连铸理论与工艺板坯连铸资料.ppt

板坯连铸,主讲教师：闵 义2007.11,连铸理论及工艺,2,第五章 板坯连铸,5.1、板坯连铸机的主要设备结构与特点5.1.1 钢包回转台 钢包回转台是现代连铸中应用最普通的运载和承托钢包进行浇铸的设备，通常设置于钢水接收跨与浇铸跨柱列之间。所设计的钢包旋转半径，使得浇钢时钢包水口处于中间包上面的规定位置。用钢水接收跨一侧的吊车将钢包放在回转台上，通过回转台回转，使钢包停在中间包上方供给其钢水。浇铸完的空包则通过回转台回转，再运回钢水接收跨。,3,4,5,A钢结构部分：钢结构部分由叉型臂、旋转盘与上部轴承座、回转环和塔座组成。B回转驱动装置：回转驱动装置由电动机、大速比减速机及回转小齿轮组成。回转小齿轮与上部轴承座的柱销齿轮相啮合。回转台的旋转频率通常不大于太1/60s，假如旋转频率太高，则在起动及制动时会使钢包内的钢水产生动荡，甚至溢出。,6,C 事故驱动装置：钢包回转台一般都设计配有一套事故驱动装置，以便在发生停电事故或其他紧急情况而无法用正常驱动装置时，仍可借助于事故驱动装置将处于浇铸位置的钢包旋转到事故钢包上方。事故驱动装置通常是气动的，由气动马达代替电动机驱动大连比减速机及其他部分。D 回转夹紧装置：回转夹紧装置是使大包固定在浇铸位置的机构，它一方面保护了回转驱动装置在装包时不受冲击，另一方面保证了正在浇铸钢包的安全。,7,E 升降装置：为了实现保护浇铸，要求钢包能在回转台上做升降运动；当钢包水口打不开时，要求使钢包上升，便于操作工用氧气烧水口。同时钢包升降装置对于快速更换中间包也很有利。蝶型回转台的钢包升降装置，是根据杠杆原理设计的，它由一个叉臂、一个升降液压缸、两个球面推力轴承及导向连杆与支承钢结构组成。F 称量装置：钢包称量装置的作用是用来在多炉连浇时，协调钢水供应的节奏以及预报浇铸结束前钢水剩余量，从而防止钢渣流人中间包。每套升降装置有4个称量传感器以及完整的称量系统。G 润滑装置：钢包回转台的回转大轴承以及柱销齿圈啮合采取集中自动润滑，分别由两台干油泵及其系统供给。,8,9,10,5.1.2 中间包车的用途和分类,中间包的功能：中间包是钢包和结晶器之间的中转设备。使用中间包的目的是：减少钢水的冲击和飞溅，使钢沉平稳；钢水在中间包停留时使非金属夹杂物有机会上浮：在多流连铸机上，中间包起分流作用；在多炉连浇时、中间包可以贮存一定数量的钢水以保证在更换钢包时继续浇铸。中间包车是放置和运送中间包的设备：在浇铸前，中间包车载着预热好水口的中间包开到结晶器上方，对准结晶器中心位置即可开浇；浇铸完毕或发生事故不能继续浇铸时，中间包车可迅速离开浇铸位置。为实现多炉连浇可实施快速更换中间包的操作，每台连铸机通常配有两台中间包车对称布置在结晶器两边。门形中间包车为普遍采用的形式。,11,中间包车应具有如下功能：在浇铸平台上能准确地向浇铸位置运载中间包；能快速更换中间包；便于中间包水口和结晶器对中，纵、横向微调方便、准确；在采用保护浇铸时，中间包具有升降机构，便于装卸浸入式水口；在结构上便于观察结晶器液面和保护渣的操作；承裁装置的构件能耐长时间的热负荷而不变形。,12,门形中间包车的轨道铺设在浇铸平台上，并布置在结晶器内外弧的两侧：车子骑在结晶器的上方。中间包车主要构成(见图23)由中间包车车体、走行装置、升降装置、对中装置、称量装置、长水口机械手、溢流槽及其台车、电缆拖链、润滑给脂装置及钥包操作用台架等组成。,13,14,15,16,A 中间包车车体：中间包车车体是钢板焊接的框架结构，它有两个焊接的沟形梁，并与一个铰接安装的横向构件相联接。此种形式的车体车架短，能使中间包浸入式水口周围具有足够的空间，不阻挡视线，便于对结晶器内的钢水情况进行监视、在结晶器内取样、加保护渣以及去除结晶器内残渣等浇铸作业。,17,B 走行装置：每台中间包车通常配备有两套电气机械走行传动装置，每套传动装置由一个交流马达、一个齿轮减速箱装置、一个联轴节和双闸瓦制动器组成这两套走行传动装置都布置在该中间包车背侧，并配备了防止钢水飞溅和热辐射的保护装置。同时，为该车走行配有四个双轨轮，每个双轨轮装有球面滚柱轴承。其中两个双轨轮与主传动装置相联接，起横向约束和导向作用。,18,C 升降装置：升降装置是使中间包上升、下降的机构；此装置通常由支承着中间包的两个横向支承框架和4台滚珠丝杆千斤顶及其电气机械传动装置等组成。滚珠丝杆千斤顶分布于中间包车前后四个角，由一个AC马达和离合器、抱闸及齿轮传动装置共同组成，由一个单一的升降传动系统来驱动。