冶金技术毕业设计--40万吨方坯连铸车间设计.doc

毕业设计（论文）任务书学院（直属系）： 学院 时间：2012年 3月5日学 生 姓 名指 导 教 师设计（论文）题目40万吨方坯连铸车间设计主要研究内容1、 提出设计方案：进行物料平衡计算；2、 连铸过程工艺参数计算：连铸机生产能力的确定；3、 确定合理的生产工艺；矩形坯坯连铸车间设计；4、圆锥齿轮箱和基座设计。研究方法利用已学的冶金工艺和钢铁厂设计知识进行理论计算与设计； 利用机械设计基础知识，通过查阅相关资料与现有结构相结合对结构部件设计计算。鼓励采用新技术、新方法、新思路和创新设计。主要技术指标(或研究目标)年总产量40万吨连铸方坯，40吨转炉炼钢，连铸速度：1.8米/分。给定钢种： Q235-60%, Q275-40%。给定钢种的物料平衡和热平衡计算；圆锥齿轮箱和基座的设计；主要参考文献1李传薪钢铁厂设计原理（下册）北京：冶金工业出版社，19972炼钢设计参考资料（工艺设计部分）北京：冶金工业出版社，1972.113炼钢设计参考资料（通用资料部分）北京：冶金工业出版社，1972. 074史桭兴实用连铸冶金技术北京：冶金工业出版社，1998.125王令福炼钢厂设计原理北京：冶金工业出版社，2009查阅近几年中文期刊文献资料。 目录第1章 方皮连铸 1.1 方坯连铸.- 2 - 1.1.1小方坯连铸概述.- 2 - 1.1.2方坯连铸的缺陷类型及其影响因素.- 9 - 1.1.3方坯常见的缺陷举例.- 9 - 1.2 连铸技术的新进展.- 12 - 1.2.1连铸坯热送热装（CC-DHRC）技术.- 12 - 1.2.2近终形连铸技术.- 14 - 1.2.3水平连铸技术.- 15 -第2章 转炉物料平衡与热平衡计算 2.1 概述.- 16 - 2.2 Q275钢物料平衡计算.- 17 - 2.1.1计算原始数据.- 17 - 2.1.2 物料平衡基本项目.- 17 - 2.1.3计算步骤.- 19 - 2.3 Q275钢热平衡计算.- 26 - 2.3.1计算所需原始数据.- 26 - 2.3.2计算步骤.- 27 - 2.4 Q235钢物料平衡计算.- 17 - 2.4.1计算原始数据.- 17 - 2.4.2 物料平衡基本项目.- 17 - 2.4.3计算步骤.- 19 - 2.5 Q235钢热平衡计算.- 26 - 2.5.1计算所需原始数据.- 26 - 2.5.2计算步骤.- 27 -第3章 连铸机主要设计参数的确定与铸机生产能力的计算 3.1 连铸机主要设计参数的确定.- 32 - 3.1.1钢包允许浇注时间.- 32 - 3.1.2铸坯断面.- 32 - 3.1.3工作速度.- 34 - 3.1.4冶连铸机的流数.- 35 - 3.1.5金长度（液芯长度).- 37 - 3.1.6 曲率半径.- 40 - 3.2 连铸机生产能力的计算.- 41 - 3.2.1连续浇注周期计算.- 42 - 3.2.2连铸机的作业率.- 42 - 3.2.3连铸坯收得率.- 43 - 3.2.4连铸机产量的计算.- 44 - 3.2.5 连铸机台数.- 44 -结束语.- 44 -参考文献.- 44 - 第1章 方坯连铸1.1 方坯连铸1.1.1 方坯连铸概述人们通常把断面小于1301300mm的连注坯称为小方坏, 大于130130mm的称为大方坯。近十儿年来, 小方坯连注和大方坯、板坯连注一样, 都得到了迅速的发展。至1980年止， 世界上共有528台(1707流) 小方坯连注机。小方坯连注与普通模注相比具有以下优点: ( l ) 钢的收得率(从钢水至轧制成品) 平均提高14.5% ; ( 2 ) 注坯质量均匀、良好; ( 3 ) 能耗低、投资费用及成本费用低; ( 4 ) 劳动条件及工作环境得到改善; ( 5 ) 便于自动化控制。正是由于上述优点, 小方坯连注今后会迅速发展。但是, 这种发展将受到两个条件的制约。一是注坯表面质量, 二是工艺本身问题。随着小方坯使用范围的不断扩大, 人们对其质量要求越来越高。与此同时, 随着注坯断面的减小, 连注工艺越来越困难, 很多技术问题尚未很好地得到解决, 其突出表现如下。浇注断面尺寸小于120120mm的连注小方坯时, 中间罐和结晶器之间的注流只能是敞开式的, 不可能采用伸人式水口。不能用保护渣, 只能用油作为润滑剂。