有色金属熔炼与铸锭电子课件项目九

1、第九章 有色金属铸锭技术9.1铁模铸锭技术9.2立式连续及半连续铸锭技术9.3卧式连铸技术9.4线坯连铸及连铸连轧技术9.5电磁铸锭技术9.6其他铸锭技术9.1铁模铸锭技术立模铸锭（铁模、水冷模）；斜模铸锭；无流铸锭；平模铸锭。9.2立式连续及半连续铸锭技术一、铸锭机，包括：铸锭升降机构、地坑及冷却水井、结晶器。按传动机构的不同，铸锭机可分为：丝杆传动式连铸机、油压式连铸机、钢丝绳式连铸机、链条式连铸机、辊轮式连铸机。丝杆传动式铸锭机的特点：设备运行平稳、牵引力较大，但设备制造、维护较复杂，丝母易磨损，造价较高。钢丝绳传动式铸锭机的特点：设备结构简单、运行平稳、造价较低、载重量大，但升降底盘移

2、动不够平稳，钢绳粘上金属液不易清理，且易断损，酿成事故。油压式连铸机的特点：运行平稳，可任意调速，适用于小铸锭，但设备制造、维修困难，铸造速度会变化，易漏油。二、结晶器 1、整体式结晶器：一般用于Cu合金扁锭上。组成：压板、模体（T2）、托板。2、组合式结晶器：一般用于Cu、Al及其合金圆锭，Al及其合金扁锭上。（1）圆锭用结晶器，组成：内套 Cu : T2、铜合金、石墨，Al : LD5、LY11 。外壳 铸铁、钢、锻Al。（2）Al及其合金扁锭用结晶器。立式直接水冷半连续铸锭DC铸锭（Vertical Direct Chill Casting） 铸锭在结晶器内开始，从液态到固态室温，先后要

3、受到两次冷却作用（也有仅有一次或三次的冷却方式）。a段：一次冷却作用，间接冷却。其作用使铸锭成型，形成足够厚的凝壳。特点：径向导热、径向结晶。间接冷却 冷却强度弱只导走1520%热量。径向结晶凝壳薄易产生拉裂（横向裂纹）。b段：凝壳收缩 空气隙二次加热和重熔反偏析瘤、粗晶格带。c段：二次冷却作用，直接冷却。其作用促进轴向凝固，获得致密组织。 特点：轴向导热、轴向结晶。直接冷却冷却强度大导走7080%热量，易产生裂纹（非横向裂纹）。轴向结晶使液穴浅平。一次冷却能力有限，DC法铸锭的凝固结晶主要由二次冷却水完成。 9.3卧式连铸技术一、水平连铸原理 铜液进入结晶器后，受一次冷却水的冷却作用形成一层

4、凝固壳，并开始凝固收缩。由于自重作用，铸锭下侧紧贴结晶器壁，冷却强度较大；而上侧由于收缩，离开结晶器壁并形成空气隙，散热条件差，冷却强度小。同时，由于液穴内热液体的对流作用，热量上浮，因而铸锭下侧的结晶优于上侧（铸锭上部凝固滞后于下部），下侧的柱状晶比上侧发达，导致：（1）液穴底部偏离几何中心向上移动，造成液穴形状不对称。（2）结晶组织中心上移，偏离几何中心，造成组织分布不均。 二、卧式连铸技术特点（1）浇铸系统封闭，可避免熔体的二次氧化和吸气，对环境污染小；（2）无需人工控制液流，自动化程度高；（3）设备水平布置，无需高大厂房及深井，设备操作、维修方便；（4）投资少，见效快；（5）铸锭质量好

