1、钢的连续浇铸钢的连续浇铸内内 容容 提提 要要 概概 述述 连铸机设备连铸机设备 钢的结晶与连铸坯结构钢的结晶与连铸坯结构 连铸操作工艺连铸操作工艺 中间包冶金中间包冶金 连铸坯质量连铸坯质量 1 1 概概 述述1.11.1连铸过程连铸过程 钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。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，终于使该这一想法经过一百多年的努力探索，终于使该技术在本世纪技术在本世纪7070年代开始大规模用于实际，并年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。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、结晶主要设备由钢包、中间包、结晶器、结
2、晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯器振动装置、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矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。1.21.2连铸的发展史连铸的发展史 1.2.1 1.2.1 早期尝试早期尝试 美国亚瑟（美国亚瑟（B.AthaB.Atha）（）（18661866年）和德国土木年）和德国土木工程师达勒恩（工程师达勒恩（R.M.DaelenR.M.Daelen）(1877(1877年年)最早提出最早提出以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸以水冷、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、垂直固定的厚壁概念。前者采用一个底部敞开
3、、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、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。二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。1920192019351935年间，连铸过程主要用于有色金属，年间，连铸过程主要用于有色金属，尤其是铜和铝的领域尤其是铜和铝的领域。炼钢生产的大炉容量、高浇铸温度和钢本身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。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
4、台连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，最关键的是浇铸速度。铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。19131913年，瑞典人皮尔逊提出结晶器以可变的年，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。频率和振幅做往复振动的想法。19331933年德国人容汉斯（年德国人容汉斯（S.JunghansS.Junghans）真正将）真正将这一想法付诸实施这一想法付诸实施。振动结晶器的构想和付诸实施，不仅使浇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。从此，连续铸成为通向钢铁领域
5、发展的基石。从此，连续铸钢技术经历了钢技术经历了“从本世纪从本世纪4040年代的试验开发、年代的试验开发、5050年代开始步入工业生产、年代开始步入工业生产、6060年代弧形铸机的年代弧形铸机的出现、出现、7070年代由能源危机推动的大发展、到年代由能源危机推动的大发展、到8080年代日趋成熟的技术和年代日趋成熟的技术和9090年代面临新的变革年代面临新的变革”的的6060年历史发展历程。年历史发展历程。1.2.2 401.2.2 40年代连续铸钢的试验开发年代连续铸钢的试验开发 在在4040年代钢的连铸试验开发主要集中在美年代钢的连铸试验开发主要集中在美国和欧洲。国和欧洲。虽然振动式结晶器是