,19,D 对中及称量装置：中间包水口的安装位置中心线与结晶器厚度方向上的中心线往往是有误差的当浇铸板坯厚度变化时，也要调整水口位置，因此，一般中间包车上都设有对中微调机构，在中间包车的前梁上设有两个对中传运装置，由马达驱动蜗轮蜗杆减速箱，再带动蜗轮蜗杆、丝杆千斤顶作水平移动，则丝杆推拉中间包横向支承框架在提升柱的辊子上做前后调整移动。,20,E 钢包长水口操作装置:长水口操作装置，是将钢包长水口安装在钢包滑动水口上，并使其紧压在水口上的机构。该装置还可以对钢包长水口进行更换；浇钢时，长水口可以随钢包滑动水口的开闭而移动；F 溢流槽及其台车:发生某些事故时，中间包内钢水会因液面过高而溢流。为了保护设备不受损坏，中间包上没有专门溢流口。在操作平台上，回转台的一个边根据高度不同还设有溢流包、溢流槽，溢流的钢水可直通事故钢包。中间包车的溢流槽是介于中间包溢流口与操作平台上的溢流槽之间的设备，它设置在溢流槽台车上。溢流槽台车有四个车轮，台车一端挂在中间包车的车架上可以随中间包车行走。,21,5.1.3 板坯结晶器的用途和分类,结晶器是连铸机的心脏。中间包的钢水注入到结晶器内，钢水在结晶器中初步凝结成铸坯的外形，生成一定厚度的坯壳，并被连续地从结晶器下口拉拔出去，进入二次冷却区。铸坯的外壳尺寸由结晶器的内腔尺寸决定；结晶器浇铸时的内腔尺寸是按照成品的板坯尺小要求在浇铸前调整好的。结晶器具有如下的性能：(1)有较好的导热性能，能迅速形成足够厚度的初生坯壳；(2)有良好的结构刚度和结构工艺性，便于加工制造，易于拆装和调整；(3)有较好的耐磨性及较高的热疲劳性；(4)重量轻，以便在振动时有较小的惯性力。,22,23,24,结晶器铜板结晶器铜板分为宽面铜板与窄面铜板。结晶器铜板是直接影响结晶器寿命的重要零件。(1)具有良好的导热性；(2)具有足够高的强度和硬度以减少结晶器铜板的扭曲变形和机械磨损，保证结晶器铜板形状的稳定性；(3)具有较高的再结晶温度以防止连铸过程中铜板的软化和变形；(4)具有较高的抗蠕变能力和较高的热疲劳强度。铜板一股采用磷铜、银铜、铬锆铜等铜合金。为了提高铜板的耐磨性和表面光洁程度，减少粘结和防止渗铜产生铸坯星状裂纹，在铜板表面进行镀层。直结晶器的宽面铜板与窄面铜板一般均为平面。弧形结晶器的宽面铜板一般为与浇铸半径相一致的弧面，窄面铜板的表面形状呈平直状态，其侧面为与宽面铜板相符合的弧面。铜板长度即为结晶器的长度，窄面铜板的宽度就是铸坯的厚度。浇铸不同厚度板坯时，需要更换结晶器的窄面。,25,结晶器足辊结晶器足辊设于结晶器的下方用以支撑和导向来自结晶器的铸流，分为宽面足辊和窄面足辊。足辊是结晶器重要部分，要求与结晶器有严格的对中，在振动时与结晶器一起振动。在结晶器与辊子之间及辊子与辊子之间设有冷却喷嘴，以对铸坯进行喷淋冷却。,26,结晶器调宽装置调宽装置是在结晶器的每个窄面中心线的上下两个部位各安装一套蜗轮丝杆伺服马达，并带有位置控制器。每一个蜗轮传动轴跟伺服马达相联接。在自动调宽时，结晶器两个窄边的4套蜗杆伺服马达传动装置驱动两个窄边相向或反向同速运行，实现调宽所要达到的宽度。可以在浇铸前将结晶器调整到所要求的宽度，也可以边浇铸边改变结晶器的宽度。,27,软夹紧装置软夹紧装置是在内弧宽面铜板与结晶器支撑框架之间安装的4个宽面夹紧装置。每个夹紧装置由1个液压缸、1个蝶形弹簧包、1个丝杆螺母、1个蜗轮蜗杆传动装置和1个测力计组成。上下两组液压缸可以独立调整压力，以满足因结晶器上部钢水和下部钢水静压力不同所需相应的对宽面铜板的夹紧力。上下两组液压缸所需的液压压力，各通过一组液压线路，并通过液压传输器和比例阀等液压设备来提供。,28,软夹紧装置的功能主要有以下四点：(1)浇钢时，提供必要的央紧力，使4块钢板紧靠在一起；(2)阻止因宽面受热膨胀而产生的铜板变形；(3)浇铸中调宽时，减轻夹紧力，以便窄面铜板在摩擦力尽可能小的情况下移动，以减少对铜板的刮伤；(4)使结晶器打开一个缝，以便于进行下面工作：1)上装引锭杆时，宽面铜板间有足够的间隙放入保护板避免铜板划伤；2)更换结晶器的窄面，以满足浇不同厚度的铸坯；3)清除结晶器铜板缝间夹杂物；4)浇次间，用高的速度调整结晶器宽度。,29,浇铸调宽时，要求软夹紧装置减少对内弧宽面铜板所施加的力，但并不是退开内弧宽面铜板，内弧宽面铜板几乎不动，只是通过液压抵消了部分弹簧夹紧力，使宽面对窄面铜板的夹紧力减少到稍稍高于钢水静压力，这既有利于侧面在摩擦力极小的状况下移动，又保证了结晶器内腔尺寸不发生额外的变化，同时也保证了浇铸过程的安全。