连铸工艺部分讲义.ppt

1、连铸工艺讲义,主讲：孙其家 电话2,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,3,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,4,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,5,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,6,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,7,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,8,第一部分： 连铸耐材,一、连铸耐材,9,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,1、作用： 1）降低钢水静压力，保持中间包稳定的钢水液面，平稳地把钢水注入结晶器。 2）促使夹杂物上浮，净化钢水。 3）分流钢水。 4）储存钢水 减压、稳流、去夹杂、储存和分流钢水。,10,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,

2、2、结构： 1）、隔热层 2）、保护层 3）、工作层,11,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,2、结构： 1）、隔热层 作用是保温，以减少钢水的热量传导钢包外壳。 2）、保护层 作用是防止钢水穿漏而烧坏外壳，造成事故。 一般采用高铝砖砌筑或整体浇注成形。,12,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,2、结构： 3）、工作层 直接与钢水、渣液接触，因此承受高温、化学侵蚀、机械冲刷与急冷急热的影响。 一般采用高铝砖、镁碳砖、铝镁砖砌筑或铝镁材料整体浇注成形。,13,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,3、常见耐材种类： 1）、粘土砖。Al2O3含量一般在30%50%。主要用于钢包永久层和钢包底。 2）、

3、高铝砖。砖中含Al2O3在50%80%之间，主要用于钢包工作层。 3）、腊石砖。砖中含SiO2在80%以上，抗侵蚀不挂渣，主要用于钢包包壁和包底。 4）、锆英石砖。主要用于钢包渣线位置，砖中ZrO2含量在60%65%之间。 5）、镁碳砖。主要用于钢包渣线位置，砖中含MgO在76%左右。C含量一般在15%20%。 6）、铝镁浇注料。主要用于钢包包体，浇注料中的MgO和Al2O3反应生成铝镁尖晶石，改善了内衬的抗渣性和抗热震性。 7）、铝镁碳砖。主要是在铝镁浇注料的基础上发展起来的钢包衬，使用寿命长。,14,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,15,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,16,第一部分：

4、 连铸耐材,二、中间包,4、中间包的准备 ： 4.1 快换机件、上水口、座砖安装 411 喷涂：用石墨粉喷涂上水口座圈外圆和快换机构的加紧环内壁。 412 吻合：下装上水口并使其下表面露出加紧环12mm，调整上水口吹氩进气口，必须使其与快换机构的吹氩喷嘴吻合。 413 检测压力：检查快换机构里的空气弹簧，其压力在12001600N。 414 清理：清理干净盖板下表面、上水口下表面和中包座圈上表面。 415 确认垂直：在中间包上方目测上水口是否垂直于水平面，否则重装。 416 捣打紧密：座砖、上水口座圈、定位板之间的缝隙必须使用已拌匀的捣打料捣打紧密。 417 涂抹结合面：上水口与座砖结合面泥浆

5、饱满，泥浆用玻璃水混成。 418 座砖就位：座砖底面与定位板上表面在安装前必须干净，就位后用木锤打结实。 419 测试：安装完毕后用浸入式水口测试快换机构2次，观察快换机构是否灵活，观察上水口与浸入式水口之间有无缝隙。,17,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,4、中间包的准备 ： 42 研棒 421 塞棒离线组装 4211 组装前检查塞棒的棒体、吹氩孔、螺纹等是否符合要求。 4212 拉杆不能变形、弯曲，导气孔必须畅通。 4213 组装塞棒在专用塞棒存放台上进行，不得碰伤塞棒。组装后拉杆与塞棒连接紧密。塞棒组装和组装过程中，塞棒不能横放。 422 塞棒安装 4221 确认中间包包盖位置正确，包

