连铸工艺设备连铸设备及主要工艺参数.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,第一章连铸设备及主要工艺参数,11,连铸机生产能力,一,.,连铸机产量计算,1.,小时产量：,P=60BDVN,B,铸坯宽度，；,D,铸坯厚度，；,V,拉速，,min,；,铸坯密度，取,7.6,7.7 tm,3,；,N,流数。,1,2.,平均日产量：,A,=,3.,平均年产量：,Q=365AY,Q=2460(365,H)YG,1,2,nW,T,Q,连铸机的生产能力，（台,）；,Y,连铸机作业率，；,G,每炉的钢水量，；,2,H,集中检修时间，天；,W,连铸机台数；,T,连铸机平均浇铸周期，,min,；,平均连浇炉数，炉；,1,金属收得率，；,2,铸坯合格率，。,3,二,.,铸坯断面,选择原则：,1.,根据轧材需要的压缩比确定；,2.,连铸机生产能力和炼钢能力合理匹配；,3.,根据轧机组成、轧材品种和规格来确定；,4.,要适合连铸工艺要求。,4,连铸坯形状和尺寸：,小方坯：,70mm 70mm,200mm 200mm,大方坯：,200mm 200mm,450mm 450mm,矩形坯：,150mm 100mm,400mm 630mm,板坯：,150mm 600mm,300mm 2640mm,圆坯：,80,450mm,5,三,.,连铸机流数,N=G,FV,G,钢包容量，；,F,铸坯断面面积，,m,2,；,V,铸坯的平均拉速，,min,；,钢包浇铸时间，,min,；,冷坯密度，,7.6,7.7 tm,3,。,6,四,.,连铸机的作业率,连铸机的实际作业时间钢包开浇起至切割完毕的时间浇铸准备时间正常开浇等待的时间,7,五,.,金属收得率,1,W,1,G,1,100%,2,=W,2,W,1,100%,=,1,2,=,W,2,G,1,100%,1,钢水收得率，；,W,1,浇铸所得到的全部铸坯量，；,G,1,钢水重量，；,2,铸坯合格率，,W,2,合格铸坯量，；,金属收得率，。,8,六,.,浇注时间,S,=GBDVN,9,连铸钢水金属平衡图：,10,七,.,准备时间,指从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇注时完成结晶器内引锭头的密封为止所需的辅助操作时间。,1.,尾坯封顶及拉出尾坯：,10,12min,。,2.,清理连铸机：,6,8 min,。,3.,送入引锭杆：上装：,2 min,。下装：,3,4 min,。,4.,填塞引锭头：方坯：,5,7 min,。板坯：,8,10 min,。,5.,中间包车到位：,2,3 min,。,6.,钢包定位并装长水口：,2,3 min,。,7.,向中间包注钢水：,2 min,。,总的准备时间：,30,45 min,。,11,八,.,连浇炉数,为提高连浇炉数，应做的以下几点：,1.,转炉、电炉冶炼周期与连铸机的浇铸周期必须严格的匹配，才能实现连浇；,2.,连铸拉漏率低，使连浇炉数增加；,3.,采用高级耐火材料，有利于提高连浇炉数；,4.,连铸机设备始终处于良好状态，是实现多炉连浇的保证条件。,12,金属损失和多炉连浇的关系（,220,）,13,12,连铸机的基本参数计算,一,.,拉速设计,拉坯速度：,连铸机每一流单位时间拉出铸 坯的长度。,mmin,浇注速度：连铸机每一流单位时间拉出铸坯的重量。,tmin,14,1.,拉速的确定,凝固定律：,=K,：凝固层厚度。,mm,t,：凝固时间。,min,k,：凝固系数。,mmmin,12,15,按结晶器出口处坯壳厚度计算,由凝固定律可知，结晶器出口处最小坯壳厚度：,min,=K,m,K,m,则：,V,max,L,m,式中,K,m,结晶器内钢的凝固系数,，,mmmin,12,，,可取,K,m,20 mmmin,12,。,L,m,结晶器,有效长度。,mm,16,按铸机冶金长度计算,V,max,L,c,按经验公式计算,V=fLA,式中,A,：铸坯横断面积。,.,L,：铸坯断面周长,f,：系数。与钢种、铸坯形状、结晶器参数、冷却制度等有关。方板坯取,45,60,圆坯取,35,45,。小断面取上限，大断面取下限。,17,2.,影响拉速的因素,钢种的影响,钢种 拉速 原因,奥氏体,不锈钢,V,较大 高温塑性好、强度高,高碳钢、,铁素体,不锈钢、,V,较低 高温塑性差、强度低,低合,金钢,轴承钢、,高速钢、,v,更低 导热性差、凝固范围宽、硅钢对裂纹敏感性强,18,断面形状和尺寸的影响,V,由小 大,A.,断面形状：,圆坯矩形坯方坯,B.,断面大小：,大小,注温及钢中硫、磷含量的影响,A.,注温与拉速配合的原则：,高温慢拉、低温快拉。