水平连铸技术

图 !" # $ # $
水平连铸机多级结晶器结构示意图
!—铬铜套； $—石墨套； *—铍铜套； "—结晶器水口； %—分离环； 0—中间罐； -—中间罐水口
第四节
拉坯方式
水平连铸机与其他连铸机机型不同， 结晶器不能振动， 并且与中间罐密封连为一体； 钢液的供应与铸坯的运行方向相垂直。钢液进入结晶器首先与分离环接触， 形成凝固 壳。从分离环开始沿铸坯运行方向凝固壳逐渐减弱。若按传统方式连续拉坯， 有可能将 铸坯拉断； 如果实现连续拉坯时， 必须具有足够的坯壳厚度， 那么拉速就要限制在 $1 2 这样的拉速在工业生产上是没有意义的。为此水平连铸机采用了拉— *1.. 3 .)/ 以内， ・ !*4! ・
第三节
铸坯质量
铸坯质量主要由以下几方面决定： （!） 表面裂纹。主要是由于结晶器内铸坯坯壳生长不均匀所致。安装电磁搅拌器以 后， 铸坯的纵裂纹有明显改善。 ・ !$*" ・
第三章
水平连铸工艺特点
（!） 表面冷隔。这是水平连铸坯特有的标记。采用合理的拉坯制度可以减轻冷隔， 安装电磁搅拌器也能明显改善铸坯表面质量。 （"） 热裂纹。是与冷隔相平行的一种横裂纹。主要是由于凝固收缩应力集中， 使坯 壳薄弱处开裂形成的。为此应适当增加反推， 以补偿收缩， 可以避免横裂纹的发生。 （#） 重皮。钢液流入结晶器与铸坯之间的间隙造成的。有可能是由于分离环损耗严 重， 或者拉—停时间过长， 坯壳收缩过大所致。 （$） 铸坯中心有明显的疏松、 缩孔和中心偏析， 采用电磁搅拌技术可得到改善。
第十四篇
水平连铸技术
停—推—拉组合的周期间歇式拉坯方式。有拉—停—推—停， 或拉—推—拉—推， 或拉 —推—停—推等组合形式。停的目的是使铸坯的坯壳继续增厚， 具有足够的强度， 以便 将整个新形成的凝固壳从分离环处拉走； 推的目的是使凝固壳受到机械压缩， 以补偿钢 液凝固的收缩量。如果拉速为 !" # "$% 时， 拉坯位移量在 &’""， 时间为 &’(； 反推 &""， 时间 ) * )&(， 停顿 ) * &+(。倘若铸坯表面的冷隔 （类似振痕） 太深时， 可通过调节连铸坯的 行程和停顿时间加以改善。 拉坯速度主要取决于钢种、 铸坯断面， 钢液过热度和拉坯周期。
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第十四篇
水平连铸技术
第二节
结 晶 器
水平连铸机的结晶器是不能振动的固定式结晶器； 中间罐与结晶器密封连接。结晶 器内钢水静压力比弧形连铸机高 ! " # 倍， 因此成型的凝固坯壳紧贴结晶器内壁， 传热效 果好； 但铸 坯 与 结 晶 器 壁 间 的 摩 擦 阻 力 较 大。结 晶 器 传 热 集 中 于 前 端， 在距分离环 热传导量占结晶器总传热量的 ’%( " )%( ， 因而沿结晶器长度方向的传 $%%&& 长度内， 热是不均匀的， 致使凝固速度有差异； 为此水平连铸机采用多级结晶器， 其结构如图 *+ , 石墨套长 -%%&&， 总长 *%!%&&。 $ , $ 所示。结晶器长度为铍铜套长 *!%&&，
图 $% & $ & $
水平连铸机示意图
$—盛钢桶； !—中间罐； ’—结晶器； %—二冷区； (— ) & 电磁搅拌器； *— + & 电磁搅拌器： #— , & 电磁搅拌器： -—拉矫机； .—测量辊
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第十四篇
水平连铸技术
第二节
水平连铸机的特点
与传统弧形连铸机相比， 水平连铸机有以下优点： （!） 由于设备是水平布置， 机身低， 在原有旧厂房内可以安装， 所以基建投资费用低， 约为弧形连铸机的 ! " #。 （$） 钢质比较纯净， 钢中含氧量较低。根据统计数据列表 !% & ! & !。 表 !% & ! & ! 钢中夹杂物含量对比