6、钢得以顺利连铸的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（归功于英国人哈里德（HallidayHalliday）提出的）提出的“负滑脱负滑脱”概念，这有改善润滑、减轻粘结概念，这有改善润滑、减轻粘结的优点，更便于实现高速浇铸。的优点，更便于实现高速浇铸。1.2.3 501.2.3 50年代开始步入工业化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。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
7、揽，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。机型主要是立式。5050年代制造的年代制造的4040台连铸机中，台连铸机中，有有25%25%是立弯式。是立弯式。世界上第一台工业生产性连铸机是世界上第一台工业生产性连铸机是19511951年年在原苏联红十月钢厂投产的立式半连续式装置。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，断面尺寸它是双流机，断面尺寸180mm180mm600mm600mm。作为连续式浇铸的铸机是作为连续式浇铸的铸机是19521952年建在英国年建在英国巴路钢厂的双流立弯式铸机，其生产断面尺寸巴路钢厂的双流立弯式铸机，其生产断面尺寸为为50mm50mm5
8、0mm50mm和和180mm180mm90mm90mm的小方坯。的小方坯。19541954年投用的加拿大阿特拉斯钢厂（年投用的加拿大阿特拉斯钢厂（AtlasAtlas）的方板坯兼用不锈钢连铸机。它可以生产一流的的方板坯兼用不锈钢连铸机。它可以生产一流的1 6 8 m m1 6 8 m m 6 2 0 m m6 2 0 m m 板 坯，也 可 以 生 产 两 流 的板 坯，也 可 以 生 产 两 流 的150mm150mm150mm150mm方坯。方坯。宽板坯铸机于宽板坯铸机于19591959年建在原苏联的新列别茨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克厂。日本住友和罗
9、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上第一台不锈钢宽板坯连铸机在19601960年年1212月投产，月投产，宽度为宽度为1050mm1050mm。在整个在整个5050年代，连续铸钢技术尽管开始步入年代，连续铸钢技术尽管开始步入工业生产，但产量很少，工业生产，但产量很少，19601960年的产量仅为年的产量仅为115115万吨，连铸比仅为万吨，连铸比仅为0.340.34。1.2.4 601.2.4 60年代弧形铸机引发的一场革命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，不仅提供了生产率，降低了
10、设备投资，而且更正的突破，不仅提供了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原有的钢厂内。有利于安装在原有的钢厂内。19521952年德国人欧年德国人欧.萨波尔提出弧形连铸机的概念早在萨波尔提出弧形连铸机的概念早在来了。瑞士冯来了。瑞士冯.莫斯于莫斯于19561956年也申请了同一思路的弧形连年也申请了同一思路的弧形连铸机专利。铸机专利。19601960年中国的徐宝教授也设计了一台浇年中国的徐宝教授也设计了一台浇200mm200mm200mm200mm方坯的弧形铸机。最先把弧形结晶器连铸机方坯的弧形铸机。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。的设想付诸工业性试验的
11、却是德国曼内斯曼公司。从全球来看，到本世纪从全球来看，到本世纪6060年代末，铸机总数已达年代末，铸机总数已达200200多台，尽管总的设备能力已近多台，尽管总的设备能力已近50005000万万t/a,t/a,但实际上连铸钢但实际上连铸钢的产量只有的产量只有26002600万万t/at/a。1.2.5 701.2.5 70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展 经历了经历了19731973年年19741974年第一次全球能源危机之后，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。积极采用连铸的势头更加强烈。19791979年的第二次能源危年的第二次
