连铸连轧原理课件1.ppt

1、连铸连轧技术连铸连轧技术钢变成材的中间环节连铸生产过程连铸生产过程通过钢包运载装置，把装有钢水的钢包，运送到连铸机上方；经钢包底部的流钢孔把钢水注入到中间包内；打开中间包塞棒(或滑动水口)后，钢水流入到下口用引锭杆头堵塞并能上下振动的结晶器中；钢液沿结晶器周边冷凝成坯壳；当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，带有液心并和引锭装置连在一起的铸坯在拉坯机驱动下，离开结晶器沿着由弧形排列的夹辊支撑下移。同时，铸坯被二次冷却装置进一步冷却并继续凝固；进入拉矫机后脱去引锭装置，铸坯在全部凝固或带有液心状态下被矫直；在水平位置被切割成定尺长度，由运坯装置运送到规定地点。钢水钢水 中间罐中间罐 在结晶器内冷凝

2、在结晶器内冷凝 二次冷却进一步冷凝二次冷却进一步冷凝 拉坯矫直辊对铸坯进行边移动、边弯曲、边矫直拉坯矫直辊对铸坯进行边移动、边弯曲、边矫直 切割切割 去毛刺去毛刺 喷印喷印 输出辊道运出输出辊道运出 精整精整 热轧热轧 热轧（经过热轧（经过HCR、DHCR、DHR）外供外供1.1 连铸技术概念：将钢水连续注入水冷结晶器，待钢水凝成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送出，经喷水冷却（二冷），全部凝固后切成坯料或直送轧制工序的铸造坯料，以上过程就是连续铸钢，其生产出的坯料称为连续铸坯（连铸坯）。1.1 连铸技术模铸模铸过程：把钢水浇铸在由生铁制造的若干个钢锭模。本质：钢水的热量传递给钢锭模，钢由液态（钢

3、水）固态（钢锭）。方法：上铸法、下铸法钢材加工流程钢材加工流程钢锭初轧 钢坯成型轧制钢材初轧（开坯）。初轧机设备庞大，需要很大的电机驱动，投资很大。炼钢炉容量增大，钢锭重量增加。要求大的初轧机。能否直接将钢水铸成一根钢坯？1.1 连铸技术钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索，终于使该技术在上世纪70年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。1.1 连铸技术与传统模铸相比较与传统模铸相比较（1）铸坯表面细晶层；钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷

4、却凝固，形成较厚的细晶表面凝固层，无充分时间生成柱状晶区。（2）缺陷少；连续浇铸可避免形成缩孔或空洞，同时无铸锭之头尾剪切。（3）质量稳定；整罐钢水的连铸自始至终的冷却凝固时间接近，连铸坯纵向成分偏差可控制在10以内，远比模铸钢锭为好；（4）节约能源、简化工艺、改善劳动条件、便于实现机械化和自动化等优点连铸机类型断面形状厚板坯薄板坯大方坯小方坯圆坯异型坯运行轨迹立式立弯式多点弯曲弧形椭圆形连铸机类型按铸坯断面分类连铸机类型连铸机示意图连铸机示意图机型的特点（1）立式连铸机：结晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列优点：无弯曲变形、冷却均匀，裂纹少。夹杂物容易上浮。缺点：设备高，建设费用大。钢液

5、静压大，容易产生鼓肚。机型的特点（2）立弯式连铸机结晶器下有垂直段，铸坯通过拉坯辊后（钢水完全凝固或接近完全凝固），用顶弯机使铸坯弯曲，进入圆弧段。优点：机身高度比立式低；有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均匀；水平出坯，可以适当加长机身，铸坯的定尺不受限制；缺点：铸坯在一点弯曲，一点矫直，容易形成裂纹；要求全凝固矫直，限制了生产率。机型的特点（3）带直线段的弧形连铸机有垂直段，夹杂物容易上浮，具有立弯式连铸机的优点；多点弯曲。减小应力集中，裂纹少；可在未完全凝固进入弧形段，故可以提高生产率，增大拉速。例如：宝钢板坯连铸机：直线段：2.55m弯曲半径：48.5/22.5/16.5/12/9.555

6、m矫直半径：9.555/11.5/16/31m连铸机长度：39.39m机型的特点（4）弧形连铸机分为弧形结晶器和直结晶器两种优点：机身高度为立式连铸机的1/21/3,占地面积和立弯式相同，基建费用低；钢液静压小，鼓肚、裂纹等缺陷少；加长机身容易，可高速浇铸，生产率高。机型的特点缺点：机器设备占地面积较立式大；内弧夹杂物容易集聚；弧形结晶器加工较复杂；直结晶器在出口处为弧形和直线切点，容易漏钢。机型的特点（5）椭圆型连铸机（超低头连铸机）优点：机身高度低，厂房高度降低；多次变形，每次变形量不大，铸坯质量好；钢液静压小，坯壳鼓肚量小，质量好。缺点结晶器内夹杂物不能上浮分离，且内弧集聚；多半径，连铸

7、机的对弧、安装、调整困难，设备较复杂。机型的特点（6）水平连铸机高度仅为立式连铸机的1/101/10，节约基建费用；技术不成熟。主要应用类型主要应用类型立式连铸机立式连铸机立弯式连铸机立弯式连铸机弧形连铸机弧形连铸机优点钢水中夹杂易于上浮排除，凝壳冷却均匀对称，不受弯曲矫直应力。降低设备高度，将完全凝固的铸坯顶弯成90度角，在水平方向出坯，消除了定尺长度的限制，降低了设备的投资。弧形连铸机大大降低了设备的高度，仅为立式的1/21/3，投资少，操作方便，利于拉速的提高，缺点设备高度大，建设投资大，且钢水静压力大易使钢坯产生鼓肚变形。但缺点是铸坯受弯曲矫直应力，易产生裂纹。内外弧冷却欠均匀，弯曲矫