三、 拉坯控制
在水平连铸过程中， 由于结晶器是固定不动的， 所以普遍采用间歇式拉坯方法， 即拉 坯机重复产生拉! 停 ! 推 ! 停或拉 ! 推一停一推等等复杂动作， 使结晶器与坯壳之间有 相对运动， 减少了阻力， 改善表面质量。一般拉坯频率为 %" & %"" 次 ’ #()， 拉坯时间为 " * 正 "+ & " * +,。此时瞬时拉坯速度为 % & -+# ’ #()。反推轻压时间在开浇时为 - * . & . * !,， 常浇注时为 " * - & - * .,。经验表明， 当拉坯时间低于 " * /, 时， 铸坯表面良好。
水平连铸技术
第十四篇
第一章
水平连铸技术概述
第一章
水平连铸技术概述
第一节
水平连铸的工艺流程
水平连铸技术是在 !" 世纪 #" 年代末发展起来的。水平连铸机的全部设备安装在 地平面以上， 呈直线水平方向布置， 如图 $% & $ & $ 所示。其流程为钢液从盛钢桶注入中 间罐， 中间罐通过底部侧面连接管和分离环与结晶器入口的端部相连接， 钢液从分离环 进入水冷结晶器， 在结晶器内壁和分离环四周冷凝成型， 带液心的铸坯拉出结晶器后， 经 二次冷却完全凝固， 切割成定尺， 做为轧材的坯料。
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第三章
水平连铸工艺特点
第三章
水平连铸工艺特点
第一节
连铸坯的凝固特点
水平连铸机的结晶器与中间罐密封连接， 由于有水冷却， 分离环和水口温度较低。 因此钢液的热量除了通过径向结晶器冷却水带走之外， 还沿分离环轴向散热。钢液首先 在分离环处形成三角形的凝固壳。已凝固的铸坯与结晶器铜套间也有少部分坯壳形成， 这样每拉一个步距就形成一个双三角坯壳。图 !" # $ # ! 所示的图形是在一个完整周期 内， 即一个步距， 铸坯的行程及其相应凝固壳的形成过程。其中 % 表示一个拉坯行程后， 形成铸坯坯壳。 ! 表示拉坯开始后， 坯壳刚从分离环处拉出， 新钢液流入凝固坯壳与分离 环之间； 由于凝固壳与分离环的传热条件不同， 因而钢液从两边的凝固速度也不一样， 故 两个结晶面汇集于 " 点， 又构成一个双三角形。 # 和 $ 表示， 再继续拉坯时， 两个结晶面 都在长大， 当拉坯周期结束时， 新形成的坯壳与先形成的坯壳 " 点也随之移动。 % 表示， 仍存在着 " 点。如果继续拉坯， 在 " 点铸坯有可能被拉断； 为此在铸坯凝固过程中， 对 其实行停或反推， 使 " 点坯壳增厚， 以便新老坯壳连接牢固， 具有足够的强度。再继续拉 坯时， 就可以将新形成的坯壳整个从分离环处拉出。又开始下一个拉坯周期。 由于水平连铸机是这样反复拉—推—停来实现连续拉坯， 所以在分离环处结晶的坯 壳表面就会形成类似弧形铸坯表面振痕一样的明显标记， 水平铸坯叫冷隔。冷隔过深也 影响铸坯质量。如果拉坯的频率大于 !&& 次 ’ ()*， 冷隔深度小于 !((。提高频率则会消 除冷隔裂纹。 ・ !$+$ ・
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第十四篇
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水平连铸技术
第四章
水平连铸工艺技术
第一节
水平连铸机的技术难关
一、 分离环
为了连接结晶器和中间包， 并使结晶器与中间包的水口接缝处不产生钢翅及悬挂， 并且从分离环端面固定的地方形成均匀的凝固壳， 而采用分离环 （图 !" # " # !） 。对分离 环的材质要求很高， 多采用含有 $% 的复合材料。
水平连铸坯 $+ #! - !+ & .
弧形连铸坯 夹杂物 " ’( ・)( & ! 含氧量 !*+ ,+ - !+ & .