12、能源危机成为推动了连铸的飞速发展的主要动力。机成为推动了连铸的飞速发展的主要动力。7070年代连铸技术的大发展在不断改善产品质量和提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。推动连铸的发展提供了客观契机。从本世纪从本世纪7070年代开始，日本异军突起。到年代开始，日本异军突起。到19801980年，年，日本连铸机数量已达日本连铸机数量已达156156台，连续铸钢产量占钢总量的台，连续铸钢产量占钢总量的比例已超过比例已超过6060。而从世界范围看，。而从世界范围看，198
13、01980年连铸钢产量年连铸钢产量已逾已逾2 2亿吨，相当于亿吨，相当于19701970年产量的年产量的8 8倍。倍。1.2.6 801.2.6 80年代连铸技术日趋成熟年代连铸技术日趋成熟 连铸已不再是一种连铸已不再是一种“保密的工艺保密的工艺”。普遍建立了人员培训和教育制度普遍建立了人员培训和教育制度 预防性维护预防性维护 钢包冶金的完善化有利于连铸的操作。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钢预报、中间包等离子加热等 1.2.7 901.2.7 90年代以后连铸技术又面临年代以后连铸技术
14、又面临 一场新的革命一场新的革命 目前所能预测的发展方向大致包括近目前所能预测的发展方向大致包括近终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、高速浇铸、高清洁性产品的连铸、低过热高速浇铸、高清洁性产品的连铸、低过热度浇铸、半凝固加工技术和过程与质量系度浇铸、半凝固加工技术和过程与质量系统控制技术等。统控制技术等。1.3 1.3 连铸机的机型及其特点连铸机的机型及其特点 v按结晶器是否移动按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结可以分为两类：一类是固定式结晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机
15、、弧形连铸机、椭圆形连式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机，轮带式连铸机等。铸机，轮带式连铸机等。v还可以还可以按铸坯断面形状按铸坯断面形状分为分
16、为:方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等板坯兼用型连铸机等.按按钢水的静压头钢水的静压头可分为可分为:高头型、低头型和超低头型连铸机等。高头型、低头型和超低头型连铸机等。连铸机机型示意图连铸机机型示意图 1 1立式连铸机；立式连铸机；2 2立弯式连铸机；立弯式连铸机；3 3直结晶器多点弯曲连铸机直结晶器多点弯曲连铸机 4 4直结晶器弧形连铸机；直结晶器弧形连铸机；5 5弧形连铸机；弧形连铸机；6 6多半径弧形（椭圆形）连铸机；多半径弧形（椭圆形）连铸机；7 7水平式连铸机水平式连铸机 同同步步运运动动结结晶晶器
17、器连连铸铸机机机机型型 1 1双辊式连铸机；双辊式连铸机；2 2单辊式连铸机单辊式连铸机 3 3双带式连铸机；双带式连铸机；4 4单带式连铸机；单带式连铸机；5 5轮带式连铸机轮带式连铸机立式连铸机立式连铸机v是是2020世纪世纪5050年代至年代至6060年代的主要机型。立式连铸机年代的主要机型。立式连铸机从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却段冷却凝固，钢液中非金属夹
18、杂物易于上浮，铸坯段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮，铸坯四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。1 1盛钢桶；盛钢桶；2 2中间罐；中间罐；3 3导辊；导辊；4 4结晶器；结晶器；5 5拉辊；拉辊；6 6切割装置；切割装置；7 7移坯装置移坯装置立弯式连铸机立弯式连铸机v立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机型。立弯式连铸机是在立式连铸机
19、基础上发型。立弯式连铸机是在立式连铸机基础上发展起来的，其上部与立式连铸机完全相同，展起来的，其上部与立式连铸机完全相同，不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将铸坯顶弯铸坯顶弯9090o oC C，在不同方向切割出坯，它主，在不同方向切割出坯，它主要适用于小断面铸坯的浇铸。要适用于小断面铸坯的浇铸。弧形连铸机弧形连铸机 v是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的1/41/4圆周弧线上；铸坯在圆周弧线