6、盖不能影响塞棒的安装与使用，横臂的保护装置与包盖的间隙保证在80mm以上。 4222 塞棒头应正确落位于水口碗部，确保接触紧密，棒体垂直于中包工作面。 4223 固定拉杆的上下螺母应拧紧。 4224 塞棒行程应保证在50mm，富余量+20mm；保持塞棒与水口对中竖直。 4225研棒时不得大力冲击塞棒，装棒完毕后保证水口碗干净。,18,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,5、中间包包衬的烘烤： 1）烘烤前确认中包干净，有无裂纹。包盖要干净、盖严。 2） 烘烤时间：中火烘烤10分钟，接着提大火烘烤23小时。大火时开风开气，火焰接触包底并反弹。,19,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,5、中间包包衬的

7、烘烤： 3 ）烘烤效果：要求开浇时中间包包衬的温度在1000以上，呈亮红色。包衬温度用测温枪测量。 4）烘烤过程中观察中间包涂层是否脱落、塌料现象 。,20,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,6、中间包的浇注：,21,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,6、中间包的浇注：,22,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,6、中间包的浇注：,23,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,6、中间包的浇注：,24,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,6、中间包的浇注：,25,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,8、关于长寿命中间包： 1）中包渣线。 2） 中包塞棒。 3 ）中包包衬。 4）中包上水口。 5）稳流器。,

8、26,第一部分： 连铸耐材,二、中间包,8、关于长寿命中间包：,27,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,1、作用： 隔绝空气，防止钢水二次氧化。 2、材质： 大多为镁碳或铝碳加锆质材料组成，也有石英材料制成的。,结晶器卷渣示意图,结晶器卷渣示意图 A，B，C为卷渣处,28,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,3、浸入式水口的烘烤： 1）烘烤前确认是否完好，有无裂纹。 2 ）烘烤时间：烘烤时间在6090分钟，烘烤器上部用硅酸盐纤维板盖严。 3 ）烘烤效果：浸入式水口应温度分布均匀，防止水口炸裂。 4）烘烤检查：有无裂纹，侧孔有无堵塞。,29,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质

9、浸入式水口使用问题综述,针对银山型钢炼钢厂连铸铝锆碳浸入式水口使用中存在及曾经发生的各类事故，从产品制造及现场使用两方面因素，深入的探讨造成事故的原因，并提出了相应对策。,30,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.1、银山型钢炼钢厂目前浸入式水口的基本情况：,1、类型：滑动水口型 2、材质：A1203一 C一Zr02 3、结构：吹氩 4、侧孔：2#连铸机50mm70mm；3#连铸机110mm65mm 5、寿命：2#连铸机5 h ；3#连铸机6 h,31,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.2、水口渣线穿孔：一操作因

10、素,2.1 烘烤时间过长，造成水口渣线附近防氧化层失效 2.2 换渣线操作不当，渣线局部侵蚀时间较长（现阶段我厂水口渣线的侵蚀速度为7mm/h） 2.3 清理渣瘤不当，清理过于频繁或用力过大、撞击。,32,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.2、水口渣线穿孔：,1、水口渣线穿孔熔损一机理 1.1 Zr02与渣中的氧化物、氟化物反应，生成单斜锆； 1.2 结晶器保护渣对渣线的侵蚀（其中保护渣的粘度影响最大）； 1.3 配料均匀性:渣线Ca0脱溶。,33,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.3、水口纵裂：,1、水口纵裂

11、一材质因素 1.1水口中含有较多的CaO稳定的ZrO2，生产过程中CaO与锆英石SiO2反应生成单斜锆和含钙玻璃，这一过程伴随较大的体积变化，这一变化多发生1170左右，即在开浇初期，此时水口温度处于急剧上升过程，体积变化过速、过大则导致水口自身不能吸收钢水热冲击带来的应力，产生水口裂纹。 1.2 水口在配料、成型和烧成过程中，制品内部有可能产生内裂，如不经过无损探伤，则易导致纵裂。,34,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.3、水口纵裂：,2、水口纵裂一操作因素 2.1 烘烤时间过短，水口温度较低，离1000目标温度差距太远，低温开浇，水口难以承受剧烈

