连铸设备与工艺

1、5、连铸设备与工艺、连铸设备与工艺5.1连铸主要设备5.2连铸工艺25.1 5.1 连铸主要设备连铸主要设备 5.1.1 5.1.1 概述概述 5.1.2 5.1.2 连铸机机型及特点连铸机机型及特点 5.1.3 5.1.3 连铸基本工艺及设备参数连铸基本工艺及设备参数 5.1.4 5.1.4 连铸机主要设备连铸机主要设备 35.1.1概述模铸模铸p过程：把钢水浇铸在由生铁制造的若干个钢锭模过程：把钢水浇铸在由生铁制造的若干个钢锭模内。内。p本质本质p钢水的热量传递给钢锭模钢水的热量传递给钢锭模p钢由液态（钢水）钢由液态（钢水）固态（钢锭）固态（钢锭）p产品：钢锭产品：钢锭p方法：方法：p上铸

2、法上铸法p下铸法下铸法4n 上铸法上铸法1-钢包钢包2-中间漏斗中间漏斗3-底座底座4-保温帽保温帽5-钢锭模钢锭模上铸法示意图上铸法示意图5n 下铸法下铸法王王1586钢锭的结构钢锭的结构o缩孔缩孔o偏析偏析o晶区晶区7传统的钢材加工流程传统的钢材加工流程 钢锭钢锭钢坯钢坯成型轧制成型轧制 钢材钢材n 初轧（开坯）。初轧机设备庞大，需要很大的初轧（开坯）。初轧机设备庞大，需要很大的电机驱动，投资很大。电机驱动，投资很大。o 炼钢炉容量增大，钢锭重量增加。要求大炼钢炉容量增大，钢锭重量增加。要求大的初轧机。的初轧机。o 能否直接将钢水铸成一根钢坯？能否直接将钢水铸成一根钢坯？ 连铸技术的产生和

3、发展连铸技术的产生和发展8o 连铸的设想最早连铸的设想最早由英国的发明家由英国的发明家Bessemer提出提出（1857年）年）9o 1930年，铜和铝的连续铸造开始应用于生产。年，铜和铝的连续铸造开始应用于生产。o 钢的连铸要困难的多。钢的熔化温度高，导热性差，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，外壳很容易不容易在短时间内形成足够厚的外壳，外壳很容易拉断。拉断。o 40年代德国人年代德国人S.Junghans发明了使结晶器振动发明了使结晶器振动的方法。的方法。o 1947年美国的工程师和投资人年美国的工程师和投资人I.Rossi开发出开发出Jung

4、hans- Rossi连铸机，用来铸钢，获得成连铸机，用来铸钢，获得成功。功。10o 1958年我国的第一台连铸机在重庆第三年我国的第一台连铸机在重庆第三钢铁厂建成。钢铁厂建成。o 5060年代，连铸技术发展缓慢。年代，连铸技术发展缓慢。n 连铸坯的质量不如模铸。连铸坯的质量不如模铸。n 对已经建成的初轧机的依赖。对已经建成的初轧机的依赖。o 70年代初，新日铁大分钢厂实现全连铸，年代初，新日铁大分钢厂实现全连铸，推动了连铸技术的发展。推动了连铸技术的发展。o 凝固理论的研究，使连铸工艺科学化。凝固理论的研究，使连铸工艺科学化。1112连铸的优点连铸的优点(与摸铸比较）与摸铸比较）o提高金属的

5、收得率提高金属的收得率712%。o建设费用降低建设费用降低30%左左右。右。o有助于实现钢铁生产的有助于实现钢铁生产的紧凑化和连续化。紧凑化和连续化。o改善作业环境。改善作业环境。o节约能源及原材料消耗，节约能源及原材料消耗，降低人工费用降低人工费用.131) 1) 连铸机的机型连铸机的机型(1) (1) 按外形分类；按外形分类；5.1.2 5.1.2 连铸机的机型及其特点连铸机的机型及其特点14(2)(2)按铸坯断面分类按铸坯断面分类表表 各种机型浇注的铸坯断面（各种机型浇注的铸坯断面（）机型机型最大断面最大断面mmmm最小断面最小断面mmmm经常浇注断面经常浇注断面mmmm板坯板坯3002

6、64031025001302501807003002000大方坯大方坯600600200200250250450450240280400560小方坯小方坯16016055559090150150圆坯圆坯450450100100200200300300 异型坯异型坯工字型工字型460460120中空坯中空坯450/6100450/6100椭圆型椭圆型120140 15（1 1）立式连铸机：）立式连铸机： 结晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列结晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列 优点：优点： 无弯曲变形、冷却均匀，裂纹少。无弯曲变形、冷却均匀，裂纹少。 夹杂物容易上浮。夹杂物容易上浮。 缺