20、上；铸坯在1/41/4圆周弧线内完全凝固，经水平切线圆周弧线内完全凝固，经水平切线处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机的的1/31/3，因而基建投资减少了。，因而基建投资减少了。v为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶器下口设器下口设2-3m2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐渐垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐渐弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。
21、垂直段可使液相穴内夹弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏析减轻。析减轻。弧形连铸机机型示意图弧形连铸机机型示意图a a全弧形连铸机；全弧形连铸机；b b多点矫直的弧形连铸机多点矫直的弧形连铸机多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图 椭圆形连铸机椭圆形连铸机v结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/41/4椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线组成，其基本
22、特点与全弧形连铸机相同。它又弧线组成，其基本特点与全弧形连铸机相同。它又进一步降低了连铸机和厂房的高度。可为低头和超进一步降低了连铸机和厂房的高度。可为低头和超低头连铸机。低头连铸机。v低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度(H)(H)与铸坯厚度与铸坯厚度(D)(D)之比确定的。连铸机高度是指从结之比确定的。连铸机高度是指从结晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。H/D=25-40H/D=25-40时，成为低头连铸机；时，成为低头连铸机；H/D25H/D25时，则称为超低头连时，则称为超低头连铸机。铸机。椭圆形连铸机机型示
23、意图椭圆形连铸机机型示意图 水平连铸机水平连铸机v结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的,相连相连处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉坯机带动铸坯做拉坯机带动铸坯做拉-反推反推-停不同组合的周期性运动来停不同组合的周期性运动来实现的。实现的。v高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。结晶器内钢液静压力最小，避免了铸坯的鼓肚变形，结晶器内钢液静压力最小，避免
24、了铸坯的鼓肚变形，中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量少，一般仅为弧形连铸机的少，一般仅为弧形连铸机的1/8-1/61/8-1/6。1.4 1.4 连续铸钢的优越性连续铸钢的优越性v简化了工序，缩短了流程简化了工序，缩短了流程 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约由此可节省基建投资费用约40%40%，减少占地面积约，减少占地面积约30%30%，劳动力节省约，劳动力节省约70
25、%70%。v 提高了金属收得率提高了金属收得率 采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为84%-88%84%-88%，而连铸工艺则为，而连铸工艺则为95%-96%95%-96%，金属收得率，金属收得率提高提高10%-14%10%-14%。v降低了能源消耗降低了能源消耗 采用连铸工艺比传统工艺可节能采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/21/4-1/2。v生产过程机械化、自动化程度高生产过程机械化、自动化程度高 设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产