在上述这种条件下, 从钢水中不断析出的渣滴将会聚集在液面上, 不时地流向结晶器壁并进入到铸坯的凝壳中去, 造成表面缺陷。因此,在浇注过程中, 操作工要不停的用铁棍排渣。用油作润滑剂, 由于油的挥发, 将可能产生皮下气泡。在浇注铝脱氧钢, 特别是铝含量较高的(0.035-0.045 % )细晶粒钢时,小方坯连注就更困难了。一方面由于水口太小, 经常出现水口堵塞现象, 以至于浇注无法进行。另一方面在敞开式注流的浇注过程中, 钢中溶解铝不断被氧化, 生成Al203夹杂, 使钢的纯净度降低并导致表面裂纹。在断面大于12020mm的小方坯连注过程中, 虽可采用伸人式水口并加保护渣的浇注工艺, 但它与板坯和大方坯连注不同,由于断面小, 所用的伸人式水口只能朝下开口, 这样就会使钢水注流和夹杂物射人到结晶器中的深度过深, 使夹杂物不易上浮, 这又是降低钢纯净度的一个原因。 综上所述, 人们看到在小方坯连注中防止钢水再氧化, 防止水口堵塞及保持平稳浇注等, 都是十分困难的工艺问题。断面愈小, 其困难性就愈大。断面愈小, 表面质量就愈为重要, 而且也愈难保证。目前, 小方坯连注已成为欧洲共同体凝固委员会的重点研究课题之一, 人们正围绕小方坯连注的工艺和质量问题, 开展广泛的试验研究工作,并发展了一些新工艺。 1.钢包处理工艺 现在人们把钢包处理视为连注的一个不可缺少的工艺过程。钢包处理工艺(钢包吹氢、钢包插铝丝、钢包喷粉和钢包脱气等)是连注的第一道工序。它的作用是: 1 ) 准确地控制浇注温度; 2 ) 使非金属夹杂物在浇注前尽可能地从钢水中析出来并谁确地控制钢中的极限含铝量; 3 ) 改变夹杂物的形态, 改善钢水的流动性, 防止水口堵塞。 现仅就第三点加以论述 在小方坯连注机上浇注铝脱氧钢, 特别是连注铝含量较高的(0.035 % ) 钢种时, 经钢包喷粉处理后(如采用TN 法) , 可以消除水口堵塞现象, 完全能顺利地进行浇注。解决水口堵塞的办法, 是往钢包中喷吹含钙材料, 钢中的钙能起到降低脱氧产物熔点和改变脱氧产物形态的作用, 因为钢中的（Ca）% / （Al）% 均之比与脱氧产物的组分和形态有关。 ( 1 ) （Ca）% / （Al）% 0.1 0 时(单独用铝脱氧), 生成CaO6Al2 O3 脱氧产物,其熔点高, 流动性极差。 ( 2 ）（Ca）% / （Al）% 0.13s时在脱氧产物中, 除了CaO6Al2 O3 之外,还有CaO2Al2 O3 , 流动性有所改善, 水口堵塞有所减少。 ( 3 )0.13 （Ca）% / （Al）% 0.14 时,脱氧产物基本上是CaO2Al2 O3 呈熔态或半熔态。 ( 4 )0.14（Ca）% / （Al）% 0.18 时,脱氧产物为CaOAl2 O3 呈液态, 完全消除了水口堵塞现象。西德蒂森下莱茵公司奥伯豪森厂, 正是采用钢包喷粉技术, 在断面为150150mm的六流小方坯连注机上, 成功地浇注了钢中铝含量为0.035 % 的铝脱氧钢。其效果比往结晶器中插铝丝的方法好得多。往结晶器或注流中插铝丝的加铝法, 有两个缺点, 一是钢中铝量分布不均匀, 二是铝的回收率不稳定, 故很少有人采用这种方法。 2. 钢包和中间罐之间注流的保护措施 为防止钢包和中间罐之间注流的再氧化, 基本上采取惰性气体保护和耐火材料保护管两种方法。西德吕希林一布尔巴赫钢厂成功地解决了惰性气体保护法的装置和工艺问题, 取得了良好的结果, 。在没有惰性气体保护的情况下, 中间罐内钢水的氧含量波动很大、最大值超过20ppm。而在有惰性气体保护时, 氧含量变化不大, 稳定在3 和6ppm 之间另一方而, 耐火材料保护管法也在发展, 设备装置不断有所改进, 各在这方面作了很多改进工作,并取得良好的效果。 ( 1 ) 保护管固定在钢包底下的水口上在这种情况下, 若水口堵塞, 无法用氧气烧穿, 故此法实际上很少应用 ( 2 ) 保护管是可以移动的, 借助于中间罐车上的液压装置, 可使保护管上下移动。为了防止空气进人到滑动水口和保护管之间的空隙中, 可在锥形密封环的上部吹人氢气。 ( 3 ) 保护管安装在带有两个开口的滑动水口上。滑动水口设有两个开口, 用卡口连接法使一个口与保护管连接, 另一个开口备用于吹氧当水口堵塞时, 可通过此口吹人氧气烧穿。 ( 4 ) 罩式保护装置, 中间罐必须严格密封。 3 . 