7、点：缺点： 设备高，建设费用大。设备高，建设费用大。 钢液静压大，容易产生鼓肚。钢液静压大，容易产生鼓肚。2) 2) 机型的特点机型的特点16 结晶器下有垂直段，铸坯通过拉坯辊后（钢水完全凝固结晶器下有垂直段，铸坯通过拉坯辊后（钢水完全凝固或接近完全凝固），用顶弯机使铸坯弯曲，进入圆弧段。或接近完全凝固），用顶弯机使铸坯弯曲，进入圆弧段。 优点：优点： 机身高度比立式低；机身高度比立式低；有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均匀；有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均匀；水平出坯，可以适当加长机身，铸坯的定尺不受限制；水平出坯，可以适当加长机身，铸坯的定尺不受限制；缺点：缺点： 铸坯在一点弯曲，一点矫直，

8、容易形成裂纹；铸坯在一点弯曲，一点矫直，容易形成裂纹；要求全凝固矫直，限制了生产率。要求全凝固矫直，限制了生产率。（2 2）立弯式连铸机）立弯式连铸机机型的特点机型的特点17（3 3）带直线段的弧形连铸机）带直线段的弧形连铸机 有垂直段，夹杂物容易上浮，具有立弯式连铸机的优点；有垂直段，夹杂物容易上浮，具有立弯式连铸机的优点； 多点弯曲。减小应力集中，裂纹少；多点弯曲。减小应力集中，裂纹少； 可在未完全凝固进入弧形段，故可以提高生产率，增大可在未完全凝固进入弧形段，故可以提高生产率，增大拉速。拉速。例如：宝钢板坯连铸机：例如：宝钢板坯连铸机：直线段：直线段： 2.55m2.55m弯曲半径：弯曲

9、半径：48.5/22.5/16.5/12/9.555m48.5/22.5/16.5/12/9.555m矫直半径：矫直半径：9.555/11.5/16/31m9.555/11.5/16/31m连铸机长度：连铸机长度：39.39m39.39m机型的特点机型的特点18（4 4）弧形连铸机）弧形连铸机分为弧形结晶器和直结晶器两种分为弧形结晶器和直结晶器两种优点：优点：机身高度为立式连铸机的机身高度为立式连铸机的1/21/21/3, 1/3, 占地面积和占地面积和立弯式相同，基建费用低；立弯式相同，基建费用低；钢液静压小，鼓肚、裂纹等缺陷少；钢液静压小，鼓肚、裂纹等缺陷少；加长机身容易，可高速浇铸，生产

10、率高；加长机身容易，可高速浇铸，生产率高；机型的特点机型的特点19缺点：缺点：F 机器设备占地面积较立式大；机器设备占地面积较立式大；F 内弧夹杂物容易集聚；内弧夹杂物容易集聚；F 弧形结晶器加工较复杂；弧形结晶器加工较复杂；F 直结晶器在出口处为弧形和直结晶器在出口处为弧形和直线切点，容易漏钢。直线切点，容易漏钢。机型的特点机型的特点20（5 5）椭圆型连铸机（超低头连铸机）椭圆型连铸机（超低头连铸机）优点：优点：机身高度低，厂房高度降低；机身高度低，厂房高度降低；多次变形，每次变形量不大，铸坯多次变形，每次变形量不大，铸坯 质量好；质量好；钢液静压小，坯壳鼓肚量小，质量好。钢液静压小，坯壳

11、鼓肚量小，质量好。缺点缺点 结晶器内夹杂物不能上浮分离，且内弧集聚；结晶器内夹杂物不能上浮分离，且内弧集聚；多半径，连铸机的对弧、安装、调整困难，设备较复杂。多半径，连铸机的对弧、安装、调整困难，设备较复杂。机型的特点机型的特点21（6 6）水平连铸机）水平连铸机o高度仅为立式连铸机的高度仅为立式连铸机的1/10节约基建费用节约基建费用 ；o技术不成熟。技术不成熟。机型的特点机型的特点22 满足钢种和断面规格的要求；满足钢种和断面规格的要求； 满足铸坯的质量要求；满足铸坯的质量要求； 节约建设投资。节约建设投资。3 3） 连铸机机型选择的原则连铸机机型选择的原则23(1)铸坯断面选择的原则铸坯