此外， 水平连铸坯无需弯曲矫直， 产生内裂的可能性很小； 铸坯无鼓肚、 疏松等缺陷 的发生。水平连铸机结晶器导热集中于前端， 铸坯出结晶器后不用喷水冷却， 铸坯冷却 均匀， 表面质量好， 适于合金钢浇铸。 （#） 能够浇注小断面铸坯。如!, / $+’’ 的圆坯， 因而能取得近终形产品的效果， 从 而可大大地缩短生产周期。 （%） 安全可靠性好， 便于设备的安装维修。 目前水平连铸机多浇铸圆坯。最大断面 !$++’’， 最小断面为 !,’’； 最高拉速为 双流和多流等。由于受分离环制造技术的制约， 水平连铸 .’ " ’01。水平连铸机有单流、 机不能浇铸板坯和大方坯， 只能浇铸小断面铸坯， 因而发展受到一定的限制。
图 !" # " # !
中间包和结晶器接头装置断面图
!—前水口； &—过渡段水口， ’—锁紧臂； "—水套； (—结晶器； )—座环； *—分离环
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第四章
水平连铸工艺技术
二、 结晶器
为使结晶器内壁与坯壳有良好的接触， 提高热效率高， 促进坯壳的形成， 必须采用较 大锥度的结晶器， 并采用特殊涂层或石墨套代替保护渣以提高结晶内壁的润滑效果。结 晶器长度一般不超过 !""##， 并发展采用能自找锥度的多段长结晶器， 实现了二冷段不 直接向铸坯表面喷水。为提高寿命采用铜 $ 铬 $ 锆合金代替紫铜作结晶器的材质。
图 *+ , $ , *
双滑板滑动水口工作方式
.—浇注时滑动水口打开； /—浇注完毕滑动水口关闭； 结晶器与中间罐分离时仍然封闭 0—由于采用双滑板结构，
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第二章
水平连铸机设备
第三节
分 离 环
分离环是水平连铸机的技术关键部件， 处于中间罐与结晶器的连接部位， 如图 !" # $ “密封浇注” ， 又是钢液凝固的起点。因此分离环要能经受高 # $ 中 % 所示。它既是实现 温冲击， 便于加工， 才能保证它与结晶器铜套紧密配合。分离环可用氧化锆耐材制做； 也 可用以氮化硼 （ &’） 为基料加入氮化硅 （ ()* ’" ） 热压成型， 曾在马钢水平连铸机上试用， 一 满足了当时多炉连浇的需要。 次使用寿命长达 +,*-.)/，
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第二章
水平连铸机设备
第二章
水平连铸机设备
第一节
中 间 罐
水平连铸机用中间罐容量最小有 ! " #$， 最大的为 %#$。国际上有加大容量的趋势。 容量增大会减小温降速度， 有利于夹杂物上浮； 在盛钢桶浇毕， 中间罐能够贮存足够量的 钢水， 以实现多炉连浇。 中间罐构造如图 %& ’ % ’ % 中 ( 所示。其特点为： （%） 中间罐与结晶器直接密封连接； （(） 中间罐水口是水平方向安装， 钢液沿水平方向流入结晶器。当中间罐内液面较 低时， 水口处不会产生凹涡， 钢水也不会裸露。覆盖剂和保护渣更不会卷入而造成铸坯 夹渣； （)） 中间罐熔池较深， 一般在 #!! * +#!,,， 有利于夹杂物上浮； （&） 在中间罐外壁水口处同时垂直安装两块滑板， 分别封住中间罐和结晶器， 然后中 间罐与结晶器可以脱开。这种滑动水口又称双滑板滑动水口， 如图 %& ’ ( ’ % 所示。中 间罐滑板与中间罐水口之间是依靠滑槽压板蝶形弹簧压紧密封。双滑板就是闸板， 用液 压驱动。滑动水口用氧化锆耐火材料制做。由于水平连铸机浇铸断面小， 浇注时间长， 因而浇注后期钢水温降较多， 水口易冻结。为了降低钢水的过热度， 稳定中间罐钢水温 度， 实现 “低温快注” ； 也可采用等离子枪或感应加热等热补偿装置。
第十四篇
水平连铸技术
图 !" # $ # !
水平连铸机铸坯坯壳形成过程示意图
第二节
水平连铸的工艺特点
水平连铸的工艺特点为： 供应的钢液需经精炼处理， 并注意不要二次污染； （!） （%） 选择最佳的钢液过热度。最好能实现低温快注， 保证铸坯质量； （$） 盛钢桶到中间罐注流应采用长水口保护浇注； 可采用中间罐加热技术和底部吹 &’ 气技术； （"） （(） 可安装电磁搅拌装置， 以改善铸坯质量； （)） 设置整体快速更换装置， 便于维修和快速改变铸坯规格。