采用液态氮保护法 中间罐和结晶器之间的注流保护断面大于12 0 x 1 20 m m 的小方坯连注虽可采用伸入式水口进行浇注, 但由于水口的开口朝下, 所以注流的射入深度过深, 使夹杂物不易上浮。为降低注流在结晶器中的射入深度, 可往伸入式水口中吹入氢气。吹氢方法有二: 一是经由伸入式水口接点处的吹氢箱吹入, 另一种方法是经由中间罐中的塞棒吹入。 断面小于120120mm的小方坯连注, 由于结晶器的空腔太小,不能采用伸入式水口, 而只能用惰性气体保护法。西德蒂森下莱茵公司奥伯豪森厂最近的试验结果表明, 采用液态氮保护法后, 不仅改善了钢的纯净度, 而且也减少了液面上的渣滴量, 从而减少了操作工用铁棍排渣的工作量。 4 . 电磁搅拌技术近年来, 电磁搅拌技术在连注中也得到了应用和发展。实践证明, 电磁搅拌是提高注坯质量的一种行之有效的方法。人们可以预计, 这种方法今后将会得到进一步的发展和完善。连注中的电磁搅拌法主要分为两类: 一类是在结晶器中的搅拌, 它的作用, 在于钢中夹杂物的有利析出和提高注坯表面质量。另一类是二次冷却区中的搅拌, 其作用是: 1 ) 有利于凝固面和内部钢水之间的热传导;2 ) 迅速消除钢水过热; 3 ) 使注坯中心部的球状晶区扩大, 从而减少中心偏析和疏松。也就是说, 二次冷却区中的电磁搅拌, 主要有利于改善注坯的内部特性。二次冷却区中的电磁搅拌法, 发展较为迅速, 也较为普遍地得到了应用。在日本和西欧, 不少钢厂采用了这种方法。上面仅从四个方面, 简单的介绍了小方坯连注工艺的一些发展情况。其它如结晶器液面的白动控制、自动加保护渣以及有关水平式小方坯连注机等, 就不介绍了。 结语 与模注相比, 连注法具有注坯质量良好, 能耗低和钢的水得率高三大优点。这些优点是使连注技术发展的主要因素。就小方坯连注而言, 由于其工艺上的困难, 在选择小方坯连注机时, 人们不能不对工艺问题加以特殊的考虑。事实也正是这样。从目前的实际情况来看, 在小方坯连注中, 人们也确实把精力放在工艺问题上。例如, 西德蒂森下莱茵公司奥伯豪森厂, 在新投产的六流小方坯(150150mm) 连注机, 采用了钢包吹氢、钢包喷粉(T N 法)、在钢包和中间罐之间用保护管及中间罐与结晶器之间用液态氮保护等多项工艺措施。通过上述努力, 取得了良好的效果。还应该看到, 小方坯的断面愈小, 越难浇注。因此, 对铝脱氧钢和优质钢来说, 小方坯连注的最小断面应大于150150mm,并采用伸人式水口和用保护渣的浇注工艺我国将引进和自行设计制造一批小方坯连注机, 其中最小的铸坯断面定为70 x 70 m m左右。为使这批小方坯连注机, 能够按着预期的目的投产, 必须对工艺问题给予足够的重视。在建主机的同时, 也应该对配套工艺, 诸如钢包吹氢等加以考虑。否则, 小方坯连注的正常生产将产生困难。若我们先从断面大于100100mm的小方坯搞起, 在各种配套条件具备并取得经验后, 再搞小的,似乎比开始就搞工艺难度大的小方坯较为稳妥。 1.1.2方坯连铸的缺陷类型及其影响因素 1.小方坯的表面缺陷 重接：铸坯褶皱、冲断或挤压带等互相重合，走向一致，并且都不发生构造面貌和构造方位的改变。 形成因素：因各种操作故障引起浇注中断, 重新开浇后在铸坯表面易造成重接缺陷；拉速慢导致铸坯表面振痕太深, 形成重接。 夹杂与结疤：铸坯表面形成斑点、褶皱。 形成因素：结晶器液面波动剧烈, 使钢液面上的保护渣或其它夹杂物卷入铸坯, 在铸坯表面形成夹杂；钢液在拉漏处溢出, 被结晶器冷却, 在铸坯表面形成缺陷；拉速波动过大且频繁。 划痕：铸坯表面有明显的划伤痕迹 形成因素：二冷段机架足辊上有废钢, 造成铸坯表面划痕；拉矫辊不平或二次冷却不均匀, 造成铸坯跑偏, 铸坯与拉矫机架接触划伤铸坯表面。 振痕:铸坯表面上形成周期性的沿整个周边横纹模样的痕迹。 形成因素：振痕是结晶器振动的必然结果, 难以完全消除, 结晶器液面波动越大, 振痕越深； 拉速越慢, 振动频率越低, 振痕越深； 钢种凝固特性对振痕有很大的影响. 收缩敏感型钢振痕深, 裂纹敏感型钢振痕迹。 2.小方坯的内部缺陷 偏析：振动痕迹的底部、表面、中心有明显的合金元素富集（含碳元素） 形成因素： 铸坯内部杂质元素的偏析程度是由钢种的化学成份和冷却速度决定的. 一般情况下, 主要取决于冷却速度. 在冷却速度适当的情况下, 钢种的含碳量越高, 偏析越严重； 从连铸的角度分析, 铸坯内部偏析主要受二次冷却强度的影响. 