12、断面选择的原则满足产品质量的要求，不同产品需要满足不同的压缩比。满足产品质量的要求，不同产品需要满足不同的压缩比。压缩比：铸坯断面积和轧材断面积之比。压缩比：铸坯断面积和轧材断面积之比。 5.1.3 5.1.3 连铸基本工艺及设备参数连铸基本工艺及设备参数 最终产品无缝钢管型材厚板薄板连铸坯圆坯方坯板坯板坯满足产品机械性能要求的压缩比1.53.23.02.54.03.0具有一定安全系数的最小压缩比4.04.04.04.0目前使用的压缩比4.08.04.035表表: 各种产品要求的压缩比各种产品要求的压缩比24p 与炼钢能力合理匹配 大转炉-大板坯,大方坯;小转炉小方坯p 与轧机组成、轧材品种和

13、规格相匹配 小方坯高速线材轧机线材 板坯中厚板轧机中厚板p 适合连铸工艺要求 采用浸入式水口，方坯最小尺寸120X120mm铸坯断面选择的原则铸坯断面选择的原则25(2)(2)连铸机的流数连铸机的流数o 铸机流数计算公式FvGN N铸机流数G-钢包容量F铸坯断面面积V- 平均拉速 钢包浇注时间26（3）连浇炉数o 一个中间包连续浇注的炉数一个中间包连续浇注的炉数27（4）连铸机的弧形半径o 铸机的弧形半径：弧形半径大，矫直变形率减小；但铸机高度增加，设备投资增大；钢水静压力大，铸坯鼓肚变形量增大。o 按铸坯断面确定n小方坯连铸机 R(3040)Dn大方坯连铸机 R=(3050)Dn板坯连铸机

14、R=(4050)Do 按钢种确定n普碳钢和低合金钢 R=(3040)Dn优质钢和高合金钢 R（4050）Do 按凝固计算确定：完全凝固，允许变形速率28（5）冶金长度o 铸坯的液芯长度n 结晶器钢液面到铸坯中心液相完全凝固点的长度。 224 KvDL p 冶金长度：结晶器内钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的长度。29 （6）设计拉速o 最大理论拉速n按结晶器出口处坯壳厚度计算tkn按铸机的冶金长度计算vlkD 2130设计拉速o 影响因素n 钢种影响n 铸坯断面的影响n 结晶器出口处坯壳厚度n 拉速对铸坯质量的影响31实际拉坯速度实际拉坯速度影响因素：影响因素：（1 1）铸坯断面大小）铸坯断面

15、大小（2 2）钢种）钢种（3 3）浇铸温度）浇铸温度（4 4）铸坯质量）铸坯质量（5 5）冶金长度、保护渣、结晶器振动等。）冶金长度、保护渣、结晶器振动等。325.1.4 连铸机主要设备连铸机主要设备33钢包：钢包： 盛钢液盛钢液 保温性要好保温性要好 容量要和炼钢炉的容量相匹配。容量要和炼钢炉的容量相匹配。 底部吹氩搅拌，均匀成分和温度，去底部吹氩搅拌，均匀成分和温度，去除夹杂物。除夹杂物。（1 1）钢包及支撑装置）钢包及支撑装置3435钢包回转台：钢包过跨，快速换包钢包回转台：钢包过跨，快速换包钢包及支撑装置钢包及支撑装置36q中间包：保持一定的浇铸速度、控制钢水流的中间中间包：保持一定的

16、浇铸速度、控制钢水流的中间容器。容器。 储存钢液（换钢包）储存钢液（换钢包） 分配钢液分配钢液 （分流）（分流） 保温保温 中间包冶金功能：挡墙、吹气、过滤及加热中间包冶金功能：挡墙、吹气、过滤及加热（2）中间包及其支撑装置）中间包及其支撑装置3738 中间包车中间包车升降机构升降机构走行机构走行机构横向走行机构横向走行机构摆槽机构摆槽机构卷曲电缆卷曲电缆39结晶器结晶器 的作用：的作用： 规定铸坯形状；规定铸坯形状； 强制钢水冷却，保证形成足够强度和厚度的强制钢水冷却，保证形成足够强度和厚度的均匀坯壳。均匀坯壳。（3）结晶器及其振动装置）结晶器及其振动装置对结晶器的要求对结晶器的要求: :1

17、 1、良好导热性；、良好导热性；2 2、好的刚性，便于拆装，且易于加工；、好的刚性，便于拆装，且易于加工；3 3、较好的耐磨性及抵抗热应力；、较好的耐磨性及抵抗热应力；4 4、重量轻，便于振动。、重量轻，便于振动。40化化学学成成分分，机机 械械 性性 能能铜铜其其它它抗抗张张强强度度N/mm2屈屈服服强强度度N/mm2延延伸伸率率硬硬度度HB导导电电率率(20)99.920040404598C Cu u+Ag 99.9Ag 0.07-0.12250200108098C Cu u+ +Ag 99.9Ag 0.07-0.12P 0.004-0.01525020015808598.0Cr 0.5-

