连铸工艺与设备
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❖ 在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固 成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。
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4
连铸主要设备包括：钢包(盛钢桶)回转台、中间包(罐 )、结晶器(一次冷却)、结晶器振动机构、二次冷却装 置、拉坯矫直装置(拉矫机)、切割装置和铸坯运出装 置等。
5
马钢CSP连铸机主要装备示意图
6
1.2 连续铸钢的工艺流程
18
70年代能源危机推动连铸技术迅速发展
20世纪70年代，世界范围的两次能源危机促进了 连续铸钢技术的大发展，提高了连铸机的生产能力 ，从而改善了铸坯的质量，扩大了品种。 ❖从世界范围看，1980年连铸钢产量已逾2亿吨， 相当1970年产量的8倍。这种增长速度是事先没有 料到的。其原因来自1973~1974年和1979年两次能 源危机的推动。
在结晶器下端出口处的凝固坯壳应有足够厚度，以 保证内部钢液不流出来(钢液流出叫拉漏)。
8
随着拉坯辊缓慢地将 带液芯铸坯从结晶器 拉出，中间包内的钢 水也同时连续地注入 结晶器内，就可以得 到很长带液芯铸坯。
带液芯铸坯在二次冷却区喷水强制冷却，拉矫机与 结晶振动装置共同作用，将结晶器内铸坯拉出，当拉 到规定位置时，铸坯内部完全凝固。将铸坯切割成规 定的尺寸，由出坯装置送后续工序。
1930年，铜和铝的连续铸造开始应用于生产。
钢的连铸要困难的多。钢的熔化温度高，导热性差， 不容易在短时间内形成足够厚的外壳，外壳很容易 拉断，此时连铸机还不适合铸钢。
13
1933年德国人容汉斯建成一台结晶器可以振动的立 式连铸机，并用其浇铸黄铜获得成功，后又用于铝 合金的工业生产。
❖ 结晶器振动的实现，不仅可以提高浇注速度，而且 使钢液的连铸生产成为可能，因此容汉斯成为现代 连铸技术的奠基人。
从转炉或电炉初炼好 的钢水注入钢包的同 时进行脱氧合金化， 然后运至钢包精炼站 进行钢水温度和成分 的调整(炉外精炼)。
将装有精炼好钢水的钢水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ运至连铸平台回转台， 回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包。
7
中间包再由水口将钢 水分配到各个结晶器 中，结晶器使铸坯成 形并迅速冷却凝固结 晶，形成外表为凝固 坯壳内部是未凝固钢 水的铸坯。
1.连铸工艺与设备绪论
安徽工业大学材料学院
2012.3.6
1
钢铁生产工艺流程
轧钢
炼铁
连铸
炼钢
2
1.1 连铸概论
转炉生产的钢水经过炉外精炼后需要铸造成不同类 型和规格的钢坯。连铸就是将精炼后的钢水连续铸 造成钢坯的生产工序。
连铸概念：连铸为连续铸钢(CC-Continuous Steel Casting)简称，是将钢水用连铸机浇铸、冷凝、矫 直、切割得到铸坯的工艺，是连接炼钢和轧钢的中 间环节，是炼钢生产的重要组成部分。
在容汉斯及罗西的振动方式中，结晶器下降时与铸 坯无相对运动，哈里德的负滑脱方式中结晶器与铸 坯有相对运动，有改善润滑、减轻粘结的优点，更 便于实现高速浇铸。
16
50年代开始步入工业化
连续铸钢在20世纪50年代步入了工业生产阶段， 但产量很少。1950年世界钢产量为1.9亿吨，而1960 年达到3.4亿吨，连铸钢产量仅为115万t，连铸比仅 为0.34%。 ❖世界上第一台工业生产的连铸机于1951年在前苏 联“红十月”冶金厂建成，是一台立式双流板坯半 连续铸钢设备，用于浇铸不锈钢。1952年第一台立 弯式连铸机在英国巴路厂投产。
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60年代弧形铸机引发革命
进入20世纪60年代，弧形连铸机的问世使连铸技术 出现了一次飞跃。相比较立式铸机，弧形铸机不仅提 高了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在 原有的钢厂内。 ❖弧形连铸机的概念早在1952年德国人欧·萨波尔 (O.Schaber)就提出 ，最先把弧形结晶器连铸机的设想 付诸工业性试验的却是德国曼内斯曼公司。世界第一 台弧形连铸机于1964年4月在奥地利百录厂诞生。
3)降低了能源消耗。据日本资料介绍，连铸的能源消 耗仅为模铸工艺的13.5%-20.8%；
4)生产过程机械化、自动化程度高，改善劳动条件。 可以采用计算机自动控制，易于实现连续生产；
5)提高铸坯质量，扩大品种。连铸坯断面比较小，冷 却速度大，枝晶间距小，偏析程度小，尤其沿铸坯 长度方向化学成分均匀。此外，除沸腾钢外几乎所 有钢种均可以采用连铸工艺生产，而且质量很好。
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40年代连续铸钢试验开发
在20世纪40年代，钢的连铸试验开发主要集中在美 国和欧洲。容汉斯决定让美国罗西(I.Ross)使用他的 专利权，这对连续铸钢技术开发具有重要历史意义。 二者分别在美国和德国独立进行连续铸钢试验工作。
