连铸连轧原理课件3

连铸连轧技术二、连铸工艺参数2.1连铸机生产能力连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连浇炉数、流速、断面尺寸、作业率、操作和管理水平等。设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要决定于作业率和拉速。连铸机的产量是指连铸机每一流或每一台的小时、日和年的铸坯产量。连铸机小时产量计算：2.1连铸机生产能力连铸机的平均日产量：连铸机的平均年产量：2.1连铸机生产能力铸坯断面连铸机流数连铸机的作业率金属收得率浇注时间准备时间2.1连铸机生产能力铸坯断面尺寸规格是确定连铸机机型和功能的设计依据。铸坯断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材产品规格相产品质量等因素的制约。目前，连铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围如下；2.1连铸机生产能力铸坯断面选择原则如下：1)要根据料材需要的压缩比确定不同的产品质量要求不同的压缩比。为了使轧材内部组织致密，具有较好的机械性能，对碳素钢和低合金钢一般取最小压缩比为6。对不锈钢及耐热钢等一般取最小压缩比为8。对高速钢和工具钢等取最小压缩比为10。研究得到的压缩比和质量关系见表3—1，不同产品要求的压缩比表3—22.1连铸机生产能力2.1连铸机生产能力2)连铸机生产能力和炼钢能力合理匹配在设计中这铸机的生产能力和炼钢能力必须合理匹配，以便充分发挥设备的生产能力。一般情况下，大型转护与电炉配大板坯、大方坯连铸机；小容量炉子配小板坯、小方坯连铸机。3)根据轧机组成、轧材品种和规格来确定连铸坯是作为轧钢的原料，因此连铸坯的断面必须根据轧机组成、轧材品种和规格来确定。通常轧线材用小方坯，轧型材用大方坯，轧管材用圆坯或方坯，轧中厚板、薄板用扳坯。轧机规格和铸坯断面关系见表3—3。2.1连铸机生产能力2.1连铸机生产能力4)要适合连铸工艺要求若果用浸入式水口浇注，方坯尺寸应在120×120mm以上，板坯的厚度应在120mm以上。一般说来，铸坯断面尺寸越大，浇注顺利并容易保证质量，断面尺才越小，对投资及轧制操作费用减少超有利，应寻求保证铸坯质量的最小断面。2.1连铸机生产能力2.连铸机流数浇注100×100方坯，右上固选定平均拉速为3m/min，相应的平均注速为234kg/min，假定浇注时间为50min，钢包容量为45t，则所需流数为4流。浇注200×1800mm板坯，平均拉速取0.8m/min，浇注速度为2.24t/min，则所需流数为2流。目前，小方坯连铸机一般为4流，最多为8流，大方坯最多为6流，板坯为2流。2.1连铸机生产能力3.连铸机作业率2.1连铸机生产能力4.金属收得率连铸过程中，从钢水到合格铸坯有各种金属损失，如钢包的残钢、中间包的残钢、铸坯的切头切尾、氧化铁皮和因缺陷而报废的铸坯等。从炼钢厂来说，金属收得率是指从钢水到合格铸坯的收得率。炼钢厂金属收得率的计算方法如下：2.1连铸机生产能力小方坯连铸机连铸钢水金属平衡图：2.1连铸机生产能力多炉连浇是提高金属收得率的主要措施。在操作正常的情况下，钢水收得率、铸坯合格率和金属收得率分别可以达到96％、99％和95％。2.1连铸机生产能力5.浇注时间单炉浇注时间与铸坯断面和拉速等因素有关。2.1连铸机生产能力6.准备时间准备时间是指从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇铸时完成结晶器内引锭头的密封为止所需的辅助操作时间。a、尾坯封顶及拉出尾坯；b、清理连铸机；c、送入引锭杆；d、填塞引锭头；e、中间包车到位；f、钢包定位并装长水口；g、向中间包注钢水；2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径2.2.1铸机的弧形半径铸机弧形半径大，铸机高度增加，导致钢水静压力大，铸坯鼓肚变形量增大，并增大设备投资。反之，铸机弧形半径小，则矫直变形率增大。因此，铸机弧形半径大小应针对不同的铸坯断面，浇注的钢种等因素，选择最佳的半径。其值大小可根据经验或理论计算来确定。钢种和铸坯厚度D：2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径A按铸坯全凝固矫直计算连铸机弧形半径一些要求严格的钢种带液心矫直容易产生内裂纹。因此，单点矫直弧形机铸坯必须在完全凝固后才能矫直。为了做到这一点，弧形连铸机的弧形段的长度必须大于铸坯的液心长度，其计算如下。连铸机弧形段的长度为；2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径铸坯的液心长度：为了满足铸坯矫直前完全凝固，并留有一定安全裕度，就用下述关系2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径B按铸坯矫直时允许最大延伸率计算铸机半径弧形连铸机浇出的弧形铸坯，在全凝固矫直时，内弧表面要产生延伸变形。其延伸变形事超过铸坯表面允许的延伸率时，会在铸坯表面出现横裂纹。因此，矫直时的延伸率必须小于允许延伸率值。