软夹紧装置的工作原理是：通过手动操作蜗轮蜗杆及丝杆螺母传动装置对蝶形弹簧设定预紧力，使压力稍高于施加在结晶器内壁铜板上钢水静压力，把四块铜板紧靠在一起。再由液压缸调整施加在铜板上的弹簧力，来适应由于浇铸时调宽引起钢水静压力的变化而需要相应改变的夹紧力。测力计是专门用来测量夹紧力的，如加上反馈功能，则可形成一套闭环控制系统。,30,漏钢预报装置在结晶器内发生粘结性漏钢(初生坯壳与铜板发生粘连所致)前，此装置能预先发出警报，以便及时采取措施，防止漏钢事故的发生。在结晶器的四个面上，从一些螺栓的中心插入康铜丝(热电偶)，再与其他仪表相联构成漏钢预报装置。热电偶布置得越多，预报会越准确。,31,5.1.4 结晶器振动装置及快速更换台,结晶器振动的作用及分类结晶器振动装置用于支撑结晶器并使其沿铸机半径作近似圆弧的上下住复振动。连续浇铸中一直进行这种振动，以防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂并有利于保护渣在结晶器壁的渗透使结晶器得以充分润滑和顺利脱膜。对结晶器振动的技术要求是：(1)振动的方式能有效地防止因坯壳的粘结而造成拉漏事故；(2)振动参数有利于改善铸坯表面质量，形成表面光滑的铸坯；(3)振动机构能准确实现圆弧轨迹，不产生因过大的加速度引起的冲击和摆动；(4)设备的制造、安装和维护方便，便于处理事故，传动系统要有足够的安全性能。,32,33,快速更换台结晶器及上述的振动发生机构和结晶器、零段等三台设备是一起被支撑在一个独立的基本台架里，这个台架称为快速更换台架(见图2-6)。它可以连同上述三种设备一起快速拆离铸机或安装在铸机上，以便作为一个总体部件进行维护或修理。在漏钢时，可以迅速处理事故，使结晶器、支撑导向段离线进行清理、维护，并对设备情况进行检查阅整。因此，快速更换台设备是连铸机构非常重要的部分，采用快速更换台可以大大提高铸机作业率。,34,35,5.1.5 扇形段和拉矫机,5.1.5.1 扇形段和拉矫机的用途和特点扇形段和拉矫机的作用如下：(1)通过夹棍和侧导滚对带有液心的坯壳起支撑和导向作用，使其沿着预定的轨道前进，并限制它发生鼓肚变形；(2)在二次冷却区借助水或汽水的直接冷却，加速凝固；(3)牵引和矫直铸坯，(4)对引锭杆起导向和支承作用。按连铸工艺的要求，扇形段和拉矫机应具有如下特点：(1)二次冷却区支导装置在高温铸坯作用下有足够的强度和刚度；(2)结构简单、调整方便，能适应改变铸坯断面的要求，能快速处理事故；(3)能按要求调整二次冷却区水量，以适应改变铸坯断面、钢种、浇铸温度和拉坯速度的变化。,36,5.1.5.2 扇形段和拉矫机的分类,对板坯连铸机，为便于加工制造、安装调整、加速处理事故，把二次冷却区分成若干个扇形段。在结晶器下口的一段，称为支撑导向段。支撑导向段有零段和格柵两种形式，格栅即冷却板式，零段为密排支撑辊式或多节辊式。零段以下的段称为扇形段，扇形段之后的则为拉坯机和矫直机。,37,板坯连铸机的拉坯矫直按传动辊的布置方式可分为两类：(1)集中拉坯和矫直，它是把拉坯和矫直的传动辊集中布置在矫直拐点处：(2)多辊分散布置的拉坯和娇直，拉坯和矫直的传动辊分散布置在二次冷却区以下很长区域内。其另外一种形式是扇形段化的拉坯矫直，从第二扇形段到最后一段都设有传动辊。拉坯机和矫直机统称为拉矫机。按其矫直方式可分为单点矫直、多点矫直、渐近矫直和连续矫直等型式。单点矫直时，应变量大、速率大，只适合固相拉矫。对带液芯的铸坯，为避免其产生内裂、把集中在一点的应变量分散到几个点逐渐完成，即采用多点连续矫直为宜。,38,5.1.5.3 零段(支撑导向段),零段(见图2-7)位于结晶器和扇形段1之间，通过快速更换台安装在连铸机上，以便在发生漏钢事故时，与结晶器一起由快速更换台进行更换。零段紧靠结晶器，其作用是扶持并引导初凝的坯壳向下运行。由于刚出结晶器的坯壳很薄，容易受钢水静压力作用而变形，所以它的辊距要小，这就决定了其辊子直径要小，即呈细辊密排，而且辊子需要有足够的刚度，夹辊与结晶器的对中误差不能大于0.3mm。零段由辊子、前框架、后框架、侧框架及厚度调整专用垫片、冷却水配管、给油脂配管、防护罩及溜板等构成。,39,40,41,5.1.5.4 扇形段,每个扇形段(见图28)由辊子及其轴承座、上下框架、辊缝调整装置、辊子压下装置、冷却水配管、给油脂配管等构成。辊子及棍子驱动装置一般从扇形段2开始设有传动辊。它由直流电机、齿接手、行星齿轮减速机、万向接手等构成。驱动装置通过万向接手穿过二冷室壁与驱动辊的中间法兰相连接。