连铸工艺简介

连铸的设想最早由英国 的发明家Bessemer提 出（1857年）
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5.1.4 连铸机主要设备
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固定结晶器：美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德 国土木工程师达勒恩（R.M.Daelen）(1877年)最 早提出以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连 铸概念。前者采用一个底部敞开、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；后者采用 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、引锭杆垂直存放装置。
用）
结晶器的振动参数：
周期：结晶器上下振动一次的时间为振动的周期，用T 表示，
频率：结晶器每分钟振动的次数，用f表示，次/min 振幅：结晶器从水平位置运动到最高或最低位置所移动
的距离，用S表示，mm. 频率高对防止拉漏、提高拉速和减轻振痕有利，目前采用 0－250次/min，已开始采用400次/min或更高的频率。 振幅小，结晶器钢水表面波动小，铸坯表面振痕小，通常 在25mm以下，多偏于下限。已有取2－4mm的。
连浇炉数
中间包连续浇注的炉数
冶金长度
铸坯的液芯长度 结晶器钢液面到铸坯中心液相完全凝固点的长度。
L
D2v 4K 2
冶金长度 结晶器内钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的长度。
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3、拉坯速度（浇铸速度）
拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是 m/min，简称拉速；
浇铸速度是指每分钟每流浇注的钢水量，单位是 t/(min•流)，简称注速，
Junghans- Rossi连铸机，用来铸钢，获得成功。
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从此，连铸技术经历了很长的发展历程： 40年代的试验开发。 50年代开始步入工业生产。 60年代弧形铸机的出现。 70年代由能源危机推动的大发展，新日铁大分钢厂实
现全连铸，推动了连铸技术的发展。 80年代日趋成熟的技术 90年代面临新的变革 凝固理论的研究，使连铸工艺科学化
振动结晶器：1913年，瑞典人皮尔逊提出结晶器以可 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）真正将这一想法付诸实施。
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1930年，铜和铝的连续铸造开始应用于生产。 钢的连铸要困难的多。钢的熔化温度高，导热性差，
不容易在短时间内形成足够厚的外壳，外壳很容易拉 断。 1947年美国的工程师和投资人I.Rossi开发出
度的均匀坯壳。
对结晶器的要求:
• 良好导热性； • 好的刚性，便于拆装，且易于加工； • 较好的耐磨性及抵抗热应力； • 重量轻，便于振动。
结晶器形式
结晶器按形式可以分三种：
1、整体式（近来很少采用） 2、铜管式 3、组合式（大方坯、矩形坯和板坯采用）
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结晶器的设计参数
断面尺寸: 结晶器的断面尺寸应比铸坯公称尺寸大1-3％ 结晶器长度: 根据结晶器出口坯壳厚度确定，出口坯壳厚 度应大于8－15mm。 从钢液面到结晶器顶面一般留100mm，故实际结晶器长度＝ L＋100 结晶器倒锥度: 倒锥度过小，坯壳过早脱离结晶器壁，影响传热； 倒锥度过大，摩擦阻力增加，加速结晶器磨损。 根据经验，对方坯结晶器倒锥度取0.4－0.8%， 对板坯结晶器倒锥度取0.5－1.0%。
最大理论拉速
k t 按结晶器出口处坯壳厚度计算
按铸机的冶金长度计算 1
l
Dk
2
v
连铸机主要设备
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钢包及支撑装置
钢包
盛钢液 保温性要好 容量要和炼钢炉的容量相匹配。 底部吹氩搅拌，均匀成分和温度，去除夹杂物。
钢包回转台
钢包过跨 快速换包
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中间包及其支撑装置
中间包：保持一定的浇铸速度、控制钢水 流的中间容器。
对结晶器振动的要求：
有效地防止粘结性拉漏； 得到良好的铸坯表面(光滑、浅的振痕); 准确地实现圆弧轨迹，不产生过大的加速度引起的冲击
和摆动； 制造、安装和维护方便，便于处理事故。
结晶器振动
振动类型
同步振动 负滑脱振动 正弦振动（最普遍的振动方式；通过偏心轮实现；
易实现高频小振幅） 非正弦波振动（已为板坯连铸和薄板坯连铸广泛采
按铸坯断面形状又可分为: 方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方/板 坯兼用型连铸机等.