,B.,钢水中硫、磷含量较高时，应适当降低拉速。,19,二,.,冶金长度,1.,铸坯的液芯长度,指从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完全凝固点的长度。,根据凝固定律，铸坯完全凝固时：,则：,L =,V,20,21,2.,冶金长度,根据最大拉速计算出来的液芯长度。,L,C,=,V,max,3.,铸机长度,L,B,=1.1L,C,22,三,.,铸机的弧形半径,指连铸坯外弧曲率半径。单位：,m,确定弧形半径应考虑以下四点：,A,铸坯表面所允许的变形量；,B,二次冷却区应有一定的长度；,C,钢水静压力；,D,矫直前铸坯表面温度。,23,1.,按经验确定弧形连铸机弧形半径,按铸坯断面确定：,小方坯连铸机：,R=(30,40)D,大方坯连铸机：,R=(30,50)D,板坯连铸机：,R=(40,50)D,按钢种确定：,普碳钢和低合金钢：,R=(30,40)D,优质钢和高合金钢：,R=(40,50)D,24,2.,按凝固计算确定弧形连铸机半径,按铸坯全凝固矫直计算连铸机弧形半径,原则：,铸机的弧形段长度必须大于铸坯的液芯长度。,凝固定律：,=K,：凝固层厚度。,mm,t,：凝固时间。,min,k,：凝固系数。,mmmin,12,25,连铸机弧形段的长度为：,L,B,=,+h,弧形结晶器：,h,=,0.1,直结晶器：,h=h,1,+L,0.1,h,1,：二冷区直线段长度。,铸坯的液芯长度为：,L,e,=,V,max,26,应满足：,L,B,1.1 L,e,即：,+h,=,1.1,V,max,R,2.2,（,V,max,）,2 h ,27,按铸坯矫直时允许最大延伸率计算铸机半径,原则：,矫直时内弧表面延伸率必须小于允许延伸率值。,铸坯矫直时，内弧受拉，外弧受压，中心线未发生变化，断面仍为平面，取,CC,段铸坯，,28,铸坯矫直前后的延伸示意图：,矫直前,矫直后,29,设外弧半径为,R,铸坯厚度为,D,则内弧表面延伸率,：,30,由于,RD,故上式可近似写成：,100%,则：,R (m),式中,：允许延伸率，它主要取决于浇铸钢种、铸坯温度以及对铸坯表面质量的要求等。对普碳钢和低合金钢,1.5,2.0,31,3.,带液芯多点矫直连铸机圆弧半径,R,的确定,原则：,将总的应变分散到多个点进行，使铸坯每个矫直点的应变小于允许值。,R,K+1,1,32,铸坯多点矫直时的变形情况：,33,13,盛钢桶及其运载设备,一,.,钢包,1.,钢包的作用及功能,具有盛装、运载、精炼、浇注钢水，倾翻、倒渣、落地放置等功能,2.,钢包容量的确定,钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配；考虑到出钢量的波动，留有,10,的余量和一定的炉渣量；钢包上口还应留有,200mm,以上的净空。,34,钢包的直径与高度之比,一般：,0.9,1.1,锥度,包壁：,10%,15%,。,包底：,3%,5%(,大型,),。,3.,钢包外形,为了便于钢水中气体和非金属夹杂物的上浮和排除，并降低开浇时的钢流冲击力，要求钢包的外形不能做成细高形状。,35,钢包各部位尺寸：,36,4.,钢包的结构：,主要由钢包本体、耐火衬和水口启闭控制机构等装置组成。,1,桶壳；,2,耳轴；,3,支撑座；,4,保温层；,5,永久层；,6,工作层；,7,腰箍；,8,倾翻吊环,37,钢包本体,A.,外壳,B.,加强箍,保证钢包的坚固性和刚度、防止钢包变形，必须在钢包外壳焊有加强箍和加强筋。,C.,耳轴,在钢包的两侧各装一个耳轴，用于吊运钢包。,D.,溢渣口,使出钢时钢包内的炉渣流入已备好的渣包内，溢渣口的高度比钢包上沿低,100,200mm,。,E.,注钢口,在钢包底部设置一个注钢口，可使钢水流出，又称钢包水口。在其周围安装水口砖。它是通过两块带水口孔的上下滑板砖之间相对移动，达到开闭、调节钢水流量大小的目的的。,38,F.,透气口,在钢包底部可根据需要设置,1,2,个透气口，主要用于安装吹氩搅拌用的透气砖。,G.,倾翻装置,可将钢包翻转,180,，完成倒渣和出钢作业。,H.,支座,在钢包底部一般设置,3,个支座，既可保持钢包的平稳放置，又能保护钢包底部的倾翻装置以及滑动水口机构。