连铸工艺与设备总复习题答.ppt

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• 板坯连铸机:铸坯断面长方形,宽厚比一般在3以上。 • 圆坯铸机:浇注异型断面如工字梁等。
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3)按钢水的静压头(铸机垂直高度与铸坯厚度比值H/D) 分:高头型、标准头型、低头型和超低头型连铸机 等。
4)连铸机按一个机组共用一个大包所能浇注坯数分: 台机流。单流或一机一流,双流或者一机二流或
将装有精炼好钢水的钢水包运至连铸平台回转台, 回转台转动到浇注位置后,将钢水注入中间包。
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中间包再由水口将钢 水分配到各个结晶器 中,结晶器使铸坯成 形并迅速冷却凝固结 晶,形成外表为凝固 坯壳内部是未凝固钢 水的铸坯。
在结晶器下端出口处的凝固坯壳应有足够厚度,以 保证内部钢液不流出来(钢液流出叫拉漏)。
铸坯在结晶凝固过程中,不受任何机械外力作用。高 温铸坯无弯曲变形,铸坯表面和内部裂纹少,为获得 高质量铸坯创造更有利的条件;
适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇注。 阿1h,
• 主要缺点: 铸机机身很高,由此带来一系列问题:钢水静压大,
极易使凝固坯壳产生鼓肚变形,从而导致铸坯质量 恶化。机身高达20~40m,基建费用高,安装维修不 方便。
据不完全统计,目前世界上所建的连铸机中,立式 占17%,立弯式占21%,弧形占55%,其它形式占 7%,目前新建连铸机是弧形的最多。
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2)按照连铸机所浇注断面大小和外形分:厚板坯、薄 板坯、大方坯、小方坯、圆坯、异型钢坯及椭圆形 钢坯连铸机和薄带连铸机等。
• 方坯连铸机:通常把所浇注断面或者当量面积 150×150mm以上为大方坯;断面150×150mm为 小方坯。
1.1 连铸概论
转炉(电弧炉)生产的钢水经过炉外精炼后需要铸造成 不同类型和规格的钢坯。
连铸概念:连铸为连续铸钢(CC-Continuous Casting) 简称,是将精炼后的钢水用连铸机浇注、冷凝、矫 直、切割得到铸坯的生产工序,是连接炼钢和轧钢 的中间环节。
在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中,钢水凝固成型 有两种方法:传统的模铸法和连续铸钢法。
• 主要优点:
完全保留了立式连铸机的主要工艺与铸坯质量高的长 处;与立式相比,机身高度降低,节省投资;水平方 向出坯,加长机身比较容易,可实现高速浇注;有垂 直段,铸坯内未凝固钢液中的夹杂物容易上浮且分布 均匀;机身高度比立式低,钢水静压小;铸坯定尺长 度不受限制,运送方便;二次冷却结构较简单。
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连铸主要设备包括:钢包(盛钢桶)回转台、中间包 (罐)、结晶器(一次冷却)、结晶器振动机构、二次冷 却装置、拉坯矫直装置(拉矫机)、切割装置和铸坯运 出装置等。
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1.2 连续铸钢的工艺流程
从转炉或电炉初炼好 的钢水注入钢包的同 时进行脱氧合金化, 然后运至钢包精炼站 进行钢水温度和成分 的调整(炉外精炼)。
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随着拉坯辊缓慢地将 带液芯铸坯从结晶器 拉出,中间包内的钢 水也同时连续地注入 结晶器内,就可以得 到很长带液芯铸坯。
带液芯铸坯在二次冷却区喷水强制冷却,拉矫机与 结晶器振动装置共同作用,将结晶器内铸坯拉出,当 拉到规定位置时,铸坯内部完全凝固。将铸坯切割成 规定的尺寸,由出坯装置送后续工序。
1)在工艺上保留立式连铸机特点,有利于非金属夹杂物的上浮, 适合于要求夹杂均匀分布高质量板,如汽车板;
2)带液芯弯曲成弧形,使铸机又具有弧形机特点,设备高度低, 投资少;
3)采用连续弯曲和多点矫直技术可以保证铸坯在二冷区不产生 裂纹(该机型关键技术);
4)铸坯低倍组织对称性好;
5)设备比全弧形铸机重,高度高阿1,h,安装维护,调整难度大。
1.7 全弧形连铸机
• 全弧形连铸机的结晶器是弧形的,二冷装置和拉矫 装置都布置在某一半径的一个圆的1/4圆弧上,铸坯 在结晶器内凝固时就已弯曲,带液芯铸坯从结晶器 拉出来,沿着弧形轨道运行,继续喷水冷却,在四 分之一圆弧处完成凝固,然后矫直并拉出送至切割 站。
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• 主要优点: 铸机高度低,投资少,应用广泛;
坯壳承受钢水静压力小,可以减少铸坯鼓肚和内裂 等缺陷,有利于改善铸坯内部质量和提高拉速。