26、率。从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。v提高质量，扩大品种提高质量，扩大品种 几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约硅钢、合金钢、工具钢等约500500多个钢种都可以用连铸工艺多个钢种都可以用连铸工艺生产，而且质量很好。生产，而且质量很好。1.5 1.5 连铸机的台数、机数、流数连铸机的台数、机数、流数v台数台数 凡是共用一个盛钢桶，浇注凡是共用一个盛钢桶，浇注1 1流或多流铸坯的流或多流铸坯的1 1套连续铸钢设套连续铸钢设备称为备称为1 1台连铸机。台连铸机。v机数机数 凡具有独立传动系统
27、和独立工作系统，当它机出现故障，本凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1 1个机组。个机组。1 1台台连铸机可以由连铸机可以由1 1个机组或多个机组组成。个机组或多个机组组成。v流数流数 1 1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。1 1台连铸机有台连铸机有1 1个机组，又只能浇注个机组，又只能浇注1 1根铸坯，成为根铸坯，成为1 1机机1 1流流；若若1 1台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其台连铸机有多个机组，又同时能够浇
28、注多根铸坯，称其为为多机多流多机多流；1 1个机组能够同时浇注个机组能够同时浇注2 2根铸坯的称为根铸坯的称为1 1机机2 2流流。2 2 连铸机的主要设备连铸机的主要设备打号机等缓冲器、火焰清理机、推钢钢机、翻钢机辊道、冷床、拉钢机、出坯坯设机械剪液压压机械剪切火焰焰切割切割设割引锭锭杆收集存放装、脱引锭脱引锭拉坯坯矫直机、引锭装拉坯坯矫直设二次冷却装置结晶器及其振动装置、成型及冷却设型间包、中间包车钢包、钢包回转台、中钢液浇注及承载设备 2.1 2.1 连铸机的几个重要参数连铸机的几个重要参数 v1 1、规格的表示方法规格的表示方法 弧形连铸机规格表示方法为：弧形连铸机规格表示方法为：aR
29、baRb-C-C a a组成组成1 1台铸机的机数，机数为台铸机的机数，机数为1 1时可以省略；时可以省略；R R机型为弧形或圆形连铸机；机型为弧形或圆形连铸机；b b连铸机的圆弧半径，连铸机的圆弧半径，m m，若椭圆形铸机为多个，若椭圆形铸机为多个 半径之乘积，也表示可浇铸坯的最大厚度：半径之乘积，也表示可浇铸坯的最大厚度：坯厚坯厚=b/(30=b/(3036)36)mm mm C C表示铸机拉坯辊辊身长度，表示铸机拉坯辊辊身长度，mmmm，还表示可容纳，还表示可容纳 铸坯的最大宽度：铸坯的最大宽度：坯宽坯宽=C(150=C(150200)200)mm mmv 例如：例如：（1）3R5.25
30、240 表示此台连铸机为表示此台连铸机为3机，机，弧形连铸机，其圆弧半径为弧形连铸机，其圆弧半径为5.25m，拉坯辊，拉坯辊身长为身长为240mm。（2）R102300 表示此连铸机为表示此连铸机为1机，弧机，弧形连铸机，其圆弧半径为形连铸机，其圆弧半径为10m，拉坯辊辊身，拉坯辊辊身长度为长度为2300mm，浇注板坯的最大宽度为，浇注板坯的最大宽度为2300150200）=（21502100）mm。v2、铸坯断面的尺寸规格、铸坯断面的尺寸规格 小方坯：小方坯：7070200200mm2；大方坯：大方坯：200200450450mm2；矩形坯：矩形坯：150100400560mm2；板坯：板坯
31、：1506003002640mm2；圆坯：圆坯：80mm450mm。3、拉坯速度（浇铸速度）拉坯速度（浇铸速度）v拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是m/minm/min，简称拉速；浇铸速度是指每分钟每流浇注的钢水量，单简称拉速；浇铸速度是指每分钟每流浇注的钢水量，单位是位是t/(mint/(min流流)，简称注速，简称注速，式中：式中：钢水密度，钢水密度，t/m3t/m3；a a铸坯宽度，铸坯宽度，m m；D D铸坯厚度，铸坯厚度，m m。qaDvc1拉坯速度可用经验公式来确定：拉坯速度可用经验公式来确定：v用铸坯断面确定拉速用铸坯断面确定拉速 l