8、直应力较大及夹杂物在内弧侧聚集的缺点，故对钢水纯净度要求更高。应用适用于裂纹敏感性高的合金，如因康800合金。适用于凝固速率慢，热塑性较好的合金，如SUS304等。适用于Q235等普碳钢。连铸机类型钢水钢水罐（钢包）回转台中间包结晶器二冷区矫直机或轻压下送坯辊道切割设备图1 连铸机结构1.2 连铸的发展史连续浇铸思想的启蒙阶段(18401930年)1840年美国人塞勒斯(Sellers)获得了连续铸铅的专利。1856年英国人贝塞麦(Henry Bessemer)采用双辊连铸机浇铸出了金属锡箔、铅板和玻璃板，并获专利。图2图11.2 连铸的发展史1.2.1 早期尝试美国亚瑟（B.Atha）（18

9、66年）和德国工程师戴伦（R.M.Daelen）(1877年)最早提出以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念。前者采用一个底部敞开、垂直固定的厚壁铁结晶器并与中间包相连，施行间歇式拉坯；后者采用固定式水冷薄壁铜结晶器、施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。19201935年间，连铸过程主要用于有色金属，尤其是铜和铝的领域。1.2 连铸的发展史钢的连铸要困难的多。钢的熔化温度高，导热性差，不容易在短时间内形成足够厚的外壳，外壳很容易拉断。炼钢生产的大炉容量、高浇铸温度和钢本身比热低，这些在有色金属生产中未曾遇到过。一项最重要的开拓性工作是如何提高一台连铸机的浇铸能力（

10、浇铸断面、浇铸流数、浇铸速度0.6m/min），最关键的是浇铸速度。高速浇铸方法：结晶器相对铸坯移动，增厚铸坯的坯壳。1.2 连铸的发展史1913年，瑞典人皮尔逊提出结晶器以可变的频率和振幅做往复振动的想法。1933年德国人容汉斯（S.Junghans）真正将这一想法付诸实施。1.2 连铸的发展史振动结晶器的构想和付诸实施，不仅使浇铸速度提到一个较高的水平，而且是连铸技术成为通向钢铁领域发展的基石。连续铸钢技术：上世纪40年代的试验开发 50年代开始步入工业生产 60年代弧形铸机的出现 70年代由能源危机推动的大发展 80年代日趋成熟的技术 90年代面临新的变革1.2 连铸的发展史40年代连续

11、铸钢的试验开发在40年代钢的连铸试验开发主要集中在美国和欧洲。虽然振动式结晶器是钢得以顺利连铸的开创性的技术关键，但真正有效防止坯壳与结晶器粘结的突破性进展的技术贡献，应当归功于英国人哈里德（Halliday）提出的“负滑脱”概念，这有改善润滑、减轻粘结的优点，更便于实现高速浇铸。50年代开始步入工业化初期的连铸设备大部分装在特殊钢生产厂。设备设计主要被容汉斯、罗西和原苏联包揽，机型主要是立式。50年代制造的40台连铸机中，有25%是立弯式。1.2 连铸的发展史世界上第一台工业生产性连铸机是1951年在原苏联红十月钢厂投产的立式半连续式装置。它是双流机，断面尺寸180mm600mm。作为连续式

12、浇铸的铸机是1952年建在英国巴路钢厂的双 流立弯式铸机，其生产断面尺寸为50mm50mm 和90mm 90 mm的小方坯。宽板坯铸机于1959年建在原苏联的新列别茨克厂。日本住友和罗西为新日铁光厂提供的世界上第一台不锈钢宽板坯连铸机在1960年12月投产，宽度为1050mm。在整个50年代，连续铸钢技术尽管开始步入工业生产，但产量很少，1960年的产量仅为115万吨，连铸比仅为0.34。1.2 连铸的发展史60年代弧形铸机引发的一场革命采用了弧形连铸后，连铸技术的应用才实现了一次真正的突破，不仅提高了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原有的钢厂内。1952年德国人欧萨波尔提出弧形连铸

13、机的概念。瑞士冯莫斯于1956年也申请了同一思路的弧形连铸机专利。1960年徐宝昇教授也设计了一台浇200mm200mm方坯的弧形铸机。最先把弧形结晶器连铸机的设想付诸工业性试验的却是德国曼内斯曼公司。到上世纪60年代末，铸机总数已达200多台，尽管总的设备能力已近5000万t/a,但实际上连铸钢的产量只有2600万t/a。1.2 连铸的发展史70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展经历了1973年1974年第一次全球能源危机之后，积极采用连铸的势头更加强烈。1979年的第二次能源危机成为推动了连铸的飞速发展的主要动力。70年代连铸技术的大发展在不断改善产品质量和提高铸机生产率基础上取得的，而两次能源危机又正好为推动连铸的发展提供了客观契机。从上世纪70年代开始，日本异军突起。到1980年，日本连铸机数量已达156台，连续铸钢产量占钢总量的比例已超过60。而从世界范围看，1980年连铸钢产量已逾2亿吨，相当于1970年产量的8倍。1.2 连铸的发展史80年代连铸技术日趋成熟 连铸已不再是一种“保密的工艺”普遍建立了人员培训和教育制度 预防性维护 钢包冶金的完善化有利于连铸的操作 结晶器自动调宽、流式结晶器液面控制、漏钢预报、中间包等离子加热等