大減輕了連鑄操作的的難度。 在板坯連鑄方面，澆鑄中可自動調(diào)節(jié)寬度的結(jié)晶器、渦流式結(jié)晶器液面檢測、漏鋼預報、粒狀保護渣的自動加入，使結(jié)晶器操作實現(xiàn)遠距離控制。鋼水在中間包內(nèi)等離于加熱，能有效控制鋼水溫度。中間包冶金技術(shù)由于考慮了渣/金屬間反應面變得更加合理。,1.8 我國連鑄技術(shù)的開發(fā)與應用,我國是世界上開發(fā)連鑄技術(shù)較旱的國家之一。2