12、的温度变化，而在热震薄弱区域裂纹迅速扩展。根据目前设备条件，水口烘烤时间不得低于lh. 2.2 升温曲线执行不当：铝锆碳水口预热宜快速烘烤，在12h内达到1000 - 1100 C，使水口保持足够的机械强度，前半小时升温速率可稍低，越过低温区域应加大火力，严禁长时间烘烤。 2.3 开浇等待时间过长：中间罐提升后，中间罐车要迅速走行到浇注位，钢包及时开浇，防止水口温降过大。 2.4 点检不到位（在线烘烤的水口）：预热前要检查塞棒，滑板是否全开，保证烘烤效果。,35,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.4、水口颈部断裂：,1、水口颈部断裂一材质因素 1.1

13、抗折强度不稳定，应严格控制材料质量、制造工艺稳定性。 1.2 包装中防潮、防震措施和文明装卸。长距离汽车运输中的颠簸及装卸车过程是浸人式水口受外力作用的而产生裂纹的主要原因。,36,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.4、水口颈部断裂：,2、水口颈部断裂一操作因素 2.1 水口颈部烘烤情况不好，温度不足。 2.2 水口在搬运或更换过程中振动或碰撞，内部产生裂纹。 2.3 滑动水口外形尺寸、快换机件变形或配合不当，造成快换过程中对水口颈部产生损害。,37,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.5、水口掉底：,1、水口掉

14、底一质量因素 1.1 厂家在水口侧孔车削加工过程中操作不当，致使角部产生内部裂纹。 1.2 水口侧孔角部倒角设计不当，造成热应力集中。 1.3 水口侧孔角部施釉不均，过多则结成釉瘤，烘烤时釉瘤脱落造成氧化，过少则在烘烤过程中产生氧化。 1.4 厂家探伤漏检或检查不仔细，水口干燥、包装、运输中侧孔受振产生微裂纹，造成不合格品出厂。,38,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.5、水口掉底：,2、水口掉底一操作因素 2.1 水口在安装更换过程中的碰撞，造成侧孔角部产生微裂纹，使用时受热时应力过大造成产生大量的微裂纹或使原有的裂纹得以扩展，造成掉底。 2.2 水

15、口烘烤箱设计不合理：抽风口离侧孔太远，且在垂直方向，烘烤造成侧壁氧化，把抽风口改在侧孔部位，正对侧孔抽风，预热效果更佳。 2.3 烘烤过度：指烘烤时间过长，侧孔氧化脱碳，结构疏松，这是造成高炉数水口掉底的主要原因。 2.4 点检水口时伤害侧孔：烘烤中期点检水口，清理堵塞物用力失当。这时水口一般在500-600，正处于强度最低阶段，很容易因受力产生裂纹。,39,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.6、水口顶端熔损：,1、水口顶端熔损一质量因素 1.1 水口在加工、运输中水口顶端碰坏产生缺口。 1.2 厂家在水口顶端施釉时，存在较大釉瘤而造成密封不严，使用过

16、程中吸氧氧化。,40,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.6、水口顶端熔损：,2、水口顶端熔损一操作因素 2.1 水口机件配合不好或弹簧压紧力不足，造成密封不严，使用过程中吸氧氧化。 2.2 水口在烘烤过程中，部分异物在水口上表面烧结，更换时未发现或清理不彻底，造成密封不严。 2.3 水口氩气保护系统使用不当，造成过程中吸氧氧化。,41,第一部分： 连铸耐材,二、浸入式水口,4、铝碳质浸入式水口使用问题综述,4.7、水口碰断：,1、开浇前，中间罐提升不到位，水口碰到快台盖板。 2、中间包车对中不好，职工操作不当，在降中间包时水口碰到结晶器壁。,42,第一

17、部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣的作用：,43,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,1、防止钢液氧化,44,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,1、防止钢液氧化,2、吸收夹杂物,45,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,3、润滑,46,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,3、润滑,47,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,3、润滑,48,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,国外从60年代开始研究连铸结晶器保护渣。最早使用在德国迪林根钢厂热连铸机上。早期的保护渣是用火力发电厂的烟灰掺入熔剂制成的；之后又试制成掺10%萤石，7.5%苏打和30%硅酸盐水泥等材料，其余仍是烟灰的混合体，这是第一代用的连铸粉状

