连铸连轧生产技术讲义(概论-1).ppt
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1、连铸连轧生产技术,主讲人:张晓明东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,1 概论,1.1连铸技术的发展概况,1.2厚板坯连铸与轧制的衔接模式,1.3连铸坯热装及直接轧制技术的发展概况,1.4薄板坯连铸连轧技术的发展概况,1.5 带钢直接连铸技术的发展概况,1.1 连铸技术的发展概况,有相对滑动固定振动式结晶器 无相对滑动移动式结晶器,连铸的概念,所谓连铸是将钢水连续注入水冷结晶器中,凝固成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送出,经喷水冷却,完全凝固后切成坯料或直送轧制的铸造工艺。,连铸的方法,根据铸坯与结晶器器壁间是否有相对运动可以分为:,金属连续浇铸思想的启蒙阶段,连铸技术发展的四个阶段,第一
2、阶段(18401930年),1840年美国人塞勒斯(Sellers)获得连续铸铅的专利;,1856年英国人贝塞麦(Henry Bessemer)提出了采用双辊连铸机浇铸出了金属锡箔、铅板和玻璃板,并获专利;,1887年德国人戴伦()提出了与现代连铸机相似的连铸设备的建议,在其开发的设备中已包括了上下敞开的结晶器、液态金属注入、二次冷却段、引锭杆和铸坯切割装置等。,第二阶段(19401949年),1943年德国人永汉斯(S.Junghans)建成了第一台试验连铸机,提出了振动水冷结晶器、浸入式水口、结晶器保护剂等技术,取得工业规模的成功,奠定了现代连铸机结构的基础,结晶器振动成为连铸机的标准操作
3、。,图1-2 S.Junghans专利原理1中间包;2保护剂加入装置;3进水口;4结晶器;5铸坯;6拉辊;7出水口;8压缩机;9钢包;10振动机构,连铸特征技术的开发阶段,第三阶段(19501976年),传统连铸技术成熟阶段,应用于工业生产,5000多项专利,代表性的技术,弧形连铸机,钢包回转台,浸入式水口浇注,结晶器保护渣,电磁搅拌,渐进弯曲矫直,结晶器在线调宽,中包塞棒控制,特点是连铸比不断上升,连铸生产效率不断提高(表现为铸机作业率、浇铸速率、拉坯速度、连浇炉数等主要指标的不断提高),浇铸品种逐渐扩大,生产成本大大降低。,第四阶段(20世纪8090年代),传统连铸技术的优化发展阶段,19
4、90年59.5%,2001年85.4%大多数国家的连铸比都在95以上,钢铁产品总量,1900年全球粗钢产量约30001042001年超过8108,钢的连铸比,传统钢铁生产流程,20世纪90年代以来,近终形连铸,高效连铸,电磁连铸,紧凑化,连续化,高度自动化,通常是指以高拉速为核心,以高质量、无缺陷铸坯生产为基础,实现高连浇率、高作业率的连铸技术。,高效连铸,概念,日本:最高板坯铸速:3.2m/min;月产量:2045万吨;连浇炉数:超过100炉,最高达10000炉;作业率达92。,提高拉速措施:结晶器优化技术;结晶器液面波动检测控制技术;结晶器振动技术;结晶器保护渣技术;铸坯出结晶器后的支撑技
5、术;二冷强化冷却技术;铸坯矫直技术;过程自动化控制技术。如果说提高拉速是小方坯连铸机高效化的核心,那么板坯连铸机高效化的核心就是提高连铸机作业率。,目前提高连铸机作业率的技术主要有:(1)多炉连浇技术:异钢种多炉连浇;快速更换长水口;在线调宽;中间包热循环使用技术;防止浸入式水口堵塞技术。(2)连铸机设备长寿命技术:长寿命结晶器,每次镀层的浇钢量为2030万t;长寿命的扇形段,上部扇形段每次维修的浇钢量100万t,下部扇形段每次维修的浇钢量300400万t。(3)防漏钢的稳定化操作技术:结晶器防漏钢预报系统;结晶器漏钢报警系统;结晶器热状态运行检测系统。(4)缩短非浇注时间维护操作技术:上装引
6、锭杆;扇形段自动调宽和调厚技术;铸机设备的快速更换技术;采用各种自动检测装置;连铸机设备自动控制水平。提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平,达到长时间的无故障在线作业,是提高板坯连铸机作业率水平的关键。,连铸坯的质量逐年提高,连铸坯的质量包括:铸坯洁净度(钢中非金属夹杂物数量,类型,尺寸,分布,形态);铸坯表面缺陷(纵裂纹,横裂纹,星形裂纹,夹渣);铸坯内部缺陷(中间裂纹,角部裂纹,中心线裂纹,疏松,缩孔,偏析)。连铸坯质量控制战略是:铸坯洁净度决定于钢水进入结晶器之前的各工序;铸坯表面质量决定于钢水在结晶器的凝固过程;铸坯内部质量决定于钢水在二冷区的凝固过程。,连铸过程控制钢洁净度主
7、要对策有:保护浇注;中间包冶金技术,钢水流动控制;中间包材质碱性化(碱性复盖剂,碱性包衬);中间包电磁离心分离技术;中间包热循环操作技术;中间包的稳定浇注技术;防止下渣和卷渣技术;结晶器流动控制技术;结晶器EMBR技术。,铸坯表面质量好坏是热送热装和直接轧制的前提条件。铸坯表面缺陷的产生主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。要清除铸坯表面缺陷,应采用以下技术:结晶器钢液面稳定性控制;结晶器振动技术;结晶器内凝固坯壳生长均匀性控制技术;结晶器钢液流动状况合理控制技术;结晶器保护渣技术。,铸坯内部缺陷的产生主要决定带液芯的铸坯在二冷区的凝固过程。要消除铸坯内部缺陷,可采用以下技术措施:低温浇注技术;铸
8、坯均匀冷却技术;防止铸坯鼓肚变形技术;轻压下技术;电磁搅拌技术;凝固末端强冷技术;多点或连续矫直技术;压缩铸造技术。,NNSC(Next Net Shape Casting)接近最终成品形状的浇注技术,其实质是在保证成品钢材质量的前提下,尽量减小铸坯的断面尺寸以减少甚至取代压力加工。,近终形连铸,钢铁生产的短流程工艺技术,电炉炼钢,直接还原(DRI),熔融还原(如Corex),近终形连铸,概念,薄板坯连铸TSCC(Thin Slab Continuous Casting)带钢直接连铸DSC(Direct Strip Casting)喷雾成形技术Ospray异型坯连铸,近终形连铸技术包含的主要内
9、容,2020年:传统连铸40,薄板坯连铸50,薄带连铸10(日本估计),电磁连铸技术,电磁技术应用,电磁力学特性,电磁热特性,电磁物理特性,液面检测,电磁下渣检测,中间包感应加热,注流约束,电磁软接触,电磁搅拌,电磁制动,已被用于工业生产,强化液芯内钢水的对流运动,均匀钢液过热度,打碎树枝晶,促进非金属夹杂物和气泡上浮,促进等轴晶形成,减轻中心偏析、中心疏松和缩孔。,电磁制动的目的,电磁搅拌的目的,改变凝固过程中的流动、传热和溶质分布,改善连铸坯的凝固组织。电磁制动能够降低结晶器内钢液向下冲击的深度,促进凝固前沿非金属夹杂物上浮,稳定弯月面的波动,促进保护渣的均匀分布。,连铸与轧钢的衔接模式,
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