,42,43,44,45,46,上下框架扇形段的上下框架都是钢板焊接的结构，在上下框架上分别安装着内弧侧和外弧侧的辊子及轴承座。辊子的对中则在机外对中台上通过调整轴承座下面的垫片来达到。放轴承座的位置是经过机加工的。此外，在上下框架上，还安装着各种冷却水配管、压缩空气和给脂配管；在上框架上安装有一对可升降的传动辊液压缸。下框架的下部装有4个销柱，通过双楔和销子固定在大香蕉底座或基础框架上，同时还装有与水连接板相结合的装置。,47,辊缝调整装置辊缝调整装置是按所浇板坯厚度的要求来调整开口度的装置。压下装置压下装置是使上驱动辊升降的装置，升降是靠液压缸驱动。在开浇前，用它压住引锭杆，防止引锭杆滑落，开浇时拉出引锭杆，但当引锭杆头靠近辊子时就抬起来，不能压住铸坯；正常浇铸时驱动辊只是把与鼓肚力相平衡的驱动力传给铸坯。冷却水配管冷却水配管包括机器冷却水和二次冷却水配管两大部分。所谓机器冷却水就是扇形段侧框架和辊子用的冷却水。所有的机器冷却水配管都是通过水连接板与机外配管相连接。,48,5.1.6 引锭杆及送、脱引锭装置,引锭杆的作用及分类引锭杆的作用是在开浇时堵住结晶器的下口，使钢水在结晶器器内和引锭杆的上端凝结在一起，通过拉矫辊的牵引，使铸坯向下运行。当引锭杆出拉矫机后，将铸坯与引锭头脱开，此时进入正常拉坯状态：引锭杆按装入方式分为上装式和下装式两种。大多应用上装式引锭杆系统。,49,上装式引锭杆的构成和特点上装式引锭杆装置包括引锭杆、引锭杆车、引锭杆提升卷扬、引锭杆防落装置、引锭杆导向装置和脱引锭杆装置。对上装式引锭杆，当上一个浇次的尾坯离开结晶器一定距离后就可以向结晶器送入引锭杆。装引锭杆和拉尾坯可同时进行，大大缩短了生产淮备时间，提高丁连铸机的作业率。另外、上装式引锭杆送入时不易出现跑偏。,50,51,引锭头引锭头的作用是直接堵住结晶器下口将牵引力传递给铸坯。引锭头有钩式(见图2-9)和燕尾挡(见图2-l0)两种形式。现在广泛使用的是钩式引锭头。引锭头的材质一般为耐热铬钼铸钢。引锭头的尺寸随铸坯断面尺寸变化。厚度一般比结晶器的下口小5mm，宽度比结晶器的下口小10-20mm。,52,引锭杆本体引锭杆本体是只能够向一个方向弯曲的进式结构。引锭杆本体由连接链、中间连接链、尾部连接链、夹紧装置、螺栓、衬套、垫片和螺纹接头等组成。引锭杆本体的尺寸不随铸坯断面的改变而变化。引锭杆车引锭杆车(见图211)布置在浇铸平台上，用来把引锭杆运到结晶器上方，通过结晶器插到连铸机中，以及从卷扬系统上接收及存放引锭杆。该车主要由车体运输链传动装置、运输链、引锭杆导向装置、走行装置及限位装置等组成。,53,引锭杆提升卷扬引锭杆提升卷扬的作用是把与铸坯脱开的引锭杆，通过导向装置提升起来，再由引锭杆车运输链上所安装的钩爪将引锭杆运到引锭车上存放待用。引锭杆提升卷扬由电动机、减速机、卷筒、吊钩装置和极限装置等组成(见图212)。引锭杆的提升程序如下：在浇铸准备期间，卷场装置将吊钩顺导向板下降到辊道面上，等待着接收引锭杆。浇铸开始后，引锭杆的尾部通过边部导向移动到卷扬吊钩候吊的位置时，吊钩以与铸机拉坯同步速度将引锭杆尾部提升起来。当引锭杆离开铸坯后卷扬装置增大上升速度，以防止引锭杆与铸坯连接。当引锭杆被吊到上极限位置引锭杆后部靠近引锭杆车时，卷扬机停止提升，引锭杆车上的运输链钩爪移动到接受引锭杆尾部的位置，在完成把引锭杆从卷扬钩子过渡到引锭杆车上的链上钩爪后，卷扬钩子回落与引锭杆分开。,54,引锭杆安全防落装置在引锭杆被卷扬吊钩装置提升到靠近引锭杆运输车，并与引锭杆车链上钩爪配合将引锭杆过渡到引锭车上期间，为防止引锭杆意外坠落，设置了引锭杆安全防落装置。该装置设在提升引锭杆必须经过的停放引锭杆运输车的平台口两侧。采用平行放置方式。该装置的一半设备装在停放引锭杆车的一侧，另一半设备安装在平台口对面的一例。在引锭杆车一侧安装着两对顶轮和支架及相关曲柄、辊子等设备；在平台口对面的一侧安装着两套凸轮闸支架相连杆、杠杆及手柄、锁紧装置等相关设备。该装置能在引锭杆被提升到平台口以上而发生意外坠落时，由两套凸轮间牢牢地将引锭杆卡到对面的对轮间，而阻止继续坠落。,55,56,火焰切割机的用途,火焰切割机是设置于连铸机后面最主要的辅助设备，它用来把前进中的铸坯切成所需的定尺长度。采用火焰切割的优点是切割设备重量轻切割断面不受限制，切口断面比较乎整。缺点是有金属损耗，另外，对环境有一定污染，故通常设计配备排烟和清渣设备。,57,火焰切割机的结构和特点火焰切割机是以精制的焦炉煤气和氧气通过切割嘴来切割铸坯的。