连铸课件.ppt

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1、第九章第九章 连铸工艺连铸工艺连铸钢水的温度要求连铸钢水的温度要求 钢钢水水温温度度过过高高的的危危害害：出出结结晶晶器器坯坯壳壳薄薄，容容易易漏漏钢钢；耐耐火火材材料料侵侵蚀蚀加加快快，易易导导致致铸铸流流失失控控，降降低低浇浇铸铸安安全全性性；增增加加非非金金属属夹夹杂杂，影影响响板板坯坯内内在在质质量量；铸铸坯柱状晶发达；坯柱状晶发达；中心偏析加重，易产生中心线裂纹。中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害钢水温度过低的危害：容易发生水口堵塞，浇铸容易发生水口堵塞，浇铸中断；中断；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮

2、，影响铸坯内在质量。非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。9.1 9.1 连铸钢水的准备连铸钢水的准备 9.2 9.2 中间包钢水温度的确定中间包钢水温度的确定 浇浇铸铸温温度度是是指指中中间间包包内内的的钢钢水水温温度度，通通常常一一炉炉钢钢水水需需在在中中间间包包内内测测温温3 3次次，即即开开浇浇后后5min5min、浇浇铸铸中中期期和和浇浇铸铸结结束束前前5min,5min,而而这这3 3次次温度的平均值被视为平均浇铸温度。温度的平均值被视为平均浇铸温度。浇铸温度的确定可由下式表示（也称目浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）标浇铸温度）：T=TL+T 液相线温度液相线温度 液

3、液相相线线温温度度，即即开开始始凝凝固固的的温温度度，就就是是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：T=1536-T=1536-78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+5.0%Cu+3.1%Ni+1.3%Cr+30%S+5.0%Cu+3.1%Ni+1.3%Cr+3.6%Al+2.0%Mo+2.0%V+18%Ti 3.6%Al+2.0%Mo+2.0%V+18%Ti 钢水过热度的确定钢水过热度的确定 钢钢水水过过热热度度主主要要是是根根据据铸铸坯坯的的质质量量要求和浇铸性能来确定。要求和浇铸性能来

4、确定。钢种类别钢种类别 过热度过热度非合金结构钢非合金结构钢 10-2010-20铝镇静深冲钢铝镇静深冲钢 15-2515-25高碳、低合金钢高碳、低合金钢 5-155-15出钢温度的确定出钢温度的确定 钢水从出钢到进入中间包经历钢水从出钢到进入中间包经历5 5个温降过程：个温降过程：T T总总=T=T1 1+T+T2 2+T+T3 3+T+T4 4+T+T5 5 T T1 1出钢过程的温降；出钢过程的温降；T T2 2出完钢钢水在运输和静置期间的温降出完钢钢水在运输和静置期间的温降 (1.0(1.01.5/min)1.5/min)；T T3 3钢包精炼过程的温降（钢包精炼过程的温降（6 61

5、0/min10/min）；）；T T4 4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降 (5(51.2/min1.2/min）;T T5 5钢水从钢包注入中间包的温降。钢水从钢包注入中间包的温降。拉速控制作用拉速控制作用:拉坯速度是指每分钟拉出的铸坯长拉坯速度是指每分钟拉出的铸坯长度度.拉速控制合理拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量改善铸坯的质量.现现代连铸追求高拉速代连铸追求高拉速.拉速确定原则拉速确定原则:一、确保铸坯出结晶器时的能承受一、确保铸坯出结晶器时

6、的能承受钢水的钢水的 静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-12-14mm14mm9.3 9.3 拉速的确定和控制拉速的确定和控制影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低 碳钢、碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低；中碳钢、高碳钢的顺序由高到低；就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优

7、质就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。碳素钢、合金钢顺序降低。钢水过热度：一般连铸规定允许最大的钢水过热钢水过热度：一般连铸规定允许最大的钢水过热度，在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提度，在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高。高。钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。通过结晶器壁传出的热流的大小来度量。1 1、一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保、一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳

8、。2 2、一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定、一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水2L/mm.min2L/mm.min。进出水温差不超过。进出水温差不超过80C80C，出水温度控制在，出水温度控制在45-45-500C500C为宜，水压控制在为宜，水压控制在0.4-0.6Mpa.0.4-0.6Mpa.9.4 9.4 铸坯冷却的控制铸坯冷却的控制9.4.1 9.4.1 一冷确定：一冷确定：9.