18、1.5350280101108098.0Cr 0.5-1.5Zr 0.08-0.33502801011070铜和铜合金的技术特性铜和铜合金的技术特性 结晶器的材质结晶器的材质41结晶器形式结晶器形式结晶器按形式可以分三种：结晶器按形式可以分三种：1 1、整体式、整体式2 2、铜管式、铜管式3 3、组合式、组合式42整体式结晶器整体式结晶器整体式结晶器是用一块铜锭制成，靠近内腔表面的四周钻有许多冷却水通道。这种结晶器刚性好，成本高，难于修理，近来很少采用。结晶器结构如下图所示。43铜管式结晶器铜管式结晶器它是由弧形铜管、钢质外套和足辊等几部分组成。铜管外面套者钢质外罩，形成57mm水逢。44 组

19、合式组合式大方坯、矩形坯和大方坯、矩形坯和板坯采用此类结晶板坯采用此类结晶器。器。由由4 4块复合壁板组装而成，每块壁板由一块铜板内壁和一块钢板外壳用螺栓块复合壁板组装而成，每块壁板由一块铜板内壁和一块钢板外壳用螺栓联接而成。铜板上铣出许多沟槽，在铜板与钢板之间形成冷却水缝。联接而成。铜板上铣出许多沟槽，在铜板与钢板之间形成冷却水缝。组合式结晶器组合式结晶器45可调宽度结晶器可调宽度结晶器 46结晶器的设计参数结晶器的设计参数 断面尺寸断面尺寸: : 结晶器的断面尺寸应比铸坯公称尺结晶器的断面尺寸应比铸坯公称尺 寸大寸大1 13 3。结晶器长度结晶器长度: : 根据结晶器出口坯壳厚度确定，出根

20、据结晶器出口坯壳厚度确定，出 口坯壳厚度应大于口坯壳厚度应大于8 815mm15mm。从钢液面到结晶器顶面一般留从钢液面到结晶器顶面一般留100mm100mm，故实际结晶，故实际结晶 器长度器长度L L100100 47结晶器倒锥度结晶器倒锥度 方坯：方坯： = (S1S2)/S1100板坯：板坯： = (L1L2)/L1100倒锥度过小，坯壳过早脱离结晶器壁，影响传热；倒锥度过小，坯壳过早脱离结晶器壁，影响传热； 倒锥度过大，摩擦阻力增加，加速结晶器磨损。倒锥度过大，摩擦阻力增加，加速结晶器磨损。根据经验，对方坯结晶器倒锥度取根据经验，对方坯结晶器倒锥度取0.40.40.8%0.8%， 对板

21、坯结晶器倒锥度取对板坯结晶器倒锥度取0.50.51.0%1.0%。48结晶器的润滑结晶器的润滑 润滑油润滑油 主要用于敞开浇铸的小方坯。用时部分润滑油燃烧，主要用于敞开浇铸的小方坯。用时部分润滑油燃烧， 大部分润滑油沿结晶器流下，形成一层薄油膜，起到大部分润滑油沿结晶器流下，形成一层薄油膜，起到 润滑作用。润滑作用。保护渣保护渣 作用：作用：1)1)结晶器内钢水上表面与空气隔绝；结晶器内钢水上表面与空气隔绝； 2)2)吸收钢水中的夹杂物；吸收钢水中的夹杂物； 3)3)控制坯壳与结晶器壁间的传热；控制坯壳与结晶器壁间的传热； 4)4)润滑。润滑。49结晶器振动装置结晶器振动装置 对结晶器振动的要

22、求：对结晶器振动的要求： 有效地防止粘结性拉漏；有效地防止粘结性拉漏； 得到良好的铸坯表面得到良好的铸坯表面( (光滑、浅的振痕光滑、浅的振痕);); 准确地实现圆弧轨迹，不产生过大的加准确地实现圆弧轨迹，不产生过大的加 速度引起的冲击和摆动；速度引起的冲击和摆动； 制造、安装和维护方便，便于处理事故。制造、安装和维护方便，便于处理事故。50 同步振动同步振动 特点是结晶器在下降时与铸坯同步运动，然特点是结晶器在下降时与铸坯同步运动，然后再以三倍拉速的速度上升，即：后再以三倍拉速的速度上升，即：上升时：上升时：VmVm3V3V下降时：下降时：VmVmV V式中，式中，V V：拉速，：拉速，m/