二次冷却强度越大, 铸坯内部杂质元素偏析越严重 皮下气泡：铸坯表皮下沿柱状晶方向生长的孔洞。 形成因素： 浇注过程中氢浸入钢水；钢水包和中间包烘烤不彻底, 水汽进入钢水； 钢水中氢和氧含量高, 当钢中的H2 以及C 与O 反应生成的CO 压力大于大气压和钢水静压力时形成气泡；保护渣受潮或结晶器渗水, 水份进入铸坯内部 成份不匀：铸坯在镜像检测下表现出的个晶相成分不均匀分布。 形成因素： 钢水吹氩搅拌时间不够, 顶吹氩时吹氩枪插入的深度不够, 底吹氩时底吹压力不够, 从而造成钢水成份不匀； 所加调整钢水温度的废钢与所浇钢水不是同一钢种；钢水混浇或倒浇；合金料加入时间过晚或追加料补吹氩不及时。 内部夹杂：钢坯内部存在非金属杂物（如氧化铁皮）。 形成因素：钢水纯净度差, 钢液中杂质元素和非金属氧化物含量高；钢水浇注过程中对钢流的保护不好, 钢水二次氧化严重；结晶器钢液面波动严重, 造成夹杂物卷入铸坯内部；正常浇钢时, 中间包液面过低, 夹杂物上浮时间短, 导致夹杂物随钢流进入铸坯内部；保护渣性能不良, 结晶器钢液上的溶渣层太薄, 熔渣吸收夹杂物的能力差。 中心疏松和穿晶：在铸坯剖面上可看到不同程度的分散小空隙和晶粒贯穿整个铸坯。 形成因素： 中心疏松和穿晶是由钢种的凝固特性决定的, 含碳量越高, 越易在中心处出现疏松和穿晶；二次冷却过强. 铸坯二次冷却强度越大, 越易在中心处出现疏松和穿晶；拉速过快. 拉速越快, 液芯越长, 钢水的补缩能力越易出现疏松和穿晶。 3.小方坯的形状缺陷菱变：铸坯断面上两对角度大于或小于90。形成因素：结晶器各面或角冷却不均匀；结晶器磨损严重, 倒锥度过小； 铸机二次冷却不均匀； 拉坯速度与钢水过热度不匹配, 拉速过快。 鼓肚：铸坯表面凝壳收到钢液静压力的作用而鼓胀成凸面的现象。 形成因素：结晶器下口足辊安装不精确, 对铸坯支撑不良；结晶器磨损严重, 倒锥度过小；结晶器下口二次冷却强度不够。 压扁：铸坯的断面型状不方，明显发扁。形成因素：二次冷却水量太小, 铸坯矫直温度过高；拉速过快, 铸坯带液芯矫直； 拉矫机矫直压力过高。 1.1.3方坯常见缺陷举例表面纵裂纹: 沿拉坯方向，铸坯表面中心位置附近产生裂纹，裂纹长10-1500mm，宽0.1-3.5mm，深5mm。角部纵裂纹：沿拉坯方向，在距铸坯角部（棱边）0-15mm处产生裂纹。表面横裂纹：生成于铸坯表面的横向裂纹。角部横裂纹：生成于铸坯角部的细小横向裂纹。星状裂纹：铸坯经酸洗后表面裂纹分布无方向性，型状呈网状。表面夹渣：镶嵌于铸坯表面或皮下的渣疤。表面折叠：振痕外凸，铸坯表面有横向的折叠痕迹。划痕：在浇注方向上，铸坯表面出现连续或半连续的沟槽状机械损伤。拖方：铸坯截面上两对角线长度不想等。 鼓肚：铸坯表面凝壳收到钢液静压力的作用而鼓胀成凸面的现象。 弯曲：铸坯横向不平直。切割不良：铸坯端面切割不平整，切斜严重或表面出现明显的切割沟槽。重接：铸坯褶皱、冲断或挤压带等互相重合，走向一致，并且都不发生构造面貌和构造方位的改变。 缩孔：在铸坯横断面中心位置出现直径大于3mm的孔洞。 中心偏析：振动痕迹的底部、表面、中心有明显的合金元素富集（含碳元素） 中心疏松：在酸浸低倍试样上的中心部表现出的暗点和孔洞。 非金属夹杂：钢坯内存在非金属杂物（如氧化铁皮）。 中间裂纹：发生在铸坯的柱状晶区，并沿柱状晶扩展。中心裂纹：在中心无等轴晶区时，裂纹穿过中心。边部裂纹：产生在外弧测侧的边部裂纹。1.2连铸技术的新进展 1.2.1连铸坯热送热装技术 1968年美国麦克劳斯钢公司将连铸板坯装入感应加热炉,从而迈出了热装技术的第一步。70年代初期,由于石油危机的冲击,日本钢铁工业面临严重的能源问题,日本钢铁界以此为契机,开始研究和应用连铸坯热送热装工艺,1973年日本钢管公司鹤见厂首先实现连铸坯热装轧制工艺(CCHCR);1981年6月新日铁土界厂研究成功并在生产中实现了近程(连铸机终点和轧机始点之间距离为130m)连铸直接轧制工艺(CCDR);1987年6月新日铁八幡厂在生产中实现了远程CCDR工艺(连铸机终点和轧机始点之间距离为620m)。日本在该项技术上的成功,促进了世界各国对该项技术的研究和应用。经过80年代世界各国钢铁界的努力,连铸坯热装和直接轧制工艺正日趋完善。1.连铸坯热送工艺的分类(1)热装轧制HCR(Hot Charge Rolling)将经过(或不经过)表面处理的热板坯在大约400700装入加热炉。