材料加工设备基础-连续铸造设备.

连续铸造设备SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT2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第七章矫直机SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT3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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT4连续铸造过程简图第二章连续铸造设备SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT5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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT6（1）按台、机、流分：Z表示浇铸钢包数-台X表示驱动系统数-机Y表示铸坯流数-流称Z台X机Y流（2）按结晶器类型分：固定或随动式连铸。（3）按连铸机型分：立式、立弯式、直结晶器立弯式、结晶器弧形、全弧形连铸、水平连铸等。（4）按铸坯的弯曲矫直方式分：单点、多点矫直连铸；连续弯矫连铸；渐渐直连铸。（5）按铸造材料分：连铸钢、铸铝、铸铜、铸镁等。第一节连续铸造的分类SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT7(6）按浇铸断面分：板坯、带坯、圆坯小方坯、大方坯连铸等(7）按铸坯厚度分：＞150mm常规板坯；90-150mm中厚板坯；40-70(90)mm薄板坯；~25mm带坯；~10mm薄带坯；3mm极薄带坯；目前连铸极薄带坯可达0.15-0.3mm。(8）按是否近终成型分：传统连铸、近终连铸第一节连续铸造的分类SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT8连铸机特性参数的表示1)台数：凡是共用一个盛钢桶，浇铸1流或多流铸坯的1套连铸钢设备称为1台连铸机。2)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。3)流数：1台连铸机能够同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。第一节连续铸造的分类SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT91—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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT10弧形连铸机第一节连续铸造的分类SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT11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，铸坯不需矫直，且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。（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。SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT12第二节连铸机的机型及其特点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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT13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。SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT14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。SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT15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，或逐渐弯曲进入弧形段，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。第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT16弧形连铸机机型示意图a—全弧形连铸机；b—多点矫直的弧形连铸机第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT17多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT18弧形连铸机的规格表示如下：aRb—C这里：a—机数，若机数为1，则可省略；R—机型为弧形或椭圆形连铸机；b—连铸机的圆弧半径，m；若椭圆形连铸极为多个半径之乘积，也标志可浇铸连铸坯的最大厚度；C—表示拉坯辊辊身长度，mm；它标志着连铸机可容纳的连铸坯的最大宽度。第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT19例如：1）3R5.25～240表示此台连铸机为3机，弧形连铸机，其圆弧半径为5.25m，拉坯辊辊身长度为240mm。2）R3×4×6×12～350表示该连铸极为1机，四段椭圆形连铸机，圆弧半径分别为3m、4m、6m和12m，拉坯辊辊身长度为350mm。第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT20弧形连铸机主要参数的确定1.铸坯断面尺寸规格铸坯断面尺寸是确定连铸机的依据。由于成材需要，铸坯断面形状和尺寸也不同。目前已生产的连铸坯形状和尺寸范围如下：小方坯：70mm×70mm～200mm×200mm；大方坯：200mm×200mm～450mm×450mm；矩形坯：150mm×l00mm～400mm×560mm；板坯：150mm×600mm～300mm×2640mm；圆坯：80mm～450mm。第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT212.拉坯速度(浇注速度)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。qDBvc1式中：——钢水密度，；B——铸坯宽度，m；D——铸坯厚度，m。3mt第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT22第二节连铸机的机型及其特点FlKvca用铸坯断面选取拉速:l—铸坯断面周长，mm；F—铸坯断面面积，mm2；K—断面形状速度系数，m·mm/min。b用铸坯的宽厚选取拉坯速度:DfvcD—铸坯厚度，mm；f—系数，m·mm／min。拉还速度的确定SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT23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。22maxmmLKv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。mK1/2mm/minmaxvLKmm第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT243.圆弧半径铸机的圆弧半径只是指铸坯外弧曲率半径，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。生产实践表明，对碳素结构钢和低合金钢，铸坯表面允许延伸率在1.5～2％；铸坯凝固壳内层表面所允许的延伸率在0.1～0.5%范围内。连铸对一点矫直铸坯延伸率取0.2％以下，多点矫直铸坯延伸率取0.1～0.15％。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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT25第二节连铸机的机型及其特点可用经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小圆弧半径cDRR—连铸机圆弧半径，D—铸坯厚度；c—系数，一般中小型铸坯取30～36；对大型板坯及合金钢，取40以上。国外，普通钢取33～35，优质钢取42～45。SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT26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。vtL液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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT27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。2max24mDLvK冶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。mKSchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT286.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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT29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和厂房的高度。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/D25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SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT30椭圆形连铸机机型示意图第二节连铸机的机型及其特点SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CUMT31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