连续铸造及其与轧制的衔接工艺

2020/6/6,1,型材及棒线材生产3连续铸造及其与轧制的衔接工艺,3.1连续铸钢技术连续铸钢是将钢水连续注入水冷结晶器，待钢水凝成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料或直送轧制工序的铸造坯料，称为连续铸坯。,2020/6/6,2,钢锭组织,钢锭由于冷却不均，内部晶粒比较粗大,晶粒与晶粒组织间比较疏松,碳化物偏析严重。,2020/6/6,3,连铸坯在冶金学方面的特点是：冷却均匀(1)钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷却凝固，形成较厚的细晶表面凝固层，无充分时间生成柱状晶区；(2)连续浇铸可避免形成缩孔或空洞，无铸锭之头尾剪切损失，使金属收得率大为提高；,2020/6/6,4,(3)整灌钢水的连铸自始至终的冷却凝固时间接近，连铸坯纵向成分偏差可控制在10以内，远比模铸钢锭为好;(4)在塑性加工时为消除铸态组织所需的压缩比也可以相对减小，铸坯的组织致密，有良好的机械性能。,2020/6/6,5,3.2钢坯生产及连铸与轧制生产的连续化,（1）钢坯生产的主要方法1）轧制法在初轧（或开坯）机上将钢锭轧成各种断面形状的钢坯的方法。2）锻造法用锺锤（或水压机）将钢锭锻成各种断面形状的钢坯的方法。3）连铸法在连铸机上采用连续铸造直接将钢水浇注成各种断面形状的钢坯的方法。4）压铸法在连铸机上将钢水压铸成各种断面形状的钢坯的方法。各种方法生产的钢坯之比较见表下：,2020/6/6,6,2020/6/6,7,连铸法生产的优点：,1）不用初轧机简化了生产工序和设备、节省投资和劳动力；2）比初轧坯形状好，成分均匀、坯长（重量）易调节；3）成材率提高613%，可达94%以上。4）能耗低、可降低成本10%5）易热装、热送、直接轧制和实现自动化。,2020/6/6,8,连铸法不足：1）钢种受一定限制，目前仅限于镇静钢、半镇静钢；2）压缩比受限制，不宜生产特厚板。3）规格少，连铸工艺较复杂。由于连铸法的上述优点，80年代以来获得迅速发展，连铸法已成为钢坯生产的主要生产方式和发展方向。,2020/6/6,9,1）连铸坯冷装炉轧制(CCR)-连铸坯与轧机距离远或不能匹配，不能热装热送。2）连铸坯冷至A1线以下状态热装轧制(-HCR)。3）连铸坯冷至两相(+)区，热装轧制(+-HCR)。4）连铸坯直接热装轧制(CC-DHCR)。5）连铸坯直接轧制(CC-DR)。,3.3连铸与轧制的衔接模式,2020/6/6,10,2020/6/6,11,不同衔接模式适应范围,连铸坯热装轧制（CC-HCR），这种模式的热装温度一般300600，这种模式比较适合连铸车间与轧钢车间距离较远，且连铸能力与轧机能力不能很好匹配的情况。连铸坯两相区热装轧制（CC(+)-HCR），连铸坯直接热装轧制（CCDHCR），这两种模式的热装温度一般在6001150，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机与轧机小时能力基本匹配的情况。（棒、线、型钢生产基本属于该模式）,2020/6/6,12,连铸坯直接轧制（CC-DR），钢坯温度一般在1150以上,连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对输送过程中的连铸坯进行边角补热或均热，另一方面作为缓冲以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种模式要求连铸与轧机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力。（板带生产基本属于该模式）说明：（1）方式4）之加热炉改为在线感应炉快速加热即为方式5）（2）方式5）包括CSP,ISP等连铸-连轧短流程工艺。CompactStripProductionInlineStripProduction,2020/6/6,13,3.4连铸热装热送、直接轧制的优点,1）节能效果显著直接轧制仅为冷装轧制能耗的1/5。2）成材率高提高0.51.5%（主要氧化烧损减少）3）简化生产工序、节省基建和投资费用。4）生产周期短从投料到轧出产品仅几小时。,2020/6/6,14,3.5实现高水平热装热送，直接轧制、连续铸轧的条件,1）连铸车间具有高温无缺陷连铸坯生产技术；无缺陷坯率90%。