材料加工设备基础-复习

材料加工设备基础课程结构第一章加热设备第二章连续铸造设备第三章锻压设备包括锻锤、曲柄压力机、液压机第四章挤压与拉拔设备第五章轧制设备第六章剪切机2SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第一章加热设备§1.1热处理炉及电热元件§1.2常用筑炉材料§1.3浴炉§1.4真空热处理炉§1.5感应加热设备§1.6可控气氛炉3SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT电阻加热炉：将电流通入金属或非金属电热元件，使其发出热量，借辐射与对流作用将热量传给被加热的工件，从而使工件加热到规定温度的炉子。优点：结构简单，操作方便，工作温度范围广泛，容易准确控制温度，炉膛温度分布较均匀，便于使用控制气氛，容易实现机械化和自动化操作。第三节热处理电阻炉4SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT间接加热式：在炉子内部有专用的电阻材料做发热元件，电流通过加热元件时产生热量而加热制品。直接加热式：电源直接接在所需加热的材料上，使电流直接流过所需加热的材料而使材料自己发热达到加热效果。工业电阻炉，大部分是采用间接加热式的第三节热处理电阻炉电阻炉的分类按热量产生的方法→间接加热式和直接加热式5SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT按工作温度分类低温炉：≤650℃中温炉：650~1000℃高温炉：>1000℃按炉膛介质分类自然介质炉浴炉(盐浴炉)可控气氛炉真空炉第三节热处理电阻炉6SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT电阻炉主要的技术特性第三节热处理电阻炉⑴电阻炉有效功率：电阻炉消耗电能=有效功率+损失功率电阻炉消耗电能转换来的热能，一部分用于对炉内工件的加热形成了电炉有效功率；另一部分则形成了电炉损失功率。空炉损失：即炉体蓄热损失。空炉损失小的电炉，可以得到高的技术生产率及低的单位电能消耗比。一般工业电阻炉的效率：小型电炉较低一些，大型电炉较高一些。从10～100千瓦的箱式电炉效率约为65～85%，空炉损失约占总功率的35～15％7SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT⑶升温速度：升温速度快，升温时间短，生产率高，单位制品的电耗量降低。⑵加热能力：指电炉的有效功率，从理论计算上在一个小时内能把指定的材料加热到额定温度的最大重量数，以kg/h计算。第三节热处理电阻炉影响电炉的加热能力和升温速度的因素：电阻炉的功率，电热元件，电炉保温能力等。8SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT一、金属电热元件

㈠铁铬铝（FeCrAl）第四节电热元件有金属电热元件与非金属电热元件。1.电阻率大，电阻温度系数小。

2.使用温度高，空气中最高使用温度：1000-1100℃。3.表面负荷比NiCr丝稍高。4.抗氧化抗腐蚀能力好，价格低。表面负荷是指电热元件表面上单位面积所负荷的功率数

9SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT㈢镍铬丝（Ni15Cr60、Cr20Ni80）

1．电阻率较小，高温强度高；2.加工性能好，高温下力学性能不发生大变化；

2．最高使用温度：1000—1050℃。第四节电热元件㈡高温铁铬铝钼（Cr27Al7Mo2）

1．最高使用温度：1400℃

2．在氮气中使用比空气中寿命低（N2会破坏加热元件的氧化膜）10SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT共同特点：

①电阻系数大，熔点高，抗氧化差（一般不适宜用在空气状态中）。②加热时，功率不稳定，一定要配磁性调压器或可控硅加调压器，加热器电压应该小于100伏。㈣纯金属（高熔点金属：钼Mo，钨W，钽Ta）第四节电热元件11SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT(一)硅碳棒（SiC-94.4%，SiO2-3.6%，其余Al、Fe、CaO）

空气中使用温度：600℃～1250℃1

二.非金属电热元件简介第四节电热元件(二)硅钼棒（MoSi2）（主要用于实验室电炉）（三）碳系电热元件（石墨管、石墨棒、石墨布）石墨（熔点：3600℃）常用1400-2500℃400～800℃时会产生低温氧化。高温下耐氧化，耐高温（1200～1650℃）。最高使用温度可达1700~1800℃12SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT§1.2常用筑炉材料耐火材料保温材料炉用金属材料13SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT◆按耐火度分类：普通耐火材料、高级耐火材料、特级耐火材料。

◆按化学矿物组成分类：氧化硅质耐火材料、硅酸铝质耐火材料、铬铁质耐火材料、碳质耐火材料、其它高耐火度制品。◆按耐火材料的化学性质分类：酸性耐火材料、碱性耐火材料、中性耐火材料。分类第一节耐火材料耐火材料：凡是能够抵抗炉内高温并承受在高温下所产生的物理和化学作用的非金属筑炉材料。14SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT物理性能：体积密度、真比重、气孔率、吸水率、透气性、耐压强度、热膨胀性、导电性、热容量等。工作性能：耐火度、高温结构强度、化学稳定性、体积稳定性，耐急冷急热性等。可分为物理性能和工作性能耐火材料的性能第一节耐火材料15SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

1、耐火度

◆耐火度是耐火材料抵抗高温作用（抵抗熔化）的性能指标，表示材料受热后软化到一定程度时的温度。耐火度大于1580℃的材料才称为耐火材料。耐火度主要取决于耐火材料的化学成分和材料中的易熔杂质(如FeO、Na2O等)的含量。第一节耐火材料16SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

2、高温结构强度—荷重软化点

◆荷重软化点：在固定的压力下（196kPa，轻质材料为98kPa），耐火材料开始变形（0.6%）时的温度，是评定耐火材料高温结构强度的指标，主要取决于化学成分和体积密度；当试样变形达4％或40％的温度，称为荷重软化4％或40％软化点。

