连铸工艺与设备连铸的工艺流程与设备

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2.2.2 中间包的结构特点
❖中间包是由钢板焊结的壳体,其内衬有隔热层; 永久层和工作层,近年来为提高中间包使用寿命, 在工作层上喷涂一层10~30mm厚的碱性耐火材料涂 层。为了钢水保温,在上部设置有中间包盖。 中间包容量一般取钢包容量的20%~40%,为了多 炉连浇,中间包容量还必须大于更换钢包期间浇注 的钢水量。中间包钢水深度为600~1000mm。 中间包形状有长方形、三角形等。
杆;8—液压缸;9—中间包
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2.2.3 滑动水口
滑动水口的主要特点是减少了工作件与钢水的接 触面,极大地改善了用以控制钢流的耐火材料的使 用条件,因此工作安全可靠,使用寿命长,能精确 控制钢流,有利于实现远距离操作和自动控制。 滑动水口实现了封闭浇注,防止钢水二次氧化, 改善铸坯质量。
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2.2.4 中间包塞棒机构
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2.2.18 拉坯速度(浇铸速度)
❖ 拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度,单位是 m/min,简称拉速Vc。
vc


1 BD
q
式中: ——钢水密度,t m 3 ; B——铸坯宽度,m; D——铸坯厚度,m; q ——每分钟每流浇铸的钢水量。
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2.2.19 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 壳的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为 8~10mm;大断面板坯坯壳厚度应≥15mm。
vmax

K 2L
2
K
L v max
L'结晶器有效(理论)长度(=结晶器(实际)长度L钢液离结晶器上口距离,一般取80~120mm);
K结晶器内钢液凝固系数,mm/min1/2;
坯壳厚度,mm。
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2.2.20 钢包允许浇铸时间
❖ 为保证浇铸操作顺利进行,获得优质铸坯和防止 浇铸过程中水口冻结停浇,不同容量钢包应有合 适允许浇铸时间。为延长浇铸时间,而过分提高 出钢温度,对操作和铸坯质量都是不利的,根据 经验,连铸的浇铸温度应高于液相线温度20~60℃。
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拉矫机
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2.2.11 拉矫机作用
在各种连铸机中,必须要有拉坯机或拉矫机。它是 布置在二次冷却区导向装置的尾部,承担拉坯、矫直 和送引锭杆的作用。 通常要求铸坯在进入拉矫机前应完全凝固,以防止 铸坯产生内裂。一般是拉坯和矫直这两道操作常在同 一机组里完成,故统称拉矫机。 ❖对拉矫机要求是:足够的拉坯能力,能克服铸坯各 点阻力;有足够的矫直力,在规定的温度下能把铸坯 矫直;拉坯速度可以调节。
功能 支撑和导向结晶器与拉矫机之间的铸坯和开浇时的引 锭杆。 位置 结晶器与拉矫机之间。 结构 二冷固定扇形段由支撑框架,热保护装置,外弧支撑 辊,内弧压辊确保各种铸坯的冷却控制。此扇形段为 固定段。
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2.2.10 拉矫机
❖在连铸工艺中,连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的 三大关键技术之一,拉坯速度控制水平直接影响连铸 坯的产量和质量,而拉坯辊电机驱动装置的性能又在 其中发挥着重要作用。 交流电机变频调速技术日益成熟,交流变频驱动调 速平稳,调速范围宽,对机械冲击低,交流电机维护 量低,交流变频调速已取代直流调速,完全能够满足 拉坯辊速度控制的需要。
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2.2.1 钢包回转台
❖钢包回转台:在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包 过跨和支承钢包进行浇铸,由回转部分、固定部分、 润滑系统和电控系统组成。
钢包回转台是连铸机的关键设备之一,起着连接上
下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况基本
上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情
况,单个钢包重量已超过140吨。无论在何种情况下,
R cD
R—连铸机圆弧半径,D—铸坯厚度; c—系数,一般中小型铸坯取30~36;对大型板坯 及合金钢,取40以上。国外,普通钢取33~35,优质 钢取42~45。
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2.2.22 液相深度