18、结晶器保护渣。在此基础上又进一步开发出以SiO2, CaO 和Al2O3 等作为基料再加入萤石等助熔剂和调节熔速的炭粉组成的保护渣。上述保护渣在使用时粉尘污染严重，危害操作工人的身体健康。于1966年初，芬兰劳塔路基钢厂提出使用无粉尘保护渣的设想。 随着对钢质量要求的提高和环保要求的越来越严格，在保护渣生产上作了改进： 在生产工艺上的改进：制造无粉尘保护渣可以通过粒化的方法，如挤压或在粒化机上滚动粒化等。前者粒度大且流动性差；后者虽呈球形，易流动，但在粒化过程中需加水，影响使用性能，如再进行干燥，又会导致颗粒破碎成粉末。1976年，德国Metallurgica公司的创始人H.J.Eitel 用

19、喷雾干燥法首先研制出空心颗粒渣，平均粒径0.5mm。具有无粉尘，堆比重小，流动性好。成分均匀，不吸水及有利于自动加料等优点。同期，日、美等国开发了预熔型实心颗粒渣。 在原料配比上的改进：日本川崎制铁和神户制钢研制出高粘度结晶器保护渣，有效地减少了Al2O3夹渣和表面纵裂。新日本制铁采用低粘度和低碳的结晶器保护渣，实现了不锈钢板坯不经清理就可以直接轧制。 住友金属钢铁研究所通过对结晶器热流与铸坯表面纵裂的研究，开发了在保护渣中增加ZrO2提高碱度，增加渣膜厚度，降低热流等方法，实现低碳钢稳定在5m/min的高速浇铸，铸坯无纵裂。 从1962年起，法国的SAFE和德国的Mannesmann成功地应

20、用浸入式水口和保护渣技术在板坯和大方坯连铸生产中应用。,1、连铸结晶器保护渣发展简述,49,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,我国从70年代初开始，以科研、生产、使用三结合的方式进行了一系列的试验研究。它分下述几个阶段：（1）初始阶段。60年代初，我国开始用粉状保护渣代替传统的焦油涂模或木框保护的浇注方法。（2）人工合成保护渣阶段。在含碳的天然矿物原料的基础上加入调整剂，人工合成。在浇注过程中依靠钢水能自熔的粉状保护渣，即所谓石墨保护浇注。调整剂有萤石、苏打、水玻璃等。经一段时间的摸索，得到效果较好的具有代表性的“721”渣。,1、连铸结晶器保护渣发展简述,50,第一部分： 连铸耐材,三、保护

21、渣,（3）开始注意研究保护渣机理的阶段。 我国使用连铸结晶器保护渣的情况。太钢二、三炼钢厂浇铸不锈钢用德国STE/100型保护渣；大冶、陕西和长钢试生产使用的是德国C162型渣；上钢三厂试生产使用的是奥钢联提供的德国生产SPH-437-B颗粒渣；上钢五厂试生产使用的意大利提供的SPH-C126保护渣；天津二炼钢也是使用的德国渣。 连铸结晶器保护渣是国外60年代后期开始采用的工艺技术。我国1973年9月开始正式使用。国产保护渣在连铸中使用是从1991年4月开始的。,1、连铸结晶器保护渣发展简述,51,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣化学组成范围：,CaO 2545Na2O120BaO01

22、0 SiO2 2050K2O05LiO204 Al2O3 010FeO06B2O3010 TiO2 05MgO010F410 C 125MnO010,52,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度,粘度是连铸保护渣的重要物性参数 粘度高，摩擦力大，保护渣不易流入坯壳与结晶 器壁间的间隙。,粘度低、保护渣流动性好、传热速率高。,53,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度,温度,AEXP(E/RT),凝固温度,随温度的降低，粘度不再遵从阿累尼乌斯定律时的温度为凝固温度。,凝固温度,凝固温度过高，降低保护渣的液体润滑效果，并减少保护渣的流入量，拉漏的可能性

