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连铸连铸的发展二战之后,连铸发展非常迅速_今天钢铁生产者普遍相信连铸至少和模铸一样在经济上是合理的,并且能与大部分高质量钢的生产系列相匹配。这项技术不断开发的目的在于改善钢的性能,这促使生产特殊高级钢时企业对其生产工艺过程不断进行调整。使用连铸系统的理由有l)和初轧机组(小型车间)相比,降低投资费用2)和传统的铸锭相比,提高10的生产能力3)在整个铸坯长度上钢的成分较均匀中心质量比较好,尤其是板坯高的内表面质量,比其他需要昂贵的清理表而的工序节省4高度的自动化5益于保护环境6较好的工作条件设备类型首台连铸机是立式连铸机,可是,由于横断面的增大,注流长度的增加,而且主要是随着浇注速度的增加,这种设备迫使厂房建筑高度增加。这些因素也导致了具有冶金影响的液相长度的大大增加。连铸坯的液相长度由下式决定LD2/4x2Vc这里,D铸坏厚度mm)x凝固特征系数mm/min1/2)对于全部的冷却长度这些值达到2633。Vc拉坯速度m/分)为了减少厂房高度,首先研制出将钢水倒人立式结晶器中,并且在弯曲之前让钢水完全凝固的连铸系统,或弯曲时铸坯仍处在液相,这种系统随后发展为弧形结晶器,这是目前最常用的方法。立式连铸机和那些铸坯在完全凝固时被弯曲的连铸机都有一个长直的液相,这大大增加了成本。然而从维修的角度看,这些系统有冶金学优点。铸坯内部仍为液相就进行弯曲的连铸机比完全凝固后再弯曲的立式连铸机更好,它不需要修建与立式连铸机一样高的厂房。然而,液相弯曲系统要求更高的初期投资和更大的维护费用。弧形连铸机是考虑了投资费用和维护费用的折衷产物,而且可以在冶金上实现。连铸适合于生产任何横断而的产品正方形的、长方形的、多边形的、圆形的、椭圆形断面都可以。也有些基本断面的例子,如管坯、板坯、大型坯、方坯。断面宽厚比大于1.6的铸坏通常称为板坯。方坯铸机生产正方形或近于方形、圆形或多边形断面,断面尺寸达到160mm的产品。较大断面或那些宽厚比小于1.6的产品用大型坯铸机生产。现在80x80到300x300mm的方坯以及50350mm厚3002,500mm宽的板坯都用这种方式生产。连铸比已经迅速增长,尤其在最近几年。这本质上是铸坯宽度和拉坯速度的增加。每个注流每分钟生产出的产品已超出了如下数据板坯5吨大型坯1吨方坯350kg最后,我们应该提到水平连铸机,它已经应用于有色金属和铸铁的生产,而且可以进一步开发用于钢的生产。R.Thielmann和R.Steffen针对用水平连铸机生产非合金钢和合金钢方坯的发展状况提出了一份综合报告。水平连铸机比传统连铸机有如下三个显著优势1低的建筑高度和建设费用2防止钢水二次氧化的方法简单3由于钢水静压力非常低,没有铸坏变形。浇铸技术钢水由浇注大包注入中间包后流人敞口的水冷铜结晶器。首先结晶器底部用一个引锭杆塞住,然后由它将热的铸坯从结晶器拉出进人连续拉辊。铸坯从结晶器开始凝固,然后经过冷却系统,到达拉环辊,在拉辊中继续传送。引锭杆在进入切割装置之前或之后与铸环分离。切割装置可能是火焰切割机或热切割机,其行进速度与热铸坯相同,它将热铸坯切割成所需长度。使用中间包的目的是将确定的钢水量分流到一个或多个结晶器。这可以通过使用塞棒、滑动水口或其他力法控制的水口来实现。