2）连铸机与轧机很好的衔接技术；尽量减少轧机正常停机时间。3）炼钢连铸、轧制操作高度稳定，有效作业率85%，且各工序生产能力应匹配得法。4）建立贯穿上下各工序一体化的生产计划管理和质量保证体系。,2020/6/6,15,5）在连铸与轧制之间应有缓冲区。为了充分发挥热装效果，希望即使在轧机短时停轧（换辊、换轧槽）时也不产生冷坯离线，故在连铸与轧制之间应有缓冲区。为了在重新开轧后能吸收掉积存的热坯、轧机（包括加热炉）最大小时产量应高于连铸机最大小时产量2025%。6）加热炉应能灵活调节燃烧系统，以适应经常波动轧机小时产量以及热坯与坯料之间经常转换。7）应设置完善的计算机系统，在炼钢、连铸及轧机之间进行控制和协调。,2020/6/6,16,习题,1.连铸及连铸连轧工艺与传统模铸热轧工艺比较有何优越性？2.连铸与轧制的衔接模式及主要关键技术有哪些？3.简述各钢坯生产法的实质，为什么要发展连铸坯生产？,2020/6/6,17,第四章型材生产工艺基础,1)了解型材产品种类2)掌握型线生产的特点、轧机布置及生产工艺。,2020/6/6,18,4.1型材及发展历史,一.型材及分类1.型材的定义经过塑性加工变形、具有一定断面形状和尺寸的直条实心金属材成为型材。复杂断面型材和棒线材统称为型材。,2020/6/6,19,4.1型材及发展历史,2.型材分类（1）按生产方法分类热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型材、焊接型材、特殊轧制型材。（2）按断面特点分类复杂断面型材和简单断面型材。复杂断面型材又叫异型断面型材，可分成凸缘型材、多台阶型材、宽薄型材、局部特殊加工型材、不规则曲线型材、复合型材、周期断面型材和金属丝材等等。简单断面型材的横断面对称、外形比较均匀、简单，如方钢、圆钢、扁钢等。,2020/6/6,20,4.1型材及发展历史,（3）按使用部门分类铁路用型材（钢轨、鱼尾板、道岔用轨、车轨、轮箍）汽车用型材（轮辋、轮胎挡圈和锁圈）造船用型材（L型钢、球扁钢、Z字钢、船用窗框钢）结构和建筑用型材（H型钢、工字钢、槽钢、角钢、吊车钢轨、窗框和门框用材、钢板桩等）矿山用钢（U型钢、槽帮钢、矿用工字钢、刮板钢）机械制造用异型材等,2020/6/6,21,（4）按断面尺寸大小分类。大型、中型和小型型材。小型材5kg/m;中型材520kg/m，大型20kg/m（5）按使用范围分类。通用型材、专用型材和精密型材。,4.1型材及发展历史,2020/6/6,22,4.1型材及发展历史,二、型材的发展1）世界型材的发展1783年，英国科特（H.Cort),第一台带孔型二辊式轧机，生产方、圆、扁和半圆钢；20世纪30年代，轧制板带材的技术和产量超过了型材；目前发达国家轧制型材的总产量占1/3。,2020/6/6,23,4.1型材及发展历史,2）中国型材的发展1907年，汉阳的汉冶萍钢铁厂；1949年以前，生产薄弱，产品单一；1949年后，迅速发展，鞍钢、武钢、包钢、攀枝花、唐钢、马钢、莱钢；型材占钢材总产量的50。,2020/6/6,24,4.2型材生产特点,一、生产特点（1）品种规格多。型钢品种与规格目前已达万个以上，轧辊储备量大，换辊较频繁，管理工作比较复杂。（2）断面形状差异大。大多数是复杂断面型材，不仅断面形状复杂，而且互相之间断面形状差异很大。,2020/6/6,25,4.2型材生产特点,（3）断面形状复杂。在轧制过程中存在严重的不均匀变形；孔型各部存在明显的辊径差；非对称断面在孔型内受力、变形不均；断面各分支部分接触轧辊和变形的非同时性；断面各处温度不均匀，而产生轧后冷却收缩不均匀，造成轧件弯曲和扭转；工具磨损也不均匀，轧件尺寸难以精确计算；轧机调整、导卫装置设计、安装复杂。,2020/6/6,26,4.2型材生产特点,（4）轧机结构和轧机布置形式多种多样。在结构型式上：二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能轧机、多辊孔型轧机、Y型轧机、45轧机和悬臂式轧机等。在轧机布置形式上：横列式、顺列式、棋盘式、半连续式及连续式布置等。