待切板坯的长度是根据最佳切割模型预设定好的，铸坯在切割机下方的车轨之间移动，在达到预设定的切割长度时，长度测量装置给切割机发出信号，切割机降坐到铸坯上或夹紧铸坯。此时、铸坯拖动切割机走行(走行驱动装置的电磁离合器打开)，以保证切割与拉坯的同步进行。在此同时，边部检测器发出信号，两把割枪从各自的原点朝铸坯方向移动到规定位置。同步走行开始后，割枪的预热煤气先打开，随后打开预热氧气。割枪开始以低速向板坯边缘行进，到达适宜位置时，打开切割氧气，割炬以低速进行切割，随后切割速度提高，达到正常切割。正常切割速度取决于板坯的厚度和温度。,58,59,切割机车体及走行装置火焰切割机一般都做成小车形式，车上有四个车轮支撑着，前面两个主动车轮，后面两个被动车轮。每个主动车轮由电动机单独进行驱动，电动机通过减速箱、电磁离合器驱动车轮行走。同步机构同步机构保证割枪在切割铸坯过程中与铸坯保持同步以保证割缝整齐。同步机构一般有钳式、压紧式、坐骑式和背负式4种。钳式同步机构(见图216)分可调式和不可调式两种。两者都是靠气缸驱动夹钳架在板坯的两侧央住铸坯实现与小车的同步运动。但可调式的可用丝杆螺母调整夹紧宽度。,60,61,坐骑式同步机构(见图217)是把切割小车直接骑坐在连铸坯上来实现同步、切割小车通过提引架升起切割枪横梁。,62,切割枪横移装置切割枪横移装置用于把两把割枪沿板坯宽度方向相向走行或反向走行。该装置是由电动机蜗轮减速机小齿轮与横梁上的齿条相啮合而驱动的。驱动装置中，电动机、减速箱等安装在切割机走行拖板上，通过小齿轮与齿条啮合，使拖板沿着轨道行走。切割枪主切割枪和副切割枪都装在切割枪架上，一般主切割枪是固定的，副切割枪可以通过气缸或液压缸进行前后移动，以对主副切割枪之间的距离进行调整。,63,边部检测器边部检测器安装在切割枪走行拖板上其主要作用是把切割枪引导到铸坯侧边缘一定的位置上，这样不管铸坯的位置和宽度如何都能保证切割枪准确地停止在预热位置上。板坯长度测量装置板坯长度测量装置，目前使用的有机械式、脉冲式和光电式三种。能源介质系统能源介质系统由氧气、燃气、设备冷却水和钢渣粒化水等组成。,64,5.1.8 出坯系统的各种设备,出坯辊道(见图218)是输送铸坯和联接其它工序的设备。板坯持机辊子一般用锻造辊，能承受一定的冲击负荷。为了防止在切割铸坯时把下面的输送辊道烧坏，在火焰切割区内的输送辊道区采用相应的保护措施。往复移动的切割区辊道能使割枪永远是在两个辊子之间进行切割。当割炬运行到一个辊子附近时则暂时停止切割，并迅速利用牵引液压缸把辊道拉回一小段距离，使棍子避开割炬，再开始切割。这种工艺的设备比较简单，维修费用也较省。,65,5.1.9 去毛刺机,铸坯经火焰切割后，在其切断面的下边缘常留有残渣，即毛刺，它们在轧钢时对轧辊表面及板坯质量均有不利影响，因此，在火焰切割机后的出坯报道上配有去毛刺机。去毛刺机的主要设备有：刀具刮除方式和锤刀旋转打掉方式两种。刀具刮除方式可分为铸坯移动式和刀具移动式两种。去毛刺机主要由板坯压紧装置、剪劈、剪帽、剪臂升降装置、剪臂倾翻装置和剪臂横移装置等组成(见图219)。锤刀旋转打掉式去毛刺机有一个去刺辊，它由一系列安装在辊子圆周上的耐磨、耐冲击的钢制锤刀组成(见图220)。,66,67,68,喷号机连铸板坯在切成定尺后，每块坯必须编有相应的号，便于管理。在连铸机上最常用的喷号机有喷涂式和焊丝式两种。喷涂式是用喷枪把涂料喷到铸坯上以构成数字。这种喷印机有在铸坯停止时工作和与铸坯同步运行工作两种工作方式。焊丝式喷号机(见图221)是将焊丝通过电弧熔化喷射到板坯表面形成字迹的方式。焊丝一般有：铝丝、铜丝和三氧化二铝丝等。,69,板坯横移车及转盘根据不同的工艺布置要求，出坯辊道的方向或流向要改变。板坯横移车用于将板坯从一条辊道平行移动到另一条辊道上，转盘用于将板坯从一条辊道改变方向运输到另一条辊道上。其他在出坯区域还设有称量装置以称量板坯的重量，设推钢机、垛板台将板坯堆叠成垛便于吊车整体吊运，提高吊车的效率。,70,第六章：板坯连铸工艺与操作,连铸钢水的准备 为了提高连铸工艺过程的安全性和连铸板坯的质量，与传统的模铸相比，提供给板坯连铸的钢水要求更为严格。主要体现在对钢水成分、纯净度和温度三个方面的要求。而钢包精炼的不断发展和完善使提供连铸的钢水在上述三个方面得到很好的控制。,71,6.1 钢水成分要求,碳 板坯连铸技术发展到今天，可以说，无论是生产低碳钢、中碳钢还是高碳钢的板坯，就工艺本身而言已不再是问题，然而从质量观点来看，需要指出以下两点。