,I.,氩气配管,具有透气口的钢包可在钢包外壳设置氩气配管和快速接头，以便操作人员接插或者拔除氩气输送管路。,39,钢包耐火材料,钢包内衬：保温层、永久层、工作层。,保温层：紧贴钢板外壳，厚约,10,20mm,，主要是减少热损失，防止钢包外壳变形，常用多晶耐火纤维板或石棉板砌筑。,永久层：厚约,30,60mm,，以防钢包烧穿事故，用黏土砖或高铝砖砌筑，或浇筑料整体打结。,工作层：直接与高温钢水、熔渣接触，受到化学侵蚀、机械冲刷和温度急变的作用及由此引起的剥落。常见钢包工作层耐火材料：镁碳砖、铝镁碳砖、高铝砖、镁铬砖。,40,钢包滑动水口,钢包通过滑动水口开启、关闭和调节钢水注流。,A.,滑动水口耐火材料性能及结构,目前滑板砖材质主要有,高铝质、刚玉质、,刚玉,莫来石质、镁铝碳质和铝锆碳质等。,滑动水口耐火材料组成：,1,座砖；,2,上水口砖；,3,上滑板砖；,4,下滑板砖；,5,下水口砖,41,B.,滑动水口的使用,a,滑动水口工作原理,滑动水口安装在钢包底部，借助机械装置，采用液压或电动使滑板做往复直线或旋转运动，根据上、下滑孔的相对位置，调节浇注钢水流量。,42,b,滑动水口机构,43,44,c,滑动水口开浇,:,填料法：（河砂、河砂石墨、石英砂石墨、镁沙）,在出钢前，事先在上水口内加入填料，阻止钢水进入上水口孔内，以消除凝钢。,吹氩法：,在下滑板上安装透气砖，通过吹氩搅动钢水防止冻结。,烧氧法：,在上述情况下不能自动开浇时，为了保证顺利开浇，要使用氧气管将水口烧开，达到开浇的目的。这种方法对耐火材料损毁严重，在浇注过程中易使钢流发散，加剧钢水的二次氧化，影响钢水质量，应尽量避免采用。,45,C.,滑动水口的损坏原因,原因：钢流的热冲击。,形态：发生以水口为中心的放射龟裂引起水口孔边缘的脱落和滑动面的剥落。,原因：钢液和熔渣的化学侵蚀。,形态：水口孔扩大、水口边缘及滑动面熔损。,原因：反复加热（滑板的滑动面）,形态：龟裂扩大、滑动面粗糙。,46,原因：粘钢。,形态：滑动面剥落粗糙。,原因：节流浇注、钢流紊乱。,形态：局部异常熔损（碳结合滑动板）,47,5.,钢包长水口（保护套管）,长水口的作用,用于钢包与中间包之间，保护钢流不受二次氧化，防止钢流飞溅、卷渣，减少中间包化钢水温降。,长水口的材质,A.,熔融石英质,主要成分是,SiO,2,，,这种水口导热率小，有较高的机械强度和化学稳定性，耐酸性渣的侵蚀，可以不烘烤使用。,用于浇注一般钢种,，含锰高的钢种不宜使用。,48,B.,铝碳质,主要成分是,Al,2,O,3,和碳，,对钢种适应性较强，尤其,适合浇注特殊钢种,。耐侵蚀性能好，对钢液污染小，但导热快，水口易结瘤堵塞，渣线部位复合锆碳质或锆,碳,碳化硅质耐火材料，需烘烤后使用。目前在铝碳质长水口表面复合防氧化涂层，加热到,700,900,可形成釉层，防止了碳的氧化，提高了使用寿命。,49,长水口的安装,操作步骤：,A.,先将长水口放入杠杆机构的托圈内，将长水口与钢包下水口连接上，长水口安装架另一端挂上配重；,B.,在钢包下水口与长水口的接缝处安装好氩气环或密封环，接上氩气导管；,C.,开启钢包水口，向中间包注入钢液，在钢包注流引流正常以后，开启氩气阀门，向长水口内吹入氩气。,50,51,长水口的种类,A.,具有吹氩环的长水口,:,氩气通过吹氩环吹向钢包滑动水口下水口与长水口连接处，起密封作用。,B.,具有透气材料的长水口：氩气通过弥散型透气材料向内吹，起密封保护作用。,52,53,二,.,钢包运载设备,1.,钢包回转台的用途和分类,钢包回转台是现代连铸中应用最普遍的,运载和承托钢包进行浇注的设备,，通常设置于钢水接受跨与浇注跨柱列之间。,分类：,直臂式；,双臂式。,54,钢包回转台类型：,直臂式；,双臂单独升降式；,带钢水包加盖功能,55,2.,蝶型钢包回转台的主要结构特点,钢结构部分,A,叉型臂,B,旋转盘与上部轴承座,C,回转环,D,塔座,回转驱动装置,事故驱动装置,回转夹紧装置,升降装置,称量装置,润滑装置,56,57,3,钢包回转台的工作特点,重载；,偏载；,冲击；,高温。,4,钢包回转台的主要参数,承载能力；,回转速度；,回转半径；,钢包升降行程,钢包升降速度。,58,14,中间包及其运载设备,一,.,中间包,1.,中间包的作用,减压、稳流、去渣、储钢、分流和中间包冶金,.,59,中间包立体结构示意图：,60,2.,中间包的主要参数,中间包容量,中间包容量应与存储钢液量相匹配。