连续铸钢及其发展课件

第七章第七章 连续铸钢及其发连续铸钢及其发展展第七章 连续铸钢及其发展1连续铸钢及其发展课件27.1 7.1 连铸过程连铸过程 钢钢水水直直接接铸铸成成接接近近最最终终产产品品尺尺寸寸的的钢钢坯坯。这这一一想想法法经经过过一一百百多多年年的的努努力力探探索索，终终于于使使该该技技术术在在本本世世纪纪7070年年代代开开始始大大规规模模用用于于实实际际，并并逐逐步步形形成了今天的连铸技术。成了今天的连铸技术。主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。7.1 连铸过程 3工艺流程演示工艺流程演示47.2 7.2 连铸的发展史连铸的发展史 1 1、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用）、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用）（1 1）1947 1947年年19741974年：年：技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸初轧技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸初轧 为核心，生产外延扩大。为核心，生产外延扩大。（2 2）1974 1974年年19891989年：年：技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。（3 3）1989 1989年现在：年现在：技术特点：连铸连轧工艺，以薄板坯，连铸连轧为代技术特点：连铸连轧工艺，以薄板坯，连铸连轧为代 表，钢厂向紧凑化发展。表，钢厂向紧凑化发展。7.2 连铸的发展史 1、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用52 2、21 21世纪钢铁工业发展趋势世纪钢铁工业发展趋势 （1 1）产品更加纯洁化产品更加纯洁化 （2 2）生产工艺更加高效低耗生产工艺更加高效低耗 （3 3）生产过程对环境更加友好生产过程对环境更加友好2、21世纪钢铁工业发展趋势67.3 7.3 连铸机的机型及其特点连铸机的机型及其特点 按结晶器是否移动按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结可以分为两类：一类是固定式结晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机，轮带式连铸机等。铸机，轮带式连铸机等。7.3 连铸机的机型及其特点 按结晶器是否移动可以分为两类7还可以还可以按铸坯断面形状按铸坯断面形状分为分为:方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方异型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等板坯兼用型连铸机等.按按钢水的静压头钢水的静压头可分为可分为:高头型、低头型和超低头型连铸机等。高头型、低头型和超低头型连铸机等。还可以按铸坯断面形状分为:8连铸机机型示意图连铸机机型示意图 11立式连铸机；立式连铸机；22立弯式连铸机；立弯式连铸机；33直结晶器多点弯曲连铸机直结晶器多点弯曲连铸机 4 4直结晶器弧形连铸机；直结晶器弧形连铸机；55弧形连铸机；弧形连铸机；6 6多半径弧形（椭圆形）连铸机；多半径弧形（椭圆形）连铸机；77水平式连铸机水平式连铸机 连铸机机型示意图 9同同步步运运动动结结晶晶器器连连铸铸机机机机型型 11双辊式连铸机；双辊式连铸机；22单辊式连铸机单辊式连铸机 3 3双带式连铸机；双带式连铸机；4 4单带式连铸机；单带式连铸机；55轮带式连铸机轮带式连铸机同步运动结晶器连铸机机型 10立式连铸机立式连铸机是是2020世纪世纪5050年代至年代至6060年代的主要机型。立式连铸机年代的主要机型。立式连铸机从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮，铸坯段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮，铸坯四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。立式连铸机是20世纪50年代至60年代的主要机型。立式连铸机1111盛钢桶；盛钢桶；22中间罐；中间罐；33导辊；导辊；44结晶器；结晶器；55拉辊；拉辊；66切割装置；切割装置；77移坯装置移坯装置1盛钢桶；2中间罐；3导辊；4结晶器；5拉辊；12立弯式连铸机立弯式连铸机立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机型。立弯式连铸机是在立式连铸机基础上发型。立弯式连铸机是在立式连铸机基础上发展起来的，其上部与立式连铸机完全相同，展起来的，其上部与立式连铸机完全相同，不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将铸坯顶弯铸坯顶弯9090o oC C，在不同方向切割出坯，它主，在不同方向切割出坯，它主要适用于小断面铸坯的浇铸。要适用于小断面铸坯的浇铸。立弯式连铸机立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机型。立弯式13弧形连铸机弧形连铸机 是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的1/41/4圆周弧线上；铸坯在圆周弧线上；铸坯在1/41/4圆周弧线内完全凝固，经水平切线圆周弧线内完全凝固，经水平切线处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机的的1/31/3，因而基建投资减少了。，因而基建投资减少了。为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶器下口设器下口设2-3m2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐渐垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐渐弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏析减轻。析减轻。弧形连铸机 是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器14 弧形连铸机机型示意图弧形连铸机机型示意图aa全弧形连铸机；全弧形连铸机；bb多点矫直的弧形连铸机多点矫直的弧形连铸机 弧形连铸机机型示意图a全弧形连铸机；b多点矫直的弧形15多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图 多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图 16椭圆形连铸机椭圆形连铸机结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/41/4椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线组成，其基本特点与全弧形连铸机相同。