冶金概论6连铸工艺

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6.4连铸工艺
6.4.1 连铸工艺流程 6.4.1.1 上引锭杆 6.4.1.2 开浇与脱锭 6.4.1.3 多炉连浇 6.4.1.4 停机 6.4.2 连铸工艺参数 6.4.2.1 浇注温度 6.4.2.2 拉坯速度 6.4.3.3 结晶器和二冷区冷却制度
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切割装置
切割小车：用来夹持 主割枪和副割枪，一 台切割机设有一台切 割小车，由装有两支 切割枪的底板、传动 装臵和切割枪夹持器 组成 切割枪：由枪体和割 嘴组成，预热氧和燃 气在单孔道喷出割嘴 后在空气中混合燃烧。
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引锭杆
作用：浇注开始时堵住结晶器的下口，钢水凝 固后，坯头与引锭头凝结在一起，通过拉矫机 将铸坯从结晶器中引出。 结构：由引锭杆本体和引锭头两部分组成。
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中间包挡墙
挡墙：在中间包内设 臵的高出钢液面的墙 称为挡墙。其作用为： 隔离冲击区与浇铸水 口区；形成循环流， 有利去处夹杂；减少 死区，有利于钢水温 度分布均匀。 坝：设臵在中间包内 钢液面以下的障碍物。 其作用：与挡墙配合 起倒流，促进夹杂物 上浮，达到精炼钢水 的作用。
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6.5.2表面质量
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6.5.3内部缺陷
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6.5.4 形状缺陷
鼓肚（板坯）
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菱变（方坯）
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连铸坯热送热装和直接轧制概念及发展层次
型 式 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 名称 连铸坯直接轧制 (CC-DR) 热送热装 温度 1100℃ A3~1100℃ A1～A3 工艺流程特征 发展层次与 年代 ’90年 代
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钢包及回转台
钢包作用：存储钢水， 将钢水由精炼炉运送 到连铸机上，在钢包 底部设有Ar管进行 吹Ar搅拌，起到精 炼作用。 钢包结构：钢包由钢 包本体、滑动水口连 接板、透气砖等组成。
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滑动水口由上座砖、下 座砖、上水口、下水口、 上滑板、下滑板组成， 依靠滑板的滑动来控制 注流大小。 长水口用于钢包和中间 包之间，保护钢水浇注 时不受二次氧化，防止 钢流飞溅，对提高铸坯 质量有明显效果。
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连铸坯冷装炉加热 后轧制 (CC-CCR)
400℃～A1 室温
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第六章 小结
重点掌握内容： 钢的连铸； 连铸机的类型； 连铸机台数、机数、流数； 连铸机的结构：主要设备；中间包的作用；结 晶器的作用；二冷作用及方式；引锭杆的作用 和结构； 连铸工艺：浇注温度、钢水过热度、选择浇注 温度原则；拉坯速度及其确定依据；结晶器冷 却强度确定依据；二冷发展趋势。 连铸坯质量：连铸坯结构；主要缺陷。
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浸入式水口
浸入式水口用来防止钢 液从中间包进入结晶器 内的二次氧化。
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结晶器
作用：结晶器是连铸机的心脏，其作用是使钢水在结 晶器内形成所需的断面形状，并凝固成一定厚度和强 度的均匀坯壳，以保证出结晶器后的铸坯不变形，不 被拉裂。 结晶器本体： 四块冷却壁 由铜板和钢 板水箱组成。 冷却水从一 端进入，从 另一端流出。
高
输送过程终边角补 热和均热后直接轧 制 输送过程终补热和 均热后直接轧制 热坯直接装加热炉 加热后轧制 热坯经保温缓冲装 加热炉加热后轧制 冷坯加热后轧制
连铸坯热直接轧制 (CC-HDR)
连铸坯直接热装轧 制 (CC-DHCR)
’80年 代 ’70年 代 ’60年 代
低
Ⅳ Ⅴ
连铸坯热装轧制 (CC-HCR)
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6.4.2.3 结晶器和二冷区冷却制度
结晶器冷却强度应保证钢液在短时间内形成坚固的 外壳。冷却强度过低，影响拉速提高，并影响结晶 器寿命；反之，铸坯过早收缩，形成气隙，减少传 热，影响拉速提高。 二冷区冷却强度随钢种、断面尺寸及拉速等因素而 改变。为提高铸坯凝固速度，应尽可能提高二冷强 度。但强度过大，铸坯会产生裂纹。随着铸坯热送 和直接轧制技术的出现，二冷普遍倾向于弱冷，以 提高铸坯热送温度。
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连铸的工艺流程
为防止铸坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉 坯阻力，在浇铸过程中要对结晶器壁润滑。
铸坯被拉出结晶器后，为使其更快地散热，需 进行喷水二次冷却，通过二次冷却支导装臵的 铸坯逐渐凝固。铸坯不断地被拉出，钢水连续 地从上面注入结晶器，形成了连续铸坯的过程。
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连铸的优势
提高成材率。模铸84～88％，连铸95～98 ％。 降低能耗。连铸省去开坯工艺的直接节能，以 及由于提高成坯率和成材率的间接节能。 连铸产品的均一性高、质量好。模铸锭凝固时 间长，元素偏析显著。连铸坯断面小、冷却速 度大、树枝晶间距小、偏析程度较轻。 易于实现机械化自动化 占地面积小、生产周期快、吨坯成本低。
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6.2 连铸机(Continuous Caster)的类型
按连铸机外形结构可分为：立式连铸机； 弧形连铸机；立弯式连铸机；水平式连铸 机；椭圆形连铸机
按连铸坯断面可分为：板坯连铸机；方坯 连铸机；圆坯连铸机；异形坯连铸机
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连铸机台数、机数、流数