9、4.2 9.4.2 二冷确定：二冷确定：1 1、二冷作用、二冷作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程铸机二冷段进行的冷却过程.其目的是对带有液芯其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固使其完全凝固,以达到在拉以达到在拉坯过程中均匀冷却坯过程中均匀冷却.2 2、二冷强度确定原则、二冷强度确定原则:二冷通常结合铸坯传热与二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯随着铸坯在二冷

10、区移动在二冷区移动,坯壳厚度增加坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低喷水量逐渐降低.因因此此,二冷区可分若干冷却段二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行每个冷却段单独进行水量控制水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量的调整二冷喷水量.3 3、二冷水量与水压、二冷水量与水压:对普碳钢低合金钢，冷却强度为：对普碳钢低合金钢，冷却强度为：1.0-1.2L/Kg1.0-1.2L/Kg钢钢.对低碳钢、高碳钢对低碳钢、高碳钢,冷却强度为：冷却强度为：0.6-0.8L/Kg0.6-0.8L/Kg钢钢.对热裂纹敏感性强的钢种，冷却强度为对热裂纹敏感性强的钢种，

11、冷却强度为:0.4-0.6L/Kg 0.4-0.6L/Kg钢钢.水压为水压为0.1-0.5MPa0.1-0.5MPa9.5 9.5 连铸过程检测与自动控制连铸过程检测与自动控制 连铸坯的质量评价连铸坯的质量评价 连铸坯的纯净度及控制连铸坯的纯净度及控制 连铸坯表面质量及控制连铸坯表面质量及控制 连铸坯内部质量及控制连铸坯内部质量及控制 连铸坯形状缺陷及控制连铸坯形状缺陷及控制 连铸坯的质量评价连铸坯的质量评价评价连铸坯质量是从以下几方面评价连铸坯质量是从以下几方面：连铸坯连铸坯的纯净度的纯净度 连铸坯的表面质量连铸坯的表面质量 连铸坯的内部质量连铸坯的内部质量 连铸坯的外观性质连铸坯的外观性质

12、 连铸机的机型不同，连铸坯内夹杂物的数量也有连铸机的机型不同，连铸坯内夹杂物的数量也有明显的差异。如按明显的差异。如按1Kg1Kg铸坯重计算铸坯夹杂物的铸坯重计算铸坯夹杂物的数量：数量：立式铸机：立式铸机：0.04mg/kg0.04mg/kg；立弯式铸机：立弯式铸机：0.46mg/kg0.46mg/kg；弧形铸机：弧形铸机：1.75mg/kg1.75mg/kg；水平铸机：水平铸机：1.35mg/kg1.35mg/kg。根据示踪试验所测定的数据，铸坯中夹杂根据示踪试验所测定的数据，铸坯中夹杂物来源比例为：物来源比例为：出钢过程钢液氧化产物占出钢过程钢液氧化产物占10%10%；脱氧产物占脱氧产物占

13、15%15%；熔渣卷入约占熔渣卷入约占15%15%；注流的二次氧化占注流的二次氧化占40%40%左右；左右；耐火材料的冲刷约占耐火材料的冲刷约占20%20%；中间罐渣占中间罐渣占10%10%。提高钢纯净度的措施提高钢纯净度的措施 无渣出钢无渣出钢 选择合适的精炼处理方式选择合适的精炼处理方式 采用无氧化浇注技术采用无氧化浇注技术 充分发挥中间罐冶金净化器的作用充分发挥中间罐冶金净化器的作用 选用优质耐火材料选用优质耐火材料 充分发挥结晶器的作用充分发挥结晶器的作用 采用电磁搅拌技术，控制注流运动采用电磁搅拌技术，控制注流运动 9.5.1 9.5.1 连铸坯表面质量及控制连铸坯表面质量及控制 连

14、连铸铸坯坯表表面面质质量量的的好好坏坏决决定定了了铸铸坯坯在在热热加加工工之之前前是是否否需需要要精精整整，也也是是影影响响金金属属收收得得率率和和成成本本的的重重要要因因素素，还还是是铸铸坯坯热热送送和和直直接接轧轧制制的的前前提提条条件。件。连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，但总连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制。9.5.2 9.5.2 连铸坯内部质量及控制连铸坯内部质量及控制 铸铸坯坯的的内内部部质质量量是是指指铸铸坯坯是是否否具具有有正正确确的的凝凝固固结结构构、偏偏析析程程度度、内内部部裂裂纹纹、夹夹杂杂

15、物物含含量量及及分分布状况等。布状况等。凝凝固固结结构构是是铸铸坯坯的的低低倍倍组组织织，即即钢钢液液凝凝固固过过程程中中形形成成等等轴轴晶晶和和柱柱状状晶晶的的比比例例。铸铸坯坯的的内内部部质质量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关。量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关。9.5.3 9.5.3 减少铸坯内部裂纹的措施减少铸坯内部裂纹的措施 采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术 二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧 二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀 合适拉辊压下量，最好采用液压控制

16、机构合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构 9.5.4 9.5.4 连铸坯形状缺陷及控制连铸坯形状缺陷及控制鼓肚变形鼓肚变形 带带液液心心的的铸铸坯坯在在运运行行过过程程中中，于于两两支支撑撑辊辊之之间间，高高温温坯坯壳壳中中钢钢液液静静压压力力作作用用下下，发发生生鼓鼓胀胀成成凸凸面面的的现现象象，称称之之为为鼓鼓肚肚变变形形。板板坯坯宽宽面面中中心心凸凸起起的的厚厚度度与与边边缘缘厚厚度度之之差差叫叫鼓鼓肚肚量量，用以衡量铸坯彭肚变形程度。用以衡量铸坯彭肚变形程度。减少鼓肚应采取措施减少鼓肚应采取措施 降低连铸机的高度降低连铸机的高度 二冷区采用小辊距密排列；铸机从上到下二冷区采用小辊距密排

