连铸连轧-绪论34页-SN.ppt

1、第一章：绪 论,主讲教师：闵 义 2008.092008.10,连 铸 连 轧,Tel024-83687720 Email：,钢铁制造工艺流程,连铸的定义 连铸：将一包或多包钢水经一组特殊的冷却装置连续地浇铸成一定断面形状的钢坯的工艺过程。 由钢水到半成品钢坯的加工过程中，凝固是关键环节，在很大程度上影响了产品的均匀性及其最终性质。 浇铸工艺的选择不仅关系到产品质量，而且决定了生产成本。 浇铸工艺主要为模铸和连续铸钢（连铸）； 模铸为液态分割，连铸为固态分割。,连铸的优越性 成材率高，较模铸高10%12%； 生产工序简化，省去了模铸中钢锭塞棒、加热和开坯等工序，节约人

2、力和能源，成本降低20%； 优化生产工艺流程，使全连续和自动化操作成为可能； 可实现与轧钢良好的衔接，使连铸连轧成为可能； 产品质量好、性质均匀 ； 节约场地，改善工作环境。,连铸的应用基础,提高生产率，降低成本，环境友好的要求； 技术进步的促进作用 对凝固现象的透彻理解，指导铸机的设计与改进； 耐火材料、辅助材料和凝固过程控制技术的不断改进； 炼钢技术的进步。,连铸钢产量,1970 年， 世界连铸比为4%，目前为90%，连铸钢产量增加很快。 2001 年的8. 50 亿t ； 2002 年的9. 04 亿t，增长6.2%； 2003 年底达到9. 65 亿t，比上年增长6. 8%； 2004

3、 年粗钢产量为10. 50 亿t， 增长8. 8%； 2007年为13亿t，其中中国为4.89亿t。 中国占连铸钢产量的23. 72%，其次是日本，为12. 76%， 美国第三，占10. 38%。中国2007年的连铸比达到98%以上。,世界连铸比和近年连铸钢产量,连铸过程简述 按结晶器类型分，可分为固定式连铸和随动式连铸两种。 固定式连铸：就是以水冷的底部敞口的固定铜结晶器为特征的“常规”连铸方式； 随动式连铸：是指轮式、轮带式、履带式等结晶器随铸坯一起运动的连铸方式。 而本课程涉及的内容都是建立在固定式连铸基础上的。这也是目前实际生产中大规模采用的。,装有钢水的钢包被运到连铸机上方回转台上；

4、 钢水通过钢包底部的水口注入到中间包内； 打开中间包塞棒或滑动水口，钢水流入下口由引锭杆头封堵的水冷结晶器内； 在结晶器内，钢水沿其周边逐渐冷凝成钢壳。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，同时启动拉坯机和结晶器振动装置，使带有液心的铸坯进入零段； 在这里铸坯一边下行，一边经受二次冷却区中许多按一定规律布置的喷嘴喷出的雾化水的强制冷却继续凝固； 当引锭杆出拉坯矫直机后将其与铸坯脱开； 铸坯被矫直且完全凝固后，由切割装置将其切成定尺； 最后由出坯装置特定尺铸坯运到指定地点。,课程主要内容,第一章：绪论 第二章：连铸理论 第三章：板坯连铸 第四章：中间包冶金技术 第五章：连铸保护渣 第六章：近终形连

5、铸,1.1 连续铸钢的早期尝试 常规连铸机概念的提出。 1886年，美国炼钢工作者亚瑟（B. Atha）：采用一个底部敞口、垂直固定的厚壁铁结晶器并与中间包相连，施行间歇式拉坯； 1887年，德国土木工程师达勒思（R. M. Daelen）：采用固定式水冷薄壁铜结晶器，施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直贮放装置。 在1935年之前，连铸过程主要用于有色金属，尤其是铜和铝的领域。 由于炼钢炉容量大、高的浇铸温度和钢导热性较低，此时的连铸机还不适合铸钢。,1.2 振动式结晶器的发明,连铸机浇铸能力与浇铸断面、浇筑流数和浇铸速度有关，关键是浇铸速度。 固定不动的结晶器的浇铸速度只有0.

6、6m/min左右，钢若以高速进行连续浇铸，必须采取措施防止铸坯从结晶器拉出时薄弱的坯壳被撕裂。 在1913年，瑞典人皮尔逊（A. H. Pehrson）曾提出结晶器以可变的频率和振幅做往复振动的想法， 1933年德国人容汉斯（S. junghans）在一台浇铸黄铜和钢的连铸机上（见图1-2）提出了结晶器以与铸坯同样的速度下行一段距离，然后以较快的速度返回到原来的位置，并将这一想法付诸实施.。,振动结晶器的构想和付诸实施，不仅使浇铸速度提到一个较高的水平，而且是使连铸技术成为通向钢领域发展的基石。 连铸技术的发展历程 20世纪40年代：试验开发； 50年代：开始步入工业生产； 60年代：弧形铸机

7、出现； 70年代：大发展； 80年代：技术日趋成熟； 90年代以后：技术革新。,1.3 40年代连续铸钢的试验开发,在40年代钢的连铸试验开发主要集中在美国和欧洲。容汉斯决定让美国罗西（I. Ross）使用他的专利权，这连续铸钢技术开发具有重要历史意义。二者分别在美国和德国独立进行连续铸钢的试验工作。 40年代连铸技术开发主要在结晶器上。曾出现固定不动的结晶器、弹簧吊挂式的结晶器和以容汉斯方式为代表的振动结晶器。 目前，振动式结晶器已经成为标准的铸机模式。,负滑脱（Negative strip）：是连铸技术的突破性进展。 提出人：英国人哈里德（Halliday）。 在容汉斯及罗西的振动方式中，