,计算公式：,Q=BD(,1,+,2,+,3,)V,中间包高度,中间包长度,中间包宽度,中间包内壁斜度,中间包水口直径及水口间距,61,3,.,中间包的构造,中间包的类型,62,中间包的结构,A.,中间包本体,中间包壳体：,由钢板焊接而成的箱型结构件。,中间包衬：,保温层：,用石棉板、保温砖砌筑或轻质浇注料浇注而成。,永久层：用黏土砖砌筑或用浇注料整体浇筑注。,工作层：,可用高铝砖、镁质砖砌筑；也可用硅质绝热板、镁质绝热板或镁橄榄石质绝热板组装砌筑；还可以在工作层砌砖表面喷涂,10,30mm,的一层涂料。,63,中间包内衬工作层喷涂涂料的优点：,涂料耐钢液和钢渣的侵蚀，使用寿命长；,施工方便，更换迅速；,便于清理残余涂料层和残渣，且不损坏砌砖层，相对降低了耐火材料的消耗。,B.,中间包盖,保温、防止中间包内的钢水飞溅，减少邻近设备受到包内钢水高温辐射、烘烤的影响。中间包包盖用钢板焊接而成，其内衬砌筑耐火材料；在中间包盖上设置钢水注入孔、塞棒孔、中间包烘烤孔、测温孔及吊装用吊环。,64,矩形中间包简图：,1,溢流槽；,2,吊耳；,3,中间包盖；,4,耐火衬；,5,壳体,65,中间包工作层,根据需要和是否烘烤，中间包可分为以下几种类型：,高温中间包：预热至,1500,左右。,热中间包：预热至,800,1100,。,冷中间包：不烘烤即可使用。,A.,绝热板内衬,B.,喷涂料内衬,C.,干式料整体内衬,66,4.,中间包水口及水口流量控制,水口直径的确定,根据连铸机达到最大拉速时所需的钢流量来确定。,原则：中间包水口流出的钢水量与结晶器拉走的钢水量相等。,钢水量：,Q=C,拉坯量：,abv,abv=C,67,整理得：,d,进一步整理：,d,0.073,式中,d,中间包水口直径，,cm,；,a,、,b,分别为结晶器内腔横断面的宽度和厚度,cm,；,v,拉坯速度，,cmmin,；,h,中间包钢液高度，,cm,；,g,重力加速度，,9.810060,2,cm,2,min,2,。,c,系数，,c =,流量系数，,0.97,0.86(,镇静钢）；,水口初始截面的变化系数。,68,或,式中,G,一个水口全开时的钢水流量，,th,；,H,中间包内钢水深度，,mm,；,d,水口直径，,mm,。,69,中间包水口流量控制,A.,定径水口控制,水口孔径在整个浇注过程中基本保持不变，以保证稳定的拉速,材质：,ZrO,2,60,95,原理：,V,中间包内钢水液面应保持稳定，液面的波动造成拉速不稳定，如液面高度低于临界高度时，中间包液面的熔渣将要卷入结晶器内。,70,采用定径水口控制流量，操作简单，耐火材料消耗少,并适用于较小铸坯断面。但对钢水质量变化适应能力差，不能根据温度变化等调节拉速；要求钢中酸溶铝必须小于,0.006,，否则造成水口结瘤。采用定径水口控制流量主要用于普碳钢小方坯连铸。,71,B.,塞棒控制,对塞棒的要求,使用安全；,可以通过塞棒中孔向水口吹氩，防止水口堵塞；,可以多次使用，降低耐火材料消耗。,72,塞棒的类型,袖砖型；,普通型；,复合型；,单孔型；,多孔型。,73,74,整体塞棒,棒身与塞头直接连接在一起，没有连接缝。,分类,:,头部为实心的整体塞棒,头部带有吹氩孔的整体塞棒,头部带有透气塞的整体塞棒,整体塞棒对材质的要求：,具有良好的抗钢水侵蚀性和冲刷性；,具有优良的抗热震性；,具有较高的抗弯强度。,75,整体塞棒的性能,目前，国内整体塞棒为铝碳质，结构型式为单孔型，其理化指标：,Al,2,O,3,65.59%,(C+SiC)28.42%,耐压强度,22.4MPa,显气孔率,12%,体积密度,2.74g,cm,-3,热稳定性,5,次,76,中间包塞棒的控制机构,塞棒控制机构一般通过人工操作的方法控制塞棒的升降运动，使塞棒的塞头开启和关闭水口，以达到控制钢流的目的。,主要由操作手柄、扇形齿轮、升降滑杆、上下滑座、衡梁、塞棒、支架等零部件组成。,操作手柄与扇形齿轮联成一体，通过环形齿条、拨动升降滑杆上升和下降，带动横梁和塞棒芯杆，驱动塞棒做升降运动。,中间包的塞棒机构是通过控制塞棒的上下运动，达到开闭水口、调节钢水流量的目的。,77,78,C.,滑动水口控制,中间包滑动水口控制机构通常做成三层滑板。上下滑板固定不动，中间用一块活动滑板控制。目的是在采用浸入式水口时，由于水口太长，不便于移动，也存在难于对中问题，故中间包的滑动水口装置采用,3,层滑板结构。其运动方式与钢包滑动水口相似。,79,80,中间包滑动水口控制机构的驱动方式：,有液压、电动和手动,3,种。国内最常见的为液压驱动。