连铸设备基础知识课件

1、连铸设备基础知识罗家志连铸的一般工艺流程 连铸设备是连续完成钢液成形（浇注、冷凝）分段和输出的设备的通称连铸的一般工艺布置美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德国土木工程师达伦（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。19201935年间，连铸过程主要用于有色金属，尤其是铜和铝的领域。 连铸的发展情况 钢的连铸工业应用相比铝、铜受制于其熔点高、比热大、导热系数较少。 一项最重

2、要的开拓性工作是如何提高一台连铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。 1933年德国人容汉斯（S.Junghans）开发了结晶器振动系统，为钢的连铸奠定了基础。1950年德国曼内斯曼（Mannesmann）公司将其投入工业生产。连铸的发展情况 虽然振动式结晶器是钢得以顺利连铸的开创性的技术关键，但真正有效防止坯壳与结晶器粘结的突破性进展的技术贡献，应当归功于英国人哈里德（Halliday）提出的“负滑脱”概念，这有改善润滑、减轻粘结的优点，更便于实现高速浇铸。 连铸的发展情况 初期的连铸设备大部分装在特殊钢生产厂。设备设计主要被容汉斯、罗西和原苏联包揽，机型主要是立式。50年代制造的40台连铸机

3、中，有25%是立弯式。 60年代弧形铸机引发的一场革命，采用了弧形连铸后，连铸技术的应用才实现了一次真正的突破，不仅提供了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原有的钢厂内。 70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展 ，多点矫直、气水冷却、保护浇铸、液面自动控制等技术的大发展，在不断改善产品质量和提高铸机了生产率。连铸的发展情况 80年代连铸技术日趋成熟 ，连铸比每年以4的速度递增，90年代以后连铸技术，包括近终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、高速浇铸、高清洁性产品的连铸、低过热度浇铸、质量系统控制技术、热送热轧、非正弦振动等逐步成熟。 我国60年代开始连铸设计，1958年第一台工业生

4、产连铸机由北京钢铁设计院设计在重庆投产。80年代主要通过在引进消化 ，1985年出现第一个全连铸武汉钢铁公司第二炼钢厂，随后宝钢、鞍钢等分别引进日本等国设备。连铸的发展情况 连铸机的机型及其特点按连铸坯运动轨迹分类： 立式、立弯式、全弧形、直弧形（多点弯曲多点矫直、连续弯曲连续矫直）、水平连铸机等。连铸机的机型及其特点 1立式连铸机；2立弯式连铸机；3直结晶器多点弯曲连铸机 4直结晶器弧形连铸机；5弧形连铸机； 6多半径弧形（椭圆形）连铸机；7水平式连铸机 连铸机的机型及其特点可以按铸坯断面形状分为: 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. 按钢水的静压头可分

5、为: 高头型、低头型和超低头型连铸机等。连铸机的机型及其特点按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机，轮带式连铸机等。 连铸机的机型及其特点同步运动结晶器连铸机机型 1双辊式连铸机；2单辊式连铸机 3双带式连铸机； 4单带式连铸机；5轮带式连铸机连铸机的机型及其特点立式连铸机 是2

6、0世纪50年代至60年代的主要机型。立式连铸机从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮，铸坯四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。 1盛钢桶；2中间罐；3导辊；4结晶器；5拉辊；6切割装置；7移坯装置连铸机的机型及其特点 弧形连铸机是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的1/4圆周弧线上；铸坯在1/4圆周弧线内完全凝固

7、，经水平切线处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机的1/3，因而基建投资减少了。 为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶器下口设2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏析减轻。 连铸机的机型及其特点全弧形连铸机多点矫直弧形连铸机多点弯曲、多点矫直连铸机连铸机的机型及其特点 薄板连铸机一般浇铸板坯在5070mm，拉速在56米，铸机后紧跟加热保温辊道和轧机。常见的薄板坯连铸连轧工艺有：紧凑式带钢生产技术（CSP）、在线带

8、钢生产技术（ISP）、灵活薄板轧制技术（FTSR）、连铸连轧工艺（CONROLL)等。连铸机的机型及其特点 某厂薄板坯连铸连轧示意图连铸机的台数、机数、流数台数 凡是共用一个盛钢桶，浇注1流或多流铸坯的1套连续铸钢设备称为1台连铸机。机数 凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1个机组。1台连铸机可以由1个机组或多个机组组成。流数 1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。 1台连铸机有1个机组，又只能浇注1根铸坯，成为1机1流；若1台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其为多机多流；1个机组能够同时浇注2根铸坯的称为1机

9、2流。连铸的主要设备钢包回转台 主要类型： 按回转臂旋转方式分：两臂独立旋转。两臂同时旋转。 按回转臂结构形式分：直臂式、双臂式（整体旋转单独升降、单独旋转整体升降） 钢包回转台 主要作用： 钢包回转台通常设置在钢水接受跨和浇铸跨之间，其作用是存放、支撑和运载钢包。 浇铸时其转臂一端可以从炉子接受跨一侧接手钢包，旋转半圈后停在中包上（浇铸位）进行浇铸，另外一个臂可以接受钢包，实现钢包的快速更换。 其工作特点为重载、冲击、偏载、高温 主要参数： 承载能力、回转速度、回转半径、钢包升降行程、钢包升降速度等钢包回转台 钢结构部分：由叉臂、旋转底座、旋转轴承、底座等组成。主要起支撑作用。 回转驱动装置

