连续铸钢

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结晶器运动
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结晶器的振动参数
周期：结晶器上下振动一次的时间为振动的周期 频率：结晶器每分钟振动的次数
振幅：结晶器从水平位置运动到最高或最低位置所移动的距离
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5、二次冷却
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二次冷却区简介
钢液进入结晶器之后，在水冷结晶器的作用下，凝固 成具有一定形状和厚度的坯壳。 一般地，钢液在结晶器里冷却成具有一定厚度坯壳的 过程称为一次冷却；坯壳出结晶器之后受到的冷却称 为二次冷却。 由于钢液熔点高，热容量大而导热性差，经过一次冷 却后，铸坯虽然已经成形，但其坯壳较薄，只有10～ 20mm，如果这种带液芯的铸坯不继续冷却和采用一 定方式支撑。那么，带液芯的高温铸坯在钢液静压力 下就会产生变形，甚至漏钢，所以，还必须对铸坯进 行一次强制冷却。二次冷却装置就是在结晶器之后， 对铸坯进行第二次冷却和支撑的装置。
L＝(d/K)2 Vc
从钢液面到结晶器顶面一般留100mm，故实际结晶器长度 ＝L＋100 ； 板坯结晶器长度在900~1000mm，小方坯结晶器长度在 800~900mm左右。
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结晶器锥度
方坯： = (S1－S2)/S1×100％ 板坯： = (L1－L2)/L1×100％
锥度过小，坯壳过早脱离结晶器壁，影响传热； 锥度过大，摩擦阻力增加，加速结晶器磨损； 根据经验： 方坯结晶器锥度取0.6~0.9%， 板坯结晶器锥度取0.9~1.05%。
1. 2. 3. 4. 5.
增加产量 提高钢收得率 降低能耗 降低生产成本（设备、人工等） 质量提高
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连铸机主要类型
• •• •• • 有利于夹杂物上浮； 较弧形铸机夹杂物上浮好； 无弯曲、矫直形变； 内部缺陷少(凝固后弯曲、矫直)； 铸机高、钢水静压力大、生产率低； 厂房高、铸机长等问题 。
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小方坯铸机五辊拉矫机
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板坯铸机用多辊拉矫机结构
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多点矫直
为防止矫直内裂，铸坯矫直的延 伸率须低于所允许值： 低碳钢：0.8% 中碳钢：0.6% 高碳钢：0.4% 假设经过数次矫直铸坯由弯变直 ，第k次矫直时铸坯中心线圆弧 半径为Rk，第k＋1次矫直圆弧 半径为Rk+1，铸坯内弧坯壳内层 表面的拉伸应变为：


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二冷喷嘴
二冷主要有喷水或气水喷雾冷却两种方法
喷水冷却
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喷水冷却优缺点
喷水覆盖区冷却强度大； 流量调节范围不大； 冷却不均匀； 覆盖面积小； 喷嘴节流部分(颈缩)直径小，容易堵塞。
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气水喷雾冷却
喷嘴直径大，不易堵； 通过改变气水比，可有效地扩大 水流量调节范围； 水的雾化程度高，水滴小，冲击 力大，冷却效率高； 覆盖面大、冷却均匀，单位水耗 量低 噪音大。
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圆弧半径
铸机圆弧半径 (m)通常可以按铸坯厚度D的若干倍数来确定： • 铸机的圆弧半径是指铸坯弯 曲时的外弧半径； • 弧半径影响铸机高度和长度 小方坯铸机： R＝(30~40)×D 的重要参数； 大方坯、板坯铸机： R＝(40~50)×D • 影响弧半径因素： • 断面； • 钢种； • 场地、投资条件等。
结晶器的材质
紫铜为较好的材料 (良好的导热性、较好的机械强度和 抗张强度 屈服强度 延伸率 硬度 ％(20℃) 铜 其它 2 2 N/mm N/mm ％ HB 耐磨性)； 在200~500℃范围内具有良好机械性能和导热性能； 化学成分，％ 机 械 性 能 导电率
99.9 为了进一步改善铜的高温特性，在铜中添加少量银、铬 200 40 40 45 98 或锆； 40 Cu+Ag 99.9 Ag 0.07-0.12 250 200 10 80 98
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二 连铸坯质量控制
内部缺陷： 内部裂纹、疏松、偏析、夹杂物等；


表面缺陷： 裂纹（纵裂、横裂、角裂、网状裂纹等）； 夹渣、大型夹杂物、气孔等； 形状缺陷： 脱方、鼓肚等。
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(1)钢的高温延塑性变化
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不同钢类高温延塑性能
钢种 A C
0.104
Si
0.204
Mn
0.84
P
S
Als
Nb

