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第八章连续铸钢 武汉科技大学冶金工程系周进东 8 1钢的浇注概述 8 1 1模铸 8 1 2连铸 模铸由于准备工作复杂 综合成材率较低 能耗高 劳动强度大 生产率低 目前已基本上被连铸所取代 连铸的定义 把液态钢用连铸机浇注 冷凝 切割直接得到铸坯的工艺 连铸是连接炼钢和轧钢的中间环节 是炼钢厂的重要组成部分 8 1钢的浇注概述 钢包回转台中间包中间包车结晶器结晶器振动装置二次冷却装置拉矫装置切割装置铸坯运出装置 8 1钢的浇注概述 连铸的优点 1 铸坯的切头率比铸锭大为减少 金属收得率提高10 20 钢的成材率提高8 14 耐火材料消耗节省15 钢的生产成本降低15 20 2 连铸和轧钢配合生产 可以节省70 80 的热能消耗 减少初轧设备 车间占地面积减少30 左右 节约基建费用40 左右 3 便于实现机械化 自动化生产 改善劳动条件 提高劳动生产率30 4 连铸坯组织致密 夹杂少 质量好 8 1钢的浇注概述 立式连铸机 a 立弯式连铸机 b 直结晶器弧形连铸机 c 弧形连铸机 d 椭圆形连铸机 e 水平式连铸机 f 8 2连铸机的类型 按连铸机外形结构分为 按铸坯断面形状分为 8 2连铸机的类型 板坯连铸机 方坯连铸机 圆坯连铸机 异形坯连铸机 连铸机的台数 机数和流数 台数 凡是共用一个钢包同时浇注一流或多流铸坯的一套连铸设备 称为一台连铸机 机数 具有独立的传动系统和工作系统 当其他机组出事故时仍可照常工作的一组设备称为一个机组 一台连铸机可由一机或多机组成 流数 每台连铸机所能同时浇注铸坯的总根数称为连铸机流数 凡一台连铸机只有一个机组 又只能浇注一根铸坯 称为一机一流 如能同时浇注两根以上的铸坯 称为一机多流 凡一台铸机具有多个机组又可分别浇注多根铸坯的 称为多机多流 8 3连铸机设备 连铸机的构成 钢液浇注及承载设备 钢包 回转台 中间包 中间包车 成形及冷却设备 结晶器及其振动装置 二冷装置 拉坯矫直设备 拉坯矫直机 引锭装置 脱引锭装置 引锭杆收集存放装置 切割设备 火焰切割 机械剪切 液压剪 机械剪 出坯设备 辊道 冷床 拉钢机 翻钢机 缓冲器 火焰清理机 打号机等 8 3连铸机设备 1 钢包 定义 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 又称为盛钢桶 钢水包 大包等 钢包由外壳 内衬 注流控制机构和底部供气装置等部分组成 8 3连铸机设备 1 钢包 滑动水口钢包通过滑动水口开启 关闭来调节钢液注流 滑动水口由上水口 上滑板 下滑板 下水口组成 长水口长水口又称保护套管 用于钢包与中间包之间保护注流不被二次氧化 同时也避免了注流的吸气 飞溅以及敞开浇注的卷渣问题 8 3连铸机设备 2 钢包回转台 钢包回转台是现代连铸中应用最普遍的运载和承托钢包进行浇注的设备 通常设置于钢水接受跨与浇注跨柱列线之间 8 3连铸机设备 3 中间包 定义 中间包是位于钢包与结晶器之间用于钢液浇注的过渡装置 也叫中包 中间罐 作用 1 中间包可减少钢液静压力 稳定注流 2 中间包有利于夹杂物上浮 净化钢液 3 在多流连铸机上 中间包将钢液分配给每个结晶器 4 在多炉连浇时 中间包贮存一定量的钢液 更换钢包时不会停浇 5 根据连铸对钢质量要求 也可将部分炉外精炼手段移到中间包内实施 即中间包冶金 8 3连铸机设备 3 中间包 8 3连铸机设备 结构由中间包本体 中间包包盖 中间包塞棒 中间包滑动水口组成 3 中间包 一般常用的中间包断面形状为 V 形 C 形 三角形 H 形和T形 8 3连铸机设备 3 中间包 包盖作用是保温 保护钢包包底不致过分受烘烤而变形 塞棒主要是用于控制钢流 8 3连铸机设备 3 中间包 中间包滑动水口 8 3连铸机设备 中间包采用滑动水口 具有安全可靠 寿命较长 能精确控制钢流 利于更换浸入式水口及停浇操作 利于实现自动控制等优点 3 中间包 浸入式水口浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动的状况 因而也直接关系到铸坯表面和内部质量 8 3连铸机设备 3 中间包 中间包挡墙和坝挡墙 在中间包内设置的高出钢液面的墙称为挡墙 其作用为 隔离冲击区与浇铸水口区 形成循环流 有利去处夹杂 减少死区 有利于钢水温度分布均匀 坝 设置在中间包内钢液面以下的障碍物 其作用 与挡墙配合起倒流 促进夹杂物上浮 达到精炼钢水的作用 8 3连铸机设备 4 中间包车 设置在连铸浇注平台上 一般每台连铸机配备两台中间包车 互为备用 作用 是用来支承 运输 更换中间包的设备 车的结构要有利于浇注 捞渣和烧氧等操作 同时还应具有横移 