它又进一组成，其基本特点与全弧形连铸机相同。它又进一步降低了连铸机和厂房的高度。可为低头和超低头步降低了连铸机和厂房的高度。可为低头和超低头连铸机。连铸机。低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度(H)(H)与与铸坯厚度铸坯厚度(D)(D)之比确定的。连铸机高度是指从结晶器之比确定的。连铸机高度是指从结晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。液面到出坯辊道表面的垂直高度。H/D=25-40H/D=25-40时，成时，成为低头连铸机；为低头连铸机；H/D25H/D25时，则称为超低头连铸机。时，则称为超低头连铸机。椭圆形连铸机结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/417椭圆形连铸机机型示意图椭圆形连铸机机型示意图 椭圆形连铸机机型示意图 18水平连铸机水平连铸机结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的,相连相连处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉坯机带动铸坯做拉坯机带动铸坯做拉-反推反推-停不同组合的周期性运动来停不同组合的周期性运动来实现的。实现的。高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。结晶器内钢液静压力最小，避免了铸坯的鼓肚变形，结晶器内钢液静压力最小，避免了铸坯的鼓肚变形，中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量少，一般仅为弧形连铸机的少，一般仅为弧形连铸机的1/8-1/61/8-1/6。水平连铸机结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水197.4 7.4 连续铸钢的优越性连续铸钢的优越性简化了工序，缩短了流程简化了工序，缩短了流程 省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约由此可节省基建投资费用约40%40%，减少占地面积约，减少占地面积约30%30%，劳动力节省约，劳动力节省约70%70%。提高了金属收得率提高了金属收得率 采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为84%-84%-88%88%，而连铸工艺则为，而连铸工艺则为95%-96%95%-96%，金属收得率提高，金属收得率提高10%-14%10%-14%。7.4 连续铸钢的优越性简化了工序，缩短了流程 20降低了能源消耗降低了能源消耗 采用连铸工艺比传统工艺可节能采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/21/4-1/2。生产过程机械化、自动化程度高生产过程机械化、自动化程度高 设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。提高质量，扩大品种提高质量，扩大品种 几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约硅钢、合金钢、工具钢等约500500多个钢种都可以用连铸工艺多个钢种都可以用连铸工艺生产，而且质量很好。生产，而且质量很好。降低了能源消耗217.5 7.5 连铸机的台数、机数、流数连铸机的台数、机数、流数台数台数 凡是共用一个盛钢桶，浇注凡是共用一个盛钢桶，浇注1 1流或多流铸坯的流或多流铸坯的1 1套连续铸钢设套连续铸钢设备称为备称为1 1台连铸机。台连铸机。机数机数 凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1 1个机组。个机组。1 1台台连铸机可以由连铸机可以由1 1个机组或多个机组组成。个机组或多个机组组成。流数流数 1 1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。1 1台连铸机有台连铸机有1 1个机组，又只能浇注个机组，又只能浇注1 1根铸坯，成为根铸坯，成为1 1机机1 1流流；若若1 1台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其为为多机多流多机多流；1 1个机组能够同时浇注个机组能够同时浇注2 2根铸坯的称为根铸坯的称为1 1机机2 2流流。7.5 连铸机的台数、机数、流数台数22一、连铸机的生产能力一、连铸机的生产能力（1 1）连铸机的作业率）连铸机的作业率指一年的生产时间（含准备时间）占指一年的生产时间（含准备时间）占一年的日历时间的百分数。一年的日历时间的百分数。y=y=（C+PC+P）/D 100/D 100其中：其中：y y：作业率：作业率C C：年浇铸时间：年浇铸时间P P：年准备时间：年准备时间D D：年日历时间：年日历时间7.6 7.6 连铸机的主要技术经济指标连铸机的主要技术经济指标7.6 连铸机的主要技术经济指标23（2 2）浇铸周期）浇铸周期连铸机的浇铸时间及必要的准备时间连铸机的浇铸时间及必要的准备时间T=t1+nt2T=t1+nt2其中：其中：T T浇铸周期浇铸周期 t1 t1准备时间准备时间 t2 t2单炉浇铸时间单炉浇铸时间 n n平均连浇炉数平均连浇炉数（2）浇铸周期24（3 3）连铸机的小时产量）连铸机的小时产量P PBDVgr60NBDVgr60N其中：其中：P P：连铸机的小时产量：连铸机的小时产量BDBD：铸坯断面面积：铸坯断面面积VgVg：拉速：拉速r r：铸坯比重铸坯比重N N：连铸机的流数：连铸机的流数（3）连铸机的小时产量25（4 4）连铸机的日产量）连铸机的日产量A A（1440/T1440/T）nGnG其中：其中：A A：连铸机的日产量：连铸机的日产量T T：连铸机的浇铸周期：连铸机的浇铸周期n n：连浇炉数：连浇炉数G G：转炉平均出钢量：转炉平均出钢量：金属收得率：金属收得率（4）连铸机的日产量26（5 5）连铸机的年产量）连铸机的年产量P PA365YA365Y其中：其中：P P：连铸机年产量：连铸机年产量A A：连铸机的日产量：连铸机的日产量Y Y：连铸机的作业率：连铸机的作业率（5）连铸机的年产量27二、连铸机的拉速二、连铸机的拉速 指出结晶器的铸坯在拉坯力的作用指出结晶器的铸坯在拉坯力的作用下，单位时间内移动的距离。下，单位时间内移动的距离。影响因素：影响因素：（1 1）钢种）钢种（2 2）铸坯断面大小）铸坯断面大小（3 3）结晶器出口坯壳厚度）结晶器出口坯壳厚度（4 4）浇铸温度）浇铸温度（5 5）铸坯质量）铸坯质量（6 6）冶金长度、保护渣、结晶器振动等）冶金长度、保护渣、结晶器振动等二、连铸机的拉速28三、连铸机的冶金长度三、连铸机的冶金长度根据最大拉速计算出来的液芯长度根据最大拉速计算出来的液芯长度三、连铸机的冶金长度29