铜及铜合金的水平连铸课件

123水平连铸

水平连铸是国际上70年代后期发展起来的新技术，它与常规的立式和弧形连铸相比有许多优点:1.水平连铸机的设备比弧形连铸机轻高度低可在旧有厂房内安装，从而大量节约工程造价特别适合于小厂的技术改造。

2.适应于生产优质小断面铸坯。3.由于水平连铸机结构简单,设备重量比弧型连铸机减少43％——45％。设备投资比弧型低52.4％而且是水平地安装在地平面上，操作维修和更换部件容易而且安全。4.由于铸坯是水平方向拉出的，不需要矫直机构，可浇难于变形的铸坯的形状复杂的异形坯等。

水平连铸机几乎可以连铸所有的特殊钢高合金钢和非铁基合金。水平连铸机继立式立弯式和弧形连铸机之后即将成为第四代连铸机而广泛发展起来，因此有资料称它是连铸机的未来。

立弯式连铸机结构简图弧形连铸机结构简图国外发展的水平连铸机奥钢联贝列2号机（奥地利卡芬伯克合金钢厂）日本住友不锈钢管坯水平连铸机（日本住友钢管厂）美国卡列别拉尔厂水平连铸机（美国德州塔拉斯的卡别拉尔钢厂）国内水平连铸近年来的发展我国水平连铸技术开发始于80年代初期。当时马钢钢研所在的山西太原电解铜厂国家发明奖铜合金微引程反推式水平连铸机基础上建立的马钢1号机。1896年从德国引进钢的水平连铸技术，设备技术接近国际同类机型的先进水平。当时与国外差距并不太大。但近十年，我们与国外的先进水平的差距又逐步拉大了。

上世纪60年代后，铜合金的水平连铸在西欧、苏联和日本等工业国家得到了迅速发展。我国的铜合金水平连铸近二十几年来发展亦很快，主要用来生产铸棒、线坯、热轧及冷轧棒坯、热挤用棒坯以及管坯、冷轧板坯等。铜合金水平连铸中碰到的主要间题是铸锭表面间断性开裂、重皮和偏析，以致限制了水平连铸锭的牌号、规格的扩大。铜合金水平连铸的生产现场（1）铜及铜合金水平连铸的特点铜合金水平连铸原理如图上所示，与通常采用的敞开式铜结晶器立式半连续铸造相比，其主要不同点是封闭铸造，结晶器直接和保温炉相连,石墨具有耐高温、和多数铜合金熔体不起反应、良好的导热性、润滑性和易机械加工性等优点，水平连铸在一般情况下都采用石墨内衬结晶器，结晶器水平安置，铸锭从水平方向拉铸成型。铜合金水平连铸原理图铜合金水平连铸的特点可从结晶器内力的作用、热的传导和铸锭的结晶三个方面加以叙述。结晶器内力的作用f1、f2---铸锭上部和下部及下部凝壳所受液柱压力，f2>f1G—铸锭重量，P—引锭拉力；g1、g2—铸锭上部及下部的引锭阻力，g2>g1I1、I2—结晶器上部及下部凝壳和结晶器接触长度，I2>I1。结晶器内热的传导

结晶器内热的传导由于结晶器采用组合式结构安装,从而增加了热阻，降低了散热能力。尤其是石墨和铜套的配合有接触不良之处，热阻还会增加得更多。结晶器和保温炉直接相连，铸锭液穴和炉内金属熔体相连，通过高温铜水的热传导，结晶器内熔体的温度较敞开铸造时为高。封闭铸造时石墨结箭器热的输入大而散热又较慢，因而水平连铸时石墨结晶器工作表面的温度要较敞开铸造时高得多。铸锭的凝壳是在接近于合金结晶温度的石墨结晶器内壁上形成的，凝固速度低,因而铸造速度比敞开式的低。由于凝壳温度高，以致容易拉裂。铸锭的结晶水平连铸时结晶器上部熔体的温度较下部高，因而结晶器上部铸锭的结晶要比下部晚。因而水平连铸铸锭时存在着结晶中心偏上现象。铸锭中心和铸锭结晶中心的偏心值可以从铸锭的低倍试样观察中发现和测量。实际测量证明：浇铸速度越快，结晶中心偏心值越小。铸锭结晶中心的偏心造成铸锭组织的不均匀，但对铸锭的进一步加工无明显影响。铜合金水平连铸时，在同一个铸锭内往往上部和下部凝固的形式是不同的。上部由于引锭阻力小，易出现非断裂型凝固形式，而下部则由于引锭阻力大，易出现断裂型或局部拉裂型形式。（2）影响铸锭表面质量的因素

水平连铸铸锭的质量好坏主要与排气除氧、拉停间隔时间、拉速、频数、冷却强度、浇铸温度和结晶器长短等有关。气体含量的影响金属中形成气孔、气眼的气体并不是金属本身所固有的，而是在金属熔化或浇铸过程中，金属从外界吸收的气体，在凝固过程中来不及或不能逸出，而以气孔气眼形式纯在于铸锭中。产生气体的原因有：往保温炉倒入熔体的过程中吸收气体，主要为氧。为此在熔铸过程中用煅烧烘干过的木炭覆盖，目的是产生还原气氛和隔离空气，起防止吸气和氧化、脱氧和保温多方面作用。另外，应严格密封，避免空气掺入炉膛。加入Cu-P可以起到脱氧作用，可以防止气孔、气眼的产生。工艺参数的影响拉停间隔时间、拉速、冷却强度、浇铸温度等均直接影响水平连铸铸锭的表面质量。从铜合金水平连铸特点及铸锭凝固成形的机理分析，可以看到铜合金水平连铸时易产生铸锭表面缺陷。缺陷主要发生在一次结晶区和二次结晶区的交接处及凝壳被拉裂处。紫铜、黄铜、铅青铜类合金缺陷的主要表现形式是裂纹和重皮。重皮实质上是凝壳断裂后液体金属补焊不良导致的。对于反偏析倾向严重的锡磷青铜和锡锌铅青铜，经常遇到的缺陷是铸锭表层的反偏析。因为这类合金里产生的裂纹往往被低熔点的偏析物所充填而导致反偏析。由于反偏析区塑性差，反偏析缺陷影响铸锭的下一步加工。（3）提高铸锭表面质量的途径减少引锭阻力，增加凝壳强度，避免铸锭凝壳被拉断；在凝壳发生断裂的情况下创造条件使裂缝焊合良好。实践证明：水平连铸具有诸多优点，是一种新颖的有前途的连