表示铸坯矫直前后的变形情况，铸坯矫直时，内弧受拉，外强受压，中心线未发生变形，断面仍为平面，取C—C’段铸坯，则内弧表面的延伸率ε为：2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径2.2连铸机基本参数——铸机的弧形半径c带液心多点矫直连铸机圆弧半径只的确定随着拉速的提高，连铸坯带液心通过矫直点，而两相区界面坯壳的强度和允许变形率极低，如果采用单点矫直，势必产生内裂纹。因此，开发了多点矫直技术，将总的应变分散到每一矫直点的应变分量中去。如图所示。弯曲的带液心的铸坯，经过几次矫直，铸坯由弯变直。2.2连铸机基本参数——冶金长度冶金长度是连铸机的重要结构参数。冶金长度决定连铸机的生产能力，冶金长度一定。这台连铸机最大生产能力就限定了。a、铸坯的液心长度铸坯的液心长度又称液相穴深度，是指铸坯从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完全凝固点的长度。连铸坯液心长度是确定弧形连铸机的圆弧半径和二冷区长度的一个重要参数。液心长度计算公式为：铸坯的液心长度与铸坯的厚度、拉速和冷却强度有关。铸坯越厚，拉速越快，液心长度就越大。液心长度与冷却强度(喷水量等)也有关。增加冷却强度有助于缩短液心长度，但是冷却强度变化对液心长度影响幅度小。2.2连铸机基本参数——冶金长度b、冶金长度根据最大拉速计算出来的液心长度，就是连铸机的冶金长度。连铸机的冶金长度的计算公式为：2.2连铸机基本参数——冶金长度c、铸机长度对铸坯全凝固矫直连铸机，从结晶器被面至拉矫机水平切点弧线长称铸机长度(LB)。为了满足铸坯矫直前完全凝固，一般留有10％的富裕量，则有下述关系：对带液心多点矫直弧形连铸机。把从结晶器被面到最后一对拉辊之间的长度称铸机长度(LB)。由于凝固末端的位置有变化，一般留有10％的富裕量，则有下述关系：2.2连铸机基本参数——拉坯速度拉速是连铸机生产能力的重要标志。当铸饥浇注稳定以后，其拉坯速度称为工作拉速。从提高生产率的要求出发，希望尽量提高拉速。当铸坯的液心长度等于冶金长度时的拉速，即为最大拉速，最大拉速一般为工作拉速的1.15~1.2倍。连铸机最大拉速可按下式计算：2.2连铸机基本参数提高拉速受多种因素影响：1)钢种的影响。由于钢种不同凝固系数不同。碳素钢凝固系数最大，合金钢的凝固系数最小。因此，碳素钢的拉速要比同断面的合金钢的拉速要大。一股合金钢的浇铸速度比碳钢的浇铸速度约低20％一30％。2)铸还断面的影响。铸坯断面大，拉速减小。3)结晶器出口处坯壳厚度的影响。浇注速度快在结晶器内凝固壳的厚度变薄，漏钢率增高。结晶出口处最小坯壳厚度的计算方法如下：2.2连铸机基本参数2.3连铸钢水准备——钢水温度合格的钢水温度是连铸工艺稳定和获得合格铸坯最重要的工艺参数之一。因此，以钢水温度作为可否进行浇注的主要判断标准。对连铸钢水的温度要求为：1)连铸钢水的出钢温度要求比模铸高20一50℃．原因是与模铸比浇铸时间长；中间包额外热损失增加；水口直径小。2)浇注温度稳定波动范围要小。温度低不利于夹杂物上浮，还会引起水口冻结，迫使浇注中断，降低连铸机生产率：温度高迫使铸坯产生裂纹、中心偏析等缺陷，还会使结晶器坯壳厚薄不一，严重者造成拉漏。要取得适宜的浇注温度，必须研究钢水过程温度变化规律。2.3连铸钢水准备——钢水温度2.3.1连铸钢水传递过程温度变化规律生产过程中，钢水进入钢包后，随着时间的推移，其温度逐渐降低。要确定不同钢种的合理浇注温度，必须确定出出钢至浇注各个阶段的温度损失。钢水过程总温降可用下式表示：ΔT1为出钢时的温降。它主要取决于钢水的出钢温度、出钢时间，钢水包容量及包衬材质，加入合金的种类及数量，包衬状态等。ΔT2为出钢后到钢水炉外精炼站运输过程中的温降。它除与钢包容量、包衬材质和钢包表面覆盖状态等因素有关外，还受等待时间和运输距离的影响。ΔT3为钢水在钢包处理过程的温降，它取决于采用的炉外处理方法及处理时间。ΔT4钢包运至中间包处的过程温降。ΔT5钢水在中间包内的温降。钢水的热损失主要是中间包内衬吸热和钢水表面的辐射散热。2.3连铸钢水准备——浇注温度2.3.2连铸钢水浇注温度的确定连铸钢水的浇注温度，一般是指中间包内的钢水温度。钢水的浇注温度应等于该钢种的液相线温度加上中间包钢水合适的过热度。即：液相线温度的计算钢水的液相线温度是确定浇注温度的基础，它取决于钢水中所含元素的性质和含量。根据文献材料，常用计算液相线温度的经验公式有以下几种形式：2.3连铸钢水准备——浇注温度普碳钢低合金钢高合金钢2.3连铸钢水准备——浇注温度过热度ΔT的确定钢水过热度的最大值出现在在一炉钢浇注总时间的四分之一左右，此时中间包内钢水温度最高，所以也称之为最大过热度，浇注结束时钢水温度减去液相线温度等于浇注末期过热度。连铸钢水过热度对连铸机产量和铸坯质量有重要影响；高过热度低过热度(1)拉速低拉速高(2)增加拉漏危险性拉漏几率减小(3)柱状晶发达、中心等轴晶区减小柱状晶区小、等轴晶区大(4)中心偏析加重中心偏析减轻(5)有利于夹杂物上浮夹杂物上浮困难2.3连铸钢水准备——浇注温度2.3连铸钢水准备——浇注温度液相线温度过热度：20~40℃浇注温度为：1540~1550℃2.3连铸钢水准备——出钢温度根据钢种、铸坯断面等确定了中间包钢水温度目标值，再加上钢水传递过程总温降ΔT总就可确定出钢温度，即：