10、：由马达、制动器、离合器、减速机、小齿轮、大齿圈等组成。驱动叉臂回转到指定位置。回转速度一般1r/min。 常见的蝶式回转台组成及作用 事故驱动装置：由气动或者液压马达驱动，在紧急情况下将浇铸位钢包旋转到安全位置（事故位上方）。事故驱动速度一般0.5r/min。钢包回转台 升降装置：通过升降油缸实现叉臂的上下运动，主要方便长水口的安装和操作人员烧氧。升降行程一般700900mm，速度一般30mm/s左右 回转锁定装置：回转锁定装置有插销式和摩擦式两种形式。主要是使钢包在受包或者浇铸时叉臂保持不位移，起到准确定位同时保护回转驱动装置。 称量装置：主要称量钢包内钢水重量。中间包及其运载设备中间包简

11、称中包。中间包是位于钢包与结晶器之间用于钢液浇注的装置，主要作用为稳流、去渣、贮钢、分流及中间包冶金等重要作用。钢液在中间包内停留时间应尽量长，才能起到上浮夹杂物和稳定注流的作用，为此，中间包目前是朝大容量和深熔池方向发展，容量可达60-80t，熔池深为1000-1200mm。中间包及其运载设备主要作用中间包运载装置一般为中包车，主要用来将中间罐从预热位运送至浇铸位，或者将中间罐从浇铸位送至渣盘位或预热位。主要作用是支撑、运输、对中。主要参数 承载重量、走行速度、升降速度、对中速度等中间包及其运载设备中间包车类型：（按轨道布置及水口相对主梁位置）门型中间包车（常用）半门型中间包车悬臂型中间包车

12、悬挂型中间包车 中间包及其运载设备中间包车的组成及作用 中包车体：焊接结构件，主要起承重作用 行走装置：行走装置一般设置在一侧，采用电机或者液压马达驱动，一般有快慢两档速度。快速一般1525m/min用于中包移动，慢速12m/min用于水口对中。 升降装置：升降装置一般有液压升降和丝杆螺母升降两种形式，主要使中间包上下升降，便于行走和调节水口插入深度。升降高度一般600mm左右。升降速度一般30mm/s左右。 对中装置：一般为液压对中，主要调节水口在结晶器宽度方向的位置，对中速度一般5mm/s左右，行程一般在60100mm 中间包及其运载设备中间包车的组成及作用 长水口机械手：一般为悬臂式安装

13、在中包车上，主要是将长水口安装在钢包滑动水口上，并压紧使钢水通过长水口流到中包内。 称量装置：检测中包钢水重量 溢流槽：中包钢水过高时通过溢流槽流到事故罐，防止设备损坏。结晶器结晶器是连铸机核心，称之为连铸设备的“心脏”。从中包流下的钢水通过结晶器的水冷铜板形成一定的坯壳，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器应具有良好的导热性和刚性，不易变形和内表面耐磨等优点，而且结构要简单，便于制造和维护。 结晶器 结晶器的作用形成设计要求的形状的坯壳外形。在尽可能的拉速下，保证铸坯出结晶器是形成足够厚度的坯壳，使连铸过程安全的进行下去，同时决定了连铸机的生产能力； 结晶器内的钢水将热量平稳的传导

14、给铜板，使周边坯壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量。 结晶器结晶器的类型 1、按铸坯规格和形状分：圆坯、方坯、板坯、异形坯结晶器。 2、按内壁形状分：直形、弧形结晶器。 3、按结构形式分：整体式、套管式、组合式、水平式结晶器 结晶器的主要参数 结晶器的主要工艺参数包括：断面尺寸、长度、倒锥度、冷却强度等。 宽边固定框架窄边框架结晶器结晶器的结构（组合式） 由四块框架组合而成，铜板直接或者者通过背板安装在框架上。 板坯宽度通过调整窄边位置实现。宽度调整一般通过涡轮丝杆（手动、电动）或者液压驱动方式实现。宽边活动框架窄边框架铜板结晶器1机结晶器结晶器结晶器窄边夹紧装置结晶器结晶器调宽结晶器振动

15、结晶器振动在连铸过程中扮演非常重要的角色。结晶器的上下往复运行，实际机上起到了“脱模” 的作用。由于坯壳与铜板间的粘附力因结晶器振动而减小，因而防止了在初生坯壳表面产生过大应力而导致裂纹的产生或引起更严重的后果。当结晶器向下运动时，促使保护渣进入，防止初生坯壳与铜板粘连，同时“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。 结晶器振动振动方式 根据结晶器振动的运动轨迹可将振动方式分为非正弦振动和正弦振动两大类。结晶器振动 结晶器振动机构：振动机构是确保结晶器的运动轨迹，其轨迹首先要满足结晶器铜板形状要求，如弧形结晶器按弧线运动，直结晶器按直线运动。振动机构一般有：四连杆式、