安装、维修对弧方便。
• 主要缺点:
铸坯弯曲矫直,容易引起内部裂纹;非金属夹杂物 上浮条件不好,铸坯内夹杂物分布不均匀,非金属 夹杂物容易在内弧聚集(最大缺点);
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60年代弧形铸机引发革命
进入20世纪60年代,弧形连铸机的问世使连铸技术 出现了一次飞跃。相比较立式铸机,弧形铸机不仅提 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。 ❖弧形连铸机的概念早在1952年德国人欧·萨波尔 (O.Schaber)就提出 ,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。世界第一 台弧形连铸机于1964年4月在奥地利百录厂诞生。
连铸机可以按照多种形式分类: 1)按照连铸机结构外形或铸坯运行轨迹分:立式、立
弯式、直结晶器多点弯曲式、直结晶器弧形、弧形、 椭圆形和水平连铸机。
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• 立式连铸机浇注、结晶凝固、二次冷却和切割等工 序均在垂直线上顺序进行。立弯式铸机先是垂直的, 待铸坯凝固后再弯90成水平状切割运出,高度比立 式有所降低。弧形连铸机把钢液浇到弧形结晶器内, 沿弧形轨道运行,经过1/4圆弧后在水平方向出坯, 设备高度比立弯式更进一步降低。在弧形连铸机的 基础上进一步改进,就出现了椭圆形连铸机。水平 连铸机目前正处于开发阶段。
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40年代连续铸钢试验开发
在20世纪40年代,钢的连铸试验开发主要集中在美 国和欧洲。容汉斯决定让美国罗西(I.Ross)使用他的 专利权,这对连续铸钢技术开发具有重要历史意义。 二者分别在美国和德国独立进行连续铸钢试验工作。
40年代连铸技术开发主要在结晶器上。曾出现固定 不动结晶器、弹簧吊挂式结晶器和以容汉斯方式为 代表的振动结晶器。
在容汉斯及罗西的振动方式中,结晶器下降时与铸 坯无相对运动,哈里德的负滑脱方式中结晶器与铸 坯有相对运动,有改善润滑、减轻粘结的优点,更 便于实现高速浇注。
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50年代开始步入工业化
连续铸钢在20世纪50年代步入了工业化生产阶段, 但产量很少。1950年世界钢产量为1.9亿吨,而1960 年达到3.4亿吨,连铸钢产量仅为115万t,连铸比仅 为0.34%。 ❖世界上第一台工业生产的连铸机于1951年在前苏 联“红十月”冶金厂建成,是一台立式双流板坯半 连续铸钢设备,用于浇注不锈钢。1952年第一台立 弯式连铸机在英国巴路厂投产。
6)与轧钢衔接良好。
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1.4 连续铸钢技术发展的概况
• 早在19世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843 年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇注液 体金属的初步设想,并用于低熔点有色金属的浇注; 类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年) 和德国人戴伦(1887年)提出来的。
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连铸比的概念
❖连铸比:指连铸合格坯产量占合格钢总产量的百分 比。合格钢生产量=合格连铸坯生产量+合格钢锭生产 量+合格铸钢水生产量。 连铸比是衡量一个国家或一个钢铁工厂生产发展水 平的重要标志之一,也是连铸设备、工艺、管理以及 和连铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。 1960年代末,世界钢产量的连铸比仅为5.6%,到 2004年连铸比为90.4%。
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1.6 连铸机概念
• 铸机的名称 1.台数:凡是共用一个钢包(盛钢桶)同时浇注一流或
多流铸坯的一套连铸设备,称为一台连铸机。 2.机组:一台铸机中具有独立传动和工作系统,当其
它机组出现故障时仍可照常工作的一套连铸设备称 为一个机组。一台连铸机可以是单机组,也可以是 多机组。
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3.流数:对于每台连铸机来说,同时能浇注铸坯的总 根数叫连铸机流数。凡一台连铸机只有一个机组, 又只能浇注一根铸坯叫一机一流。如能同时浇注两 根以上的铸坯叫一机多流。凡一台连铸机具有多个 机组又分别浇注多根铸坯的,称为多机多流。