当碳含量在008-012时，板坯表面的裂纹敏感性大大增加。这是因为在凝固过程中，当铁铁转变时会发生体积的突然缩小，从而产生应力导致裂纹的形成。这也是通常所说的包晶反应。对于这种钢减少裂纹主要途径是降低拉速，调整好保护渣。当碳含量大于018时，板坯表面裂纹的发生率是随碳含量的增加而增加的，换言之，碳越高越容易发生裂纹。因此在这种情况下，工艺参数，如拉速、浇铸温度、二次冷却水等也要根据碳含量进行调整。,72,磷 磷和硫通常被看作是钢中的有害元素。磷的含量如果不超某一限度，它对浇铸性能不会有影响，一般来说，磷含量不大于0.030，在连铸过程中不会发生问题。当然，磷的含量还取决于后步工序的加工要求及最终产品的使用要求，比如有些电工钢及对焊接性能有特殊要求的钢，就会对磷的含量有完全不同的要求。,73,硫 硫对板坯的质量，特别是对内部裂纹有着十分直接的影，不同的钢种对其有不同的要求，实际上硫对板坯的影响还与钢的成分、铸坯的尺寸、二次冷却的条件等因素有关。比如，有些合金钢当硫含量达到0.025时，表面裂纹明显增加。另外，由于最终用途约差异，对硫含量也会有完全不同的要求，如管线钢、压力容器钢等，要求硫含量非常低，通常小于0.005；而有些特殊用途的钢并非要求硫含量低，而是相反要求有一定的硫含量甚至是很高的硫含量，如某些电工钢(变压器钢)或易切削钢等。,74,合金和微量金属元素 钢水中含有合金，如铜、铬、镍、铂以及钒铌等，不会影响浇铸性能，但会降低钢水的液相线温度，而这必须在炼钢阶段就要严格控制好。然而，有些微量金属元素会增加板坯裂纹敏感性，在不同类条件下还会影响后工序的加工性能。比如对于某些深冲薄板钢来说，当镍、铜、锡的总量大于02时深冲性能将受到影响。一般来说对非合金的碳素钢，为了不影响后工序的加工性能，对这些微量元素可作出最大含量的规定。,75,氢 钢水中含氢量应该越低越好。因为过高的氢含量会导致板坯的皮下气泡和裂纹，影响钢的抗时效性能。一般来说，钢中的氢含量要控制在4.510-6以下。对某些抗时效性要求高的钢来说，氢含量必须小于210-6，这就需要将钢水作脱氢处理(如真空处理)。转炉生产的钢水，其氢含量小于用电炉和平炉生产的钢水，一般为10-6310-6，这对于连铸来说是比较有利的。,76,氮 尽管钢水中含有一定量的氮不会对浇铸性能产生影响，但是氮主要还是被看作是一种有害气体元素。这是因为：氮会影响钢材的抗时效性能，如油管钢、锅炉板等；氮含量过高会影响薄板的冷加工性能，如镀锡板等；氮容易与钢中的A1、Nb、Ni等形成AlN、TiN等氮化物，这样就会在板坯表面或皮下(含钛不锈钢)形成裂纹，增大修磨量；如果氮含量非常高，比如大于18810-6，则易在板坯内产生针孔。,77,氧 提供给连铸的钢水应该是完全镇静的，不能是沸腾钢或者是半镇静钢。如果经过脱氧的钢水尚残留一定数量的游离氧，则无论对连铸过程的安全还是对连铸坯的质量均会有明显的影响。由于这些氧的存在，必定会产生新的氧化物，而这些氧化物颗粒往往被带人到钢水内部；这样会增加钢水中的非金属夹杂物含量，同时这些氧化物也会沉积在浸入式水口的内壁上，导致水口堵塞，迫使浇铸中断。如果氧含量过高，会产生铸坯的蜂窝气泡，直接造成板坯报废。另外，氧含量过高，则钢水温度偏高，还会加快对耐火材料的浸蚀，这样就会增加浇铸的不安全性。对于铝镇静钢，经过二次精炼，氧含量不应大于310-5。,78,6.2 钢水纯净度的要求,非金属夹杂存在于钢中，不仅会发生诸如三氧化二铝堵水口这样的浇铸中断事故，还会破坏钢的连续性和致密性，对钢的性能产生很大危害。因此，对钢水洁净度的要求，就是为了提高浇铸的成功率，为了确保连持坯内部的干净，以致确保最终产品的力学性能和使用性能。在连铸钢水准备阶段，要尽量减少钢中非金属夹杂物的含量。,79,钢水纯洁度主要指钢水中非金属夹杂物的数量、形态及分布。内生夹杂物，内生夹杂物主要是指脱氧产物，以氧化物为主。除既氧产物以外，还由于钢水中存在一些有害元素如硫，所生成的硫化物等也是内生夹杂物的来源之一。外来夹杂物又分为两大类，一是钢水在准备阶段和浇铸过程中与空气接触所发生的二次氧化行为，其是外来夹杂的重要来源；二是钢水与钢包耐材、中包耐材以及塞棒、水口等连铸耐材所发生的物理(机械冲刷)和化学变化而生成的各种夹杂物，还包括钢包渣、中包渣、结晶器保护渣的卷入。按夹杂物的组成，又可分为氧化铝系、硅酸盐系、铝酸盐系和硫化物等四大类。,80,6.3 钢水温度要求,钢水温度是决定连铸顺利与否的首要因素，同时它又在很大程度上决定了连铸坯的质量，过高和过低的钢水温度都会带来危害。