(2)直接热装轧制DHCR(Direct Hot Charge Rolling)按照和连铸同一序号,将经过(或不经过)表面处理的热板坯在大约7001000装入加热炉。(3)直接轧制DR(Direct Rolling)将与连铸同一序号的热板坯不经加热炉在约1100条件下直接轧制。2.连铸坯热送热装技术的技术经济效益与传统冷装炉CCR(Cold Charge Rolling)比较,连铸坯热装和直接轧制能产生多方面的技术经济效果。这些技术经济效益归纳起来如下。(1)降低加热炉燃耗一般来说,连铸坯热装温度每提高100,加热炉燃耗可降低5%6%,加热炉燃耗与连铸坯热装温度及热装比的关系如图1所示。(2)提高加热炉产量连铸坯热装温度每提高100,加热炉产量可以增加10%15%。(3) 减少钢坯氧化烧损连铸坯装炉温度的提高,使在炉加热时间大幅缩短,钢坯氧化烧损相应减少。一般冷装炉钢坯烧损为1.5%2%,有的甚至达2.5%以上,热装炉条件下,氧化烧损可降至0.5%0.7%,这对提高成材率是有利的。(4)其它方面效益除了上述三方面效益外,连铸坯热装技术还可产生缩短生产周期、减少仓库面积、降低运输费用等方面的效益。3.连铸坯热送热装技术的基本条件 迄今,世界各国采用连铸坯热送热装(CCHCR和CCDHCR)或直接轧制(CCDR)技术的企业很多,虽然各企业采用的技术措施有所不同,但是这些技术措施大致可以归纳为无缺陷钢坯生产技术、高温坯生产技术(温度保证技术)、连铸和轧制过程中的在线调宽技术、生产管理计算机系统四个方面,它们构成了实现CCHCR、CCDHCR和CCDR工艺的基本条件。采用CCHCR、CCDHCR、CCDR工艺的主要目的是节能,对于CCHCR、CCDHCR工艺,要求尽可能提高连铸坯的装炉温度;对于CCDR工艺,则要求尽可能不加热就能满足热轧要求的温度。连铸坯在各种不同工艺下的温度变化情况如图5所示,保证连铸坯具有一定的温度是实现连铸坯热送热装工艺的先决条件。作者分析了各企业连铸坯热送热装工艺采用的各种“热技术”,认为这些技术大致可分为两大类,即“通用高温坯生产技术”和“温度均匀性保证技术”。 4.连铸坯热送热装热技术通用高温坯生产技术所谓“通用高温坯生产技术”,是指对CCHCR、CCDHCR、CCDR工艺都适应的技术,这些技术包括:(1) 高速浇铸技术通过采用一些技术措施,提高铸速有利于提高钢坯温度,这一技术对于CCDR工艺尤其重要。日新吴厂最大铸速达到1.8m/min;在住友金属公司鹿岛厂,270mm厚的低碳钢板坯的铸速为2.0m/min,中碳钢的铸速为1.6m/min;日本钢管福山厂最高铸速达到2.7(3.0)m/min,80%的板坯是以2.0m/min以上的速度浇铸。(2)二次弱冷却技术和凝固末点控制技术通过采用降低二冷区的喷水密度或气雾冷却的方法,均有助于提高连铸坯的温度,最好是将凝固末点控制在连铸机的尾端。新日铁八幡厂通过采用弱冷却利用凝固潜热,使连铸坯的中心和边角部温度提高了160200。连铸坯温度和冷却方式之间的关系示意图如图6所示。(3)输送过程保温及快速输送技术输送过程的保温技术有:采用绝热辊道和保温罩(对辊道运输而言)、高保温运输台车(对铁路运输而言)、缓冲保温坑(对CCHCR和CCDHCR而言)。而且,应尽量缩短连铸坯输送到加热炉(对CCHCR和CCDHCR工艺而言)或热轧机前(对CCDR工艺而言)的时间,一方面可以通过缩短连铸机到热轧之间的距离达到这一目的,如新日铁土界厂、日新吴厂、日本钢管公司福山厂和住友金属公司鹿岛厂等,80年代初期,在原热轧机附近安装了连铸机,实现了CCDHCR和近程CCDR工艺;另一方面,则可通过提高运输的速度达到目的,如新日铁八幡厂连铸坯高速运输台车的平均速度达到200m/min,最高速度达到250m/min,实现了远程CCDR工艺。 5.温度均匀性保证技术所谓“温度均匀性保证技术”,是针对CCDR工艺而言的,虽然高温坯的中间部位温度达到热轧的要求,但是铸坯边角部的温度要低一些,不能保证理想的轧制温度,作者将提高连铸坯边角部的温度从而改善温度均匀性的技术称为“温度均匀性保证技术”,这些技术包括: (1)连铸机内保温技术连铸机内,通过采用在连铸坯的边角部安装保温装置的方法,可较大幅度地提高铸坯的边角部温度。