16、四偏心轮、差动齿轮式、双偏心轮仿弧形。近期发展使用较多的有液压伺服控制、电磁振动式 结晶器振动结晶器振动机构：电机减速机万向接轴偏心轴振动台架缓冲弹簧图一：结晶器振动传动简图结晶器振动结晶器振动机构：主要参数：振幅（一般指结晶器上下一次的运动距离）、振频（1分钟内振动的次数）。 二冷区设备指结晶器以下到切割辊道前的区域，以往将其区分为二次冷却装置（一般指结晶器以下到拉矫机前的区域）和拉坯矫直装置两部分。二冷区设备常称为扇型段，从上到下一般称为：弯曲段（0段）、弧形段、矫直段、水平段。它对铸坯质量有着关键性的影响。它的主要作用为支撑、导向、冷却、拉坯。 二冷区设备二冷区设备的一般要求：1、适当的

17、辊列设计。如要减少板坯鼓肚和适当的变形量就需要有合理的辊间距、铸机半径、弯曲矫直方式。2、机械刚度要求大，基础要求牢固。3、开口度和弧度调节方便，并有安全保护装置。同时要易于更换。4、足够的冷却强度及合理的喷嘴布置。5、自我的冷却和润滑 6、足够的拉坯能力。 一般板坯连铸机大于200吨。 二冷区设备二冷区设备二冷区设备辊列图铸机半径、弯曲矫直方式、冶金长度、辊间距二冷区设备三铰链扇型段SMART扇型段扇型段结构扇型段结构由上下框架，开口度调节及安全防护装置、驱动辊、喷淋装置、辊道、润滑和冷却装置等组成连铸辊二冷区设备扇型段结构二冷区设备扇型段开口度示例图二冷区设备二冷装置 二冷装置包括喷嘴和流

18、量调节装置，喷嘴有水喷嘴、气水喷嘴，常用采用两者结合。 二次冷却的作用是：带液心的铸坯从结晶器中拉出后，需喷水或喷气水直接冷却，使铸坯快速凝固，以进入拉矫区；对未完全凝固的铸坯起支撑、导向作用，防止铸坯的变形；在上引锭杆时对引锭杆起支撑、导向作用；直结晶器的弧形连铸机，二冷区第一段把直坯弯成弧形坯；采用多辊拉矫机时，二冷区部分夹辊本身又是驱动辊，起到拉坯作用；对于椭圆形连铸机，二冷区本身又是分段矫直区。二冷区设备 所有的连铸机都装有拉坯装置。因为铸坯的运行需要外力将其拉出。拉坯装置实际上是具有驱动力的辊子，也叫拉坯辊，拉坯辊都带有液压压下油缸。弧形连铸机的铸坯需矫直后水平拉出，因而早期的连铸机

19、的拉坯辊与矫直辊装在一起，称为拉坯矫直机，也叫拉矫机。带液心铸坯矫直多采用多点连续矫直；即铸坯在矫直区的内连续变形，应变力和应变率分散变小，极大地改善了铸坯受力状况，有利于提高铸坯质量。 二冷区设备引锭装置引锭杆是结晶器的“活底”；开浇前用它堵住结晶器下口；浇铸开始后，结晶器内的钢液与引锭杆头凝结在一起；通过拉矫机的牵引，铸坯随引锭杆连续地从结晶器下口拉出，直到铸坯通过拉矫机，与引锭杆脱钩为止，引锭装置完成任务；铸机进入正常拉坯状态。引锭杆移送至存放处，留待下次浇注时使用。 引锭杆装置的包括引锭杆、引锭头、回收存放装置引锭装置引锭装置的分类：根据进入结晶器的方式分为上装式和下装式。根据引锭杆的

20、结构分为刚性引锭杆和柔性引锭杆。按引锭头的结构形式分为钩头式和燕尾槽式 切割机 切割机是将凝固的板坯按照用户的要求进行定尺切割，常用的切割方式有机械切割和火焰切割。切割机火焰切割机： 依靠氧气与可燃气体混和燃烧产生的高温火焰使金属熔融，而后利用高压氧气把熔融的金属吹掉，形成断口，达到切割目的。 具有投资少，设备简单，并且不受铸坯温度和断面限制的优点。 一般由切割小车、同步装置、定尺装置、能介系统。切割机下辊道为可移动辊道（摆动、或者水平移动）。板坯测长设备测长轮气缸支架配重测长轮编码器被动轮主动轮同步带旋转接头测长辊和大车位置编码器用于测量坯长.-当坯头到达测长辊,测长辊由铸坯跟踪系统给出一个信号,抬起贴住坯子. -铸坯前移能带动测长轮旋转.测长优化指对尾坯或者异常坯进行定尺优化减少非定尺坯数量,减少铸坯损失提高收得率。主要通过模型计算实现。定尺误差包括测长系统的精度和板坯冷却的收缩。对测长系统进行检定只能通过热坯检定。去毛刺机去毛刺机： 在板坯割缝下表面因为火焰切割形成毛刺，影响热轧轧制必须去处。 毛刺机按照刀具运动的方式分为锤击（旋转运动）和刮削式