连铸考试DOC.docx

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连铸考试DOC

连铸概念：

连铸为连续铸钢（CC-ContinuousCasting）简称，是将精炼后的钢水用连铸机浇注、冷凝、矫直、切割得到铸坯的生产工序，是连接炼钢和轧钢的中间环节。

连铸主要设备包括：

钢包（盛钢桶）回转台、中间包（罐）、结晶器（一次冷却）、结晶器振动机构、二次冷却装置、拉坯矫直装置（拉矫机）、切割装置和铸坯运出装置等。

advantagesofCC&IC

①Considerableenergysavings.

②Lessscrapproduced,i.e.improvedyield.

③Improvedlaborproductivity.

④Improvedqualityofsteel.

⑤Reducedpollution.

⑥Reducedcapitalcosts.

⑦Increaseduseofpurchasedscrapwhenoutputismaximized.

1.3连续铸钢的优越性

1）简化了钢坯生产工序，缩短了工艺流程，节省投资；

a.省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。

b.薄板连铸机，又省去了粗轧机组。

2）提高了金属收得率和成材率；由于在一个机组上连续浇注出钢坯来，可以提高金属收得率达7%-8%，成材率提高10%-15%，成本可以降低约10%-12%；

3）降低了能源消耗。

据日本资料介绍，连铸的能源消耗仅为模铸工艺的13.5%-20.8%；

4）生产过程机械化、自动化程度高，改善劳动条件。

可以采用计算机自动控制，易于实现连续生产；

5）提高铸坯质量，扩大品种。

连铸坯断面比较小，冷却速度大，枝晶间距小，偏析程度小，尤其沿铸坯长度方向化学成分均匀。

此外，除沸腾钢外几乎所有钢种均可以采用连铸工艺生产，而且质量很好。

6）与轧钢衔接良好。

1.台数：

凡是共用一个钢包（盛钢桶）同时浇注一流或多流铸坯的一套连铸设备，称为一台连铸机。

2.机组：

一台铸机中具有独立传动和工作系统，当其它机组出现故障时仍可照常工作的一套连铸设备称为一个机组。

一台连铸机可以是单机组，也可以是多机组。

3.流数：

对于每台连铸机来说，同时能浇注铸坯的总根数叫连铸机流数。

凡一台连铸机只有一个机组，又只能浇注一根铸坯叫一机一流。

如能同时浇注两根以上的铸坯叫一机多流。

凡一台连铸机具有多个机组又分别浇注多根铸坯的，称为多机多流。

一机多流与多机多流相比，设备重量轻，投资省，但一机多流如有一流出事故，可造成全机停产，且生产操作及流间配合困难。

近年来，方坯最高浇8流，多数用2~4流。

板坯最多浇4流，多数用l~2流。

连铸比：

指连铸合格坯产量占合格钢总产量的百分比。

从上世纪50年代连铸工业化开始，60年来连铸机发展经历了由立式、立弯式到弧形的演变过程，目前连铸机型采用最多的是全弧形和弧形带直线段（或者是立弯式）。

连铸机可以按照多种形式分类：

1）按照连铸机结构外形或铸坯运行轨迹分：

立式、立弯式、直结晶器多点弯曲式、直结晶器弧形、弧形、椭圆形和水平连铸机。

2）按照连铸机所浇注断面大小和外形分：

厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圆坯、异型钢坯及椭圆形钢坯连铸机和薄带连铸机等。

3）按钢水的静压头（铸机垂直高度与铸坯厚度比值H/D）分：

高头型、标准头型、低头型和超低头型连铸机等。

4）连铸机按一个机组共用一个大包所能浇注坯数分：

台®机®流。

单流或一机一流，双流或者一机二流或者二机二流；多机多流。

5）按拉速分类有：

高拉速和低拉速连铸机。

主要区别在于：

高拉速时铸坯带液芯矫直，低拉速时铸坯全凝固矫直。

1.7立式连铸机特点

基本特征：

连铸机主要设备如中间包、结晶器及其振动装置等均上下依次序排列在一条垂直线上。

主要优点：

铸坯四面冷却均匀；非金属夹杂物易于上浮；成分和夹杂物偏析较小；主体设备结构均简单，可省去一套矫直装置；占地面积小，设备紧凑；二次冷却装置和夹辊等结构简单，便于维护；