中间包的初始状态根据其耐火衬材料的不同可以是冷的、温的或热的。对于要求严格的钢使用浸入盒保护钢液注流以防止其氧化。结晶器不仅形成铸坯断面而且吸收一定的热量,使铸坯到达结晶器出口时坯壳有足够的运送强度。依据所铸铸坯的尺寸和形状,结晶器可以用铜管或硬质铜合金制成。按惯例,管状结晶器用于较小断面。结晶器的内表面可以使用铬或钼镀层以减少磨损并且适合于浇铸过程中从合金传热。结晶器的锥度是为了与钢的收缩、拉速和钢种匹配。现在使用的结晶器长度约为4001,200mm,但通常在700800mm之间。结晶器壁粘钢问题通常通过按正弦规律振动结晶器和加入润滑剂(油或连铸保护渣)以消除结晶器与钢水之间的摩擦加以解决。润滑剂,尤其是连铸保护渣,有一个附加的冶金功能。润滑剂的选择取决于所要求的质量和连铸条件尤为重要的是所选择的连铸保护渣必须严格与质量工艺匹配。结晶器内钢液面可以人工控制或进行自动控制,两者中任何一种都可用于保持液面稳定或满足输人的钢水量,如与拉坯速度的变化相适应。人工控制通过调整中间包塞棒或流出速率实现。自动控制系统则可以通过放射测位仪或红外线放射仪或用安装在结晶器壁的测温探针测温来确定钢液面,并且通过操作水口塞棒机构(对于稳定流速)或控制拉辊速度(变化拉速)来补偿任何钢液面的变化。连铸中使用的引锭杆类型取决于连铸机的类型。立式连铸机可以使用刚性引锭杆,而组合式的或灵活式的引锭杆必须用于弧形连铸机。引锭杆与铸坯可以采用不同方式连接,一种是用连接部件(平板、螺钉、碎条钢)将钢液与引锭杆焊接在一起另一种是在引锭杆头部铸造一个特殊连接头,它能使引锭杆像打开扣环那样进行脱锭。铸坯离开结晶器时的坯壳厚度首先取决于钢液与结品器的接触长度,它也依赖于结晶器的具体导热系数和钢水进人结晶器时的过热度。它可以由下面的抛物线公式进行精确计算Cxt式中C坯壳厚度mmx凝固特性(mm/min1/2t凝固时间min铸坯在结晶器内或附近的凝固特性是20到26,它取决于操作条件二冷区是29到33.离开结晶器时铸坯坯壳厚度约为铸坯厚度的810,它取决于拉坯速度。结晶器下面的二冷区加速了铸坯的凝固过程。通常使用水进行冷却,但有时也用水和空气的混合物或压缩空气。为了适应冷却剂的流速,二冷区被分成很多部分。通过喷嘴将需要的水量喷到整个铸坏上。与铸坯断面和拉速有关的钢水静压力可能会太高,以至于铸坏不得不被支撑以防止鼓肚。在生产大型坯尤其是板坯的工厂,这种装置是很昂贵的。工艺控制由于生产率和质量的原因,在现代钢铁生产中,有一种转移费时操作的趋势,例如,将温度调整、脱氧和合金从熔化炉转到钢包处理站进行。这些操作在连铸过程中尤为重要,因为在这个过程中要严格控制温度和成分。连铸过程中进入结晶器的钢水温度控制要比常规铸造中的温度控制更精确。太高的过热度能导致拉漏或一种柱状结构,带来较差的内部质量。另一方面太低的温度会导致水口堵塞造成浇铸困难和产生不洁净钢。板坯连铸中间包温度通常在液相线以上5到20度,而方坯或大型坯则为5到50℃。这种不同取决于钢的等级,例如,小熔化炉中不锈钢板坯连铸过热度为45℃。在整个浇铸过程中,为使钢水温度保持在上面所说的范围之内,在钢包中温度的均匀性是最重要的。在浇铸以前为了保持钢包内钢液温度的均匀,需要搅拌,有时也进行清洗氮气或氩气可以带走热量,它们由钢包底部的多孔塞喷入或在独立的清洗站通过一个中空的塞棒喷入。在真空或清洗处理期间可以进行化学成份控制。