◆耐火材料的使用温度必须低于其荷重软化点。第一节耐火材料17SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3、高温化学稳定性

◆耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、金属氧化物及炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能，常用抗渣性评定。第一节耐火材料制造无罐气体渗碳炉时，高碳气氛对普通粘土砖有破坏作用，炉墙内衬的耐火材料需用含Fe2O3小于1％的耐火砖，即抗渗砖；制造电极盐溶炉时，由于熔盐对耐火材料的冲刷作用，坩埚材料必须采用重质耐火砖或耐火混凝土；电热元件搁砖不得与电热元件材料发生化学作用，铁铬铝电热元件要用高铝砖作搁砖。

18SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

4、耐急冷急热性(热震稳定性)◆表示材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能。◆测定方法：将耐火制品加热到850℃，然后放入流动的冷水中冷却，反复进行破碎至其重量损失20％时的次数。◆耐急冷急热性与制品的物理性能、形状和大小等因素有关。第一节耐火材料19SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

5、高温体积稳定性

◆耐火材料在高温下长期使用时，化学成分发生变化，产生再结晶和进一步烧结现象，从而使耐火材料的体积发生收缩或膨胀。这种收缩（或膨胀）是不可逆的，称作残余收缩（或膨胀），又称重烧收缩（或膨胀）。通常用膨胀系数或重烧线收缩来表示。

◆一般要求耐火制品的体积变化，不得超过0.5％～1%。

第一节耐火材料20SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

常用耐火材料有粘土砖、高铝砖、碳化硅耐火制品、耐火纤维、耐火混凝土、耐火涂料等。1、耐火粘土砖◆粘土砖的主要成分是：30%∼48％Al2O3，50％～60％SiO2，其余为各种金属氧化物等。属弱酸性，荷重软化点为1350℃，耐急冷急热性好，原料来源广泛，是最常用的耐火材料。◆可用于砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃烧室等。◆铝电热体合金与粘土砖有化学反应，使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。粘土砖在控制气氛中易受CO、H2的侵蚀而损坏。第一节耐火材料常用耐火材料21SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

◆耐火混凝土分类

根据所用的胶结材料(水泥)不同，耐火混凝土可分为：

硅酸盐耐火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝土和水玻璃耐火混凝土等。

热处理炉常用的耐火混凝土有铝酸盐耐火混凝土（矾土水泥和低钙铝酸盐水泥耐火混凝土）、磷酸盐耐火混凝土两类。第一节耐火材料22SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT为减少炉子热传导引起的热损失，节省热能，提高炉子的热效率，改善劳动条件，在砌筑中温或高温炉时，均在耐火层外需砌一层保温材料。

◆工程上把导热系数小于0.25w/(m.℃)的材料称为保温材料。保温材料用于炉体外衬保温层起保温作用，以减少炉体散热，◆特点：保温材料具有体积密度小、气孔率高、热容量小、热导率小等。第二节保温材料23SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

◆常用保温材料有：

石棉、矿渣棉、蛭石、硅藻土、膨胀珍珠岩、岩棉以及超轻质耐火砖、耐火纤维等。它们常以散料或制成制品使用，近些年来新炉型不提倡使用散料。

第二节保温材料24SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT§1.3浴炉概述外热式浴炉内热式浴炉25SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT浴炉：利用液体介质加热或冷却工件的一种热处理炉。浴炉的介质熔盐BaCl2、KCl、NaCl、NaNO3、KNO3熔融金属或合金熔碱油第一节概述26SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT外热式浴炉：将热源放置在介质的外部，间接将介质熔化并加热到工作温度。构成：炉体＋坩锅坩锅：耐热钢、低碳钢、不锈钢焊接或耐热钢、铸铁铸造而成。第二节外热式浴炉27SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT内热式浴炉：将热源放置在介质的内部，直接将介质熔化并加热到工作温度。分类（工作原理）电极式

插入式和埋入式辐射管式第三节内热式浴炉28SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT一、插入式电极盐浴炉1、结构和工作原理

电极从坩锅上方垂直插入熔盐，通入低电压（6~17.5V）大电流（几千安培）的交流电，由熔盐电阻热效应，将熔盐加热到工作温度。第三节内热式浴炉29SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT二、埋入式电极盐浴炉1、结构和工作原理

将电极埋入浴槽砌体，只让电极工作面接触熔盐，在浴面上无电极。根据电极位置不同分为侧埋式和顶埋式电极盐浴炉。浴槽－耐火砖砌成或用耐火混凝土制成第三节内热式浴炉30SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT优点有效面积大，生产率提高，热效率高，节能25~30％；炉温相对均匀，介质流动性好；电极不接触空气，寿命长；工件接触电极可能性小，废品率低。第三节内热式浴炉31SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT缺点砌体与电极一体，不能单独更换电极，电极损坏时，浴槽也要相应更换，对于高温炉，则插入电极优势大；形状复杂，不易焊接，砌体麻烦；电极间尺寸不能调节，电极形状、尺寸、布置要求高，功率不可调。第三节内热式浴炉32SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT§1.4真空热处理炉概述外热式真空热处理炉内热式真空热处理炉真空热处理炉的结构与设计33SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT§1.5感应加热设备概述感应加热设备感应加热器设计概要34SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT随着科学技术的发展，表面热处理技术得到了广泛的应用。表面热处理可以提高产品质量，缩短生产周期和改善劳动条件，提高生产组织水平。目前应用最广泛的表面热处理是感应热处理，它可应用于淬火、回火、正火、调质、透热等，适用于机械化大生产，可通过计算机控制实现无人操作。感应加热示意图第一节概述35SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT一、感应加热的基本原理感应加热的物理基础将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在其内部产生交变磁场，由交变磁场激发的感应电势将在工件的表面产生感应电流，这种电流又称涡流。因为工件材料的电阻很小，所以不大的感应电势便造成强度很大的涡流，从而释放出大量的焦耳热，使工件表面层温度迅速升高。