8、结晶器下降时与铸坯无相对运动，而在哈里德的负滑脱方式中结晶器与铸坯有相对运动，有改善润滑、减轻粘结的优点，更便于实现高速浇铸。,1.4 50年代开始步入工业化,连续铸钢技术尽管开始步入工业生产，但产量很少。1960年的产量仅为115万t、连铸比仅为0.34。 1950年世界钢产量为1.9亿吨，而1960年达到3.4亿吨，其中80为平炉钢，而电炉和碱性贝塞麦转炉钢产量只各占10。 平炉炼钢配连铸较困难，初期的连铸生产设备多与电炉炼钢相配合，规模相当小。,其典型的生产率对小方坯、大方坯和板坯来说分别为15、30和60t/h； 铸机作业率最高也只有40（单炉浇铸），而当时多炉连浇还未实现； 与今天铸

9、机平均生产率相比，当时的生产率只是现在的50（小方坯）、25（大方坯）和小于20（板坯）； 连铸产品质量较低； 大的钢厂当时还未感受到投资连铸的巨大利益。,世界上第一台工业生产性连铸机是1951年在原苏联红十月钢厂投产的立式半连续式装置。它是双流机，断面尺寸为180mm600mm。但作为连续式浇铸的铸机是1952年建在英国巴路钢厂的双流立弯式铸机，其生产断面尺寸为50mm50mm和90mm90mm的小方坯。 宽板坯连铸机最早于1959年建在原苏联的新列别茨克厂。 在不锈钢连铸方面最突出的设备当属在1954年投用的加拿大阿特拉斯钢厂（Atlas）的方板坯兼用机。,连铸的钢种主要有三种： 大部分是

10、产品构成多样化的特殊钢； 少部分是碳钢。 这种钢种构成不仅反映了电炉炼钢的优势，而且体现了生产者期望连铸合金钢有高的收得率并可获得优厚的投资回报。,1.5 60年代弧形铸机的出现,立式铸机除生产率低以外，由于建筑高度大，故投资多。采用了弧形连铸后，是连铸技术的又一里程碑。弧形铸机不仅提高了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原有的钢厂内。 弧形连铸机概念的提出：1952年，德国人欧萨波尔(O. Schaber)。 弧形结晶器连铸机的设想付诸工业性试验：德国曼内斯曼公司。 1960年中国的徐宝陛教授在北京钢铁学院也设计了一台200mm200mm方坯弧形铸机，并建成一台简单的试验装置，开展弧

11、形铸机的研究试验工作。,浸入式水口和保护渣浇铸技术： 1964年6月，为浇铸铝镇静钢，德国底林根厂开发；并开发了钢包-中间包-结晶器间钢流的全保护浇铸技术。 多点矫直技术： 1964年9月，曼德国内斯曼公司在胡金根厂投产的第一台弧形机上为了减小矫直变形率，采用了三点矫直方式。 在提高生产率方面，研制开发了中间包快速更换、钢包回转台以及中间包加热等实现多炉连浇的技术和装备。,特别是60年代中期以后，氧气转炉的迅速普及（如日本），需要连铸与之配合以实现快节奏的生产。 到20世纪60年代末，铸机总数已达200多台，尽管总的设备能力已近5000万t/a，但实际连铸钢的产量只有2600万t/a。 60年

12、代与弧形结晶器铸机同时开发的还有另一种弯曲型铸机，即现在很流行的直结晶器弧形机。,1.6 70年代两次能源危机推动了连铸技术的迅速发展,1973-1974年和1979年两次能源危机。 1977年国际钢铁协会技术研究报告的调查结果指出的，就吨钢半成品的能耗而言，连铸比模铸-开坯可节能6701500kJ。 从本世纪70年代开始，日本在连铸技术的应用和发展方面异军突起。生产能力和技术水平居世界前列。 1980年，世界连铸钢产量已超过2亿吨，相当1970年产量的8倍。,20世纪70年代，连铸技术进步表现集中在进一步提高铸机生产能力和改善产品质量上： 钢包滑动水口的引入，代替了塞棒，大大降低了钢包的故障

13、率。 实施钢包注流的长水口氩封保护。 中间包冶金技术。 钙处理技术：实现了使用定径水口来浇铸含铝钢小方坯。 结晶器液面自动控制技术：铸坯表面质量得到进一步改善。,1.7 80年代连铸技术日趋成熬,连铸技术发展了钢的凝固学原理，反过来，不断发展的凝固学又支持了连铸冶金技术的发展。 另外运行好坏还与炼钢和精练操作密切相关，特别是钢包冶金的完善大大减轻了连铸操作的的难度。 在板坯连铸方面，浇铸中可自动调节宽度的结晶器、涡流式结晶器液面检测、漏钢预报、粒状保护渣的自动加入，使结晶器操作实现远距离控制。钢水在中间包内等离于加热，能有效控制钢水温度。中间包冶金技术由于考虑了渣/金属间反应面变得更加合理。,1.8 我国连铸技术的开发与应用,我国是世界上开发连铸技术较旱的国家之一。2