在钢液均匀后,进行取样分析或用电动势法测量氧活度,在此基础上可以计算切屑的加入量以保证脱氧。加入切屑脱氧剂的最好方式是在搅拌熔池的同时保证高的速率(用惰性气体进行喷粉、喂线或喷丸)。通过小心除去钢包中的炉渣来减少对合金的需要。真空处理是实现良好钢包冶金的一种灵活、有效的手段,而低压处理是在浇铸前将氢或碳脱到很低的惟一方法。结晶器液面控制一台连铸机最重要的控制部分是保证铸坯拉出和部分冷却钢坯的生产能保持结晶器内钢液面的稳定(在几个厘米范围内波动)。这可以通过两种方式来完成1称量中间包,从钢包到中间包的钢液流动速度自动变化以保持整个中间包重量不变。通过这个方式,从中间包流出的钢液速度是不变的。2要控制部分冷却钢坯的拉出速度以保持在结晶器中钢的液面大致不变。在连铸初期,通过操作者观察液面,并相应地调整中间包的塞棒来保持铸机中钢的上液面不变。现在,通常用测量设备测量并自动地调整液面。下表中列出了几种测量液面的方法。在此对r射线(放射线)和红外法这两种方法作详细描述.类型制造者备注r射线DistingtanEngineeringUK应用广泛,可靠涡流NKK日本)热敏电阻UnitedStatesSteel仅用在USS机器红外Sert.Danielli广泛用在欧洲大陆电磁线圈Concast由这个表可以看出各操作方法的特点。为避免较强放射性同位素的应用,开发了红外线设备。这种探测器检测金属液面与结晶器后壁的连接处。当金属液面上升到观测范围内时,单个光电元件会收到更多的反射信号,此时输出增加。检测中断时可以采取特殊的措施来补偿。光电元件单元收到红外反射,输出一个电信号给控制单元,这个控制单元接着与操作者和连铸机相联系。操作者能够选择自动或手动控制,并且接收某个信号灯发出的操作指示。从液面返回的信号穿过夹缝罩,被圆柱面透镜聚焦到光电检测器。通过过滤除去波长1mm以下的反射光,以减少环境光和油焰的干扰。整个系统在冒口有两个探测仪,两个固定的光束检查钢液流股的每一边。通过改变夹缝间隔,可以调整光电元件检测到的两个区域的间距。在每一通道都装有三个光电检测器第一个用上面描述的光束测定金属液面第二个不收到光束而能进行温度漂移补偿第三个通过夹缝观察正常钢液面上方位于主光束与金属流之间的一个小区域。它的作用是当金属流偏离中心位置,可能会干涉主光束时对其进行探测。两个主光束与液流界面探测间的平衡能够通过安装在单元后部的小电位计来调整。温度补偿以后,每一通道探测到的液面信号被输进一个选择最大信号的简单电路。因此这个单元总是控制两个液面信号中较高一个。如果液流传感光电元件发现液流向检测束移动时,它切断信号,并且元件转向进行控制另一个通道面。还有另一个特征,如果两个通道都被切断,例如被一个扇形金属流切断,单元转向记忆单元,相当于快速检查金属液面,防止突然控制失灵。在记忆单元释放时,液面逐渐下降,使操作者有足够的时间来调整。如果拉坯速度有一个大的跳跃,通过阻止自动运行,单元将给出一个从人工控制到自动控制的平滑转换。在从自功到手动的改变时,不提供无振动转换。在电缆有故障时,也有一个防止变到自动状态的保护。控制系统收到被选择过的液面水平信号,伴随比例和积分作用,直接给拉坯驱动单元输出一个电压信号。驱动单元产生与电压信号相对应的拉坯速度。连铸的益处操作步骤在连铸发展之前,只有钢锭为热加工成型的钢铁产品提供了初始原料。