第一节概述36SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT感应加热的物理过程感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在此薄层内进行加热。温度超过A2点后，表面由铁磁性变为顺磁性，表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处，电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。由此，工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热。这种加热方式称为透入式加热。与此同时，由于热传导的作用，热量向工件内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。第一节概述37SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT三、中高频感应加热设备中电流的特点1、集肤效应定义：当交变电流通过施感导体时，导体的表面的电流密度最大，越向导体内部电流密度越小，这种现象称集肤效应(或称表面效应)。电流的频率越高，集肤效应越显著。第一节概述38SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2、临近效应定义：当两个载有高频电流的导体彼此相距很近时，每个导体内的电流将重新分布。如果两个导体中电流方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面，如果两个导体中电流方向相反，则最大电流密度将出现在两导体相邻的一面。这种电流向一侧集中的现象叫临近效应。导体内电流的频率越高，邻近效应越明显。第一节概述39SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3、圆环效应定义：当高频电流流过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将发生变化，此时电流仅仅集中在圆环的内侧，这种现象叫圆环效应。圆环的曲率半径越小，径向宽度越大，圆环效应也越明显；电流的频率越大，圆环效应也越显著。第一节概述40SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT4、尖角效应定义：当用感应器加热不规则形状工件表面时，工件的尖角部位的加热强度远较其它光滑平坦部位强烈，往往会造成过热(例如，齿轮的齿顶部位)，这种现象称做尖角效应。尖角效应是由于磁力线易于在尖角处集中，感应涡流较强的缘故。为了克服这一现象，在设计形状不规则的工件时，应适当加大尖角或凸出部位与感应器之间的间隙。第一节概述41SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT§1.6可控气氛热处理炉概述可控气氛炉加热的基本原理可控气氛的种类与制备可控气氛的碳势与氧势控制42SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT钢件在保护气氛下加热不仅可实现无氧化无脱碳热处理，提高热处理质量，还可以进行渗碳、脱碳等特殊热处理。保护气氛可以是中性气体(N2)或惰性气体(Ar)，有时也可以是还原性气体(H2)。大多数保护气氛是由多种气体(例如CO,CO2,H2,CH4,H2O,N2等)混合组成的，各种气体与钢进行的化学反应列于表1中。第一节概述43SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第一节概述各种气体与钢的化学反应和各种气体之间的化学反应是比较复杂的，但是可以调节保护气氛中氧化性气体与还原性气体的比例、脱碳性气体与渗碳性气体的比例，即CO2/CO、H2O/H2、CH4/H2的相对含量，使反应处于平衡状态，钢的氧化速度与还原速度相等，钢的脱碳速度与渗碳速度相等，这样就能实现无氧化与无脱碳加热。

44SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT一、钢在炉气中的氧化还原反应

1、钢在CO2-CO气氛中的反应钢在空气中加热将与氧发生氧化反应，在560℃以下生成Fe3O4，在560℃以上形成三种氧化物，内层为FeO，中层为Fe3O4，外层为Fe2O3，通常认为氧气对钢的氧化过程是不可逆的，无法控制。

钢在CO2-CO气氛中的氧化还原反应则有所不同，是可逆的，其反应速度和反应方向决定于CO/CO2比值和温度。第二节可控气氛加热的基本原理45SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理式中：PCO、PCO2—CO和CO2气体的分压;[CO]、[CO2]—CO和CO2气体的浓度；（CO）,（CO2）混合气体中CO和CO2的体积百分含量。在一定温度下，反应达平衡时，气氛中各种气体浓度不再改变，其平衡常数为（2）（1）46SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理在一定温度状态下，平衡常数KP1总保持为定值。某一温度下的kP1值，可由实验测定，也可由热力学反应自由能计算求得。CO和CO2对铁的氧化还原反应的平衡常数温度（℃）2003004005006007008009001000Kp10.6160.7520.8150.9601.1161.451.7952.1422.486应用平衡常数KP即可判断反应进行的方向。如在1000℃时，KP=2.486，即当(CO)/(CO2)=2.486时，氧化还原处于平衡状态；当实际炉气(CO/CO2)<2.486时，为趋于平衡（1）式反应向右进行，CO2使Fe氧化生成FeO,CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。47SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT反之，当（CO）/（CO2）>2.486时，反应向左进行，发生还原作用，钢件不氧化。第二节可控气氛加热的基本原理因此，在一定温度下，钢在CO2-CO气氛中是否发生氧化，取决于（CO）/（CO2）的比值，即（CO）和CO2的相对量，并不是绝对含量。48SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2、钢在H2-H2O气氛中的反应在热处理温度条件下，钢在H2-H2O气氛中的反应式为第二节可控气氛加热的基本原理（3）（4）49SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT由此可见，在1000℃，使Fe不氧化

=1.5即可.第二节可控气氛加热的基本原理50SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理

3.气氛中的氧势金属在气氛中能否被氧化或其氧化物能否自发分解，一方面取决于金属氧化物的稳定性，可用金属的分解压力来表示；另一方面是气氛中氧的分压大小。金属在含氧气氛中加热会产生如下反应（5）51SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