40年代连铸技术开发主要在结晶器上。曾出现固定 不动结晶器、弹簧吊挂式结晶器和以容汉斯方式为 代表的振动结晶器。
1)简化了钢坯生产工序，缩短了工艺流程，节省投资； a. 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。 b. 薄板连铸机，又省去了粗轧机组。 2)提高了金属收得率和成材率；由于在一个机组上连续
浇铸出钢坯来，可以提高金属收得率达7%-8%，成材 率提高10%-15%，成本可以降低约10%-12%；
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❖ 目前，振动式结晶器已经成为标准的铸机模式。
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连铸技术的突破性进展--英国人哈里德(Halliday)提 出的“负滑脱”(Negative strip)概念。在哈里德的负 滑脱振动方式中，结晶器下振速度比拉坯速度快， 铸坯与结晶器壁间产生了相对运动，真正有效地防 止了铸坯与结晶器壁的粘连，钢连续浇铸的关键性 技术得到突破。
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连铸机工艺流程
1—钢水包；2—中间包；3—振动机构；4—偏心轮； 5—结晶器；6—二次冷却夹辊；7—铸坯中未凝固钢水；
8—拉坯矫直机；9—切割机；10—铸坯；11—辊道
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1.3 连续铸钢的优越性
❖ 连续铸钢自问世以来便得到迅速发展，主要是由于与 传统的“模铸-开坯”工艺相比，具有如下突出优点：
6)与轧钢衔接良好。
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1.4 连续铸钢技术发展的概况
❖ 早在19世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843 年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇铸液 体金属的初步设想，并用于低熔点有色金属的浇铸； 类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年) 和德国人戴伦(1887年)提出来的。
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连铸主要设备包括：钢包(盛钢桶)回转台、中间包(罐 )、结晶器(一次冷却)、结晶器振动机构、二次冷却装 置、拉坯矫直装置(拉矫机)、切割装置和铸坯运出装 置等。
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马钢CSP连铸机主要装备示意图
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1.2 连续铸钢的工艺流程
18
70年代能源危机推动连铸技术迅速发展
20世纪70年代，世界范围的两次能源危机促进了 连续铸钢技术的大发展，提高了连铸机的生产能力 ，从而改善了铸坯的质量，扩大了品种。 ❖从世界范围看，1980年连铸钢产量已逾2亿吨， 相当1970年产量的8倍。这种增长速度是事先没有 料到的。其原因来自1973~1974年和1979年两次能 源危机的推动。
在结晶器下端出口处的凝固坯壳应有足够厚度，以 保证内部钢液不流出来(钢液流出叫拉漏)。
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随着拉坯辊缓慢地将 带液芯铸坯从结晶器 拉出，中间包内的钢 水也同时连续地注入 结晶器内，就可以得 到很长带液芯铸坯。
带液芯铸坯在二次冷却区喷水强制冷却，拉矫机与 结晶振动装置共同作用，将结晶器内铸坯拉出，当拉 到规定位置时，铸坯内部完全凝固。将铸坯切割成规 定的尺寸，由出坯装置送后续工序。
1930年，铜和铝的连续铸造开始应用于生产。
钢的连铸要困难的多。钢的熔化温度高，导热性差， 不容易在短时间内形成足够厚的外壳，外壳很容易 拉断，此时连铸机还不适合铸钢。
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1933年德国人容汉斯建成一台结晶器可以振动的立 式连铸机，并用其浇铸黄铜获得成功，后又用于铝 合金的工业生产。
❖ 结晶器振动的实现，不仅可以提高浇注速度，而且 使钢液的连铸生产成为可能，因此容汉斯成为现代 连铸技术的奠基人。
从转炉或电炉初炼好 的钢水注入钢包的同 时进行脱氧合金化， 然后运至钢包精炼站 进行钢水温度和成分 的调整(炉外精炼)。
将装有精炼好钢水的钢水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ运至连铸平台回转台， 回转台转动到浇铸位置后，将钢水注入中间包。
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中间包再由水口将钢 水分配到各个结晶器 中，结晶器使铸坯成 形并迅速冷却凝固结 晶，形成外表为凝固 坯壳内部是未凝固钢 水的铸坯。