32、 l铸坯断面周长，铸坯断面周长，mmmm；A A铸坯断面面积，铸坯断面面积，mmmm2 2；断面形状速度系数，断面形状速度系数，m mmmmm/min/min。的经验值是：的经验值是：小方坯：小方坯：=65-85=65-85；大方坯（矩形坯）大方坯（矩形坯）=55-75=55-75；圆坯：圆坯：=45-55=45-55。Alvcv 用铸坯的宽厚比确定拉速用铸坯的宽厚比确定拉速 D D 铸坯厚度，铸坯厚度，mmmm；f f 系数，系数，m mmmmm/min/min。铸坯断面形状、速度系数经验值铸坯断面形状、速度系数经验值 铸坯形状厚度铸坯形状厚度/mm/mm方坯方坯宽厚比宽厚比22矩形坯矩形坯
33、八角坯八角坯圆坯圆坯板坯板坯系数系数/m/mmmmmminmin-1-1300300280280260260150150Dfvcv最大拉坯速度最大拉坯速度：限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为8-8-10mm10mm；大断面板坯坯壳厚度应；大断面板坯坯壳厚度应15mm15mm。v vmaxmax 最大拉坯速度，最大拉坯速度，m/minm/min；L Lm m结晶器有效长度（结晶器长度结晶器有效长度（结晶器长度100mm100mm）；）；K Km m结晶器内钢液凝固
34、系数，结晶器内钢液凝固系数，mm/minmm/min0.50.5;坯壳厚度，坯壳厚度，mmmm。22maxmmLKv KLvmmmax4 4、圆弧半径圆弧半径 v 铸机圆弧半径铸机圆弧半径R R是指铸坯外弧曲率半径，单位为是指铸坯外弧曲率半径，单位为m m。它是确定连铸机总高度的重要参数，也标志所能浇它是确定连铸机总高度的重要参数，也标志所能浇铸铸坯厚度范围的参数。铸铸坯厚度范围的参数。v可用经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小可用经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小圆弧半径：圆弧半径：R R连铸机圆弧半径；连铸机圆弧半径；D D铸坯厚度；铸坯厚度；c c系数。系数。小方坯取小方坯取3
35、0-4030-40，大方坯铸机取，大方坯铸机取30-5030-50，板坯铸机取，板坯铸机取40-5040-50。国外，普通钢取。国外，普通钢取33-3533-35，优质钢取，优质钢取42-4542-45。cDR 5 5、液相穴深度和冶金长度、液相穴深度和冶金长度 v液相穴深度液相穴深度是指从结晶器液面开始到铸坯中心液相是指从结晶器液面开始到铸坯中心液相凝固终了的长度，也称为液心长度。凝固终了的长度，也称为液心长度。tvLc液DKt 2凝LDKvc液凝224v根据最大拉速确定的液相穴深度为根据最大拉速确定的液相穴深度为冶金长度冶金长度。冶金长度是连铸机的重要结构参数；决定着冶金长度是连铸机的重要
36、结构参数；决定着连铸机的生产能力，也决定了铸机半径或高连铸机的生产能力，也决定了铸机半径或高度。度。v 铸机长度铸机长度是从结晶器液面到最后一对拉矫辊是从结晶器液面到最后一对拉矫辊之间的实际长度。这个长度应该是冶金长度之间的实际长度。这个长度应该是冶金长度的的1.1-1.21.1-1.2倍。倍。LDKv冶凝224max冶机LL)2.11.1(6 6、连铸机流数的选择、连铸机流数的选择 v一台连铸机能够同时浇铸铸坯的个数称之为连铸机一台连铸机能够同时浇铸铸坯的个数称之为连铸机的流数。在生产中，有的流数。在生产中，有1 1机机1 1流、流、1 1机多流和多机多机多流和多机多流流3 3种形式的连铸机
37、。近年来，生产大型方坯最多种形式的连铸机。近年来，生产大型方坯最多浇注浇注4-64-6流，实际生产中多数采用流，实际生产中多数采用1-41-4流。生产大型流。生产大型板坯多数采用板坯多数采用1-21-2流。流。n 1 1台连铸机浇注的流数；台连铸机浇注的流数；G G 钢包容量，钢包容量，t t；v v 平均拉速，平均拉速，m/minm/min；铸坯密度，铸坯密度，t/mt/m3 3；t t 钢包浇注时间，钢包浇注时间，minmin。tAvGn2.2 2.2 钢包和钢包回转台钢包和钢包回转台 v钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配。钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配。考虑到出钢量的波动，留
