连铸连轧新技术培训教材

➢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 84%-88%，而连铸工艺则为95-96%，金属收得 率提高10-14%。
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连铸的特点
➢ 降低了能源消耗
采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。
➢ 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 仅从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。
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主要内容
一、概 述 二、生产模拟 三、生产工艺 四、连铸设备 五、工艺参数
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一、概 述 1.连铸的发展概况 2.连铸机的特点 3.连铸机的机型
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1.连铸的发展概况
连续铸钢(连铸)是将钢水通过连铸机直接铸成钢坯 ，从而取代模铸和初轧开坯的一种钢铁生产先进 工艺。世界各国都以连铸比(连铸坯产量占钢总产 量比例)的高低来衡量钢铁工业生产结构优化的程 度和技术水平的高低。连铸的好处在于节能和提 高金属收得率。
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6.钢包更换
根据回转台上重 力传感器指示的钢水 状态，在浇注近结束 时控制滑动水口开度 ，根据大包下渣检测 装置测定下渣情况， 关闭水口。大包提起 ，脱长水口，回转 180°，将待浇钢包旋 至中间包上方，实现 多炉连浇。
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7.中间包更换
根据包衬和浸入式水 口寿命决定，一般10-15次 。 更换过程：
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连续铸钢
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1.连铸的发展概况
• 钢液凝固成型有两种方法： 模注—获得钢锭 连铸—获得钢坯
一般钢材的生产工艺是： • 若采用模注
钢锭—轧制或锻压—钢坯—轧制—钢材 若采用连铸 钢坯—轧制—钢材
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连铸的特点
➢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。由此可节省基建投资费用约40%，减少占地 面积约30%，劳动力节省约70%。
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➢中间包的容量是钢包容量的20％～40％。 在通常浇注条件下，钢液在中间包内应停 留8～10min，才能起到夹杂物上浮和稳定 注流的作用
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中间包车作用： 将中间包从预热
位置运到浇注位置， 浇注完毕从浇注位置 运回预热位置，浇注 时支撑中间包。
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中间包车的功能
(1)将中间包由预热位置移到浇钢位置上，在浇钢结束后 还应移出浇钢位置，因此中间包车应具有运行功能； (2)在安放中间包时，首先将中间包提起，使水口离开 结晶器盖一定高度后再进入浇钢位置，下降中间包，使 水口对准结晶器中心，因此它应具有升降和微调功能； (3)在浇钢过程中偶遇事故时，需将中间包中钢水放掉， 因此中间包车还必须有使钢水溢流出去的功能； (4)浇钢过程中，中间包中钢水重量应能显示，因此它 应具有称量功能。
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弧型连铸机：
设备高度明显下降，能够 适应提高拉速和加大断面的要 求 又分为:
直弧型连铸机:
采用直结晶器从结晶器下 保留2m直线段,然后为弧型段, 铸坯由直变弯,最后通过拉矫机 将弧形坯矫直; 优点:夹杂物易上浮,且比立弯式 高度低;
全弧型连铸机:
铸坯的运动轨迹是一条弧 线.结晶器,二冷段全为弧型,拉 矫机、切割机和出坯系统布置 在水平线上.