当Me和MexO2皆为化学纯的凝聚相，则反应平衡常数为

KP=1/PO2(6)式中：PO2为化学平衡系中氧的分压，即金属氧化物的分解压。当气氛中的氧分压大于PO2时，反应向右进行，金属被氧化成氧化物；当气氛中的氧分压小于PO2时，反应向左进行，金属氧化物分解。各种氧化物的分解压是不相同的，并随温度的升高而急剧增大，氧化物处于不稳定状态。

氧势是指在一定温度下，金属的氧化和氧化物的分解处于平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压。第二节可控气氛加热的基本原理52SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理4.钢在CO、CO2、H2、H2O混合气体中的氧化还原反应当炉内气氛同时存在CO、CO2、H2、H2O时，必须综合考虑式(1)和(3)，这时要达到无氧化加热需满足如下条件，即-表示混合炉气中各组分的分压。式中：（3）（1）（7）53SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理二、钢在炉气中的脱碳增碳反应1、钢在CO-CO2气氛中的脱碳增碳反应钢在CO-CO2气氛中的反应式如下：ac—碳在奥氏体(γ一Fe)中的有效浓度，又称奥氏体中碳的活度.（ac是在一定温度下钢的含碳量与γ-Fe中的饱和含碳量的比值）（8）其反应平衡常数为或（9）（10）54SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节可控气氛加热的基本原理2、气氛中的碳势

碳势是指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢的脱碳增碳反应达到平衡时，钢的含碳量。

CO-CO2气氛中碳势与炉温的平衡曲线钢在CO-CO2气氛中化学反应的平衡曲线，条件是PCO+PCO2=98.066kPa（1大气压）。曲线上每个点代表一个平衡状态。例如，在0.1%C的曲线上，当温度为900℃时，相应的CO为80%，表示在80%CO的气氛中，含碳0.1%的钢达到平衡状态，既不脱碳也不增碳、那么900℃下含80%CO气氛的碳势即为0.1%C。

55SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3.钢在H2—CH4气氛中的脱碳增碳反应在CO-CH4气氛中，碳势较低，生产上往往借助CO-CO2为载体，来添加适量增碳剂CH4来增加碳势，或者气氛中原来就有H2-CH4气氛存在。钢在H2-CH4气氛中将发生如下脱碳增碳反应

：

CH4与CO的渗碳能力有所不同，CH4的渗碳能力强得多，是一种强渗碳剂。第二节可控气氛加热的基本原理（12）（11）56SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节可控气氛的种类与制备用于热处理的可控气氛种类很多，按照制备可控气氛的原料气（液）不同，可控气氛分为四类：以原料气制备的、以有机液体制备的、分离空气制备的、瓶装高纯气体。

目前常见的可控气氛有（以原料气制取可控气氛分）放热式气氛、吸热式气氛、滴注式气氛、氨分解气氛、氨燃烧气氛、氮基气氛等。首先了解制备可控气氛的各种常用原料，为我们了解各种气氛的制备方法、特性与应用做铺垫。57SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT二、制备气氛的种类1、吸热式气氛1）制备原理吸热式气氛是原料气与≤理论空气需要量一半的空气(n≤0.5)在高温及催化剂的作用下，不完全燃烧生成的气氛。原料气有天然气、丙烷、液化石油气(主要是丙烷、丁烷)、城市煤气。原料气与空气的混合气体在反应罐内进行化学反应，以丙烷为例，其反应式为：2C3H8+3O2+11.28N2→6CO+8H2+11.28N2-Q(13)第三节可控气氛的种类与制备58SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2．放热式气氛1）制备原理

放热式气氛是原料气与较多的空气(n=O.5~0.95)的不完全燃烧产物，所产生的热量足以维持反应进行。放热型气氛的成分主要是N2、CO、CO2、H2和H2O。放热式可控气氛的原料气可以是液化石油气、煤气或其它气体燃料。原料气与少于理论需要量的空气进行燃烧，部分原料气完全燃烧，部分原料气不完全燃烧，以丙烷原料气为例。完全燃烧的反应式；（空气与丙烷气比例23.28：1）C3H8十5O2十18.28N2→3CO2+4H2O十18.28N2+Q(14)第三节可控气氛的种类与制备59SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT不完全燃烧的反应式为（空气与丙烷气比例14.28：2）2C3H8十3O2+11.28N2→6CO+8H2十11.28H2+Q(15)第三节可控气氛的种类与制备放热式可控气氛的成分随所用空气过剩系数n的大小而不同，可在很宽的范围内变动。当n值较小(0.5~0.6)时，CO/CO2值较大，气氛氧化性和脱碳性较弱，但产气量也较少；n值较大(0.8-0.9)时，CO/CO2值较小，氧化性和脱碳性也较强，但产气量较大，成本较低。60SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3.氨分解气氛与氨燃烧气氛用氨制备的气氛可分为氛分解气氛和氨燃烧气氛两种类型，而氨燃烧气氛又分为完全燃烧和不完全燃烧两种。

1）氨分解气氛的制备氨分解气氛是液氨气化后，在催化剂作用下加热分解生成的气氛，其反应式为第三节可控气氛的种类与制备氨燃烧气氛

为了克服氨分解气氛的缺点，可将氨分解气或氨气混合一定数量空气进行燃烧，燃烧产物经过除水而得到氮基保护气氛。61SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT4、滴注式可控气氛

滴注式可控气氛就是将具有渗碳性的有机液体或其混合物直接滴入密封的炉膛(或炉罐)中，在高温和隔绝空气条件下进行裂解所产生的气氛。滴注式气氛的组成可根据滴入的有机液体种类与数量进行人为控制以满足不同热处理工艺的要求。滴控热处理具有设备简单、操作方便、节能等特点，但所用的有机液体原料价格较高。