38、有考虑到出钢量的波动，留有10%10%的余量和一的余量和一定的炉渣量。大型钢包的炉渣量为金属量的定的炉渣量。大型钢包的炉渣量为金属量的3%-5%3%-5%，小型钢包的渣量为，小型钢包的渣量为5%-10%5%-10%。另外，。另外，钢包上口还应留钢包上口还应留200mm200mm以上的净空，作为精以上的净空，作为精炼容器时要留出更大的净空。炼容器时要留出更大的净空。v钢包通过滑动水口开启、关闭来调节注流的流量。钢包通过滑动水口开启、关闭来调节注流的流量。v 滑动水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口组成滑动水口由上水口、上滑板、下滑板、下水口组成部分，如图部分，如图1-41-4。靠下滑板带动下水口
39、移动调节上下。靠下滑板带动下水口移动调节上下注孔间的重合程度来控制注流大小。驱动方式有液压注孔间的重合程度来控制注流大小。驱动方式有液压和手动两种。和手动两种。v长水口又称保护套管，用于钢包与中间包之长水口又称保护套管，用于钢包与中间包之间保护注流，避免了注流的二次氧化、飞溅间保护注流，避免了注流的二次氧化、飞溅以及敞开浇注带来的卷渣问题。以及敞开浇注带来的卷渣问题。v目前长水口的材质有熔融石英质和铝碳质两目前长水口的材质有熔融石英质和铝碳质两种。种。2.3 2.3 中间包及其运载设备中间包及其运载设备 v中间包简称中包。中间包是位于钢包与结晶器之间中间包简称中包。中间包是位于钢包与结晶器之间
40、用于钢液浇注的装置，起着减压、稳流、去渣、贮用于钢液浇注的装置，起着减压、稳流、去渣、贮钢、分流及中间包冶金等重要作用。钢、分流及中间包冶金等重要作用。中间包的容量是钢包容量的中间包的容量是钢包容量的20%-40%20%-40%。在通常。在通常浇注条件下，钢液在中间包内停留时间应在浇注条件下，钢液在中间包内停留时间应在8-8-10min10min，才能起到上浮夹杂物和稳定注流的作用，才能起到上浮夹杂物和稳定注流的作用，为此，中间包目前是朝大容量和深熔池方向发展，为此，中间包目前是朝大容量和深熔池方向发展，容量可达容量可达60-80t60-80t，熔池深为，熔池深为1000-1200mm1000
41、-1200mm。水口与塞棒水口与塞棒 v水口直径应根据连铸机在最大拉速时所需的水口直径应根据连铸机在最大拉速时所需的钢水流量来确定。钢水流量来确定。Q Q 一个水口全开时的钢液流量，一个水口全开时的钢液流量，t/ht/h；H H 中间罐的钢液深度，中间罐的钢液深度，mmmm；d d 水口直径，水口直径，mmmm。dQH2375v中间包用塞头与水口相配合来控制注流。由中间包用塞头与水口相配合来控制注流。由于塞棒长时间在高温钢液中浸泡，容易软化、于塞棒长时间在高温钢液中浸泡，容易软化、变形，甚至断裂。为提高塞棒使用寿命，一变形，甚至断裂。为提高塞棒使用寿命，一般用厚壁钢管作棒芯，浇注时在芯管内插入
42、般用厚壁钢管作棒芯，浇注时在芯管内插入直径稍小的钢管引入压缩空气进行冷却，这直径稍小的钢管引入压缩空气进行冷却，这对延长塞棒寿命有一定效果。也可以将塞棒对延长塞棒寿命有一定效果。也可以将塞棒作为中间包吹氩棒，这样不仅可以控制注流，作为中间包吹氩棒，这样不仅可以控制注流，还可以在一定程度上起到净化钢液的作用。还可以在一定程度上起到净化钢液的作用。v中间包采用滑动水口，虽然有安全可靠，利中间包采用滑动水口，虽然有安全可靠，利于实现自动控制等优点，但机构比较复杂，于实现自动控制等优点，但机构比较复杂，尤其在装有浸入式水口的情况下，加大了中尤其在装有浸入式水口的情况下，加大了中间包与结晶器之间的距离，
43、增大了中间包升间包与结晶器之间的距离，增大了中间包升降行程。同时对结晶器内钢液的流动也有不降行程。同时对结晶器内钢液的流动也有不利影响。利影响。v浸入式水口浸入式水口 目前除了部分小方坯连铸机外，都采用目前除了部分小方坯连铸机外，都采用了浸入式水口加保护渣的保护浇铸。浸入式了浸入式水口加保护渣的保护浇铸。浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动的状况。动的状况。目前作用最多的浸入式水口有单孔直筒目前作用最多的浸入式水口有单孔直筒形和双侧孔式两种。双侧孔浸入式水口其侧形和双侧孔式两种。双侧孔浸入式水口其侧孔有向上倾斜、向下倾斜和水平状三类。浇孔有向上倾
44、斜、向下倾斜和水平状三类。浇注大型板坯时可采用箱式浸入式水口。注大型板坯时可采用箱式浸入式水口。2.4 2.4 结晶器结晶器v结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的铸设备的“心脏心脏”。钢液在结晶器内冷却初。钢液在结晶器内冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器应具有良好的导热性和刚性，不易变形和器应具有良好的导热性和刚性，不易变形和内表面耐磨等优点，而且结构要简单，便于内表面耐磨等优点，而且结构要简单，便于制造和维护。制造和维护