23、增加； 另一方面，凝固温度过低，坯壳与结晶器之间液体保护渣发达，传热速率过强； 保护渣的凝固温度存在一最佳温度区间，在此温度范围内，既能够保证润滑，又能控制传热速率。,54,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度,温度,凝固温度,结晶温度,结晶析出会降低保护渣的润滑效果，拉漏可能性增加； 结晶温度高可以减弱液体保护渣的发达程度，减缓传热； 固体保护渣层中结晶相析出，渣膜中易产生微裂纹和晶界均会增大传热热阻； 降低玻璃相辐射传热的效果。,55,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度,温度,凝固温度,熔化温度和熔化速度,保护渣熔化温度和熔化速度对保护渣液

24、渣层高度及坯壳 与结晶器壁之间的流入有重要影响。,影响保护渣熔化速率的因素：,自由碳含量； 碳颗粒的粒度； 保护渣熔化温度； 保护渣原料粒度； 拉速。,56,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度, 粘度 凝固温度 熔化温度,CaO SiO2 CaO/SiO2 Al2O3 Na2O F Fe2O3 ,57,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,保护渣主要性能参数：,粘度, 粘度 凝固温度 熔化温度,MnO MgO B2O3 BaO Li2O TiO2 K2O ,58,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,钢水表面保护渣液渣层厚度：,粘度 ， 熔化温度 , 熔速 液渣层 ,拉

25、速 ,保护渣耗量 , 钢水温度 液渣层 ,59,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,保护渣的三层结构：,液态保护渣膜： 0.10.2mm厚，在固态渣膜与铸坯之间起润滑作用; 结晶相保护渣膜： 0.51.5mm厚，随结晶器运动； 玻璃相保护渣膜： 0.50.6mm厚，开浇渣成分，与结晶器壁 结合紧密，随结晶器运动。,60,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,中碳亚包晶钢保护渣的要点在于合理地调配三 个渣层的物性:,通过控制液渣层的粘度来保证润滑同时防止过低粘 度造成过强传热； 使保护渣具有较高的凝固温度以增加固相层比率来 减缓传热； 通过增加结晶相比率增加晶界热阻和减弱玻璃相的 辐射传热

26、，以抑制铸坯表面裂纹的产生。,61,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,采用添加Na2O、Li2O来降低保护渣粘度 F、B2O3、Al2O3对保护渣粘度的影响； F、B2O3、Al2O3对保护渣凝固温度的影响 Li2O、MgO、MnO对保护渣熔点的影响 Li2O、MgO、MnO对保护渣熔化时间的影响 通过Li2O、B2O3、F等调整凝固温度 。,62,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,熔化时间都随着炭含量的增加而增长，且渣中炭含量越高，这种作用就越明显。这同样可以从炭覆盖层和炭阻碍的作用得到解释。基料成分相同的保护渣1200单相加热实验表明，含18%炭黑的在坩埚底部没有液渣层，而含6

27、%的则有34mm的液态渣层。这说明当炭含量增加时，对液滴的形成、聚合及下沉的抑制作用十分明显，从而控制了保护渣的熔化速度。,炭量对熔化速度的影响,63,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,渣圈形成的主要原因有 钢液面波动大； 弯月面钢水温度偏低或与渣的熔化温度不匹配； 液渣凝固后或析出晶体后不能或来不及重新熔化； 渣在熔化过程中的块状烧结物裹到了熔化的渣中； 渣的保温性能差； 渣碳分离的影响； 渣的熔化速度太快保温性能下降，出现渣圈或冷钢。,64,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,保护渣的分类 从是否发热来看，分为发热渣和绝热保护渣； 从外形划分：粉渣、实心颗粒和空心颗粒渣； 从基料来看，分为混合型、预溶型和烧结型渣; 从是否含有氟来看，分为有氟渣和无氟渣。,65,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,按浇注的钢种选择保护渣 按浇注的断面选择保护渣 按拉坯速度选择保护渣,保护渣的选择,66,第一部分： 连铸耐材,三、保护渣,粘度,大方坯和小方坯保护渣 大方坯和小方坯保护渣与板坯相比有如下不同