铸坯在结晶凝固过程中，不受任何机械外力作用。

高温铸坯无弯曲变形，铸坯表面和内部裂纹少，为获得高质量铸坯创造更有利的条件；

适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇注。

主要缺点：

铸机机身很高，由此带来一系列问题：

钢水静压大，极易使凝固坯壳产生鼓肚变形，从而导致铸坯质量恶化。

机身高达20~40m，基建费用高，安装维修不方便。

因不能把铸机高度增加过高，故只能低速浇注，不能延长冶金长度，生产率低；随着生产率进一步提高，铸坯尺寸增大，拉速需加快，使立式连铸机还要加高，其缺点会更加突出，发展受到严重限制。

只适于浇注小断面铸坯。

1.7水平连铸机

目前其工艺和装备在国外已较为成熟，正在向扩大钢种、断面形状和尺寸方向发展。

主要特征：

结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水平位置上，在浇注过程中铸坯始终保持水平运动，不受弯曲或矫直，属无氧化浇注。

主要优点：

高度最低，设备简单、投资省、维护方便；

钢水静压力小，避免了铸坯的鼓肚变形；

中间包与结晶器全封闭，实现无氧化浇注，铸坯的清洁度高，夹杂物含量少；

没有弯曲矫直产生裂纹的可能性，铸坯质量好；

适合浇注特殊钢、高合金钢。

主要缺点：

浇注的铸坯断面小，它受拉坯时的惯性力限制；

结晶器石墨套和分离环价格较高，增加了铸坯成本

规格的表示方法：

弧形连铸机规格表示方法为：

aRb-C

a—1台连铸机的机组数，若机组数为1可省略；

R—机型为弧形或椭圆形连铸机；

b—连铸机的圆弧半径，m；若椭圆形铸机为多个

半径之乘积，也表示可浇注坯的最大厚度：

坯厚=b/（30~36）mm

C—表示铸机拉坯辊辊身长度，mm，还表示可容纳

铸坯的最大宽度：

坯宽=C-（150~200）mm

例如：

（1）3R5.25-240表示此台连铸机为3机，弧形连铸机，圆弧半径为5.25m，拉坯辊身长为240mm。

（2）R10-2300表示此连铸机为1机，弧形连铸机，圆弧半径为10m，拉坯辊辊身长度为2300mm，（浇注板坯的最大宽度为2300-150~200）=（2150~2100）mm。

（3）R3×4×6×12-350（也有写作R3/4/6/12-350）表示该连铸机为1机椭圆形连铸机，四段弧半径分别为3m、4m、6m和12m，拉坯辊辊身长度为350mm。

中间包是连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。

中间包是由钢板焊结的壳体，其内衬有隔热层、永久层和工作层

中间包冶金：

将钢包精炼中采用的措施移植到中间包，把中间包作为钢包与结晶器之间的一个精炼反应器，以进一步净化钢水，提高铸坯质量。

引锭杆由引锭头、过渡件和杆身组成。

根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置有以下3种方式：

结晶器电磁搅拌MEMS：

安装在结晶器铜管外面。

二冷区电磁搅拌SEMS：

安装在铸坯外面。

凝固末端电磁搅拌FEMS：

安装在铸坯外面，用于方坯连铸。

铸坯断面:

小方坯,大方坯矩形坯板坯圆坯

小方坯：

£150mm×150mm；

大方坯：

（151mm×151mm）~（450mm×450mm）；

矩形坯：

（150mm×l00mm）~（400mm×630mm）；

板坯：

150mm×600mm~300mm×2640mm；

圆坯：

f80mm~450mm。

对高拉速连铸机，铸机半径相当大，为了减小铸机半径，而采用带液芯多点矫直

在连铸过程中必须使钢水与空气隔绝，这就是无氧保护浇注技术。

解决了什么问题：

钢水从钢包注入中间包或者从中间包注入结晶器的过程中，不可避免地要与空气接触发生氧化反应和吸收气体。

如果不采取措施，即使钢水经过了各种处理，钢水的纯度很高，还是会发生二次氧化，往往在铸坯、钢板和成品加工过程中出现种种表面或内部缺陷，使其机械性能变坏。

、

结晶器是连铸机的关键部件，其作用是：

在尽可能高的拉速下，保证出结晶器坯壳厚度，通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和拉漏；

保证坯壳均匀稳定生成，铸坯周边厚度均匀；

使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳；

通过调整结晶器的参数，使铸坯不产生脱方、鼓肚和裂纹等缺陷。

良好的结晶器应具有下列性能：

（1）良好的导热性。

能使钢液快速凝固，形成足够厚度的坯壳。

结晶器长度较短，一般不超过1m，在这样短的距离内要能带走大量热量，要求它必须具有良好导热性能。

若导热性能差，会使出结晶器的坯壳变薄，为防止拉漏，只好降低拉速，因此结晶器具有良好的导热性是实现高拉速的重要前提；

（2）结构刚性要好。

结晶器内壁与高温钢液接触，外壁通冷却水，其壁厚又很薄（仅有10~20mm），因此在厚度方向温度梯度极大，热应力很大，其结构必须具有较大刚度，不易变形；

（3）装拆和调整方便。

为了能快速改变铸坯尺寸或快速修理结晶器，以提高连铸机的生产能力，现代结晶器都采用了整体吊装或在线调宽技术；

（4）工作寿命长。

结晶器在高温状况下伴随有铸坯和结晶器内壁之间的滑动摩擦，因此结晶器内壁的材质应有良好的耐磨性和较高的再结晶温度；

（5）振动时惯性力要小。

为提高铸坯表面质量，结晶器的振动广泛采用高频率小振幅，最高已达400次/min，在高频振动时惯性力不可忽视，过大的惯性力不仅影响到结晶器的强度和刚度，进而也影响到结晶器运动轨迹的精度；

（6）结晶器结构要简单，以便于制造和维护；

（7）有良好的刚性和加工性，易于制造；

（8）成本要低。

材质：

结晶器内层是钢水凝固时进行热交换并使钢水成型的关键部件，要求其内壁材质导热系数要高，膨胀系数要低，在高温下有足够的强度和耐磨性，塑性还要好，易于加工。

紫铜板导热性能良好，但强度和硬度都低，尤其在高温下强度就更低，因而其寿命较短。

为了提高寿命，普遍采用铜合金制作结晶器内壁，如：

铜银合金、铜-铬-锆-砷合金、铜-镁-锆合金等。

结晶器的冶金作用

1保证凝固坯壳均匀生长；

2液相穴夹杂物上浮和排除；

3结晶器微合金化；

4结晶器喂包芯线，通过中间包塞棒和SEN喂入含有90%Al粉和铁粉的包芯线；

5结晶器喂稀土丝。

凝固组织的控制

从结晶器冷却水到钢水之间存在六个热阻，即冷却水与铜板、铜板、气隙、保护渣膜、坯壳、坯壳与钢水。

气隙的热阻最大，坯壳热阻次之，铜板热阻最小。

结晶器保护渣的作用

（1）覆盖钢水绝热保温

（2）隔绝空气，防止钢液特别是弯月面的二次氧化

（3）净化钢液界面，吸收溶解上浮到钢渣界面上的非金属夹杂物

（4）在结晶器壁与连铸坯壳之间形成一层渣膜起润滑作用，减小拉坯阻力，防止结晶器壁与凝固壳的粘结；

（5）充填坯壳与结晶器壁之间的气隙，改善结晶器传热，控制传热的速度和均匀性

（4）•protectionoftheliquidsteelsurfaceinthemouldfromoxidationbyair

（5）•thermalinsulationoftheliquidsteelsurface

（6）•absorptionofoxideinclusionswhichfloattothesurface

（7）•toencourageuniformheattransferbetweenthestrandandthemould

（8）•toformalubricatingfilmbetweenthefragilesteelshellandMould

在实施二次冷却的过程中，如何控制铸坯表面温度处于要求范围并使波动最小，以获得良好的铸坯内外部质量?

•Themainpurposeistoextractheatfromthesolidifyingstrand.

•Thespraynozzlescanbedesigned,arrangedandthewater

flow-ratescontrolledtogiveanoptimumsurfacetemperature

whichisnecessarytoachievetherequiredsurfacequality.