➢ 钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇 铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹 等缺陷； ③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在 质量。
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钢水在钢包中的温度控制
根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围 内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中 、 钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降 。
➢结构与功能： 由本体、滑动水口连接板、透气砖、倾翻 吊环组成；
➢滑动水口： 由上、下滑板、弹性压紧装置、开关驱动 机构及座砖组成。
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图 滑动水口控制原理图 (a)全开; (b)半开；(c)全闭 1一上水口; 2一上滑板；3一下滑板；
4一下水口
钢包通过滑动水口开启、关闭来调节钢液注流。
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回转台作用： 运载钢包并支撑
➢ 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、硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连 铸工艺生产，而且质量很好。
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亨利·贝塞麦
连续浇铸最早由亨利·贝塞麦提出，并于1846 年开始试验，但是直到1937年才实现了铜 合金的连铸，1950年制出钢液的连铸机。
连铸技术在钢铁生产中的应用是钢铁冶金工 业的一次技术革命，它不仅大大提高了生 产率，减少了材料消耗，提高了能源效率 ，并且提高了材料的质量。此后还出现了 连铸连轧O.C.C技术。
大包长水口关闭后， 提升并脱长水口，至中间 包液面高度200mm时，关中 包滑动水口并停拉矫，中 包升起至待机位，另一预 热好的中包开到浇钢位， 机座下降，对中水口，按 开浇操作进行。
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8.停 车
大包和中包滑动 水口关闭。当中包水 口关闭时向结晶器内 加冷钢，以加速尾坯 凝固。降低拉速到 0.5m/min，同时二冷 强度下降。待尾坯凝 固后，将其拉出。
设备高度大，投资费 用高，铸坯断面和定尺长 度及拉速受到限制。
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立弯式连铸机： 可适应较长定尺的
要求（2m），钢水从 结晶器开始凝固，完 全凝固后进入弯曲段 ，在水平方向出坯， 铸机的中间包、结晶 器、导辊、引锭杆沿 垂线布置，拉矫机、 切割机沿水平布置。 缺 点：
高度比立式下降， 但由于增加了一次弯 曲和矫直，易造成裂 纹。
钢包进行浇注； 结构与功能：源自文库
钢结构、旋转装 置、锁定装置、升降 装置组成；
设置在钢水跨和 浇注跨之间，向中包 提供钢水。
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2.中间包及中间包车
中间包作用：
介于大包和结晶器之 间，接受来自大包的钢水 ，并向结晶器分流，起到 减压、稳流、除渣、储钢 分流、均匀温度和成分的 作用；
结 构：
呈“T”型，由包体、 包盖组成，底部设有滑动 水口机构，浸入式水口及 夹持装置，并设溢流槽。
实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温 2）加废钢调温 3）在钢包中加热钢水技术 4）钢水包的保温
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3.连铸机的机型
立式连铸机： 钢水从结晶器内开始
凝固到铸坯完全凝固后切 成定尺，铸坯始终沿直线 运动，中间包、结晶器、 导辊、拉坯辊和切割机都 沿直线布置。 优 点：
四周冷却均匀，不易 产生内部和表面裂纹，有 利于夹杂物上浮； 缺 点：
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椭圆连铸机：
又称带有多点矫直 的弧型连铸机，又称超 低头连铸机。它分段依 次改变圆弧部分的曲率 半径，使结晶器和二冷 段夹棍布置在1/4椭圆 上。这种结构的机型除 了弧形区是采用多半径 外，其它基本特点与弧 型连铸机相同。该机型 与纯净钢水的生产技术 相结合，可生产无缺陷 铸坯。
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水平连铸机：
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• 我国于1957年开始连铸试验研究，80 年代采用自行研制开发和引进相结合的方 法，使连铸技术得到很快发展，目前我国 转炉炼钢连铸比100%，电炉炼钢连铸比近 70%。
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连铸钢水的温度要求
➢ 钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易 漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控， 降低浇铸 安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯 内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重 ，易产生中心线裂 纹。
其主要设备结晶器 、二冷装置、拉矫机和 切割设备等均不止在水 平线上，水平连铸机的 结晶器和中间包是紧密 相连的，在中间包水口 和结晶器连接处安装有 分离环。此外，拉坯时 结晶器不振动，而是拉 坯机带着铸坯作“拉-反 推-停”不同组合的周期 运动。
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二、生产模拟
连铸工位全景
连铸生产模拟
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三、连铸生产工艺
矫 直:
铸坯在高温下通过拉矫机 连续矫直,使弧形坯变成直线 铸坯.
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4.脱引锭杆
引锭杆头部 凹槽与注入结晶器 钢水接触凝固成凸 台，将铸坯与引锭 杆挂接一起，拉出 拉矫机后，将引锭 头抬起，实现铸坯 与引锭杆分离。
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5.切 割
铸坯切割长度 由PLC系统自动调 节，当满足用户和 下部工序要求时， 夹钳夹住铸坯并与 之同步，切割枪开 始工作，切割完毕 ，夹钳松开，切割 机复位。
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振动台作用： 振动使结晶器内壁获
得良好润滑，减少摩擦力 ，防止内壁粘结； 结 构：
采用偏心四连杆机构； 振动台驱动装置：
由电机通过齿轮箱驱动 偏心机构，产生正弦振动 ，并通过四连杆机构将运 动传动到振动台，使结晶 器上下振动。
结构及功能：
结晶器本体由结晶器 铜管、外水套、内水套、 电磁搅拌装置和冷却水系 统组成，足辊用于支撑导 向坯壳很薄的铸坯。
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结晶器的作用
➢是一个水冷的钢锭模，是连铸机的核心部 件，称之为连铸设备的心脏。
➢钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型，且 均匀形成具有一定厚度的坯壳。结晶器采 用冷却水冷却，通常称为一次冷却。
上引锭杆 开浇 启车拉矫 脱引锭杆 切割 钢包更换 中间包更换
停车
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1.上引锭杆
油缸驱动→引 锭杆放到中间轨道→ 送入拉矫机引锭杆经 二冷段→入结晶器上 100-150mm→反向 至结晶器下口 150mm处→拉矫机 引锭杆夹紧定位→完 成安装操作.