,液压驱动是液压缸将液压能转变为机械能，并可做直线往复运动或摆动运动的液压元件。,81,5.,浸入式水口,把中间包水口加长，插入到结晶器钢液面以下一定的深度，将浇注流密封起来。,浸入式水口的作用及材质,A.,浸入式水口的,作用,保护钢流防止钢水二次氧化；,控制注流在结晶器内的流动状态，减小注流的冲击深度，促进夹杂物在结晶器内上浮；,分散注流带入的热量，有利于坯壳均匀生长。,B.,浸入式水口,材质,熔融石英质：使用前不必烘烤，浇注一般钢种。,铝碳质：使用前必须烘烤，浇注特殊钢。,82,浸入式水口分类,A.,按浸入式水口与中间包的连接形式分类,外装型,内装型,组合型,滑动水口型,CSP,工艺的浸入式水口,B.,按浸入式水口内钢水流出方向分类,单孔直筒形,相当于加长的普通水口，一般仅用于小方坯、矩形坯或小板坯的浇注。,双侧孔形,向下倾角：,15,35,。浇注大方坯、板坯。,向上倾角：,10,15,。浇注不锈钢。,83,84,85,浸入式水口钢水流出的方向基本类型：,a,单孔直筒形水口；,b,侧孔向上倾斜状水口；,c,侧孔向下倾斜呈倒,Y,形水口；,d,侧孔呈水平状水口,86,浸入式水口结构：,a,透气塞型,b,狭缝型,87,88,对浸入式水口结构的要求：,保证正常拉速时的钢水流通量；,尽可能使结晶器内、铸坯断面的热流分布均匀；,有利于保护渣的迅速熔化；,有利于夹杂物上浮，不卷渣；,避免结晶器内钢液面剧烈翻动；,安装方便。,89,浸入式水口损坏的原因,A.,熔融石英质水口损坏的原因,水口自身质量,钢水成分对制品的侵蚀,熔融石英质水口不宜浇注高锰钢的原因：,2Mn+SiO,2,=2(MnO)+Si,(MnO)+SiO,2,=(MnOSiO,2,),生成低熔点相被流动的钢水带走，使水口孔径迅速扩大。,90,保护渣碱度对水口的影响,熔融石英质水口为酸性材质，因此只适用于,碱度小于,1,的保护渣,，否则水口渣线部位不耐侵蚀，容易产生缩颈现象，严重时可以从水口渣线部位断裂。,机械损伤,保管存储,91,B.,铝碳质浸入式水口损坏的原因,水口自身质量,保护渣对水口渣线部的侵蚀,铝碳质浸入式水口的损坏，多半是由于水口渣线部位被侵蚀成缩颈状，严重的造成穿孔或断裂，中断浇注。这是因为铝碳质水口中含有,Al,2,O,3,和,SiO,2,等中性偏酸性的材质，保护渣的碱度不宜过大，一般控制在,1,左右。,为了提高铝碳质水口使用寿命，,可在水口渣线部位复合一层,ZrO,2,C,，,但保护渣碱度仍不宜过高，否则侵蚀深度增大，起不到应有的抗侵蚀作用。,92,水口的烘烤,水口宜快速烘烤，在,1,2,小时内达到,1000,1100,。,水口的机械损伤,水口在制造过程中产生的内裂,93,浸入式水口堵塞原因防止措施,A.,铝碳质浸入式水口堵塞原因,水口中的,SiO,2,、,Fe,2,O,3,与钢水中的,Al,、,Ti,等生成网络状,Al,2,O,3,或含,Ti,的高熔点物，粘附在水口内壁，引起水口堵塞。,材料中的,SiO,2,和,Al,2,O,3,被石墨还原，与钢水中的,Al,和,Ti,反应生成絮状或粉末状,Al,2,O,3,使水口堵塞。,铝碳质浸入式水口的导热性较好，使水口内壁与钢水界面存在温度差，易使,Al,2,O,3,沉积。,钢水中的脱氧产物,Al,2,O,3,，易附着在水口内表面的氧化铝骨料上。,94,B.,防止措施,从材料上解决堵水口问题。,从水口结构上防止水口堵塞。,给浸入式水口穿一件耐火纤维外衣。,95,96,97,中间包浸入式水口的安装,A.,整体式浸入式水口的安装,选择合适材质，按图纸检查浸入式水口尺寸。特别要注意水口有没有裂纹和缺损存在；带侧孔出口的倾角是否正确；检查与塞头砖头部吻合的球面是否完整并与塞头砖研磨,3,圈。,b.,在与水口套筒砖结合的锥面上均匀涂抹泥料，其厚度适中。,c.,将水口垂直装入水口套筒砖内。对于带侧孔的水口砖，要求根据中间包的基本尺寸找准方向，确保该水口浸入结晶器内侧孔方向正确。,d.,用木槌将水口砖紧敲入套筒砖内，使水口砖上平面与水口套筒砖上平面位置符合工艺要求。,e.,清除水口砖、套筒砖上多余泥料，保证水口内腔清洁完整。,f.,多流连铸机，安装整体水口需校正整体水口下端间距，要与结晶器间距相一致。,98,B.,分体式浸入式水口安装：,按钢种选择合适材质的水口，按图纸检查水口外形尺寸，检查是否受损；水口按要求事先进行烘烤；中间包开浇，拉速、钢液面转入正常后可准备装浸入式水口。,a.,将事先准备好的水口托架、平衡锤等拿到结晶器附近。