升降调节和称量功能 8 3连铸机设备 4 中间包车 中间包回转台 8 3连铸机设备 5 结晶器 结晶器是连铸设备中最关键的部件 是连铸机的心脏 作用是使钢水在结晶器内形成所需的断面形状 并凝固成一定厚度和强度的均匀坯壳 以保证出结晶器后的铸坯不变形 不被拉裂 8 3连铸机设备 5 结晶器 8 3连铸机设备 6 结晶器振动装置 目的是防止初生坯壳与结晶器之间黏结而被拉裂 同时由于结晶器上下振动 周期性地改变着液面与结晶器壁的相对位置 有利于润滑油或保护渣向结晶器壁与坯壳之间渗漏 改善润滑条件 减少拉坯摩擦阻力和黏结的可能 使连铸顺行 结晶器振动方式主要有正弦振动和非正弦振动两种方式 8 3连铸机设备 7 二冷却装置 二次冷却是对离开结晶器的带液芯铸坯进行喷水雾冷却以使铸坯完全凝固 同时控制铸坯的表面温度沿出坯方向均匀降低 作用为喷水迅速冷却铸坯 并支持和导向铸坯 使其能顺利出坯 连铸机二冷方式有喷水冷却和气水喷雾冷却两种 8 3连铸机设备 7 二冷却装置 8 3连铸机设备 8 拉坯矫直装置 作用 控制拉速 将铸坯拉出结晶器 对铸坯进行表面平整矫直 8 3连铸机设备 9 引锭装置 引锭装置包括引锭头 引锭杆和引锭杆存放装置 作用是作为开浇前结晶器的 活底 堵在结晶器的下口 使钢水在引锭杆头部凝固 通过拉矫机从结晶器拉出引锭杆和与引锭杆头部连在一起的铸坯 8 3连铸机设备 9 引锭装置 8 3连铸机设备 10 铸坯切割装置 根据轧钢要求 将连铸切割成定尺长度 切割是在铸坯运行过程中完成的 切割装置与铸坯同步运行 铸坯切割分火焰切割 大方坯 圆坯和板坯 和机械切割 小方坯 两类 8 3连铸机设备 1 割炬 2 同步夹持器 3 侧边定位器 5 铸坯 9 切割下车 8 4 1连铸保护渣 冶金功能 防止钢液氧化覆盖于结晶器钢水面上的液渣层 隔绝空气与钢水面的接触 保护钢水不受空气的二次氧化 钢液表面保温位于结晶器液面最上层的粉渣层 结构松散 具有良好的绝热保温作用 可以防止结晶器内钢水表面结壳 吸收夹杂物保护渣的液渣层应具有良好的吸收和溶解夹杂物的能力 防止夹杂物上浮到弯月面而被卷入凝固壳 造成铸坯的皮下或表面夹杂缺陷 8 4连铸工艺 8 4 1连铸保护渣 润滑充填于气隙中的渣膜对凝固壳能起到良好的润滑作用 减少拉坯阻力 防止坯壳与结晶器的粘接 使铸坯和结晶器之间均匀传热保护渣浸入坯壳与结晶器壁之间 使气隙不再存在 热阻减小 使传热得到改善 坯壳均匀生长 有利于减少铸坯裂纹的形成 8 4连铸工艺 8 4 1连铸保护渣 保护渣要起到以上冶金功能 粉状或粒状的保护渣进入结晶器后必须形成三层结构 即钢水液面上的液渣层 之上是烧结层 最上面是松散的粉渣层 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 1 长水口Ar封2 密封盖3 内衬耐火材料4 挡墙和坝5 过滤器6 Ar气吹洗装置7 覆盖剂8 钢包下渣监测系统9 加热装置10 塞棒吹氩 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 为了有效地去除中间包钢水中的非金属夹杂物 中间包内的钢水流动应具有以下的流动特征 大的最小停留时间 小的死区体积 有指向表面的流动 平静的渣层 有限的混合区 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 中间包内基本流动现象 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 挡墙 在中间包内设置的高出钢液面的墙称为挡墙 其作用为 隔离冲击区与浇铸水口区 形成循环流 有利去处夹杂 减少死区 有利于钢水温度分布均匀 坝 设置在中间包内钢液面以下的障碍物 其作用 与挡墙配合起倒流 促进夹杂物上浮 达到精炼钢水的作用 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 导流隔墙 是在中间包将上下游完全隔开的挡墙 并在上面设置若干个不同尺寸和倾角的导流孔 其作用是可产生指向钢液表面的流动 以促进夹杂物与顶渣接触的机会 有利于去除夹杂 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 湍流控制器位于钢包注流下方 其作用是减缓注流 改善钢水流动特性 延长停留时间 利于夹杂物上浮 减少对包衬侵蚀 降低死区体积 8 4连铸工艺 8 4 2中间包冶金 8 4连铸工艺 6 5 1连铸坯结构 1 中心等轴晶 2 柱状晶带 3 细小等轴晶带 8 5连铸坯的结构及主要缺陷 6 5 2表面质量 8 5连铸坯的结构及主要缺陷 6 5 3内部缺陷 8 5连铸坯的结构及主要缺陷 6 5 4形状缺