•Thespraywatercontributestothecoolingofthestrandsupport

rollersalthoughtheseareallinternallycooled

二冷系统装置的作用

（1）带液芯的铸坯从结晶器中拉出后，采用水或汽雾的直接冷却，使铸坯快速凝固以进入拉矫区；

（2）对带有液芯未完全凝固的铸坯起支撑与导向作用，防止铸坯发生鼓肚变形和漏钢；

（3）在上引锭杆时对引锭杆起支撑导向作用；

（4）对于带直结晶器弧形连铸机，二冷区第一段把直坯弯成弧形坯；

（5）采用多辊拉矫机时，二冷区部分夹辊本身又是驱动辊，起到拉坯作用；

（6）对于椭圆形连铸机，二冷区本身又是分段矫直区。

二次冷却区的冷却强度：

一般用比水量来表示。

比水量的定义：

在单位时间内消耗的冷却水量与通过二次冷却区铸坯重量的比值，单位为升/公斤（L/kg）钢。

比水量因钢种、铸坯尺寸和铸机形式不同而变化。

扇形段包括弧形段（扇形段1~6段）、矫直段（7~8段）和水平段（9~15段）

金属结晶时实际结晶温度与平衡（理论）结晶温度之差称为过冷度、

与模铸比较，连铸凝固过程的特点是

（1）连铸坯凝固是热量释放传递的过程，也是强制快速冷却过程

（2）连铸坯边下行、边散热传热、边凝固，形成了很长的液相穴

（3）连铸坯凝固是沿液相在凝固温度区间把液体转变为固体的过程

（4）连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。

一次冷却区：

钢水在结晶器内形成足够厚且均匀的坯壳，保证出结晶器不拉漏；

二次冷却区：

喷水（水气）冷却以加速内部热量的传递使铸坯完全凝固；

三次冷却区：

使铸坯温度均匀化

柱状晶区（带）

形貌特征：

一般垂直连铸坯表面向内生长，由简单变复杂，由细变粗，由一次晶生长成二次晶、三次晶，直到多次晶。

产生原因：

连铸坯进入二冷区，表面受到水或气水强烈冷却，造成表面和心部有较大温度梯度，形成垂直表面的单向传热，晶体最快生长方向是向中心优先生长，向其他方向长大的晶体则受到彼此妨碍而被抑制，形成了柱状晶带。

柱状晶细长而致密。

浇注温度高，柱状晶带宽；二冷区冷却强度加大，增加温度梯度，也促进柱状晶发展；铸坯断面加大，温度梯度减小，减小柱状晶宽度。

可以采取如下措施来增加等轴晶组织：

****

（1）结晶器中加入钢带或微型钢块，减小钢水过热度；

（2）结晶器中喷吹金属粉末，减小钢水过热度，加入形核剂，增加形核核心，扩大等轴晶区；

（3）加速凝固技术；

（4）控制二冷区冷却，减小柱状晶区宽度；

（5）采用电磁搅拌技术。

与传统的模铸相比，连铸对钢水质量有着严格要求，主要体现在对钢水成分、纯净度和温度三个方面的要求。

连铸钢水的浇注温度，一般是指中间包内钢水温度，连铸比模铸要求严格，原因如下：

（1）合适浇注温度是顺利连铸的基础

浇注温度过低

容易引起中间包水口冻结堵塞，结晶器保护渣熔化不良或结壳等，使浇注中断。

浇注温度过高

容易引起钢包水口失控，使出结晶器坯壳减薄和厚度不均，容易造成漏钢；

耐火材料侵蚀加快，易致注流失控，降低安全性。

（2）合适浇注温度是获得良好铸坯质量的基础

浇注温度过高

加剧钢水二次氧化，增加铸坯中非金属夹杂物；

加剧包衬耐材侵蚀，使非金属夹杂物增多；

钢水从空气中吸氧和氮，增加非金属夹杂物；

使柱状晶发达，中心偏析加重；

产生铸坯鼓肚、内裂、中心疏松和偏析等缺陷。

浇注温度过低

结晶器表面钢水凝壳，导致铸坯表面产生夹渣、裂纹等缺陷；

钢水发粘使非金属夹杂物难于上浮排除，降低钢的纯净度，影响铸坯内在质量。

实际生产中采取在钢包内调整钢水温度的措施：

（1）钢包吹氩调温；

（2）加废钢调温；

（3）在钢包中加热钢水技术；

（4）钢水包的保温。

影响钢液温度变化因素

1.Radiationlossesfromthetappingstream.

2.Alloyadditionstotheladle.

3.Heatlossestoladleandtundishrefractories（canbecontrolledby

preheating）.

4.Radiationlossesfromsteelsurfacesinladleandtundish（canbelimited

byuseofslagcoverandlids.

5.Heatlossesbyradiationduringgasstirring（canbeminimisedby

usingoptimumgasflowrates）.

6.Heatlossesduringdegassing.

7.Heatinputattheladlearcfurnace.

8.Radiationlossesfromtheladletotundishteemingstream/refractory

shroud.

9.Radiationlossesfromthecastingstream/submergedentrynozzle.