滴控气氛的液体原料滴注有机液体有两大类：一类是含碳原子较多的重烃类，例如苯C6H6、甲苯C6H5CH3、煤油等，另一类是烃的衍生物，例如甲醇CH3OH、乙醇C2H5OH、异丙醇C3H7OH、丙酮CH3COCCH3、醋酸乙脂CH3COOC2H5等。第三节可控气氛的种类与制备62SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT1）、滴注式气氛的制备原理滴注式气氛是将甲醇、乙醇、煤油、丙酮、甲酰胺等有机液体直接滴人热处理炉内，经裂解后生成可控气氛。近年来，特别是在密封箱式炉上的成功应用，滴注式气氛得到了较大的发展。气氛的性质主要取决于有机液体分子式中的C/O，当C/O>1时为还原性和渗碳性，当C/O<1时为氧化性和脱碳性。有机液体在高温下的裂解过程是个复杂反应，如果按其理论反应式反应只能生成CO、H2和[c]（活性炭），但气体产物中也存在着相互作用，因此，在裂化气氛中还会存在少量的CO2、H2O及CH4等。第三节可控气氛的种类与制备63SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT连续铸造设备第二章连续铸造设备§2.1连续铸造设备§2.2连铸连轧设备§2.3连续铸轧设备65SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT连续铸造的分类连铸机机型及其特点连铸机的主要设备§2.1连续铸造设备66SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT1—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—水平式连铸机第一节连续铸造的分类67SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT弧形连铸机第一节连续铸造的分类68SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT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。第二节连铸机的机型及其特点立式连铸机的特点：（1）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，铸坯内夹杂物含量少。（2）铸坯四面冷却均匀，横断面组织均匀。（3）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，质量好，适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸，另外，铸坯不需矫直。（4）机身很高，钢水静压力大，极易产生鼓肚变形，设备维修不方便，投资较大。（5）铸坯定尺长度受到限制，随着生产率的提高，需增大铸坯尺寸，提高拉速，这就需要提高立式连铸机的高度，使其缺点更加突出，从而使立式连铸机的发展受到限制。69SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT立弯式连铸机第二节连铸机的机型及其特点立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机型，是在立式连铸机基础上发展起来的。立弯式连铸机上部与立式连铸机完全相同，不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将铸坯顶弯90℃，在水平方向切割出坯，它主要适用于小断面铸坯的浇铸。70SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

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，经水平切线处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。第二节连铸机的机型及其特点弧形连铸机的特点：（1）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。（2）水平出坯，定尺长度不受限制，有利于高速浇铸。（3）钢水在圆弧中进行凝固，夹杂物上浮受到阻碍，并容易向内弧宫集，造成夹杂物偏析地。（4）铸机中与弧形有关设备的制造、安装、对弧等均比较麻烦。71SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2.拉坯速度(浇注速度)第二节连铸机的机型及其特点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kg/(min•流)，简称注速式中：ρ——钢水密度，kg/m3；

a——铸坯宽度，m；

D——铸坯厚度，m。72SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT最大拉坯速度

限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为8～10mm；大断面板坯坯壳厚度应≥15mm。

Lm—结晶器有效长度(结晶器长度-100mm)；—结晶器内钢液凝固系数，；—坯壳厚度，mm。第二节连铸机的机型及其特点73SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3.圆弧半径铸机的圆弧半径只是指铸坯外弧半径，单位是m。它是确定弧形连铸机总高度的重要参数，也标志所能浇铸铸坯厚度范围的参数。如果圆弧半径选得过小，矫直时铸坯内弧面变形太大容易开裂。适当增大圆弧半径，有利于铸坯完全凝固后进行矫直，以降低铸坯矫直应力，也有利于夹杂物上浮。但过大的圆弧半径会增加铸机的投资费用。第二节连铸机的机型及其特点74SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT液相深度L液是指铸坯从结晶器液面开始到铸坯中心液相凝固终了的长度，也称为液心长度。L液—连铸坯液相深度，m；

v—拉坯速度，m/min；

t—铸坯完全凝固所需要的时间，min。4.液相深度第二节连铸机的机型及其特点75SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

根据最大拉速确定的液相深度为冶金长度L冶。冶金长度是连铸机的重要结构参数；决定着连铸机的生产能力，也决定了铸机半径或高度，从而对二次冷却区及矫直区结构乃至铸坯的质量都会产生重要影响。5.冶金长度第二节连铸机的机型及其特点

D—铸坯厚度；

—结晶器内钢液凝固系数。76SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT6.铸机长度第二节连铸机的机型及其特点对铸坯全凝固矫直连铸机，从结晶器液面至拉矫机水平切点弧线长LB。为了满足铸坯矫直前完全凝固，一般留有10%的富裕量。

LB=1.1×L冶77SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT椭圆形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/4椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线组成，其基本特点与全弧形连铸机相同。它又进一步降低了连铸机的高度。可为低头和超低头连铸机。低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度(H)与铸坯厚度(D)之比确定的。连铸机高度是指从结晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。H/D=25-40时，成为低头连铸机；H/D<25时，则称为超低头连铸机。

椭圆形连铸机第二节连铸机的机型及其特点78SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT水平连铸机的结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的，相连处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉坯机带动铸坯做拉-反推-停不同组合的周期性运动来实现的。高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。结晶器内钢液静压力最小，避免了铸坯的鼓肚变形。中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量少，一般仅为弧形连铸机的1/8-1/6。水平连铸机第二节连铸机的机型及其特点79SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2.2连铸设备组成简介主体设备主要包括：浇铸设备—钢包、钢包回转台、中间包及中间包小车或旋转台；结晶与拉矫设备—结晶器及振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直装置；切割设备—火焰切割机与机械剪切机。辅助设备主要包括：出坯及精整设备—辊道、拉(推)钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备—中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表—结晶器被面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。