钢水温度过高的危害是：出结晶器坯壳薄，容易漏钢；耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，增加浇铸不安全性；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达，组织评级低。中心偏析加重，易产生中心线裂纹。,81,钢水温度过低的危害是：容易发生水口堵塞，浇铸中断；铸坯表面容易产生结疤、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。因此，为连铸提供具有合适而严格的温度的钢水，对改善连铸绕注性能和提高铸坯质量具有非常重要的意义。,82,浇铸温度的确定浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测3次温度，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min，而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。ttL十tt 浇铸温度，；tL 液相线温度，；t钢水过热度，。这个公式的实际含义是：对某一钢种，在液相线温度上加上一个合适的过热度，被确定为该钢种在中间包内的浇铸温度，也就是目标浇铸温度。,83,液相线温度连铸的过程事实上就是钢水在一特定时间内完成由液相转变为固相的过程，因此准确知道某钢种的液相线湿度，即开始凝固温度，对理想地完成这个过程十分重要，它是确定浇铸温度的基础。计算钢水液相线湿度的经验公式很多，如本书基础篇中推荐的公式可在实际计算时引用。,84,浇铸温度的允许偏差 由于浇铸温度与铸坯表面和内部质量均有着密切关系，而能满足两者要求的温度区域又比较窄，因此浇铸温度与目标值之间不能有太大的波动。浇铸温度的被动范围最好控制在5之内。为此，对钢包的吹氩操作，钢包和中间包的热工状况要严格管理。,85,出钢温度的确定 钢水从出钢开始到进人中间包一般需经历5个温降过程，即：t总=t1+t2+t3+t4+t5 式中 t总出钢开始到中间包内钢水总的温降；t1出钢过程的温降；t2出完钢钢水在运输和静置期间的温降；t3钢包精炼过程的温降；t4钢包精炼结束钢水在静置和运住连铸平台的过程温降；t5钢水从钢包注人中间包的温降。,86,87,措施：降低出钢温度；减少出钢时间；钢包烘烤；维护出钢口形状；减少残钢量。,88,措施：钢包烘烤；减少停留时间；加入合适保温剂。,89,钢包精炼过程的温降分析钢水在钢包精炼过程中所产生的温降主要取决于方法及时间，如LF炉具有升温功能，RH如果采取吹氧脱碳则也具有升温功能。钢包精炼结束到钢水运至连铸平台温降分析这一过程的温降大致与出钢结束到精炼前的温降模式相同。所不同的是，钢水经过精炼处理后，由于钢包内衬已在此之前充分吸收钢水的热量，钢水与内衬的温差减少，内衬吸热放慢，因此它影响钢水温降与前面阶段相比要小些。钢包精炼时间越长，此阶段温降越小加上精炼后都要对钢液面加上足够的保温剂因此总的说来，这一阶段的温降比出钢结束到精炼前的要小些，通常为0.51.2min。,90,措施：钢流保护；减少浇铸时间；中间包烘烤；加入合适保温剂（碳化糠壳等）。,91,出钢温度的确定确定了浇铸温度，又了解了过程温降的规律，可以确定出钢温度。可用下式表达：t出钢t浇铸+t总 式中 t出钢出钢温度；t浇铸浇铸温度(即中间包钢水目标温度)t总总的过程温降。控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度是由每个钢厂在自身过程温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来最后确定的。,92,温度制度的制定：确定每一个过程的目标温度，通常要确定出钢温度；到钢包精炼站的温；钢包精炼结束时的温度；到达连铸平台的温度；中间包温度5个温度。对上述每个目标温度给出允许偏差范围。每个浇次第一炉钢水通常要比正常沪次的温度提高10度。对每一个过程给出相应的时间要求及允许偏差范围。对连铸平台给出拒浇的最低温度。对中间包给出拒浇的最高温度。,93,6.4 钢包的准备,钢包也称盛钢桶。是贮运钢水的容器，随着冶炼周期的缩短，钢包使用十分频繁，尤其是炉外精炼的发展，钢包还需起到精炼的作用。因此，对钢包内衬材质与构造的研究，已愈来愈受到重视。