23、minm/min Vm Vm：结晶器运动速度，：结晶器运动速度，m/minm/min结晶器振动方式结晶器振动方式 51采用同步振动方式，结晶器在由下降转为上升时，转折采用同步振动方式，结晶器在由下降转为上升时，转折点处速度变化很大，影响结晶器的平稳性，机构也复杂，点处速度变化很大，影响结晶器的平稳性，机构也复杂，已不再应用。已不再应用。52 负滑脱振动负滑脱振动负滑脱振动先是结晶器以稍大于拉速的速度下降，然后再以较高的速度上升。负滑脱振动先是结晶器以稍大于拉速的速度下降，然后再以较高的速度上升。V2=（1+ ）V，V2 结晶器下降速度结晶器下降速度 负滑脱率负滑脱率V1=（2.8-3.2）V，

24、V1 结晶器上升速度结晶器上升速度负滑脱振动是同步振动的一种改进，加速度有所降低，有利于愈合因粘结而负滑脱振动是同步振动的一种改进，加速度有所降低，有利于愈合因粘结而被拉裂的坯壳。被拉裂的坯壳。结晶器振动方式结晶器振动方式 53负滑脱振动是同步振动的一种改进，加速度有所降低，有利于愈合因粘结而负滑脱振动是同步振动的一种改进，加速度有所降低，有利于愈合因粘结而被拉裂的坯壳。被拉裂的坯壳。54负滑动振动的主要特点负滑动振动的主要特点: : 结晶器下降速度稍大于拉速，因此在结晶器下降时坯壳结晶器下降速度稍大于拉速，因此在结晶器下降时坯壳 中产生压应力，有利于防止裂纹，中产生压应力，有利于防止裂纹，

25、也有利于脱模。也有利于脱模。 式中，式中， ：负滑动率；：负滑动率； VmVm：结晶器运动速度；：结晶器运动速度；VcVc：拉速；：拉速；100VcVcVm 目前一般取目前一般取5 51010，负滑动时间一般取整个周期的，负滑动时间一般取整个周期的6060左右。左右。结晶器振动方式结晶器振动方式 55 结晶器在上升和下降的转折点处，速度变化比较缓和，结晶器在上升和下降的转折点处，速度变化比较缓和，有利于提高运动的平稳性。有利于提高运动的平稳性。结晶器上升时坯壳承受拉应力，下降时承受压应力，因此结晶器上升时坯壳承受拉应力，下降时承受压应力，因此在确定振动参数时，应使开始下降时的加速度在确定振动参

26、数时，应使开始下降时的加速度a a2 2大些，开大些，开始上升时的加速度始上升时的加速度a a1 1小些。小些。比值：比值：K Ka a2 2/a/a1 12 23 3 结晶器振动方式结晶器振动方式 56 正弦正弦振动振动最普遍的振动方式，结晶器在整个过程速度一直在变最普遍的振动方式，结晶器在整个过程速度一直在变化，既铸坯与结晶器臂间时刻存在相对运动，且结晶化，既铸坯与结晶器臂间时刻存在相对运动，且结晶器下降时，还有一段负滑动。最大特点是用简单的偏器下降时，还有一段负滑动。最大特点是用简单的偏心轮就能实现，设计制造都很容易。易实现高频小振心轮就能实现，设计制造都很容易。易实现高频小振幅幅。结晶

27、器振动方式结晶器振动方式 5758特点：特点： 没有稳定的速度阶段没有稳定的速度阶段; ; 结晶器与铸坯之间没结晶器与铸坯之间没 有同步运动阶段，但有同步运动阶段，但 有有一小段一小段 负滑动时间；负滑动时间； 过渡平稳，没有很大冲击；过渡平稳，没有很大冲击； 因加速度小，有可能提高振动频率；因加速度小，有可能提高振动频率； 正弦振动是通过偏心轮实现的，制造比较容易。正弦振动是通过偏心轮实现的，制造比较容易。结晶器振动方式结晶器振动方式 59结晶器的振动参数：结晶器的振动参数： 周期：结晶器上下振动一次的时间为振动的周期，用周期：结晶器上下振动一次的时间为振动的周期，用T T 表示，表示，频率