第三节连铸机的主要设备80SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备又称盛钢桶、钢水包、大包等，它是用于盛接钢水井进行浇铸的设备，也是钢水的炉外精炼炉。钢包由外壳、内衬和注流控制机构、底部供气装置等部分组成。钢包1-包壳，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81SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，是连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的装置，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。其结构由包体、包盖和水口装置等几部分组成。中间包第三节连铸机的主要设备82SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2)连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。3)减压作用。盛钢桶内液面高度有5~6m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。第三节连铸机的主要设备中间包用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。通常认为中间包起以下作用：1)分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。83SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT4)保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。5)清除杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。第三节连铸机的主要设备84SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备水口是中间包内的钢水流入结晶器的通道，水口装置来调整水口的开闭程度，控制钢水的流水口装置主要有三大类：定径水口、塞棒式水口和滑动式水口。

定径水口多用于小方坯连铸机上，开浇后中间包钢水流量主要由中间包内钢液面高度和水口直径来控制。

塞棒式水口，塞棒的控制分为手动和自动两种，自动控制是通过结晶器液面控制仪根据液面波动情况发出信号给位移跟踪指示器，通过液压随动系统由液压缸操作塞棒实现的。

滑动式水口是通过滑板的开度来控制水口的过流面积。上、下滑板固定不动，通过中间活动滑板移动控制注流。中间包用滑动水口控流工作安全可靠，能精确控制钢流，有利于实现自动化。85SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备浸入式水口目前除了部分小方坯连铸机外，都采用了浸入式水口加保护渣的保护浇铸。浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动的状况。目前作用最多的浸入式水口有单孔直筒形和双侧孔式两种。双侧孔浸入式水口其侧孔有向上倾斜、向下倾斜和水平状三类。浇注大型板坯时可采用箱式浸入式水口。86SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器材料的要求：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。第三节连铸机的主要设备结晶器87SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

1、长度作为一次冷却，结晶器长度是一个非常重要的参数。结晶器越长，在相同的拉速下，出结晶器坯壳越厚，浇铸安全性更好。然而，结晶器过于长的话，冷却效率就降低。目前世界上通常采用的结晶器长度有两种，即700mm和900mm。

第三节连铸机的主要设备结晶器参数88SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2、结晶器锥度由于铸坯在结晶器内凝固的同时是伴随着体积的收缩，因此，结晶器铜板内腔必须设计成上大下小的形状，即所谓的结晶器锥度。结晶器锥度分为宽度方向和厚度方向两种。

第三节连铸机的主要设备89SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT3、结晶器宽度

结晶器宽度的设定要考虑从液态钢液完全凝固以及冷却到常温所有收缩量。根据钢的成分以及连铸机型等因素，这种总的收缩取1.3%～2.5%为宜，普通深冲钢可取1.5%。

第三节连铸机的主要设备90SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT功能结晶器的振动机构是使结晶器做周期性的往复运动的装置，其目的是防止初生坯壳与结晶器之间致结而拉破，并起强制脱模的作用。由于结晶器振动使内壁得到良好润滑，即减少了摩擦力，又能防止坯壳与结晶器壁动结，从而可以改善铸坯的表面质量。

振动组成使结晶器准确地沿着一定轨迹振动(直线或弧线)部分；使结晶器严格按照一定的振动规律振动部分(凸轮、偏心轮机构或液压伺服系统)。结晶器的振动机构第三节连铸机的主要设备91SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT1、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。非正弦振动使结晶器振动的速度变化较大，引起较大惯性力矩，对重要的零件和轴承产生很大负荷。正弦型振动以四偏心机构为首推，结构简单，运动平稳，零件寿命长等优点。第三节连铸机的主要设备92SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2、振动形式方坯连铸机：短臂四连杆振动机构板坯连铸机：四偏心轮式振动机构。第三节连铸机的主要设备93SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备94SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT作用◆绝热保温◆防止氧化◆吸收夹杂物◆润滑和改善传热结晶器保护渣第三节连铸机的主要设备95SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备

二次冷却系统，又称二次冷却区或二冷区，是对离开结晶器后的铸坯进行连续冷却直至完全凝固的系统。从结晶器里出来的铸坯虽已成形，但坯壳一般只有10-30mm厚。内部温度很高，因此钢水静压力对坯壳产生很大的鼓胀力，使铸坯有可能产生各种形变，甚至出现裂纹和洞钢，特别是大方坯和板坯更为严重。二次冷却系统96SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备

二次冷却系统的作用是：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。97SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第三节连铸机的主要设备目前广泛使用的二次冷却方式有两种，即水冷和气-水混合冷却。水冷冷却：采用水为冷却介质，冷却水被加一定压力，并通过特殊喷嘴使其“粒化”和“雾化”而形成细小颗粒，水的冷却效率取决于小水滴是否有能力穿透蒸汽界面，具有这种能力才能产生强烈的冷却作用。这种喷嘴称为压力喷嘴，又称为水雾喷嘴。在压力喷嘴中，水的雾化仅靠所施加的压力和喷嘴的特性。常用的压力喷嘴喷雾形状有椭圆扁形喷嘴、实心圆锥形喷嘴、空心圆锥形喷嘴和矩形喷嘴二冷喷嘴98SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT气-水混合冷却：气水混合冷却系统采用一种特殊的气-雾化喷嘴。该系统将高压空气和水从不同地方向进入喷嘴内或喷嘴外汇合，利用高压空气的能量将水雾化成极细小的水滴；这是一种高效冷却喷嘴，有单孔型和双孔型两种。气-水雾化喷嘴雾化水滴的直径小于50μm。在喷淋铸坯时还有20%-30%的水分蒸发，因而冷却效率高，冷却均匀，铸坯表面温度回升较小为50-80℃/m；所以对铸坯质量很有好处，同时还可节约冷却水近50%；但结构比较复杂。由于气—水雾化喷嘴的冷却效率高，喷嘴的数量可以减少。因而近些年来在板坯连铸机上得到应用。第三节连铸机的主要设备99SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