,b.,水口停止烘烤，装入托架中。,c.,中间包水口关闭，拉速降至起步拉速，钢液面下降到浸入式水口要处的位置。,d.,迅速套上浸入式水口，打开中间包水口，使钢液面上升到正常浇注位置，控制钢液面在稳定状态。,e.,结晶器钢液面上加保护渣，拉速逐渐升至工作拉速。,f.,如安装时间间隔稍长，钢液面太地时，可瞬间停车。在套上水口后，中间包开浇再起步升到正常拉速。,99,中间包浸入式水口位置的调整,A.,操作步骤,a.,中间包停止烘烤后，检查中间包钢流控制装置，迅速将中间包车开至浇注位置。,b.,通过中间包车行走机构调整中间包水口的左右位置；通过中间包车上的横移装置调整水口的内、外弧位置。,c.,通过中间包升降装置调整浸入式水口浸入的深度。,e.,开浇时，浸入式水口处于要求的开浇位置，待开浇正常后将浸入式水口降至浇注位。,f.,浇注过程中，在允许的浸入深度范围内，可通过调整浸入式水口高低来调整浸入深度，以提高浸入式水口寿命。,100,B.,浸入式水口对中和浸入深度对钢质量的影响,对于各种连铸机，浸入式水口都处于结晶器断面的中心位置。浸入式水口的对中位置和浸入深度的变化将引起结晶器内钢液流态的变化。一般浸入式水口浸入深度为（,12525,）,mm,。,浸入式水口位置不对中，会使结晶器内钢液的流动状态不对称，热中心偏离，易使铸坯产生纵裂纹。通常要求对中偏差不大于,1mm,。,水口浸入深度过浅，使热中心上移，钢液面活跃，容易引起卷渣；水口浸入深度过深使热中心下移，会引起化渣不良，甚至会破坏铸坯凝固壳引起漏钢。,101,二,.,中间包车,1.,中间包车的作用及功能,中间包车作用,支撑、运载或更换中间包。,中间包车的功能,运行功能、升降功能、横移对中功能、称量功能。,2.,中间包车的类型,门式,悬吊式,3.,中间包车的结构,主要由车体、运行装置、升降装置、横移对中装置等部件组成。,102,103,15,结晶器,一,.,结晶器的作用及类型,1.,结晶器的作用,使钢液逐渐凝固成所需规格、形状的坯壳。,通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢。,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。,保证坯壳均匀稳定的生长。,104,2.,结晶器的性能,良好的导热性，能使钢液快速凝固。,结构刚性要好。,拆装和调整方便。,工作寿命长,振动惯性力要小。,105,3.,结晶器的类型,按内壁形状分类,A.,直结晶器,B.,弧形结晶器,按铸坯规格和形状分类,圆坯、矩形坯、方坯、板坯、异型坯。,按结构形式分类,A.,整体式,B.,管式,C.,组合式,D.,水平式,106,二,.,结晶器的结构及组成,1.,套管式结晶器结构组成,广泛,用于中小断面的方坯或矩形坯连铸机,管式结晶器,其内管为冷拔异形无缝铜管，外面套有钢制外壳，铜管与钢套之间留有约,7mm,的缝隙通以冷却水，即冷却水缝。铜管和钢套可以制成弧形或直形。铜管的上口通过法兰螺钉固定在钢制的外壳上，铜管的下口一般为自由端，允许热胀冷缩；但上下口必须密封，不能漏水。结晶器外套是圆筒形的，外套中部有底脚板，将结晶器固定在振动框架上。,喷淋式管式结晶器,将管式结晶器取消水缝，直接用冷却水喷淋冷却。,107,管式结晶器：,1,冷却水入口；,2,钢液；,3,夹头；,4,冷却水出口；,5,油压缸,108,喷淋管式结晶器：,1,结晶器铜管；,2,放射源；,3,闪烁计数器；,4,结晶器外壳；,5,喷嘴；,6,足辊架；,7,足辊,109,2.,组合式结晶器,由,4,块复合壁板组合而成，每块复合壁板都是由铜制内壁和钢质外壳组成的。在于钢壳接触的铜板面上铣出许多沟槽形成中间水缝。适用于板坯连铸机。,110,111,结晶器在线调宽技术：,在不停顿拉坯的条件下，改变铸坯的宽度。,在生产过程中完成对结晶器宽度的调整，即结晶器的两个侧窄边多次分小步向外或向内移动，一直调到预定的宽度要求。,在线调宽方法如图：,112,结晶器,Y,形在线调宽原理图：,1,由窄调宽；,2,由宽调窄,113,调节宽度时，铸坯宽度方向呈现,Y,形，故称为,Y,形在线调宽。这种调宽装置不仅能调节结晶器宽度，而且还能调节宽面倒锥度。每次调节量为初始锥度的,14,，调节速度是,20,50mm min,，调节是由每个侧边的上下两套同步机构实现的，用计算机控制，液压或电力驱动，它可以在不停机的条件下改变铸坯断面；设备比较复杂，调整过程中要防止发生漏钢事故。