液相深度L液是指铸坯从结晶器液面开始到铸坯 中心液相凝固终了的长度,也称为液芯长度。
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2.2.3 滑动水口
滑动水口安装在钢包和中间包底部以实现调节钢水 流量的装置。滑动水口安装在中间包底部,通过液压 缸8带动中间活动滑板2移动,使之与上下固定滑板1、 3进行相对错位来实现调节钢流。
中间包滑动水口示意图
l—上固定滑板;2—活动滑板; 3—下固定滑板;4—SEN;5—滑 动水口箱体;6—结晶器;7—连
二冷区电磁搅拌SEMS :搅拌器安装在铸坯外面。
凝固末端电磁搅拌FEMS:用于方坯连铸,搅拌器
安装在铸坯外面。
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2.2.14 引锭杆
❖连续铸钢的重要装置之一。引锭杆由引锭头、过渡 件和杆身组成。浇铸前,引锭头和部分过渡件进入结 晶器,形成结晶器可活动的“内底”,浇铸开始后, 钢水凝固,与引锭头凝结在一起,由拉矫机牵引着引 锭杆,把铸坯连续地从结晶器拉出,直到引锭头通过 拉矫机后方与铸坯分离,进入引锭杆存放装置。
RH
RVc/K2 铸坯越厚,拉速Vc越快,铸机半径R就越大,铸机 半径R与凝固系数平方成反比。 ❖对高拉速连铸机,铸机半径相当大,为了减小铸机 半径,而采用带液芯多点矫直。
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❖ 铸机圆弧半径指铸坯外弧曲率半径,是确定弧形连 铸机总高度重要参数,标志所能浇铸铸坯厚度范围 的参数。如果圆弧半径选得过小,矫直时铸坯内弧 面变形太大容易开裂。可用经验公式确定基本圆弧 半径即连铸机最小圆弧半径:
❖功能:浇铸过程中能自动或手动控制钢液的流量。 ❖ 位置:在中间包上。
通过塞棒控制机构 控制塞棒上下运动, 以达到开闭水口调节 钢水流量为目的,塞 棒机构如左图所示。
塞棒机构
l一拨杆,2一升降杆,3—横梁;
4一塞棒砖支承杆;5一扇形齿轮16一调整机构
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2.2.5 钢包长水口机械手
Ladle Shroud Manipulator
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2.2.12 轻压下装置
在连续铸钢过程中,连铸坯拉矫采用液芯矫直时, 为了获得无缺陷铸坯,对带液芯的铸坯施加小的压力 的工艺方法。即在铸坯凝固终端附近,对铸坯施加一 定的压下量,使铸坯凝固终端形成的液相穴被破坏, 以抑制浓缩钢水在静压力作用下所自然产生的沿拉坯 方向上的移动。
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2.2.13 电磁搅拌
弧形连铸机虽有缺点,但由于在设备和工艺上技术的进 步,仍然是世界各国钢厂采用最多的一种机型。
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2.2.17 弧形连铸机主要参数的确定
❖ 铸坯断面尺寸规格 是确定连铸机的依据。由于成材需要,铸坯断面形
状和尺寸也不同。目前已生产的连铸坯形状和尺寸 范围如下: 小方坯:150mm×150mm; 大方坯:(151mm×151mm)~(450mm×450mm); 矩形坯:(150mm×l00mm)~(400mm×630mm); 板坯:150mm×600mm~300mm×2640mm; 圆坯:80mm~450mm。
二冷室设置在浇铸平台下。二冷室用做收集铸坯冷 却过程中产生的蒸汽以便于蒸汽的排出。二冷室上有 多个开孔连接蒸汽排出系统。
2.2.8 结晶器和足辊
1) 功能 结晶器使钢水生成带液芯的坯壳。足辊起托住坯壳, 并按规定的半径导向坯壳。 2) 位置 插在振动台上结晶器的支承壳座中。
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2.2.9 二冷固定扇形段
2.连铸的工艺流程与设备
安徽工业大学材料学院
2012.3.8
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2.1 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 包运送到浇铸位置注入中间包,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。
都要保证钢包回转台旋转平稳,定位准确,起停时要
尽可能减小对机械部分的冲击,为减少中间包液面波
动和温降,要缩短旋转时间。
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钢包回转台ladle turret
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2.2.2 中间包
❖中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器, 首先接受从钢包浇下来的钢水,然后再由中间包水 口分配到各个结晶器中去。 中间包是连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的 装置,用来稳定钢流,减小钢流对坯壳的冲刷,以 利于非金属夹杂物上浮,从而提高铸坯质量。
功能 在钢包和中间包 之间将长水口氩 封环装在钢包滑 动水口下,防止 钢水氧化。 位置 放置在 中间包车上。