1.连铸工艺与设备绪论
安徽工业大学材料学院
2012.3.6
1
钢铁生产工艺流程
轧钢
炼铁
连铸
炼钢
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1.1 连铸概论
转炉生产的钢水经过炉外精炼后需要铸造成不同类 型和规格的钢坯。连铸就是将精炼后的钢水连续铸 造成钢坯的生产工序。
连铸概念：连铸为连续铸钢(CC-Continuous Steel Casting)简称，是将钢水用连铸机浇铸、冷凝、矫 直、切割得到铸坯的工艺，是连接炼钢和轧钢的中 间环节，是炼钢生产的重要组成部分。
在容汉斯及罗西的振动方式中，结晶器下降时与铸 坯无相对运动，哈里德的负滑脱方式中结晶器与铸 坯有相对运动，有改善润滑、减轻粘结的优点，更 便于实现高速浇铸。
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50年代开始步入工业化
连续铸钢在20世纪50年代步入了工业生产阶段， 但产量很少。1950年世界钢产量为1.9亿吨，而1960 年达到3.4亿吨，连铸钢产量仅为115万t，连铸比仅 为0.34%。 ❖世界上第一台工业生产的连铸机于1951年在前苏 联“红十月”冶金厂建成，是一台立式双流板坯半 连续铸钢设备，用于浇铸不锈钢。1952年第一台立 弯式连铸机在英国巴路厂投产。
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60年代弧形铸机引发革命
进入20世纪60年代，弧形连铸机的问世使连铸技术 出现了一次飞跃。相比较立式铸机，弧形铸机不仅提 高了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在 原有的钢厂内。 ❖弧形连铸机的概念早在1952年德国人欧·萨波尔 (O.Schaber)就提出 ，最先把弧形结晶器连铸机的设想 付诸工业性试验的却是德国曼内斯曼公司。世界第一 台弧形连铸机于1964年4月在奥地利百录厂诞生。
3)降低了能源消耗。据日本资料介绍，连铸的能源消 耗仅为模铸工艺的13.5%-20.8%；
4)生产过程机械化、自动化程度高，改善劳动条件。 可以采用计算机自动控制，易于实现连续生产；
5)提高铸坯质量，扩大品种。连铸坯断面比较小，冷 却速度大，枝晶间距小，偏析程度小，尤其沿铸坯 长度方向化学成分均匀。此外，除沸腾钢外几乎所 有钢种均可以采用连铸工艺生产，而且质量很好。
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40年代连续铸钢试验开发
在20世纪40年代，钢的连铸试验开发主要集中在美 国和欧洲。容汉斯决定让美国罗西(I.Ross)使用他的 专利权，这对连续铸钢技术开发具有重要历史意义。 二者分别在美国和德国独立进行连续铸钢试验工作。
40年代连铸技术开发主要在结晶器上。曾出现固定 不动结晶器、弹簧吊挂式结晶器和以容汉斯方式为 代表的振动结晶器。
1)简化了钢坯生产工序，缩短了工艺流程，节省投资； a. 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。 b. 薄板连铸机，又省去了粗轧机组。 2)提高了金属收得率和成材率；由于在一个机组上连续
浇铸出钢坯来，可以提高金属收得率达7%-8%，成材 率提高10%-15%，成本可以降低约10%-12%；
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❖ 目前，振动式结晶器已经成为标准的铸机模式。
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连铸技术的突破性进展--英国人哈里德(Halliday)提 出的“负滑脱”(Negative strip)概念。在哈里德的负 滑脱振动方式中，结晶器下振速度比拉坯速度快， 铸坯与结晶器壁间产生了相对运动，真正有效地防 止了铸坯与结晶器壁的粘连，钢连续浇铸的关键性 技术得到突破。
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连铸机工艺流程
1—钢水包；2—中间包；3—振动机构；4—偏心轮； 5—结晶器；6—二次冷却夹辊；7—铸坯中未凝固钢水；
8—拉坯矫直机；9—切割机；10—铸坯；11—辊道
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1.3 连续铸钢的优越性
❖ 连续铸钢自问世以来便得到迅速发展，主要是由于与 传统的“模铸-开坯”工艺相比，具有如下突出优点：
6)与轧钢衔接良好。
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1.4 连续铸钢技术发展的概况
❖ 早在19世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843 年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇铸液 体金属的初步设想，并用于低熔点有色金属的浇铸； 类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年) 和德国人戴伦(1887年)提出来的。