从炼钢炉到轧机的典型操作步骤是(1)将钢水浇入钢锭模(2)钢包运到浇铸平台,将钢水注人钢锭模(3)将铸后锭模运到脱锭区脱锭(4)运送钢锭到均热炉,加热到轧制温度(5)从均热炉取出加热的钢锭,运送到初轧机轧制成半成品形状(6)运送半成品钢到轧机。用连铸,只需如下更短的步骤1从炼钢炉出钢到钢包2钢包运到浇注平台,连续把钢水浇成半成品形状。3运送半成品钢到轧机从较短的操作步骤获得的利益是人们采用连铸的主要原因连铸增加了产量提高了产品质量节约能源减少污染和降低了成本。产量从钢包中钢水到轧成半成品形状的产量提高在于三个方面金属废料的减少初轧机浇注钢锭加热。对产量增加贡献最大的是无需初轧时钢锭切头、切尾。与浇铸操作有关的产量损失的减少,包括短锭,铸锭残头和一般的废钢的减少。由钢锭在均热炉中加热引起的氧化皮烧损也被避免了。质量冶金质量的提高包括在化学成分和凝固特征上变化小。除了在铸坯横切面上,改善碳、硫和合金元素偏析特性以外,沿着铸坯长度方向也没有什么变化(当将一炉钢水进行模铸时,每一支钢锭都有垂直偏析和组织变化,而连铸坯不仅是一块钢锭而且垂直方向上没有什么变化)。在现代连铸过程中,铸坯表面的质量要高于轧制半成品质量,轧制半成品的表面有例如结疤和疤痕等表面缺陷,因此,对铸锭的精整和产量的损失均降到最低程度。大多数连铸钢坯均无需经过任何修整就可进一步加工。因此能得到有较少的内部和表面缺陷、性能得到改善、更均匀的最终产品。能量连铸能够节约能量,因为连铸过程减少了在模铸过程中的能量消耗。这些包括在均热炉中的燃料消耗和初轧机的电能消耗。能量也可以通过产量增加来间接节省,因为它能减少用于生产大量半成品的原料钢的消耗。除此之外,人们正在关注将热的连铸坯直接热送到精轧机加热炉的实践,因此连铸坏的显热被节约了。污染连铸过程通过省略模铸工艺设备如均热炉减少了污染。成本连铸的资金和运行成本与模铸工艺相比均减少了。资金节约归功于省掉了模铸工艺所需要的设备。运行成本节约主要是较少的劳动力投人和较高的产量。炼钢连铸的炼钢操作与用电炉或碱性氧气转炉生产钢锭的炼钢操作相似,仅有某些不同,主要有两个1温度控制2脱氧实践。温度控制温度控制比模铸生产更关键。出钢温度通常更高,以补偿因运送到铸机的时间增加引起的热量损失,出钢温度要维持在一个较小的范围内,以避免温度太高时拉漏和温度太低时中间包水口过早凝固。浇铸温度也能影响铸坯的晶体结构。在整个浇注过程中采用均一且低的过热度可获得铸坯最佳晶体结构。为了达到此目的,必须进行使钢液温度均匀的操作。广泛使用的一种方法是利用钢包底部的多孔塞吹入少量氩气或将喷枪插人钢包液面下吹氩搅拌钢液。脱氧连铸钢必须完全脱氧(镇静)以防止在铸坯表面或接近表面的皮下形成气泡或气孔,气泡和气孔会导致随后轧制过程中产生裂纹。根据钢的等级和用途,采用如下两种方法脱氧1对于粗晶粒钢加人少量铝,用硅进行脱氧2对于细晶粒钢进行铝脱氧。硅镇静钢比铝镇静钢更容易浇铸,因为避免了氧化铝沉淀带来的中间包水口堵塞问题。为了生产高质量的产品,在连铸之前,进行钢包精炼正成为一种很普遍的操作。
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英文资料库上传于2013-11-17

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