5、（尤其表面质量）。9.4线坯连铸及连续铸锭技术一、概述 锭是炼钢生产过程中最后一个重要工序。炼钢炉炼好的钢液,除了极少部分直接用于铸造外,绝大多数都要铸成钢锭,然后送至轧钢车间轧成各种钢材。 铸锭方法有钢锭模法和连续铸锭法。钢锭模法是将盛钢桶中的钢液注入在予先准备好的钢锭模中,钢锭冷却后从模中脱出,并送往轧钢车间。 连续铸锭法是新发展的铸钢工艺。连续铸钢是从本世纪六十年代发展成熟起来的炼钢生产铸锭工艺新技术。其简单原理是将冶炼好的钢水注人中间罐再连续不断地注人连续铸钢机的结晶器内,然后逐步冷却凝固、剪断成钢坯。 用这种方法生产铸坯是连续不断的,理论上可以达到无限长。 用连续铸钢技术生产钢坯,可

6、以省掉模铸钢锭的许多工序,不需要复杂的初轧机设备,是解决开坯问题的一个重要途径。目前工业生产上使用的连续铸钢机主要型式有立式、立弯式、弧型、椭圆型。其中弧型连铸机应用最为广泛。 具有设备高度低、速度快、投资省等优点。弧型连续铸钢机主要组成部分有:中间罐、结晶器、二次冷却区,拉辊矫直机、切割设备、运输辊道及其辅助设备铸锭与连续铸钢 铸锭是炼钢生产过程中最后一个重要工序。二、Properzi法技术特点 第二次世界大战之后,Properzi连铸连轧机开始用于生产有色金属杆材。起先用于生产铅和锌,后来用于生产铝杆。目前,在世界各地已有一百五十条这种连铸连轧生产线用于生产铝及铝合金杆。美国和苏联取得的成

7、就 1963年,首先在美国和苏联有两台连铸连轧设备用于生产铜杆,当然铜杆的生产是在大量铝杆生产线的成功操作经验中取得了有益借鉴。三、SCR法技术特点相对于SNCR工艺，SCR工艺具有如下特点： 工作温度低。SNCR法工作温度大于850，而SCR法的工作温度范围为：225420，无需GGH，投资和运行成本较低。 脱硝效率高。SNCR法脱硝率仅为30左右，而SCR工艺可高达90以上。 反应产物是氮气和水，不会出现二次污染。 具有多种布置方式：高温高含尘布置方式（省煤器后、空预器前）、中温低含尘方式（除尘器后，烟囱前）、低温低含尘布置方式（湿法脱硫后，烟囱前） 提供尿素、氨水和纯氨等三种还原剂供应方

8、式； 出口氨气逃逸率 3ppm（ppm十万分之一），不会引起二次污染； SO2氧化率 1。9.5电磁铸锭技术 依赖于连续压向铸锭液穴的侧向电磁压力作用使熔体连续成型的铸锭工艺。 电磁铸锭的基本原理如图所示，电流I流经感应线圈时，在液穴中便产生了感应电流I2，电流I2与I1产生的磁场H之间形成一种从液穴外围连续压向液穴的力即电磁推力F，而液态金属便依赖电磁推力作用而成型。实现电磁成型时，在磁场中，只有沿液体金属柱的高度h上的电磁推力F大于或等于液态金属静压力p时，才能保证整个液体金属柱不流散；同时，只有沿液体金属柱高度h上的电磁推力F全部等于各对应点的金属静压力户时，才能保证金属液柱为垂直状态，

9、液态金属柱表面上金属静压力p=h，式中为金属的密度，欲使金属液柱呈垂直圆柱，必须使各对应点的电磁推力F=h。但当感应线圈串联各匝中流过同样电流时，不能保持电磁推力沿高度的变化率为。因此，在装置中安装上一个电磁屏蔽。电磁推力表征式：式中F为电磁推力；L为感应线圈高度；w为感应线圈匝数；Q为自由变量、及a决定的函数(与电流频率，电磁结晶器结构有关的函数)。 电磁成型不同于金属结晶器铸锭，电磁成型的特点是：液体金属与固体工具之间不相互接触、不相互摩擦，因此，不产生拉痕和拉裂的缺陷；同时也不产生偏析、结疤和冷隔等缺陷，表面质量大大改善，可以不铣面(见锭坯铣面)，减少铣面损失3%；结晶组织明显细化，晶粒度在一级以上；力学性能相应提高；化学成分均匀，偏析少；铸造速度比用金属结晶器铸锭高出10