,2020/6/6,27,4.3型材轧制的咬入条件,一、平辊轧矩形件时的咬入条件二、孔型中轧制时咬入条件以凹型孔型为例：轧件先与槽底接触，类似平辊轧矩形件；轧件先与孔型侧壁接触,2020/6/6,28,型钢轧制的咬入条件,2020/6/6,29,型材轧制中的咬入条件,当轧件先与孔型侧壁接触，这样孔型侧壁对轧件有一个夹持作用，此时，实现轧辊咬入轧件的条件应满足：,2020/6/6,30,型材轧制中的咬入条件,当为90时，即与平辊上轧辊矩形轧件时的咬入条件相同。当角小于90时，极限咬入角增大了倍，这说明孔型中轧制时，孔型侧壁斜度角越小对咬入越有利。,2020/6/6,31,4.4型材轧机及其布置形式,一、型材轧机命名型材轧机一般用轧辊名义直径（或传动轧辊的人字齿轮节圆直径）命名。一个轧钢车间，往往有若干列或若干架轧机，通常以最后一架精轧机的轧辊名义直径作为轧钢车间的标称。,2020/6/6,32,4.4型材轧机及其布置形式,二、型材轧机的分类1.型材轧机按辊数分：二辊：开坯机（二辊可逆式粗轧机、钢坯连轧机）轧边机（万能粗轧机组辅助机架）一般型钢孔型轧制三辊：一般型钢孔型轧制多辊：孔型由三个以上轧槽组成,2020/6/6,33,2.按轧辊名义直径的分类型材轧机按其用途和轧辊名义直径不同可分为轨梁轧机、大型型材轧机、中型型材轧机、小型型材轧机、线材轧机等。,2020/6/6,34,3.按布置形式分（典型布置形式）1）横列式2）顺列式3）布棋式4）半连续式5）连续式,2020/6/6,35,型材轧机的典型布置形式,2020/6/6,36,4.典型布置形式特点1、横列式每列由一台交流电机集中传动数架横列式布置的二辊或三辊式轧机（已被国家冶金局列为1999年淘汰设备）。在一列轧机上进行多道次穿梭轧制。优点：设备简单、造价低、建厂快、产品品种灵活、可生产复杂断面产品、操作简单、小批量多品种适应性强等。,2020/6/6,37,缺点：1）产品尺寸精度不高，品种规格受限制。2）轧件需要横移和翻钢，故长度不能长。间隙时间长，轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制。3）不便于实现自动化。,2020/6/6,38,2、顺列式轧机多为水平立式和多辊轧机顺列布置13个平行纵列中轧机单独传动，每架只轧一道，但不能形成连轧。优点:每架只轧一道，产品尺寸较精度高；每架速度可单独调整，轧机能力可得到发挥，产量较高；机械化、自动化程度较高，调整亦比较方便。,2020/6/6,39,2、顺列式缺点：轧机布置比较分散，机架间的距离加大，厂房很长，轧件温降仍然较大，不适于轧制小型或壁薄的产品；机架数目多，投资大，建厂较慢。,2020/6/6,40,型材轧机的典型布置形式,3、棋盘式既有横列式又有顺列式布置的轧机；粗轧顺列，精轧横列缺点：兼有横列式和顺列式的缺点。,2020/6/6,41,型材轧机的典型布置形式,4、半连续式。介于连轧和其他形式轧机之间。粗、精轧机组之一是连续式，另一组为不连续的布置.优点：布置较紧凑、调整较方便、产量较高电气控制简单、投资较少。,2020/6/6,42,型材轧机的典型布置形式,5、连续式各架轧机纵向紧密排列成为连轧机组。每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道。一根轧件可在数架轧机上同时轧制，各机架间遵循秒流量保持相等原则。,2020/6/6,43,型材轧机的典型布置形式,轧制速度快、产量高；轧机紧密排列，间隙时间短，轧件温降小，对轧制小规格和轻型薄壁产品有利；优点：由于轧件长度不受机架间距限制，故在保证轧件首尾温差不超过允许值的前提下，可尽量增大坯料重量，提高轧机产量和金属收得率。型材轧机的发展方向。缺点：机械和电器设备比较复杂，投资大；所生产的品种受限制。,2020/6/6,44,一、轧制方法1）按轧件运动方式分a穿梭轧法轧件首尾交替进入轧机的轧制。b套轧法轧件始终以一端进入轧机，在相邻机架形成活套的轧制。c连轧法轧件在顺序布置的机架间并保持秒体积流量相等的轧制。,4.5型材轧制生产方法,2020/6/6,45,4.5型材轧制生产方法,2）按变形方式分a孔型轧法钢坯依次通过孔型进行轧制，而后获得所需规格的产品的轧制法。孔型：根据孔型设计要求对上小辊车削成一系列具有一定形状和尺寸的孔槽。,2020/6/6,46,b辊型轧制法即万能轧法轧件在万能轧机中进行轧制而获得所需规格产品的轧制法。适用于轧制H型钢、槽钢、钢轨和钢桩等。与孔型轧法相比，万能轧法的优点是：压下量大、表面质量和性能