所有的连铸机都装有拉坯机。因为铸坯的运行需要外力将其拉出。拉坯机实际上是具有驱动力的辊子，也叫拉坯辊。弧形连铸机的铸坯需矫直后水平拉出，因而早期的连铸机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，即铸坯在矫直区内连续变形，应力和应变分散变小，极大地改善了铸坯受力状况，有利于提高铸坯质量。

拉坯矫直装置第三节连铸机的主要设备100SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT2.7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。第三节连铸机的主要设备引锭杆a-用引锭头插入结晶器底部；b-开始浇注；c-结晶器振动引锭链抗坯；d-继续拉坯l-结晶器；2-引锭头；3-石棉绳；4-废钢板、碎废钢101SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT连铸连轧工艺连铸连轧设备§2.2连铸连轧设备102SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

近终形连铸是近20年来发展起来的一项高新技术，是指浇铸接近最终产品(板坯或者带坯)形状的连铸工艺，其实质是在保证成品钢材质量的前提下，尽量缩小铸坯的断面来取代压力加工。近终形连铸主要包括薄板坯／薄带连铸连轧技术，薄带铸轧技术和异型坯连铸技术等。同传统工艺相比，它主要具有工艺简单、生产周期短、低能量消耗、生产成本低、质量较高等优点。这些优点恰好弥补了传统工艺加工量较大、工序复杂、能耗大、生产周期长、成本较高、劳动强度大等不足。§2.2连铸连轧设备103SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT连铸连轧ContinuousCastingandDirectRolling(CC-DR)：是指将高温无缺陷的铸坯无需清理和再加热，而直接轧制成材的工艺。特点：近终成形，工艺简单、设备减少、生产线短、省去粗轧及部分精轧、生产周期缩短、节约能源、成材率平均提高10%以上。典型的连铸连轧工艺：紧凑式热带生产工艺（CompactStripProduction,CSP）在线热带生产工艺（InlineStripProduction,ISP）生产高质量产品的灵活薄板坯轧制工艺（FlexibleThinSlabRolling),FTSR）

§2.2连铸连轧设备104SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第一节连铸连轧工艺CSP工艺技术(CompactStripProduction)CSP工艺也称紧凑式热带生产工艺。CSP生产工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼炉→薄板坯连铸机→剪切机→辊底式隧道加热炉→粗轧机(或没有)→均热炉(或没有)→事故剪→高压水除鳞机→小立辊轧机(或没有)→精轧机→输出辊道和层流冷却→卷取机。105SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMTISP工艺也称在线热带生产工艺。ISP生产线的工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼→连铸机→大压下量初轧机→剪切机→感应加热炉→克日莫那炉→热卷箱→高压水除鳞机→精轧机→输出辊道和层流冷却→卷取机。ISP工艺技术(InlineStripProduction)第一节连铸连轧工艺106SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMTFTSR工艺(FlexibleThinSlabRolling)被称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。FTSR工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼→薄板坯连铸机→旋转式除鳞机→剪切机→辊底式隧道式加热炉→二次除鳞机→立辊轧机→粗轧机→保温辊道→三次除鳞装置→精轧机→输出辊道和带钢冷却段→卷取机。第一节连铸连轧工艺FTSR工艺技术(FlexibleThinSlabRolling)107SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT