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连铸机工艺流程
1—钢水包;2—中间包;3—振动机构;4—偏心轮; 5—结晶器;6—二次冷却夹辊;7—铸坯中未凝固钢水;
8—拉坯矫直机;9—切割机;10—铸坯;11—辊道 阿1h,
1.3 连续铸钢的优越性
• 连续铸钢自问世以来便得到迅速发展,主要是由于与 传统的“模铸-开坯”工艺相比,具有如下突出优点:
• 主要缺点: 尽管铸机机身高度有所降低,但在铸坯尺寸进一
步加大,拉速再提高时,铸坯的液相深度会越来 越长,机身至弯坯前还是太高。同弧形连铸机相 比,占地面积相当,厂房高度高,投资较大; 铸坯要经过一次弯曲一次矫直,容易产生内部裂 纹; 只适于浇注小断面铸坯。
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1.7 直结晶器弧形连铸机
• 是奥地利联合钢铁公司和美国钢铁公司推荐的一种机型,主 要用于浇注板坯,采用直结晶器,在结晶器下有2~5m直线段 夹辊,带有液芯铸坯经过直线段后,被连续弯曲成弧形,然 后把带有液芯的弧形铸坯矫直,再切割成定尺。
3)降低了能源消耗。据日本资料介绍,连铸的能源消 耗仅为模铸工艺的13.5%-20.8%;
4)生产过程机械化、自动化程度高,改善劳动条件。 可以采用计算机自动控制,易于实现连续生产;
5)提高铸坯质量,扩大品种。连铸坯断面比较小,冷 却速度大,枝晶间距小,偏析程度小,尤其沿铸坯 长度方向化学成分均匀。此外,除沸腾钢外几乎所 有钢种均可以采用连铸工艺生产,而且质量很好。
者二机二流;多机多流。 5)按拉速分类有:高拉速和低拉速连铸机。主要区别
在于:高拉速时铸坯带液芯矫直,低拉速时铸坯全 凝固矫直。
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1.7立式连铸机特点
• 基本特征:
连铸机主要设备如中间包、结晶器及其振动装置等均 上下依次序排列在一条垂直线上。
• 主要优点:
铸坯四面冷却均匀;非金属夹杂物易于上浮;成分和 夹杂物偏析较小;主体设备结构均简单,可省去一套 矫直装置;占地面积小,设备紧凑;二次冷却装置和 夹辊等结构简单,便于维护;
因不能把铸机高度增加过高,故只能低速浇注,不 能延长冶金长度,生产率低;随着生产率进一步提 高,铸坯尺寸增大,拉速需加快,使立式连铸机还 要加高,其缺点会更加突出,发展受到严重限制。
只适于浇注小断面铸坯。
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1.7 立弯式连铸机
• 基本特征: 铸机机身上部都与立式铸机完全相同,在铸坯完全凝
固后,经过弯坯装置将铸坯弯曲90o成水平,在水平位 置矫直、切断成定尺,水平出坯。
• 一机多流与多机多流相比,设备重量轻,投资省, 但一机多流如有一流出事故,可造成全机停产,且 生产操作及流间配合困难。近年来,方坯最高浇8流, 多数用2~4流。板坯最多浇4流,多数用l~2流。
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1.7 连铸机型分类
• 从上世纪50年代连铸工业化开始,60年来连铸机发 展经历了由立式、立弯式到弧形的演变过程,目前 连铸机型采用最多的是全弧形和弧形带直线段(或者 是立弯式)。
1)简化了钢坯生产工序,缩短了工艺流程,节省投资; a. 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。 b. 薄板连铸机,又省去了粗轧机组。 2)提高了金属收得率和成材率;由于在一个机组上连续
浇注出钢坯来,可以提高金属收得率达7%-8%,成材 率提高10%-15%,成本可以降低约10%-12%;
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• 目前,振动式结晶器已经成为标准的铸机模式。
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连铸技术的突破性进展--英国人哈里德(Halliday)提 出的“负滑脱”(Negative strip)概念。在哈里德的负 滑脱振动方式中,结晶器下振速度比拉坯速度快, 铸坯与结晶器壁间产生了相对运动,真正有效地防 止了铸坯与结晶器壁的粘连,钢连续浇注的关键性 技术得到突破。
1930年,铜和铝的连续铸造开始应用于生产。
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,此时连铸机还不适合铸钢。
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1933年德国人容汉斯建成一台结晶器可以振动的立 式连铸机,并用其浇注黄铜获得成功,后又用于铝 合金的工业生产。
• 结晶器振动的实现,不仅可以提高浇注速度,而且 使钢液的连铸生产成为可能,因此容汉斯成为现代 连铸技术的奠基人。
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