(2)液芯边缘“凸出”技术通过重点在连铸坯的中心喷水,而在连铸坯的两边不喷水的二冷模型,使液芯向两边“凸出”(呈两重山形),如图7示,利用液芯凝固潜热可有效地提高铸坯边缘的温度。新日铁八幡厂用这种方法,使连铸坯边角部温度提高了80。(3)切割处保温及加热技术在连铸坯切割处设置保温罩,并采用气体烧嘴加热。这样不仅可以提高铸坯边缘的温度,而且可降低铸坯长度方向边缘温度的差值。采用这一方法,新日铁八幡厂连铸坯长度方向的温差由原来的90降到20。缩短切割时间也有助于减少切割期间的散热,日本钢管公司福山厂为此研制了一种550mm/min的切割装置。(4)轧前边角部温度补偿技术ETC(Edge Temperature Compensa）在热轧前,通过采用感应加热或煤气烧嘴加热的方法,快速提高铸坯的边角部温度以达到热轧要求。这一技术已被许多企业采用。(5)连铸坯长度方向温度补偿技术对于远程CCDR工艺,连铸坯长度方向的温差也是一个问题。由于在热轧初期产生温度最低点,而连铸坯前部一般是低温部位,若在此处开始轧制是不利的。新日铁八幡厂采用将铸坯前后调转进行轧制的方法,取得了较好的效果。(6)精轧机前的温度补偿技术EQC(Edge Quality Compensator)在CCDR工艺中,为了获得理想的精轧温度,有的企业在精轧机前安装了边角部温度补偿器。如日新吴厂、日本钢管公司福山厂、新日铁土界厂均采用了这一技术。1.2.2近终形连铸技术近终形连铸是保证成品钢质量的前提下，使铸坯尽量接近最终产品的成平形状、尺寸，尽量缩小铸坯断面，部分或者全部取代压力加工的连铸技术。它是对传统连铸工艺的一次重大革新。由于近终形连铸技术的开发应用，钢铁工业生产更加紧凑优化。 1.近终形连铸的类型 薄板坯连铸技术：浇注厚度为40-70mm的薄板坯，目的是省去粗轧机，铸坯直接进入加热炉加热，然后进入精轧机直接轧制成材。应用于板材生产。铸坯不下线，没机会进行质量检查和清理，铸坯厚度薄，铸机和轧机连在一起同步协同运行。 带钢连铸技术：浇注厚度为1-10mm的薄带坯，以省略热轧机，直接向冷轧机供坯，进行冷轧。典型薄带连铸生产线1998年2月,日本新日铁率先用于月产3.5万t镍系不锈钢生产线；1999年11月，德国蒂森.克虏伯公司投产年产40万t的带钢连铸设备；2002年，宝钢建成一条以生产不锈钢为主的薄带连铸生产试验线。一期工程将生产宽为660mm、厚度为2-5mm的薄带，最大拉速为100m/min 异坯连铸技术：目前以有H型钢连铸机，生产H型钢铸坯，轧制时压缩比6:1，质量完全合格 2.薄板坯连铸连 铸坯直接进入加热炉加热，然后进入精轧机直接轧制成材； 应用于板材生产； 铸坯不下线，没机会进行质量检查和清理； 铸坯厚度薄； 铸机和轧机连在一起同步协同运行； 薄板坯连铸连轧技术最常见的三种生产线布置图（我国） 邯郸钢铁公司CSP生产线布置图（含有粗轧机） 包头钢铁公司CSP生产线布置图（不含有粗轧机） 采用低温轧制的生产线布置图 薄板坯连铸特点 板坯厚度薄； 生产过程连续； 薄板坯凝固速度快； 薄板坯比表面积大； 薄板坯冶金长度短；3. 带钢连铸技术 带钢连铸机型：水平双辊式；倾斜双滚式；单辊式。水平双辊式：水平双辊式带式连铸机的结晶器由两个反向旋转的水冷辊和两个辊端的侧面挡板组成。两滚面与两侧面挡板的空间为结晶器的内腔。两辊间的间隙尺寸为可浇注坯的厚度，辊身长为铸坯的宽度。旋转辊的直径在350-500mm之间，辊长为150-400mm。辊内通高压冷却水，侧面挡板用耐火材料制成，用弹簧将其压紧，保证与旋转辊之间紧密配合。 水平双辊式特点： 冷却辊直径：350-500mm，宽140-400mm； 棍子两边有两块耐火材料板构成密封； 可浇注1-10mm厚度的带钢； 结构简单、易于控制，双面结晶、内部质量好； 铸机液面稳定性差，防止二次氧化能力差。 4. 异型坯连铸 直接浇注出断面形状与所需钢材断面形状接近的连铸坯就、称为异型坯连铸。目前最成熟的是工字钢连铸（H型钢连铸）。 工字钢连铸（H型钢连铸）主要设备为中间包注流器与结晶器。注流器要保证钢液注入结晶器的位置要准确，流速要适当，以保证皮壳的生成速度和质量。注流器水口有单流和双流两种。结晶器由四快铜板组成，铜板通过螺栓固定在有水冷套管的支撑框上，其中一支撑框为U形，其余三边用可调节架夹紧装置固定在U形支撑框上。个铜板都有冷却水渠道，使用这种结晶器可以消除H型钢铸坯翼缘中部位置和翼缘端部位置的裂纹，使结晶器寿命可达800-1000次。