,114,优点：,A.,能连续浇注出不同宽度尺寸的铸坯，缩短了停机时间，提高铸机生产能力。,B.,可减少铸坯切头切尾的损耗，提高收得率。,C.,可浇注相近成分的钢水而不需停机。,115,3.,多级结晶器,即在结晶器下口安装足辊、铜板或冷却格珊。,A.,足辊,在结晶器下口四面装有多对密排夹辊，其辊径较小且具有足够的刚度，辊间安有喷嘴喷水冷却，称为足辊。,B.,冷却板,在结晶器下口每面安装一块铜板，且在铸坯角部喷水冷却，铜板靠弹簧支撑紧帖在坯壳表面，保证了铸坯的均匀冷却。,C.,冷却格珊,是一种带有许多扁方孔的铜板，也叫格板或格栅。冷却水通过方孔直接喷射在铸坯表面。结晶器下口每面安一块冷却格板，格板背面有加强筋板。其冷却效果好，拉坯阻力略大，发生漏钢后清理困难。,116,多级结晶器结构示意图：,1,足辊；,2,冷却板；,3,冷却格栅,117,4.,漏钢检测装置,在结晶器四面铜壁外通过均布的螺栓埋入多套康铜,热电偶,，热电偶测到的温度数据输入计算机或在仪表上显示，若某一点温度突然升高，说明这一点附近出现了漏钢。,热电偶的套数越多，检测也越精确。,118,119,5.,结晶器液面自动控制,结晶器内钢水液面控制的目的,防止溢钢、漏钢、卷渣、皮下夹渣等。,结晶器液面控制方法,A.,人工控制,操作人员凭肉眼观察结晶器液面并做出判断，然后调节拉速或调节钢水注入量（水口开口度）来实现液面控制。控制滞后且误差较大，不利于液面稳定。,B.,自动控制,采用磁感应法、热电偶法、红外线法和同位素法等来检测并控制液面。我国广泛采用同位素法。,120,同位素法结晶器液面自动控制的原理,用,C,S,137,或,C,O,60,做放射源,，放射源与探测器分别装在结晶器的两侧，放射源放出的,射线穿过水冷结晶器被对面的闪烁计数器所接收。若钢液面低于,射线区时，被闪烁计数器接收的射线强度为最大；当结晶器内液面上升，使射线区部分或全部遮挡，这时被闪烁计数器接收的射线强度随液面的增高成比例减弱。这样就测得液面高度，根据液面高度来调节拉速。,121,结晶器液面自动控制装置,由放射源、探测器、信号处理及输出显示等部分组成。,122,123,6.,结晶器断面润滑装置,为了防止铸坯坯壳与结晶器内壁粘结，减少拉坯阻力和结晶器内壁的磨损，改善铸坯表面质量，结晶器必须润滑。,润滑油润滑装置（小方坯连铸机）,广泛采用菜籽油。通过送油压板内的管道，润滑油流到锯齿形的给油铜垫片上，铜垫片的锯齿形端面向着结晶器口，油就均匀地流到结晶器铜壁表面上，在坯壳与结晶器内壁之间形成一层厚,0.025,0.050mm,的均匀油膜和油气膜，达到润滑的目的。,保护渣润滑装置,124,三结晶器的主要工艺参数,1.,结晶器断面尺寸,要求结晶器内腔断面尺寸比铸坯公称尺寸略大（,2%,3%,）。,圆坯结晶器,D,下（,1+2.5%,）,D,O,方坯和矩形坯结晶器,A.,方法,1,D,下（,1+2.5%,）,D,O,+C,B,下,=(1+1.9%)B,O,C,B.,方法,2,D,下（,1+2.5%,）,D,O,B,下,=(1+2.5%)B,125,板坯结晶器,宽边：,B,上,1+(1.5%,2.5%)B,O,B,下,1+(1.5%,2.5%),宽,B,O,窄边：,D,上（,1+1.5%,）,D,O,+2,D,下（,1+1.5%,窄）,D,O,+2,126,2.,结晶器长度,设连铸机的拉速为,V,，钢水在结晶器中停留时间为，则结晶器的有效长度（结晶器容纳钢水的长度）为：,L,有效,V,根据凝固定律：,=K,即,t=,L,有效,V,127,考虑到生产中钢液面距结晶器上口约有,80,120mm,的距离，所以结晶器的长度,为：,L=L,有效,+(80,120),mm,结晶器长度一般为,700,900mm,。,128,3.,结晶器的倒锥度,为了,减小气隙，改善结晶器传热，加速坯壳均匀生长,，结晶器的下口要比上口断面略小，称为结晶器倒锥度。,表示方法：,（,L,1,L,2,）,L,1,H,m,100,倒锥度过小，则气隙较大，可能导致铸坯变形、纵裂等缺陷；倒锥度太大又会增加拉坯阻力，引起横裂甚至坯壳拉断。,倒锥度主要取决于铸坯断面、拉速和钢的高温收缩率。,129,双锥度结晶器：结晶器上部倒锥度大于下部倒锥度。,抛物线型结晶器：结晶器内壁做成抛物线形的，但加工困难。,钻石结晶器：,130,（,1,）抛物线形结晶器。对于小方坯本身的收缩，根据铸坯凝固规律，坯壳厚度的增长与凝固时间的平方根成正比，为了适应坯壳的这种收缩特性，需要把结晶器锥度设计成抛物线形式。