适合连铸工艺的要求。
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铸坯断面与轧机的配合
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拉坯速度
拉速是根据铸坯断面尺寸、浇铸钢种、浇铸温度及技术装备水 平确定的。
按结晶器出口处坯壳厚度计算：
d＝Kt1/2 d＝K(L/Vc)1/2
d：结晶器出口坯壳厚度，mm； K：结晶器内钢水凝固系数，mm/min； t：铸坯在结晶器内停留时间，min； L：结晶器有效长度，mm； Vc：拉速，mm/min
·结晶器内夹杂物不能上浮分离，且内弧 集聚；
·多半径，连铸机的对弧、安装、调整困 难，设备较复杂。
一、连铸机主体设备 1. 连铸机的主要设计参数：
铸坯断面 拉坯速度 弧半径 冶金长度
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铸坯断面
确定铸坯断面的原则：
根据钢材轧制所需要的压缩比确定（1.5~5）； 根据炼钢和轧钢的能力来匹配，对于大型炼钢炉一般 配大断面板坯、大方坯铸机或多流小方坯铸机；
中间包
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中间包内挡墙和坝
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中间包车
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4、结晶器
具有良好的导热性能，生成足够厚度的坯壳； 结构刚性好，简单，易于制造，拆装、调整和维修方便； 较好的耐磨性和较高的寿命； 在保证足够刚度条件下，重量轻； 具有足够高的强度和硬度，减少结晶器内衬的扭曲变形和机 械磨损。
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冶金长度
铸机的冶金长度指铸坯的最大液芯长度。
铸坯完全凝固时的厚度S为：
S＝D/2＝Kt1/2＝K(L液/Vc)1/2
液芯长度为：
L液＝D2Vc/4/K2
L液：液芯长度，m； D：铸坯厚度，mm； K：综合凝固系数，mm/min1/2 Vc：拉速，m/min
K值在25~29min1/2之间选取。
k 1 (
1 1 D L － ) ( －K ) Rk R k 1 2 Vc
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引锭装置
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引锭装置
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引锭杆自动脱钩示意图
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7、铸坯切割装置
火焰切割：
投资少、设备质量小、切口平整、切缝质量好、不受铸坯 断面限制，但金属损耗大。
机械剪切：
速度快、无金属消耗、操作安全可靠，但设备重量大、投 资大。
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板坯铸机铸坯引导装置
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小方坯铸机辊式导向装置
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刚性引锭杆小方坯铸机导向装置
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6、拉坯矫直机
对拉矫机的要求：
足够的拉坯和矫直能力； 良好的调速性能； 能够灵活地正反转； 能够适应铸坯断面在一定 范围内变化，并允许不能 矫直的铸坯通过； 结构简单、便于安装和维修。
·不能延长冶金长度、生产率低
·钢液静压大，容易产生鼓肚
（2）立弯式连铸机
结晶器下有垂直段，钢水完全凝固或接近完全 凝固时定点弯曲进入圆弧段。
－机身高度比立式低，钢水静压小；
－有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均 匀； －水平出坯，可以适当加长机身，提高 拉速；
－二次冷却结构较简单
·同弧形连铸机相比，占地面积相当，厂房 高度高，投资较大；
连铸机主要类型
• 铸机高度低，长度短； • 有利于夹杂物上浮； • 无弯曲变形、钢水静压力低； • 弯曲变形、钢水静压力较弧形机大 ; • 夹杂物上浮不好。 • 机长较弧形机长。
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机型的特点：
（1）立式连铸机： 结晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直 方向排列 － 无弯曲变形、裂纹少 － 占地面积少 － 夹杂物容易上浮 － 二冷均匀、简单
·铸坯在一点弯曲，一点矫直，容易形成裂 纹；
·要求全凝固矫直，限制了生产率。
（3）多点弯曲立弯式连铸机
－ 有垂直段，夹杂物容易上浮，具有立 弯 式连铸机的优点； － 多点弯曲。减小应力集中，裂纹少； － 可在未完全凝固进入弧形段，故可以 提 高生产率，增大拉速。
例如宝钢板坯连铸机： 直线段： 2.55m
0.012
V
Ti
N
0.0033
0.012 0.0076 0.050
B
C D
0.177
0.092 0.100
0.428
0.276 0.230
1.33
1.02 1.41
2.
3. 4.
6
常规板坯铸机
7
薄板坯铸机
8
小方坯铸机
9
大方坯连铸
10
连铸优势
连续铸钢技术的采用不仅完全改变了旧的铸钢工序，还带动了 整个钢铁 厂的结构优化，因此被许多冶金学家称之为钢铁工业 的一次“技术革命”。 由于连铸生产节奏快，为了适应连铸， 必须缩短炼钢冶炼时间。传统炼 钢工序功能被进一步分解，铁水预处理、电炉短流程、钢水炉外精炼等重 要新技术因此而快速发展。