四块铜板围成H型的形状，使得拉出的铸坯基本接近成品断面形状。 下图为工字钢连铸结晶器简图（共参考） 采用异型坯为原料的优点 （1）减少了轧制道次。如生产H型钢，采用板坯轧制时，采用矩形坯轧制，需要711个道次；采用异型坯轧制，需要59个道次；而采用近终形异型坯，仅需35个道次。 (2)大幅度提高了轧机的生产能力。以水岛厂轧制H300I工字钢为例，当采用大方坯做坯料时，需要5个道次和4分钟的时间将坯料轧制成材；采用连铸异型坯时，只需要7个道次和24分钟轧制成材，这样轧机生产能力提高了约70。 (3)避免了轧件尾端形成蛇形，提高成材率。用异型坯来生产工字钢，避免了轧件尾端舌形的形成，可提高成材率78。 (4)采用异型坯作为轧制H型钢的原料，轧制应力较方坯、矩形坯和板坯要小，铸坯表面质量好，断面形状始终一致。 1.2.3水平连铸技术 水平连铸是国际上70 年代后期发展起来的新技术,它与常规的立式和弧形连铸相比有许多优点.水平连铸机的设备比弧形连铸机轻高度低可在旧有厂房内安装,从而大量节约工程造价特别适合于小钢铁厂的技术改造。由于水平连铸的结晶器成水平布置,钢水在结晶器内的静压力低避免了铸坯鼓肚,水平连铸的中间罐和结晶器之间是密封连接的有效地防止了钢流二次氧化;铸坯清洁度高其夹杂含量一般仅为弧形坯的1/8 1/16,故铸坯质量好,利于浇含易氧化元素的合金钢等钢种和小断面优质钢坯铸坯;水平连铸不需矫直,所以可浇注弧形连铸机不能浇注的裂纹敏感的特殊钢种。水平连铸机几乎可以连铸所有的特殊钢高合金钢和非铁基合金.目前发展水平连铸机的三大关键技术:即分离环、结晶器和拉坯机构已得到解决,影响水平连铸坯质量的拉程冷隔缺陷和夹杂物聚集在上表面附近的问题,中心疏松、中心偏析等这些缺陷与立式、弧形连铸机相比并不严重。现有的技术措施（中间包加热控制钢水温度、结晶器及二冷段电磁搅拌、结晶器及二冷段的控制冷却技术等）已能减轻这些缺陷对水平铸坯的危害。为此水平连铸机很早就受到了国内有关方面的重视。国内已有许多钢厂用水平连铸机生产圆管坯、方坯、矩形坯等。水平连铸机继立式立弯式和弧形连铸机之后即将成为第四代连铸机而广泛发展起来，因此有资料称它连铸机的未来。 1.水平连铸的工艺流程 水平连铸机的全部设备安装在地平面以上，呈直线水平方向布置，如图图1-2-3所示。 图1-2-3其流程为钢液从盛钢桶注入中间罐，中间罐通过底部侧面连接管和分离环与结晶器入口的端部相连接，钢液从分离环进入水冷结晶器，在结晶器内壁和分离环四周冷凝成型，带液心的铸坯拉出结晶器后，经二次冷却完全凝固，切割成定尺，做为轧材的坯料。 2.水平连铸的优点 全部设备安装在地平面以上，呈直线水平方向布置，其流程为钢液从盛钢桶注入中间罐，中间罐通过底部侧面连接管和分离环与结晶器入口的端部相连接，钢液从分离环进入水冷结晶器，在结晶器内壁和分离环四周冷凝成型，带液心的铸坯拉出结晶器后，经二次冷却完全凝固，切割成定尺，做为轧材的坯料。与传统弧形连铸机相比，水平连铸机有如下得点：（1） 由于设备是水平布置，机身低，设备结构简单、重量轻、占地面积小，在原有旧厂房内可以安装，所以基建投资费用低，约为弧形连铸机的60%-70%，且生产钢.质比较纯净，钢中含氧量较低。 （2）水平连铸坯无需弯曲矫直，产生内裂的可能性很小；铸坯无鼓肚、疏松等缺陷的发生。水平连铸机结晶器导热集中于前端，铸坯出结晶器后不用喷水冷却，铸坯冷却均匀，表面质量好高，适合浇注合金钢和敏感性钢种。 （3）水平连珠能够浇注小断面铸坯，如8mm-40mm圆坯，因而能取得近终形产品的效果，从而可大大地缩短生产周期，安全可靠性好，便于设备的安装维修。 （4）铸坯质量高。由于中间包与结晶器是直接相连，防止了二次氧化，且钢水中夹杂物易在中间包内上浮，提高了钢清洁度。据实际统计，钢中夹杂物含量在一般弧形连铸机中为190mg/l0kg钢，水平连铸中只有20mg/l0kg钢。由于实现了密封浇铸无“二次氧化”，铸坯中含氧量少，据实际统计弧形连铸为80ppm。而水平连铸只有31ppm。此外，铸坯不弯曲、无矫直内裂、无鼓肚疏松等。特别是水平连铸中结晶器导热集中于前端，铸坯出结晶器后不用喷水，冷却均匀，铸坯表面质量好。特别适用于高合金钢的铸造。 （5）安装调试简便，操作方便，易于维修和处理事故。 水平连铸机的这些特点适合小断面、多规格、高合金钢的生产，尤其是对裂纹敏感的钢种。