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2.开 浇
精炼处理后钢水 →连铸回转台→加保 温盖→转至浇注工位 →中间包小车至浇注 工位→中间包基座下 降→水口与结晶器对 中→开大包水口→中 间包加保温剂→开中 间包滑动水口→实现 开浇
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3.启车拉矫
启 车:
从中间包开浇到拉矫机启 动时间为10-15s,开始拉坯速 度为0.5m/min。2min后达正常 速度,之后根据钢水过热度调 整拉速,启动拉矫机同时结晶 器振动,二冷喷水;
加保护渣:
中间包开浇后加保护渣, 勤加少加,均匀覆盖;0.50.6kg/t;
拉 坯:
结晶器液面波动80-120mm±3mm;
展。
目前国外对于中低碳钢、普通高碳钢、沸腾
钢代用钢、低合金钢、弹簧钢、轴承钢等已实现
连铸。
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2. 连铸工艺流程
打开钢包底部的滑动水口 —钢水从钢包流入 中间包—当中间包里的钢液面达到一定高度时打 开中间包底部的滑动水口—钢水流入到强制水冷 的结晶器—当结晶器内钢液面达到 一定高度时并 且钢液四周已凝固成具有一定厚度的坯壳—启动 拉矫机咬住引锭杆向下移动—因钢水与引锭杆黏 结一起故钢水被拉出结晶器—钢坯进入二冷区— 因坯壳很薄内部是钢液故喷水冷却—完全凝固的 钢坯经矫直切成所需长度。
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对结晶器的要求
(1)良好的导热性，能使钢液快速凝固。 (2)结构刚性要好。 (3)结晶器结构要简单，便于制造和维护。 (4)内表面耐磨性要好，以提高寿命。 (5)重量要轻，以减少振动时的惯性力。
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结晶器的类型与构造
直结晶器：用于立式、立弯式及直弧形连铸机； 按结晶器的外形可分为
弧形结晶器：用在全弧形和椭圆形连铸机 管式结晶器：用于小方坯、圆坯及矩形坯连铸； 从其结构来分 组合式结晶器：用于大方坯、大矩形坯和板坯连铸。
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3.等离子加热装置
加热原理： 通过高压能将气
体电离成离子，通过 离子运动形成电弧， 经中间包钢水，返回 电极形成电流回路， 电弧将热量通过辐射 加热中间包钢水，调 整等离子枪的功率， 控制中间包钢水的温 度。
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4.结晶器及振动台
作
用：
使浇注到结晶器的钢 水凝固成均匀的坯壳，以 便承受钢水静压力，使铸 坯顺利拉出，防止漏钢；
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连铸的发展史
1、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用） （1） 1947年－1974年： 技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸－初轧
为核心，生产外延扩大。 （2） 1974年－1989年： 技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。 （3） 1989年－现在： 技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板坯，连铸－
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四、连铸设备
中
钢
间
包
包
及
及
回
中
转
间
台
包
车
等 离 子 加 热 装 置
结 晶 器 及 振 动 台
电 磁 搅 拌 设 备
二 冷 段
拉
引
锭
矫
装
机
置
切 割 机
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1.钢包及回转台
钢包又称盛钢桶、 钢水包、大包等； 它是用于盛装、运 载钢液并进行浇注 的设备，也是钢液 炉外精炼的容器。
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➢作 用： 存储钢水，并将钢水运输至连铸机，同时 底部设吹Ar管起精炼作用；
连轧为代 表，钢厂向紧凑化发展。
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2、 21世纪钢铁工业发展趋势
（1） 产品更加纯洁化 （2） 生产工艺更加高效低耗 （3） 生产过程对环境更加友好
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•
连铸液体金属是19世纪提出的。最初只能用
于浇铸低熔点的有色金属。1933年现代连铸之父
容汉斯提出连铸振动系统，1943年建成第一台实
验性连铸机。80年代后世界各国连铸技术迅速发