为了减少磨损，在结晶器内壁镀铬 (0.03~0.08mm) Ag 0.07-0.12 250 200 15 80 85 Cu+Ag 99.9 ，或先镀一层镍再镀铬。 P 0.004-0.015
9Байду номын сангаас.0 98.0
Cr 0.5-1.5 Cr 0.5-1.5 Zr 0.08-0.3
350 350
280 280
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结晶器-铸坯间的润滑
保护渣
结晶器内钢水上表面与空气隔绝； 吸收钢水中的夹杂物； 控制坯壳与结晶器壁间的传热； 润滑。
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结晶器振动装置
对结晶器振动的要求：
防止粘结性拉漏； 良好的铸坯表面； 准确地实现圆弧轨迹，不产生过大的加速度引起的冲击和摆 动；

制造、安装和维护方便，便于处理事故。
R＝(30~50)×D，m
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2、钢包回转台
回转台双臂可以单独回转和升降，两 个钢包的相对位置可以变化，转角可 达260。
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3、中间包及其支撑装置
－ 中间包
－ 储存钢液（换钢包）
－ 分配钢液 （分流）
－ 保温，均匀成分
－ 保护作用，减少对坯壳的冲击
－ 中间包冶金
挡墙、吹气、过滤及加热
－ 中间包小车
－ 加长机身容易，可高速浇铸，生产率高；
·机器设备占地面积较立式大； ·内弧夹杂物容易集聚；
·弧形结晶器加工较复杂；
容 ·直结晶器在出口处为弧形和直线切点， 易漏钢。
（5）椭圆型连铸机 （超低头连铸机）
－ 机身高度低，厂房高度降低；
－ 多次变形，每次变形量不大，铸坯质 量好；
－ 钢液静压小，坯壳鼓肚量小，质量好。
弯曲半径：48.5/22.5/16.5/12/9.555m 矫直半径：9.555/11.5/16/31m 连铸机长度：39.39m
（4）弧形连铸机
分为弧形结晶器和直结晶器两种 － 机身高度为立式连铸机的1/2～1/3, 占地 面积和立弯式相同，基建费用低； － 钢液静压小，铸坯质量好（鼓肚、裂纹 少）；
第七章 连续铸钢
主要内容
概述

一、连铸机主体设备 二、连铸坯的凝固传热 三、 连铸坯质量控制 四、 连铸技术的发展
2
概述
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：
通常d取10~15mm，K取20左右。
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拉坯速度
按铸机长度计算:
(1/2D)＝K(L/Vc)1/2
D：铸坯厚度，mm； K：综合凝固系数，mm/min1/2 L：冶金长度或液芯长度，m； Vc：最大拉速，m/min。
通常板坯K取27，小方坯K取30。
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影响拉速的因素
• • • • • 钢种 (裂纹敏感性、偏析、疏松等)； 断面、尺寸； 铸温及钢中杂质含量； 设备因素； 操作水平。
10 10
110 110
80 70
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结晶器的形式和结构
直型结晶器和弧形结晶器； 方坯、板坯、矩形坯、圆坯、异形断面结晶器； 整体式、套管式、组合式。
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结晶器的设计参数
断面尺寸:
结晶器的断面尺寸应比铸坯公称尺寸大1－3％。
结晶器长度:
根据结晶器出口坯壳厚度确定，出口坯壳厚度应大于10~ 15mm：
技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。
（ 3）
1989年－现在：
连轧为代表，钢厂向紧凑化发展。
技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板坯，连铸－
概述
连铸工序
钢水在连续运行过程中，逐步完成凝固，成为 具备特定外形尺寸的钢坯。
4
连铸机
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铸坯类型
1. 板坯： 常规板坯：900~2100mm宽，220~250mm厚； 厚板坯：1600~2200mm宽，280~400mm厚； 薄板坯：900~1700mm宽，35~150mm厚。 小方坯： 120~150mm120~150mm。 矩形坯： 180~250mm 250~350mm。 大方坯： 350~450mm~400~600mm。