台数。凡共用一个钢包（盛钢桶）或同时浇注 几根铸坯的连铸装臵，称为一台连铸机。 机数。凡是具有独立的传动和工作系统，可独 立进行正常工作的连铸系统，称为一个机组 （一机）。 流数。凡是不经切割而连续浇注一根长的铸坯， 称为一流。每台连铸机所能同时浇注的铸坯总 根数，称为连铸机的流数。
当铸坯通过拉坯机、矫直机(立式和水平式连铸 不需矫直)后脱去引锭杆。完全凝固的直铸坯由 切割设备切成定尺，经运输辊道进入后步工序。
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二流连铸示意图
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6.1 连铸的优势
钢的连铸：使钢水不断地通过水冷结 晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口 连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后 切成坯料（连铸坯）的铸造工艺。
中间包
中间包介于钢包和结晶器之间，它接受来自钢包的钢水， 并向结晶器分流。其作用包括： 稳定钢流，减少钢流的静压力和对结晶器中坯壳的冲刷； 均匀钢水温度，促进 非金属夹杂物上浮去除； 多流连铸机由中间包对 钢水进行分流； 多炉连浇换包时起缓冲 衔接作用。 结构：由中间包本体、 中间包盖、塞棒、中间 包滑动水口组成。
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结晶器振动台
作用：结晶器振动装 臵位于结晶器下方， 振动装臵工作时，可 使结晶器在浇注时不 间断地上下移动，防 止拉坯时坯壳与结晶 器粘结而发生漏钢事 故。
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扇形段（二冷段）
作用：铸坯被拉出结晶器后，坯壳还很薄， 内部仍为液态钢水，为了较快地凝固合顺 利拉坯，在快速更换台后设臵了二冷导向 装臵，即扇形段。其作用为喷水迅速冷却 铸坯，并支持和导向铸坯，使其能顺利出 坯。
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连铸机型 a 立式；b 立弯式；c 直结晶器弧形； d 弧形；e 椭圆形；f 水平式
连铸坯
机 型 最大断面 最小断面 经常浇注断面
180×700～ 300×1200 240×280～400×560
板
坯
大方坯 小方坯 圆 坯
300×2640 310×2500 600×600
160×160 φ450
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6.4.2.2 拉坯速度
拉坯速度：每分钟从结晶器拉出的铸坯长度 （m/min）。 拉坯速度根据铸坯断面（厚度）、钢种和浇注 温度来确定。 确定拉速的主要依据是要保证结晶器出口处铸 坯有适当的坯壳厚度，能承受拉坯力和钢水静 压力，使坯壳不会被拉裂和不出现明显的“鼓 肚”变形。
第六章 连续铸钢（Continuous Casting）
主要内容
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 连铸的优势 连铸机的类型 连铸机的结构 连铸工艺 连铸坯的结构及主要缺陷
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连铸的工艺流程
由炼钢炉炼出的合格钢水经炉外精炼处理后，用钢包运 送到浇铸位臵注入中间包，通过中间包注入强制水冷的 铜模—结晶器内。 结晶器是无底的，在注入钢水之前必须先装上一个“活 底”—引锭杆，同时也起到引出铸坯的作用，注入结晶 器的钢水在迅速冷却凝固成形的同时，其前部与伸入结 晶器底部的引锭杆头部凝结在一起。引锭杆的尾部则夹 持在拉坯机的拉辊中，当结晶器内钢水升到要求的高度 后，开动拉坯机，以一定速度把引锭杆(牵着铸坯)从结 晶器中拉出。
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6.3 连铸机的结构
以通用的板坯弧形连铸机为例，包括： 钢包及回转台； 中间包及中间包车； 结晶器； 扇形段（二冷段）； 拉矫机； 切割装臵； 引锭杆。
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130×250
200×200 250×250～450×450 55×55 φ100 90×90～150×150 φ200～φ300 管坯 Φ450/φ100
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异形坯
工字型 椭圆型 460×460×120 120×140
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板坯↑圆坯↓方坯→
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中间包车
中间包车作用：将中 间包从预热位臵运输 至浇注位臵，浇注完 毕后，由浇注位臵运 回到预热位臵的运载 装臵。同时浇注时起 着支撑中间包的作用， 浇注平台设两台中间 包车，一台浇注，一 台预热，可以快速更 换中间包实现多炉连 浇。
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连铸机二冷方式有喷水冷却和气水喷雾冷 却两种。
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扇形段（二冷段）
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拉矫机
在二冷段夹棍辊道末端 设臵拉坯矫直机。 作用：控制拉速，将铸 坯拉出结晶器；对铸坯 进行表面平整矫直。
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6.5 连铸坯的结构及主要缺陷
6.5.1连铸坯结构 6.5.2表面缺陷 6.5.3内部缺陷 6.5.4形状缺陷
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6.5.1 连铸坯结构
1-中心等轴晶： 2-柱状晶带； 3-细小等轴晶带
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6.4.1.1 上引锭杆
Leabharlann Baidu
6.4.1.2 开浇与脱锭
6.4.1.3 多炉连浇
6.4.1.4 停机
6.4.2.1 浇注温度
连铸时，浇注温度通常是指中间包的钢液温度。 温度过高，铸坯容易产生表面裂纹，柱状晶发达， 易导致内裂，并且中心疏松和中心偏析加剧；温 度过低，不利于夹杂物上浮，还易堵塞水口使浇 注无法进行。 必须根据浇注钢种、铸坯断面、浇注条件等因素 确定合适的钢水过热度（△T＝浇注温度－液相 线温度），实际生产中△T约为5～35℃。 “低温快注”为宜。