,94,除具有同钢包壁工作层砖相同的性能外，还应具有耐熔渣侵蚀、高温强度高、抗蠕变性能好、抗热震性及抗氧化性强。采用镁碳砖。,要求是整体性好、隔热保温能起到安全作用。采用轻质浇铸料和普通粘土砖、高铝砖砌筑成型。,底部承接出钢时钢水的激烈冲击，包壁承受出钢时冲刷。要求在高温钢水长时间侵蚀下不熔碰软化、不收缩，具有较高的高温强度。钢包底部耐火材料具有足够的机械强度，不剥落、不开裂。采用铝镁质砖。,95,透气砖钢包底吹用透气砖是通过该砖向钢水中供氩气(氮气)以便靠气体搅拌钢水，使钢水温度均匀，成分均匀，排除钢中非金属夹杂物。因此，对透气砖有以下要求：(1)有足够的高温强度，抗高温冲刷侵蚀能力；(2)有良好透气性；(3)适用于使用要求的通气量；(4)外装式便于安装，内装式使用寿命长。,96,97,滑动水口钢包滑动水口是由滑动水口机构及耐火材料组成，安装在钢包底部的外侧钢板上，上滑板是固定的，下滑板是可移动的。移动方式有直线往复式、回转式两种形式。滑动水口装置与塞棒系统相比其最大优点是：(1)安装在钢包外部装卸方便，浇铸安全可靠，易实现自动浇钢；(2)更换滑板时工作环境好、速度快，有利于连续使用：(3)控流稳定、安全、事故少。,98,99,钢包的使用管理铜包是重要的冶金容器，它是联系炼钢和连铸两个环节的纽带。钢包状况的好坏，对钢厂生产特别是全连铸生产有决定性的影响。钢包的干燥与烘烤钢包的干燥烘烤分离线与在线两类。离续烘烤一般设在修砌区域和生产准备区域。在线烘烤一般指钢包坐在钢包车上，在出钢之前的快速烘烤。钢包在修砌区域的干燥烘烤，其主要目的是排除钢包修砌换衬后施工带进的水分。对折除钢包全部内衬，重砌永久层和工作层的全修，对保留永久层，重砌全部工作层的大修，应严格按规定的升温曲线干燥烘烤，因为换衬量大，施工带入的水分较多。烘烤时间也长，对中、小修局部换衬的钢包，可适当缩短烘烤时间。各种不同修理模式钢包干燥烘烤曲线见图257、图258、图259、图260。,100,101,铜包热周转管理钢包热周转即在线管理，对稳定生产有重要意义。热周转钢包的数量取决于转炉和铸机生产能力的匹配，也是一个厂技术水平与管理水平的综合体现。一般以转炉生产炉数决定周转钢包个数：一座转炉生产需57个钢包；二座转炉生产需79个钢包；三座转炉生产需1012个钢包。,102,6.5 中间包的准备,中间包内衬 中间包内衬耐火材料，分永久层和工作层两部分。砖砌或整体浇铸，材质通常有粘土质、高铝质、镁质。工作层用绝热板，有硅质板、镁质板。工作层用涂料，有镁质、镁铬质、镁钙质。,103,中间包周转使用管理根据生产状况、品种情况、铸机工作情况，确定每班需投入周转的中间包个数。一个浇次完毕换下来的中间包，应根据残钢量的多少，确定停放时间，一般以中间包内剩余钢水完全凝固为原则，然后吊上倾翻台进行翻包作业。翻完的中间包吊至修砌位置，检查确认后，进行砌筑绝热板或涂抹工作层涂料，安装塞棒滑板，浸入式水口，盖上中间包盖，即可上平台备用。一般一台铸机生产，平台上应备两个中间包，其中一个中间包对水口进行烘烤，中间包修砌区至少有两台砌好的中间包备用。对浸人式水口的预热按曲线进行，要求在升温60-90min后，使水口预热温度达到800以上。时间太长则会使水口表面氧化脱碳，降低水口强度。预热温度不够，浇钢初期会使水口出现裂纹或堵塞。,104,中间包塞棒滑板控流系统1-钢包2-钢包滑扳；3-水口；4-长水口；5-中间包盖；6-溢流槽；7-中间包；8-绝热板或涂料；9-浸入水口10-塞棒；11-中间包滑板12-惰气搅拌,105,6.6 拉速,二次冷却传热特点铸坯从出结晶器开始到完全凝固这一过程称为二次冷却，带液心的铸坯必须将其全部凝固潜热放出才能完成凝固，二次冷却传热的主要方式和计算的比例见表2-19。,106,二次冷却凝固过程特点：喷淋水的传热就占主导地位，铸坯中心的热量是通过坯壳传到铸坯表面的。当喷雾水滴打到铸坯表面时就会带走一定的热量，而铸坯表面温度会突然降低使中心与表面形成很大的温度梯度，而这就成了铸坯冷却的动力。相反，突然停止水墒的喷射，铸坯表面温度就会回升。因此，在二次冷却过程中过度地改变或中断冷却水，会使铸坯表面温度造成很大波动。这种温度变化的速度可达100-400min，这对于已经凝固的坯壳来说类似一个热处理过程，铸坯组织反复变化，即奥氏体-铁素体-珠光体组织的周期性变化。,107,从铸坯传热来说，我们希望加大冷却强度，加快凝固速度，以求提高铸机生产能力，但更重要的是从冶金质量观点看，因为不适当的二次冷却制度会造成板坯内部裂纹，表面裂纹(角部横裂)、铸坯