17、列；铸机从上到下 辊距应由密到疏布置；辊距应由密到疏布置；支撑辊要严格对中支撑辊要严格对中 加大二冷区冷却强度加大二冷区冷却强度 。防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选 用多节辊。用多节辊。菱形变形菱形变形 菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。是指铸坯的一对角小于缺陷。是指铸坯的一对角小于9090，另，另一对角大于一对角大于9090；两对角线长度之差称；两对角线长度之差称为脱方量。为脱方量。应对菱变的措施应对菱变的措施 选用合适锥度的结晶器选用合适锥度的结晶器 结晶器最好用软水冷却结晶器最好用软水冷却 保持结晶器内腔正方形，

18、以使凝固坯壳为保持结晶器内腔正方形，以使凝固坯壳为 规规正正的形状规规正正的形状 结晶器以下的结晶器以下的600mm600mm距离要严格对弧；并距离要严格对弧；并确保二冷区的均匀冷却确保二冷区的均匀冷却 。控制好钢液成分。控制好钢液成分。圆铸坯变形圆铸坯变形 圆坯变形成椭圆形或不规则圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有：重。形成椭圆变形的原因有：1 1）圆形结晶器内腔变形；）圆形结晶器内腔变形；2 2）二冷区冷却不均匀；）二冷区冷却不均匀；3 3）连铸机下部对弧不准；）连铸机下部对弧不准；4 4）拉矫辊

19、的夹紧力调整不当，过分压下）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下。可采取相应措施可采取相应措施：及时更换变形的结晶器及时更换变形的结晶器 连铸机要严格对弧连铸机要严格对弧 二冷区均匀冷却二冷区均匀冷却 可适当降低拉速可适当降低拉速 9.5.5 9.5.5 夹杂物的控制夹杂物的控制(3)3)钢包精炼渣成分控制钢包精炼渣成分控制 不管采用何种精炼方法（如不管采用何种精炼方法（如RHRH、LFLF、VDVD），），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。水的基础。合适的钢包渣成分合适的钢包渣成分 CaOCaO/Al/Al2 2O O3 31.51.51.

20、81.8，CaOCaO/SiO/SiO2 2=8=81313，（，（FeO+MnOFeO+MnO）550m50m）去除，去除，采用中间包控流技术；采用中间包控流技术；l小颗粒夹杂（小颗粒夹杂（50m50m）去除：去除：中间包钙质过滤器中间包钙质过滤器中间包电磁旋转中间包电磁旋转(9)(9)防止浇注过程下渣和卷渣防止浇注过程下渣和卷渣 加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源；加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源；结晶器渣中示踪剂变化；结晶器渣中示踪剂变化；铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹杂物占杂物占41.6%41.6%二次氧化占二次氧化占 39%39%，脱氧产物为，脱氧产物为2

21、0%20%(11)(11)结晶器钢水流动控制结晶器钢水流动控制9.5.6 9.5.6 中间包冶金中间包冶金 当当前前对对钢钢产产品品质质量量的的要要求求变变得得更更加加严严格格。中中间间包包不不仅仅仅仅只只是是生生产产中中的的一一个个容容器器，而而且且在在纯纯净净钢的生产中发挥着重要作用。钢的生产中发挥着重要作用。7070年年代代认认识识到到改改变变中中间间包包形形状状和和加加大大中中间间包包容容积积可可以以达达到到延延长长钢钢液液的的停停留留时时间间，提提高高夹夹杂杂物物去去除除率率的的目目的的；安安装装挡挡渣渣墙墙，控控制制钢钢液液的的流流动动，实实现现夹夹杂杂物物有有效效碰碰撞撞、长长大

22、大和和上上浮浮。8080年年代代发发明明了多孔导流挡墙和中间包过滤器。了多孔导流挡墙和中间包过滤器。在在防防止止钢钢水水被被污污染染的的技技术术开开发发中中，最最近近已已有有实实质质性性的的进进展展。借借助助先先进进的的中中间间包包设设计计和和操操作作如如中中间间包包加加热热，热热周周转转操操作作，惰惰性性气气氛氛喷喷吹吹，预预熔熔型型中中间间包包渣渣，活活性性钙钙内内壁壁，中中间间包包喂喂丝丝，以以及及中中间间包包夹夹杂杂物物行行为为的的数数学学模模拟拟等等，中中间间包包在在纯纯净净钢钢生产中的作用体现得越来越重要。生产中的作用体现得越来越重要。在在现现代代连连铸铸的的应应用用和和发发展展过过程程中中，中中间间包包的的作作用用显显得得越越来来越越重重要要，其其内内涵涵在在被被不不断断扩扩大大，从从而形成一个独特的领域而形成一个独特的领域中间包冶金。中间包冶金。中间包冶金的最新技术中间包冶金的最新技术 H H型中间包型中间包 离心流中间包离心流中间包 中间包吹氩中间包吹氩 去夹杂的陶瓷过滤器去夹杂的陶瓷过滤器 电磁流控制电磁流控制