机型
板坯
大方坯 小方坯
圆坯 异型坯
最大断面 mm×mm 300×2640 310×2500
600×600
160×160
φ 450
工字型 460×460×120 中空坯φ 450/6100
最小断面 mm×mm 130×250
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振动参数对铸坯质量的影响
频率提高，振痕深度减小，振幅增大，振痕深度增加， 频率由100次/分增加到300次/分，振痕深度由 0.3mm到0.1mm，在一定的频率下，如200次/分， 振幅由3mm提高到8mm时，振痕深度由0.25mm增 加到0.45mm； 负滑动时间增大，振痕深度增加，负滑动时间由0.05s 增加到0.25s时，振痕深度由0.1mm-0.2mm增加到 0.4mm-0.6mm； 负滑动时间对横裂纹指数有很大影响，负滑动时间从 0.26s增加到0.29s，横裂纹指数由0.3增加到1。
概述
模铸 过程：把钢水浇铸在由生铁制造的若干个钢锭模内 本质
• 钢水的热量传递给钢锭模 • 钢由液态（钢水）固态（钢锭）
产品：钢锭 方法：
上铸法 下铸法
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连铸
连铸是使钢水连续的通 过连铸机变成固态钢坯 （连铸坯），发生连续 凝固。
主要设备包括钢包、 中间包、结晶器、结 晶器振动装置、二次 冷却和铸坯导向装置、 拉坯矫直装置、切割 装置、出坯装置等
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纵裂指数 纵裂指数
48 40 32 24 16
8 0
70
IV
78
86
94
102
110
窄面热流/宽面热流×100，％
70 60 50 40 30 20 10
0 70
JV
78
86
94
102 110
窄边热流/宽边热流×100，％
结晶器窄面热流与宽面热流的比值与窄边锥度有关； 比值小于0.80，说明结晶器窄边锥度过小； 比值大于0.90，说明结晶器窄边锥度过大。
例如：宝钢板坯连铸机： 直线段： 2.55m 弯曲半径：48.5/22.5/16.5/12/9.555m 矫直半径：9.555/11.5/16/31m 连铸机长度：39.39m
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机型的特点
（4）弧形连铸机
分为弧形结晶器和直结晶器两种 优点：
机身高度为立式连铸机的1/2～1/3, 占地面积和 立弯式相同，基建费用低； 钢液静压小，鼓肚、裂纹等缺陷少； 加长机身容易，可高速浇铸，生产率高；
• 冷却效果好 • 不易堵塞 • 节水 • 结构复杂 • 用于大方坯、板坯等
铸坯导向和拉坯矫直机
作用：
拉坯 矫直 送引锭杆，调节拉速
引锭杆：
开浇时的凝固底板 传递拉坯力
切割装置
作用：定尺、切割。 方式：火焰、机械 火焰切割
设备轻，不受断面限制，切口齐，有金 属损耗
机械切割
切割速度快 无金属损耗 操作安全可靠 设备投资大，重量较大。
缺点 结晶器内夹杂物不能上浮分离，且内弧集聚； 多半径，连铸机的对弧、安装、调整困难， 设备较复杂。
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机型的特点
（6）水平连铸机
高度仅为立式连铸机的1/10节约基建费用 ； 技术不成熟。
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3） 连铸机机型选择的原则
－ 满足钢种和断面规格的要求； － 满足铸坯的质量要求； － 节约建设投资。
－ 无弯曲变形、冷却均匀，裂纹少。 － 夹杂物容易上浮。 缺点：
〃 设备高，建设费用大。 〃 钢液静压大，容易产生鼓肚。
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机型的特点
（2）立弯式连铸机 结晶器下有垂直段，铸坯通过拉坯辊后
（钢水完全凝固或接近完全凝固），用顶弯 机使铸坯弯曲，进入圆弧段。
优点：
• 机身高度比立式低；
•有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均匀；
连铸工艺
钢水准备 连铸操作工艺
连铸操作工艺
浇注操作 浇注温度控制 拉坯速度控制 冷却控制
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连铸操作工艺－浇注操作
大包开浇 加入中间包覆盖剂（液面200mm) 中间包开浇(300mm) 起步(结晶器液面距上口80～100mm) 自动拉坯 加保护渣 换包－防大包下渣
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ห้องสมุดไป่ตู้
结晶器的润滑
润滑油
主要用于敞开浇铸的小方坯。
保护渣
结晶器内钢水上表面与空气隔绝； 吸收钢水中的夹杂物； 控制坯壳与结晶器壁间的传热； 润滑。
结晶器振动
结晶器的上下往复运行，实际上起到了“脱模” 的作用。 当结晶器向下运动时，因为“负滑脱”作用，可“愈合” 坯壳表面裂痕，并有利于获得理想的表面质量。
•水平出坯，可以适当加长机身，铸坯的
定尺不受限制；
缺点：
•铸坯在一点弯曲，一点矫直，容易形成
裂纹；
•要求全凝固矫直，限制了生产率。
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机型的特点
（3）带直线段的弧形连铸机 有垂直段，夹杂物容易上浮，具有立弯式 连铸机的优点； 多点弯曲。减小应力集中，裂纹少； 可在未完全凝固进入弧形段，故可以提高 生产率，增大拉速。
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二次冷却区
作用：
采用直接喷水冷却铸坯，使铸坯加速凝固； 通过夹棍和侧导棍，对带有液芯的铸坯起支撑作用，防
止并限制铸坯发生鼓肚、变形和漏钢事故； 对引锭杆起导向和支撑作用； 对带直结晶器的直弧形连铸机，完成对铸坯的顶弯作用 要求： 冷却效率高，传热快 均匀冷却，表面温度均匀 支撑导向部件有足够的强度和刚度 各段对中准确 快速更换
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连铸的优点(与模铸比较）
提高金属的收得率 7~12%。