28、：结晶器每分钟振动的次数，用频率：结晶器每分钟振动的次数，用f f表示，次表示，次/min/min振幅：结晶器从水平位置运动到最高或最低位置所移动振幅：结晶器从水平位置运动到最高或最低位置所移动 的距离，用的距离，用S S表示，表示，mm.mm.结晶器振动方式结晶器振动方式 60 频率高对防止拉漏、提高拉速和减轻振痕有利频率高对防止拉漏、提高拉速和减轻振痕有利 目前采用：目前采用： 0 0250250次次/min/min，已开始采用，已开始采用400400次次/min/min或更高的或更高的频率。频率。 振幅小，结晶器钢水表面波动小，铸坯表面振痕振幅小，结晶器钢水表面波动小，铸坯表面振痕小小

29、通常通常 在在25mm25mm以下，多偏于下限。已有取以下，多偏于下限。已有取2 24mm4mm的。的。结晶器振动方式结晶器振动方式 61 结晶器非正弦波振动结晶器非正弦波振动结晶器的振动对润滑、防止拉漏以及铸坯表面结晶器的振动对润滑、防止拉漏以及铸坯表面 质量均具有重要的影响，非正弦波振动已为板质量均具有重要的影响，非正弦波振动已为板 坯连铸和薄板坯连铸广泛采用。坯连铸和薄板坯连铸广泛采用。任意波形的振动，典型为液压振动任意波形的振动，典型为液压振动结晶器振动方式结晶器振动方式 62液压振动的优点：液压振动的优点：连铸中可以调整振幅；连铸中可以调整振幅；易于采用高频率、小振幅振动；易于采用高

30、频率、小振幅振动；振动精度高；振动精度高；可根据反馈信息调整振动参数；可根据反馈信息调整振动参数；可以采用非对称波形，及非正弦波并可以调整波可以采用非对称波形，及非正弦波并可以调整波形的非对称程度。形的非对称程度。63德国德国ThyssenThyssen公司公司RuhrortRuhrort厂采用非正弦波振动后的结果：厂采用非正弦波振动后的结果：摩擦力减少了摩擦力减少了10102020；铸坯表面振痕深度减少了铸坯表面振痕深度减少了3030；结晶器窄边磨损减少，铜板寿命增加到结晶器窄边磨损减少，铜板寿命增加到 17001700炉；炉；表面裂纹敏感钢种铸坯的表面清理率减表面裂纹敏感钢种铸坯的表面清理

31、率减 少了少了2727(65000(65000吨吨/ /年年). ).64振动参数对铸坯质量的影响振动参数对铸坯质量的影响频率提高，振痕深度减小，振幅增大，振痕深度增加，频率提高，振痕深度减小，振幅增大，振痕深度增加，频率由频率由100100次次/ /分增加到分增加到300300次次/ /分，振痕深度由分，振痕深度由0.3mm0.3mm到到0.1mm0.1mm，在一定的频率下，如，在一定的频率下，如200200次次/ /分，分，振幅由振幅由3mm3mm提高到提高到8mm8mm时，振痕深度由时，振痕深度由0.25mm0.25mm增增加到加到0.45mm0.45mm；负滑动时间增大，振痕深度增加，

32、负滑动时间由负滑动时间增大，振痕深度增加，负滑动时间由0.05s0.05s增加到增加到0.25s0.25s时，振痕深度由时，振痕深度由0.1mm-0.2mm0.1mm-0.2mm增加到增加到0.4mm-0.6mm0.4mm-0.6mm；负滑动时间对横裂纹指数有很大影响，负滑动时间从负滑动时间对横裂纹指数有很大影响，负滑动时间从0.26s0.26s增加到增加到0.29s0.29s，横裂纹指数由，横裂纹指数由0.30.3增加到增加到1 1。65要求：要求： 冷却效率高，传热快冷却效率高，传热快 均匀冷却，表面温度均匀均匀冷却，表面温度均匀 支撑导向部件有足够的强度和刚度支撑导向部件有足够的强度和刚

33、度 各段对中准确各段对中准确 快速更换快速更换（4）二次冷却区）二次冷却区作用：作用：采用直接喷水冷却铸坯，使铸坯加速凝固；采用直接喷水冷却铸坯，使铸坯加速凝固；通过夹棍和侧导棍，对带有液芯的铸坯起支撑作用，防止并限制铸坯通过夹棍和侧导棍，对带有液芯的铸坯起支撑作用，防止并限制铸坯发生鼓肚、变形和漏钢事故；发生鼓肚、变形和漏钢事故；对引锭杆起导向和支撑作用；对引锭杆起导向和支撑作用；对带直结晶其的直弧形连铸机，完成对铸坯的顶弯作用。对带直结晶其的直弧形连铸机，完成对铸坯的顶弯作用。66板坯连铸机板坯连铸机67二冷区系统二冷区系统 作用：作用： 带液芯铸坯借助于水或气水直接冷却，直至完带液芯铸坯