锥度公式如下：,d=ft(z)dz,式中,d,总收缩尺寸，,mm,；,f,铸坯断面尺寸，,mm,；,t,（,z,）,连续变动锥度，,%/m,；,z,结晶器纵坐标，,m,。,根据铜管热变形和小方坯收缩确定的结晶器抛物线锥度，能大大提高坯壳在结晶器整个长度上的接触，使坯壳均匀、充分地生长。,131,（,2,）凸形结晶器,凸形结晶器是康卡斯特公司推出的一种高效方坯结晶器技术，又名,Convex,结晶器。它的基本特征是：结晶器上部内腔铜壁面向外凸出，往下沿整个结晶器长度方向上逐渐变为平面。上部凸面区传热效率高，角部气隙小，能使坯壳与结晶器尽可能保持良好接触；坯壳向下运动时，逐渐冷却收缩并自然过渡到平面，结晶器下部壁面呈平面正好适应了坯壳自身的自然收缩，使结晶器传热效率大为改善。,132,（,3,）钻石形结晶器,钻石结晶器是,VAI,公司推出的一种高效方坯结晶器，又称,DIAMOND,。,VAI,采用比常规抛物线锥度大一些的新抛物线锥度，提高整个结晶器长度方向上坯壳与结晶器的接触，便于坯壳在结晶器内均匀生长。同时为了减小摩擦力，,VAI,采用从距结晶器顶部,300,400mm,处开始，一直到下口为止结晶器角部区域没有锥度，而且越往下，角部无锥度区域越大。这样既保证了结晶器内坯壳的均匀生长，又有效防止了结晶器中尤其是下部摩擦力的过分增大。,133,4.,结晶器的冷却强度,钢液在结晶器中形成坯壳的过程中，其放出的热量主要是通过结晶器壁传导由冷却水带走的。,单位时间内单位面积的铸坯被带走的热量称为,冷却强度,。,134,影响结晶器冷却强度的因素主要是结晶器内壁的导热性能和结晶器内冷却水的流速和流量。,一般说来，结晶器内壁的导热性能越好，冷却强度就越大，冷却水的流速越大，冷却强度也越大，但是，冷却水流速增大到一定数值后，冷却强度就不再加大。而且，流速增加的同时也要求水压增大，过高的水压容易使结晶器发生挠曲，所以，,在实际生产中，水流速和水压不是很高。,增大结晶器的冷却水量可以相应提高冷却强度，当冷却水流速确定后，,冷却水量主要与结晶器水槽的横断面有关，,结晶器水缝总面积通常根据下式计算：,135,结晶器水缝总面积通常根据公式计算：,Q=0.0036Fv,则,根据经验按结晶器周边长度计算冷却水量,136,5.,结晶器材质,结晶器的材质主要是指结晶器内壁铜板所使用的材质。,内壁材质应具有以下性能：,导热系数高，膨胀系数小，足够的高温强度，较高的耐磨性、塑性和可加工性。,目前结晶器材质主要有以下几种：,137,铜,铜合金,在纯铜中加入,Cr,、,Ni,、,Ag,、,Zr,、,Al,、,Zn,、,Co,、,P,等元素，可以提高铜的高温强度，延长使用寿命。,铜板镀层,提高结晶器使用寿命，防止铜表面与铸坯表面直接接触，改善铸坯质量。,A.,单一镀层：,Cr,、,Ni.,。,B.,复合镀层：采用,Ni.,、,Ni.,合金和,Cr,三层复合镀层。,渗层,将镀层材料通过特殊工艺渗透到铜合金里，其结晶器的使用寿命比复合镀层的提高许多倍。,138,6.,结晶器的寿命,结晶器使用寿命实际上是指结晶器内腔保持原设计尺寸和形状时间的长短。,只有保持原设计尺寸和形状，才能保证铸坯质量。结晶器的寿命，可用结晶器浇注铸坯的长度来表示；在一般操作条件下，一个结晶器可浇注板坯,10000,15000m,长。也有用结晶器从开始使用到修理前所浇注的炉数来表示，其范围为,100,150,炉。,提高结晶器寿命的措施：,提高结晶器冷却水水质；保证结晶器足辊、二次冷却的对弧精度；定期检修结晶器；合理选择结晶器内壁材质及设计参数。,139,7.,结晶器内壁厚度,在保证强度的前提下，为了加速传热，结晶器内壁越薄越好。因此，结晶器内壁厚度主要考虑能有效地利用其厚度和提高结晶器的使用寿命。通常结晶器的内壁最小允许值为,6,10mm,，小断面铸机可取下限，大断面板坯可取上限。内壁磨损后，可以进行机械加工重复使用。新的结晶器内壁厚度应为最小允许值加上多次加工量。,140,16,结晶器振动装置,一,.,结晶器振动的,目的,防止初生坯壳与结晶器之间粘结而被拉裂，并强制脱模，改善结晶器内壁润滑条,件，减少拉坯阻力，改善铸坯表面质量。,如图为坯壳拉断和粘结消除的演示过程：,141,坯壳拉断和粘结消除过程：,1,钢水注流；,2,结晶器；,3,坯壳,142,二,.,对结晶器振动技术的要求,1.,有效防止因坯壳粘结而造成的漏钢事故。,2.,有利于改善铸