10.Heatlossescanalsobeacceleratedbyaddingscrapasacoolant

钢水温度控制的对策

（1）稳定出钢温度，提高终点温度的命中率。

（2）减少钢液传递过程的温降。

红包出钢；缩短钢包出钢前的等待时间；钢包液面加覆盖剂；钢包加绝热层和钢包加盖；加速钢包周转；减少中间包的热损失。

（3）应充分发挥精炼设施的温度和时间的协调作用。

钢液纯净度主要是指钢中气体（N2、H2、O2）含量和非金属夹杂物的数量、形态和分布。

提高钢水纯净度的措施

工艺操作上可采取的措施：

（1）无渣或少渣出钢：

前后挡渣，防止出钢时钢渣大量下到钢包；

（2）钢包精炼：

使用真空处理，根据钢种选择合适的精炼方法，以均匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂物等；

（3）无氧化浇注：

钢水经钢包处理后，钢中总氧含量可由130ppm下降到20ppm以下。

如钢包®中间包注流不保护或保护不良，则中间包钢水中总氧量又上升到60~100ppm范围；（4）中间包冶金：

充分发挥中间包冶金净化器作用，采用大容量深熔池，加挡墙和坝促进夹杂物上浮；

（5）选用优质耐火材料；

（6）充分发挥结晶器的作用；

（7）采用EMS+EMBR技术，控制注流运动；

（8）SEN+保护渣：

保护渣应能充分吸收夹杂物。

SEN材质、水口形状和插入深度均应有利于夹杂物上浮分离。

连铸坯缺陷

连铸坯夹杂物的来源

外来夹杂是在钢的输运过程中形成的：

脱氧精炼后钢水接触空气和氧化渣产生二次氧化；

二次氧化产物、渣和耐火材料的卷入。

内生夹杂是钢包中溶解于钢水中的氧与加到钢水中的脱氧元素如Al或Si反应形成的。

经脱氧和精炼后的钢水中，内生夹杂物尺寸一般比较小，对钢的性能没有什么危害。

外来夹杂在钢水注入到结晶器之前常以大颗粒存在，能被去除的机会有限，更具危害性。

连铸坯表面缺陷主要是钢水在结晶器内凝固及坯壳形成和生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计、结晶器振动以及结晶器液面的稳定等因素有关。

Themouldpowderisexpectedtofulfilthefollowingfunctions:

•protectionoftheliquidsteelsurfaceinthemouldfromoxidationbyair

•thermalinsulationoftheliquidsteelsurface

•absorptionofoxideinclusionswhichfloattothesurface

•toencourageuniformheattransferbetweenthestrandandthemould

•toformalubricatingfilmbetweenthefragilesteelshelland

Mould

主要指连铸坯是否具有正确的凝固结构以及中心缩孔、中心疏松、中心偏析和裂纹等缺陷的程度。

提高铸坯内部质量技术措施

（1）控制铸坯结构：

扩大铸坯中心等轴晶区，抑制柱状晶生长，减轻中心偏析和中心疏松。

为此采用钢水低过热度浇注、加入形核剂、电磁搅拌等技术都是有效扩大等轴晶区的办法；

（2）合理的二次冷却制度：

在二次冷却区铸坯表面温度分布均匀，在矫直点表面温度大于900℃，尽可能不带液芯矫直。

采用计算机控制二次冷却水量分布以及气-水喷雾冷却等；

（3）控制二次冷却区铸坯受力与变形：

在二次冷却区凝固壳的受力与变形是产生裂纹的根源。

采用多点弯曲或连续矫直、压缩铸造技术等；

（4）控制液相穴钢水流动，促进夹杂物上浮和改善其分布。

如结晶器采用EMS技术、改进SEN设计等；

（5）防止铸坯鼓肚变形技术；

（6）轻压下技术；

（7）凝固末端强冷技术

连铸坯形状缺陷

指连铸坯形状是否规矩，尺寸误差是否符合规定要求，与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却均匀性有关。

鼓肚变形：

带液芯铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳在钢液静压力作用下，发生鼓胀成凸面的现象。

菱形变形：

菱形变形也叫脱方。

是大、小方坯特有的缺陷。

圆铸坯变形：

圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。

近年来，以高拉速、高连浇率、高作业率、高铸坯无缺陷率的高效连铸是连铸生产的重要发展方向，也是迅速提高我国连铸生产水平的重要手段

Solidificationcharacteristicsofalloysteel

Elementsinsteelandlively.Al,Tietc-?

；

Thewidesolidificationinterval.C0.2-0.5,30-60℃,superheat/sec.cooling；

Solidifiedstructurecomplicated；multiphase

Thespecialphysicalproperties；Crack

Hightemperatureperformanceisgood；

Thecracksensitivity；

高效连铸概念：

以高拉速为核心，以高质量无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率的连铸技术。

连铸坯的热送热装（CC-DHCR）工艺：

将切割（或剪切）成定尺的仍具有800~900℃高温的铸坯，直接运往轧钢厂，稍加热量补充便可达到轧制温度。

连铸坯热补偿技术

（1）铸坯边部煤气烧嘴加热，防止板坯边部过分冷却

2）铸坯边部电磁感应加热。