34、借助于水或气水直接冷却，直至完全凝固后，进入矫直区全凝固后，进入矫直区 引导、支承铸坯，防止铸坯变形引导、支承铸坯，防止铸坯变形 对引锭杆起支撑、导向对引锭杆起支撑、导向 弧形连铸机对铸坯顶弯弧形连铸机对铸坯顶弯 部分拉坯部分拉坯 分段矫直分段矫直 排出水蒸汽排出水蒸汽68二冷区系统二冷区系统 对二冷区系统的要求：对二冷区系统的要求：(1)在高温铸坯作用下有足够的强度和刚度；在高温铸坯作用下有足够的强度和刚度；(2)结构简单、调整方便、能适应改变铸坯断结构简单、调整方便、能适应改变铸坯断面的要求；面的要求；(3)能按要求调整二冷区水量，以适应改变铸能按要求调整二冷区水量，以适应改变铸坯断面、钢

35、种、浇注温度和拉坯速度的变化。坯断面、钢种、浇注温度和拉坯速度的变化。 类型：类型： 箱式箱式 房式房式69二冷区系统二冷区系统 箱式：箱式： 早期结构早期结构 封闭扇形段箱体连接封闭扇形段箱体连接 所有支撑导向、冷却水喷嘴都装在封闭箱体内所有支撑导向、冷却水喷嘴都装在封闭箱体内 风机直接从箱体内抽走蒸汽风机直接从箱体内抽走蒸汽 特点：特点： 刚性好刚性好 占空间小占空间小 抽气方便抽气方便 观察不方便观察不方便70二冷区系统二冷区系统 房式：房式： 夹辊全部布置在牌坊结构上夹辊全部布置在牌坊结构上 二冷区由若干段开式机架组成二冷区由若干段开式机架组成 周围用钢板焊接成封闭房室周围用钢板焊接成

36、封闭房室 特点特点 结构简单结构简单 观察方便观察方便 风机容量大风机容量大 占空间大占空间大71二冷区系统二冷区系统 二次冷却喷嘴及其布置二次冷却喷嘴及其布置 喷嘴类型喷嘴类型 压力喷嘴压力喷嘴 气水冷却喷嘴气水冷却喷嘴 喷嘴的布置喷嘴的布置 小方坯小方坯 大方坯大方坯 大板坯大板坯72二冷区系统二冷区系统 压力喷嘴压力喷嘴 依靠冷却水自身压力将水雾化成水滴依靠冷却水自身压力将水雾化成水滴 表面温度小于表面温度小于3000C时，冷却效率大于时，冷却效率大于80% 表面温度大于表面温度大于3000C时，冷却效率小于时，冷却效率小于20% 实际表面温度远高于实际表面温度远高于3000C，冷却效果

37、较差，冷却效果较差 但结构简单但结构简单73二冷区系统二冷区系统74二冷区系统二冷区系统 气水冷却喷嘴气水冷却喷嘴 利用高压空气和水从不同角度汇合，用高压空利用高压空气和水从不同角度汇合，用高压空气的能量雾化水滴气的能量雾化水滴 冷却效果好冷却效果好 不易堵塞不易堵塞 节水节水 结构复杂结构复杂 用于大方坯、板坯等用于大方坯、板坯等 两种类型：两种类型： 单孔型单孔型 双孔型双孔型75二冷区系统二冷区系统 气水冷却喷嘴气水冷却喷嘴 利用高压空气和水从不同角度汇合，用高压空利用高压空气和水从不同角度汇合，用高压空气的能量雾化水滴气的能量雾化水滴 冷却效果好冷却效果好 不易堵塞不易堵塞 节水节水

38、结构复杂结构复杂 用于大方坯、板坯等用于大方坯、板坯等 两种类型：两种类型： 单孔型单孔型 双孔型双孔型76二冷区系统二冷区系统77二冷区系统二冷区系统78二冷区系统二冷区系统 小方坯连铸机的二冷系统小方坯连铸机的二冷系统 结晶器下面一段，只有喷水管，结晶器下面一段，只有喷水管，无支撑导辊。无支撑导辊。 根据三点决定一圆的原理，在导根据三点决定一圆的原理，在导向段有三个支撑辊足以控制刚性引向段有三个支撑辊足以控制刚性引锭杆的走向锭杆的走向 从结晶器下约从结晶器下约200300有一对有一对可调导向辊，用于调节引锭头进人可调导向辊，用于调节引锭头进人结晶器下口的位置，从调节辊到拉结晶器下口的位置，