CONROLL工艺是奥钢联工程技术公司开发的用于生产不同钢种的连铸连轧生产工艺。CONROLL工艺流程为：常规连铸机→板坯热装(或直接)进步进梁式加热炉→带立辊可逆粗轧机→精轧机架→输出辊道和层流冷→卷取机CONROLL工艺技术第一节连铸连轧工艺108SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节连铸连轧设备结晶器结构薄板坯连铸机的出现并顺利实现工业化生产，结晶器的设计是其中关键技术。纵观当今各种薄板坯连铸连轧工艺，结晶器形状出现了相同趋势，即上口面积加大，目的是利于浸入式水口的插入及保护渣的熔化，以改善铸坯表面质量。109SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT这是德马克公司ISP工艺的第一代结晶器，立弯式，上部垂直段，下部弧形段，侧板可调．上口断面矩形，尺寸为(60～80)mmx(650～1330)mm。这种结晶器只能使用薄片形浸入式水口，水口很薄，其与器壁只能保持10~15mm间隙，造成水口插入处宽面侧保护渣熔化不好，影响了铸坯表面质量。平行板式薄板坯结晶器第二节连铸连轧设备110SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT这是奥钢联CONROLL工艺中的平行板型结晶器，浸入式水口也是扁平状，钢水从两侧壁孔流出。结晶器断面尺寸是1500×(70~130)mm。从结晶器形状来看，奥钢联强调只有钢水在结晶器内凝固时不变形，且保持液面平稳，才有利于消除铸坯表面裂纹，促使结晶器内钢水中夹杂物上浮和防止卷渣，所以主张使用平行板型结晶器。平行板形中厚板结晶器第二节连铸连轧设备111SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT西马克公司CSP工艺所用的漏斗型结晶器，上口宽边两侧均有一段平行段，和一圆弧相连接，上口断面较大。上口的漏斗形状有利于浸入式水口的伸入，在结晶器的两宽面板间形成了一个垂直方向带锥度的空间。这种结晶器在形状上满足了长水口插入、保护渣熔化和薄板铸坯厚度的要求，经在多条生产线上使用，均收到较好的效果。漏斗形结晶器第二节连铸连轧设备112SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT这是达涅利公司FTSR工艺开发出的全鼓肚型(又称凸透镜型)结晶器。该公司认为平行板型和漏斗型结晶器有浸入式水口插入不便和铸坯易出现表面裂纹、疤痕等缺陷的不足，而这种全鼓肚型结晶器的主要特点是其鼓肚形状贯穿整个铜板自上至下，并一直延续到扇形段中部。结晶器出口处为将铸坯鼓肚形状辗平而特别设计了一组带孔型辊子，在这段矫直辊区内，铸坯经过液芯压下加工后，离开结晶器时的板坯厚度减至35～70mm。透镜形结晶器第二节连铸连轧设备113SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT图示CSP工艺漏斗型结晶器使用的浸入式水口形状及其在结晶器内的位置。漏斗型结晶器的上口开口度保证了水口有足够的伸入空间。水口外形决定了钢水在结晶器内上部流动通道。水口的内部形状特别是开孔的形状，决定了钢水在结晶器内的流场，直接影响着温度的分布，坯壳的生长，夹杂的上浮。CSP浸入式水口第二节连铸连轧设备114SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT这是意大利达涅利公司开发成功的FTSR薄板坯连铸浸入式水口，由于出口面积大，约为5700mm2，故钢液从水口流出的速度低，加之水口与结晶器距离较大，从而可以防止钢流对坯壳的冲刷，最大限度地减少拉漏事故。FTSR浸入式水口第二节连铸连轧设备115SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT此种水口为扁平形水口，水口的厚度为30-35mm，壁厚10mm，宽250mm。由于断面呈扁形，为了保证一定的注速，出口面积要相应增加；此种水口在使用前要均匀预热，避免热应力产生裂纹。ISP浸入式水口第二节连铸连轧设备116SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT所谓液芯压下(LiquidCoreReduction)是在铸坯出结晶器下口后，对其坯壳施加挤压，液芯仍保留在其中，经二冷扇形段，液芯不断收缩直至薄板坯全部凝固。该技术的目的是节能和提高生产率，在液芯状态下对铸坯进行压力加工可以明显降低轧制负荷。该技术不仅可以将铸坯厚度减薄，表面质量和平整度均好，而且可以明显减轻铸坯的中心偏析，改善铸坯中心的疏松和细化晶粒。铸坯的液芯压下技术第二节连铸连轧设备117SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT概述连续铸轧设备类型连续铸轧工艺的基本原理连续铸轧的基本条件连续铸轧的热平衡条件连续铸轧薄带的缺陷§2.3连续铸轧设备118SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT近终形连铸的进一步目标是铸轧，将熔融金属由高温陶瓷喷嘴导入内部通有冷却水的旋转两轧辊的辊缝间，直接以轧辊作结晶器，一边凝固一边轧制，直接获得20mm以下至几毫米厚的薄带坯，该工艺称为连续铸轧，也叫薄带铸轧。这种工艺的显著特点使其结晶器为两个带水冷却系统的旋转铸轧棍，熔体在辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且是在很短的时间内。这种薄带坯不必经过热轧，而是直接经冷轧机轧成带钢，相比之下薄带铸轧有着显著的优势。目前铝薄带铸轧技术较为成熟并广泛用于工业生产，而钢的薄带铸轧尚处于实验阶段。第一节概述119SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT连续铸轧方法有许多优点，近几十年来发展很快，到目前为止，生产板带的连续铸轧方法约有几十种，根据其结构特点，连铸机可分为三种：轮带式铸机，双带(或履带)式铸轧机，双辊式铸轧机。第二节连续铸轧设备类型120SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节连续铸轧设备类型双带(或履带)式铸轧机121SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT第二节连续铸轧设备类型双辊式铸轧机122SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT炉内金属按照铸轧的要求控制温度，经精炼处理后的液态金属，通过流槽进入浇道系统，并控制液面高度。当液体金属靠本身压力作用，从供料嘴顶端溢出，随即进入一对内部通冷却水的旋转铸轧辊缝中被轧制成板。小塞子供料嘴横浇道小塞子流槽前箱钎子静置炉铸轧板导向辊铸轧辊第三节连续铸轧工艺的基本原理123SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT在a-a’点立即冷却形成薄壳、随着金属的热量不断地被铸轧辊导出，液体金属不断结晶；随着铸轧辊向上转动，在a-a’至b-b’范围内进行着铸轧。在b-b’横截面上金属已经完全凝固，接着金属便进入了固态轧制的状态。当金属被轧制至c-c’面时，整个铸轧过程即告结束，c-c’面的宽度即为铸轧板坯的厚度。由a-a’面到b-b’面的高度，即为铸轧区高度。第三节连续铸轧工艺的基本原理124SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT所谓连续铸轧的热平衡，就是进入整个铸轧系统的热量要等于从铸轧系统导出的热量。如果失去这个热平衡，连续铸轧将无法进行，或者液体金属冷凝在浇注系统中。影响铸轧热平衡条件的有：铸轧温度、铸轧速度和冷却强度。第五节连续铸轧的热平衡条件125SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT锻压设备第三章锻压设备§3.1锻锤§3.2曲柄压力机§3.3液压机127SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT概述锻锤的分类锻锤工作特性§3.1锻锤128SchoolofMaterialsScienceandEngineering，CUMT按驱动动力：单作用锤和双作用锤按工艺用途：自由锻锤和模锻锤按打击特性：有砧座锤和对击锤

按驱动原理、结构特点和工艺用途：空气锤、蒸汽-空气锤、