目前水平连铸机多浇铸圆坯。最大断面200mm，最小断面为8mm；最高拉速为6m/min。 水平连铸机有单流、双流和多流等。由于受分离环制造技术的制约，水平连铸机不能浇铸板坯和大方坯，只能浇铸小断面铸坯，因而发展受到一定的限制。 3.水平连铸设备中间罐水平连铸机用中间罐容量最小有.05吨。最大的为15吨国际上有加大容量的趋势。容量增大会减小温降速度，有利于夹杂物上浮；在盛钢桶浇毕，中间罐能够贮存足够量的钢水，以实现多炉连浇。中间罐构造如图图1-2-3中2所示。其特点为： （1）中间罐与结晶器直接密封连接； （2）中间罐水口是水平方向安装，钢液沿水平方向流入结晶器。当中间罐内液面较低时，水口处不会产生凹涡，钢水也不会裸露。覆盖剂和保护渣更不会卷入而造成铸坯夹渣； （3）中间罐熔池较深，一般在500-850mm，有利于夹杂物上浮； （4）在中间罐外壁水口处同时垂直安装两块滑板，分别封住中间罐和结晶器，然后中间罐与结晶器可以脱开。这种滑动水口又称双滑板滑动水口，如图图1-2-3所示。中间罐滑板与中间罐水口之间是依靠滑槽压板蝶形弹簧压紧密封。双滑板就是闸板，用液压驱动。滑动水口用氧化锆耐火材料制做。由于水平连铸机浇铸断面小，浇注时间长，因而浇注后期钢水温降较多，水口易冻结。为了降低钢水的过热度，稳定中间罐钢水温度，实现“低温快注”；也可采用等离子枪或感应加热等热补偿装置。 结晶器水平连铸机的结晶器是不能振动的固定式结晶器；中间罐与结晶器密封连接。结晶器内钢水静压力比弧形连铸机高5-6倍，因此成型的凝固坯壳紧贴结晶器内壁，传热效果好；但铸坯与结晶器壁间的摩擦阻力较大。结晶器传热集中于前端，在距分离环200mm长度内，热传导量占结晶器总传热量的70%-80%，因而沿结晶器长度方向的传热是不均匀的，致使凝固速度有差异；为此水平连铸机采用多级结晶器，其结构如图下图所示。结晶器长度为铍铜套长150mm，石墨套长900mm，总长1050mm。 分离环 分离环是水平连铸机的技术关键部件，处于中间罐与结晶器的连接部位，如图下图所示。它既是实现“密封浇注”，又是钢液凝固的起点。因此分离环要能经受高温冲击，便于加工，才能保证它与结晶器铜套紧密配合。分离环可用氧化锆耐材制做；也可用以氮化硼为基料加入氮化硅热压成型，曾在马钢水平连铸机上试用，一次使用寿命长达8h37min，满足了当时多炉连浇的需要 拉环方式 水平连铸机与其他连铸机机型不同，结晶器不能振动，并与中间罐密封为一体；钢液的供应与铸坯的运行方向垂直。钢液进入结晶器首先与分离环接触，形成凝固壳。从分离环开始沿铸坯运行方向凝固壳逐渐减弱。若按传统方式连续拉坯，有可能将铸坯拉断；如果实现连续拉坯时，必须具有足够的皮壳厚度，那么拉皮速度就要限制在20-30mm/min以内，这样的拉速在工业生产上是没有意义的。为此水平连铸机采用了停推拉组合的周期间歇式拉坯方式。有拉停推停，或拉推拉推，或拉推停推等组合形式。停的目的是使铸坯的坯壳继续增厚，具有足够的强度，以便将整个新形成的凝固壳从分离环处拉走；推的目的是使凝固壳受到机械压缩，以补偿钢液凝固的收缩量。如果拉速为6m/min时，拉坯位移量在25mm，时间为25s；反推2mm，时间0.02s，停顿0.23s。倘若铸坯表面的冷隔（类似振痕）太深时，可通过调节连铸坯的行程和停顿时间加以改善。拉坯速度主要取决于钢种、铸坯断面，钢液过热度和拉坯周期。 4.水平连铸的特点 连铸坯的凝固特点 水平连铸机的结晶器与中间罐密封连接，由于有水冷却，分离环和水口温度较低。因此钢液的热量除了通过径向结晶器冷却水带走之外，还沿分离环轴向散热。钢液首先在分离环处形成三角形的凝固壳。已凝固的铸坯与结晶器铜套间也有少部分坯壳形成，这样每拉一个步距就形成一个双三角坯壳。图! 所示的图形是在一个完整周期内，即一个步距，铸坯的行程及其相应凝固壳的形成过程。其中a 表示一个拉坯行程后，形成铸坯坯壳。! 表示拉坯开始后，坯壳刚从分离环处拉出，新钢液流入凝固坯壳与分离环之间；由于凝固壳与分离环的传热条件不同，因而钢液从两边的凝固速度也不一样，故两个结晶面汇集于A 点，又构成一个双三角形。C和d表示，再继续拉坯时，两个结晶面都在长大， 点也随之移动。e表示，当拉坯周期结束时，新形成的坯壳与先形成的坯壳仍存在着A点。如果继续拉坯，在A点铸坯有可能被拉断；为此在铸坯凝固过程中，对其实行停或反推，使A 点坯壳增厚，以便新老坯壳连