45、。2.4.1 2.4.1 结晶器参数结晶器参数 1 1、长度、长度 作为一次冷却，结晶器长度是一个非作为一次冷却，结晶器长度是一个非常重要的参数。结晶器越长，在相同的拉常重要的参数。结晶器越长，在相同的拉速下，出结晶器坯壳越厚，浇铸安全性更速下，出结晶器坯壳越厚，浇铸安全性更好。然而，结晶器过于长的话，冷却效率好。然而，结晶器过于长的话，冷却效率就降低。目前世界上通常采用的结晶器长就降低。目前世界上通常采用的结晶器长度有两种，即度有两种，即700mm700mm和和900mm900mm。2 2、结晶器锥度、结晶器锥度 由于铸坯在结晶器内凝固的同时是由于铸坯在结晶器内凝固的同时是伴随着体积的收缩，
46、因此，结晶器铜板伴随着体积的收缩，因此，结晶器铜板内腔必须设计成上大下小的形状，即所内腔必须设计成上大下小的形状，即所谓的结晶器锥度。谓的结晶器锥度。结晶器锥度分为宽度方向和厚度方结晶器锥度分为宽度方向和厚度方向两种。向两种。宽度方向的锥度：结晶器宽度方向上宽度方向的锥度：结晶器宽度方向上的锥度比厚度方向上的锥度更为重要。因的锥度比厚度方向上的锥度更为重要。因此，通常所说的结晶器锥度就是指结晶器此，通常所说的结晶器锥度就是指结晶器宽度方向上的锥度宽度方向上的锥度。铸坯的收缩与拉速有关，从理论上讲，铸坯的收缩与拉速有关，从理论上讲，结晶器锥度应根据拉速变化而变化。结晶器锥度应根据拉速变化而变化。
47、3 3、结晶器宽度、结晶器宽度 结晶器宽度的设定要考虑从液态钢液结晶器宽度的设定要考虑从液态钢液完全凝固以及冷却到常温所有收缩量。根完全凝固以及冷却到常温所有收缩量。根据钢的成分以及连铸机型等因素，这种总据钢的成分以及连铸机型等因素，这种总的收缩取的收缩取1.3%1.3%2.5%2.5%为宜，普通深冲钢可为宜，普通深冲钢可取取1.5%1.5%。2.4.2 2.4.2 结晶器振动结晶器振动 结晶器振动在连铸过程中扮演非常重要的结晶器振动在连铸过程中扮演非常重要的角色。结晶器的上下往复运行，实际机上起到角色。结晶器的上下往复运行，实际机上起到了了“脱模脱模”的作用。由于坯壳与铜板间的粘附的作用。由
48、于坯壳与铜板间的粘附力因结晶器振动而减小，因而防止了在初生坯力因结晶器振动而减小，因而防止了在初生坯壳表面产生过大应力而导致裂纹的产生或引起壳表面产生过大应力而导致裂纹的产生或引起更严重的后果。当结晶器向下运动时，因为更严重的后果。当结晶器向下运动时，因为“负滑脱负滑脱”作用，可作用，可“愈合愈合”坯壳表面裂痕，坯壳表面裂痕，并有利于获得理想的表面质量。并有利于获得理想的表面质量。1 1、振动方式、振动方式 根据结晶器振动的运动轨迹可将振动根据结晶器振动的运动轨迹可将振动方式分为方式分为非正弦振动和正弦振动非正弦振动和正弦振动两大类。两大类。非正弦振动使结晶器振动的速度变化较非正弦振动使结晶器
49、振动的速度变化较大，引起较大惯性力矩，对重要的零件大，引起较大惯性力矩，对重要的零件和轴承产生很大负荷。正弦型振动以四和轴承产生很大负荷。正弦型振动以四偏心机构为首推，结构简单，运动平稳，偏心机构为首推，结构简单，运动平稳，零件寿命长等优点。零件寿命长等优点。2 2、振动主要参数、振动主要参数振幅：振动曲线半波的行程，或上下运振幅：振动曲线半波的行程，或上下运行总行程的行总行程的1/21/2，常用字母，常用字母A A表示。表示。振频：单位时间内振动的次数振频：单位时间内振动的次数振动速度振动速度:即振动线速度即振动线速度 AVEfc4)1(1000tVVsinmax0平均振动速度平均振动速度:
50、即完整周期中振动速度的平均值即完整周期中振动速度的平均值最大振动速度：振动周期中速度达到的最大值最大振动速度：振动周期中速度达到的最大值负滑脱时间：即结晶器向下振动时，速度超过负滑脱时间：即结晶器向下振动时，速度超过拉速的那一段时间拉速的那一段时间.负滑脱率，通常用下式表达负滑脱率，通常用下式表达AfV20fAVftcn1000arccos60ccVVVE03 3、振动参数的确定和控制、振动参数的确定和控制 早先的板坯机采用振幅为早先的板坯机采用振幅为5 58mm8mm，振频最，振频最大不超过大不超过120min120min-1-1，负滑脱率一般取，负滑脱率一般取40%40%。采用。采用高频小