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2.2.6 结晶器
在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中, 使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶 器是连铸机的核心设备之一,直接关系到连铸坯的 质量。
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2.2.7 二冷室
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图1-1 弧形连铸工 艺流程和设备
1-钢包;2-中间包 ;3-结晶器及振动 装置;4-电磁搅拌 器;5-二冷区支导 装置;6-拉矫机; 7-切割装置;8-辊
道;9-坯料
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2.2 连铸设备组成简介
❖ 主体设备主要有:浇铸设备—钢包运载设备、钢包 回转台、中间包及中间包小车或旋转台、结晶器及 振动装置、二次冷却装置、拉矫装置、引锭杆、脱 锭与引锭杆存放装置;切割设备—火焰切割机与机 械剪切机(摆式剪切机、步进式剪切机等)。
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❖ 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内壁润滑又要它做上下往复 振动。
❖ 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置的铸坯逐渐凝固。 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。
❖ 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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2.2.15 火焰切割机系统
采用气动夹钳使切割机与铸坯同步行走,电机驱 动切割小车行走,直流调速电机驱动,水冷切枪进 行切割,此系统还有火焰自动调节系统和切割时的 喷铁粉装置。在切割不锈钢时配置喷铁粉装置,可 以切割钢坯(包括不锈钢)。 ❖厚度大于50mm的厚钢板一般采用火焰切割,也 叫氧气切割。
连续铸钢时,利用电磁力控制钢液凝固过程,改善 铸坯质量工艺称EMS(Electromagnetic stirring)技术。
❖EMS实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力,强 化钢水的运动。
❖根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置 有以下3种方式:
结晶器电磁搅拌MEMS:搅拌器安装在结晶器铜管 外面。
❖ 辅助设备主要有:出坯及精整设备—辊道、拉(推) 钢机、翻钢机、火焰清理机等;工艺性设备—中间 包烘烤装置、保护渣供给与结晶润滑装置等;自动 控制与测量仪表—结晶器被面测量与显示系统、过 程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等 仪表系统。
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连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态变成液-固 态,又变成固态的全过程。其间进行着一系列比较 复杂的物理化学变化。连续铸钢具有连续性强、工 艺难度大和工作条件差等特点。 ❖连铸生产对机械设备提出了较高的要求,主要有: 应具有抗高温、抗疲劳强度的性能和足够的刚度, 制造和安装精度要高,易于维修和快速更换,要有 充分的冷却和良好的润滑等。
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2.2.16 弧形连铸机
❖ 弧形连铸机采用的是弧形结晶器,其结晶器、二次冷却 装置都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧度上。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。
弧形连铸机的高度较低,建设费用低,钢水静压力小, 铸坯在辊间的鼓肚小,铸坯质量好;加长机身也比较容 易,故可高速浇注,生产率高。铸坯弯曲矫直,容易引 起内部裂纹;铸坯内夹杂物分布不均匀,内弧侧存在夹 杂集聚;设备较为复杂,维修也较困难。
❖允许最大浇铸时间: TlgG0.30.2f G-钢包容量(吨),该式用于10பைடு நூலகம்吨钢包以下;
T-允许最大浇铸时间(分); f-质量分数,要求严格钢种f=10,要求低的f=16。
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2.2.21 圆弧半径
铸机半径的大小是由铸坯矫直决定,对固相矫直, 铸机半径R受到铸坯矫直时表面应变量和液芯长度的 限制,得出铸机半径R与铸坯厚度H、拉坯速度Vc和 凝固系数K(冷却条件)有关,其关系式如下:
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