39、从调节辊到拉矫机第一对辊间，根据弧形半径大矫机第一对辊间，根据弧形半径大小，一般设小，一般设24个支承辊，为控个支承辊，为控制引锭杆或铸坯跑偏，可在托辊上制引锭杆或铸坯跑偏，可在托辊上加突缘。加突缘。79二冷区系统二冷区系统 板坯连铸机的二冷系统板坯连铸机的二冷系统 板坯连铸机的铸坯导向装置比方坯连铸机复杂板坯连铸机的铸坯导向装置比方坯连铸机复杂得多。得多。 如图所示现代直弧形板坯连铸机的铸坯导向装如图所示现代直弧形板坯连铸机的铸坯导向装置。置。 一流连铸机的铸坯导向区域从结晶器下口到最一流连铸机的铸坯导向区域从结晶器下口到最后一对夹辊间的主体设备由一个弯曲段和许多后一对夹辊间的主体设备由一个

40、弯曲段和许多个标准模块式扇形段及扇形段底座组成。个标准模块式扇形段及扇形段底座组成。 其他还有驱动装置、扇形段更换导轨、漏钢保其他还有驱动装置、扇形段更换导轨、漏钢保护板、二冷蒸汽排出及流体系统等相关部分。护板、二冷蒸汽排出及流体系统等相关部分。80二冷区系统二冷区系统 弯曲段弯曲段 位于结晶器下方位于结晶器下方 作用：作用： 对液芯铸坯和引锭杆进行支承和引导对液芯铸坯和引锭杆进行支承和引导 对液芯铸坯表面进行强制喷水或气水雾化冷对液芯铸坯表面进行强制喷水或气水雾化冷却却 将垂直形热铸坯经连续弯曲（或多点弯曲）将垂直形热铸坯经连续弯曲（或多点弯曲）成圆弧形铸坯后，引导至连铸机的标准弧形成圆弧形

41、铸坯后，引导至连铸机的标准弧形段中。段中。81二冷区系统二冷区系统 扇形段扇形段 根据工艺设计的冶金长度、辊列布置的辊数及根据工艺设计的冶金长度、辊列布置的辊数及直径大小分为若干个扇形段直径大小分为若干个扇形段 分别布置在弧形段、矫直段和水平段内分别布置在弧形段、矫直段和水平段内 每个扇形段均由内、外弧框架，内、外弧连接每个扇形段均由内、外弧框架，内、外弧连接装置，夹紧装置，压下装置，厚度调节装置，装置，夹紧装置，压下装置，厚度调节装置，传动装置，辊子装配件及流体系统等部件构成。传动装置，辊子装配件及流体系统等部件构成。82（5）铸坯导向和拉坯矫直机）铸坯导向和拉坯矫直机 作用：作用：拉坯拉坯

42、矫直矫直送引锭杆，调节拉速送引锭杆，调节拉速 引锭杆：引锭杆：开浇时的凝固底板开浇时的凝固底板传递拉坯力传递拉坯力 83（6）切割装置）切割装置 作用：定尺、切割。作用：定尺、切割。 方式：火焰、机械方式：火焰、机械 火焰切割火焰切割 设备轻，不受断面限制，切口齐，有金设备轻，不受断面限制，切口齐，有金 属损耗；属损耗； 机械切割：机械切割： 切割速度快切割速度快无金属损耗无金属损耗操作安全可靠操作安全可靠设备投资大，重量较大。设备投资大，重量较大。5.2 5.2 连铸工艺连铸工艺 5.2.1 5.2.1 钢水准备钢水准备 5.2.2 5.2.2 连铸操作工艺连铸操作工艺855.2.1 5.2

43、.1 钢水准备钢水准备-钢水温度的控制钢水温度的控制过热度对连铸生产的影响过热度对连铸生产的影响高过热度高过热度拉速低拉速低增加拉漏危险形增加拉漏危险形柱状晶发达，中心等轴柱状晶发达，中心等轴晶区小晶区小中心偏析加重中心偏析加重有利于夹杂物上浮有利于夹杂物上浮低过热度低过热度拉速高拉速高拉漏几率小拉漏几率小柱状晶区小，等轴晶区柱状晶区小，等轴晶区大大中心偏析减轻中心偏析减轻夹杂物上浮困难夹杂物上浮困难86 T过程过程= T1+ T2+ T3+ T4+ T5浇铸过程钢水温度变化示意图浇铸过程钢水温度变化示意图钢水准备钢水准备- -钢水温度的控制钢水温度的控制钢水传递过程中温度变化规律钢水传递过程中温度变化规律87钢水准备钢水准备-钢水温度的控