连铸工艺详解.docx
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连铸工艺详解.docx
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连铸工艺详解
连铸工艺详解
连铸的生产工艺流程:
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台,回转台转动到浇注位置后,将钢水注入中间包,中间包再由水口将钢水分派到各个结晶器中去。
结晶器是连铸机的核心设备之一,它使铸件成形并迅速凝固结晶。
拉矫机与结晶振动装置一起作用,将结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成必然长度的板坯。
连铸钢水的预备
一、连铸钢水的温度要求:
钢水温度太高的危害:
①出结晶器坯壳薄,容易漏钢;②耐火材料侵蚀加速,易致使铸流失控,降低浇铸平安性;③增加非金属夹杂,阻碍板坯内在质量;④铸坯柱状晶发达;⑤中心偏析加重,易产生中心线裂纹。
钢水温度太低的危害:
①容易发生水口堵塞,浇铸中断;②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺点;③非金属夹杂不易上浮,阻碍铸坯内在质量。
二、钢水在钢包中的温度操纵:
依照冶炼钢种严格操纵出钢温度,使其在较窄的范围内转变;第二,要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包输送途中及进入中间包的整个进程中的温降。
实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的方法:
1)钢包吹氩调温
2)加废钢调温
3)在钢包中加热钢水技术
4)钢水包的保温
中间包钢水温度的操纵
一、浇铸温度的确信
浇铸温度是指中间包内的钢水温度,通常一炉钢水需在中间包内测温3次,即开浇后5min、浇铸中期和浇铸终止前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。
浇铸温度的确信可由下式表示(也称目标浇铸温度):
T=TL+△T。
二、液相线温度:
即开始凝固的温度,确实是确信浇铸温度的基础。
推荐一个计算公式:
[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]}
三、钢水过热度的确信
钢水过热度主若是依照铸坯的质量要求和浇铸性能来确信。
钢种类别 过热度
非合金结构钢 10-20℃
铝镇定深冲钢 15-25℃
高碳、低合金钢 5-15℃
四、出钢温度的确信
钢水从出钢到进入中间包经历5个温降进程:
△T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5
△T1出钢进程的温降;
△℃/min);
△T3钢包精炼进程的温降(6~10℃/min);
△℃/min);
△T5钢水从钢包注入中间包的温降。
T出钢=T浇+△T总
操纵好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。
具体的出钢温度要依照每一个钢厂在自身温降规律调查的基础上,依照每一个钢种所要通过的工艺线路来确信。
拉速的确信和操纵
一、拉速操纵作用:
拉速概念:
拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。
拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。
拉速操纵合理,不但能够保证连铸生产的顺利进行,而且能够提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速。
二、拉速确信原那么:
确保铸坯出结晶器时的能经受钢水的静压力而不破裂,关于参数必然的结晶器,拉速高时,坯壳薄;反之拉速低时那么形成的坯壳厚。
一样,拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。
阻碍因素:
钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。
1)机身长度的限制
依照凝固的平方根定律,铸坯完全凝固时达到的厚度:
又机身长度:
取得拉速:
2)拉坯力的限制
拉速提高,铸坯中的未凝固长度变长,各相应位置上凝固壳厚度变薄,铸坯表面温度升高,铸坯在辊间的鼓肚量增多。
拉坯时负荷增加。
超过拉拔转矩就不能拉坯,因此限制了拉速的提高。
3)结晶器导热能力的限制
依照结晶器散热量计算出,最高浇注速度:
方坯为3-4米/分
4)拉坯速度对铸坯质量的阻碍
(1)降低拉速能够阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析
(2)提高拉速能够避免铸坯表面产生纵裂和横裂
(3)为避免矫直裂纹,拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度躲开钢的热脆区。
5)钢水过热度的阻碍
一样连铸规定许诺最大的钢水过热度,在许诺过热度下拉速随着过热度的降低而提高,如图1所示。
6)钢种阻碍:
就含碳量而言,拉坯速度按低碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低。
就钢中合金含量而言,拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。
第四节铸坯冷却的操纵
钢水在结晶器内的冷却即一冷确信,其冷却成效能够由通过结晶器壁传出的热流的大小来气宇,如图2所示。
图2 钢水在结晶器内的冷却
1)一冷作用:
一冷确实是结晶器通水冷却。
其作用是确保铸坯在结晶器内形成必然的初生坯壳。
2)一冷确信原那么:
一冷通水是依照体会,确信以在必然工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器平安运行的前提。
通常结晶器周边供水2L/mm·min。
进出水温差不超过8℃,出水温度操纵在45-500℃为宜,水压操纵在0.4-0.6Mpa。
3)二冷作用:
二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却进程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯进程中均匀冷却.
4)二冷强度确信原那么:
二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器,要采纳大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量慢慢降低.因此,二冷区可分假设干冷却段,每一个冷却段单独进行水量操纵.同时考虑钢种对裂纹灵敏性而有针对性的调整二冷喷水量.
5)二冷水量与水压:
对普碳钢低合金钢,冷却强度为:
1.0-1.2L/Kg钢。
对低碳钢、高碳钢,冷却强度为:
0.6-0.8L/Kg钢。
对热裂纹灵敏性强的钢种,冷却强度为:
0.4-0.6L/Kg钢,水压为0.1-0.5MPa,如图3所示。
图3 凝固系数与二冷水量关系
连铸进程检测与自动操纵
一、连铸进程自动检测
(一)中间包钢液温度测定
1)中间包钢液温度的点测
用快速测温头及数字显示二次仪测量温度,如图4所示。
图4 二次温度测量仪
2)中间包钢液温度的持续测定
采纳持续测温热电偶对中间包钢液温度进行持续测量,如图5所示。
图5 持续测温热电偶
(二)结晶器液面操纵
1)放射性同位素测量法如图6所示:
图6 放射性同位素测量法
2)红外线结晶器液面测量法如图7所示:
图7 红外线结晶器液面测量法
3)热电偶结晶器液面测量法如图8所示:
图8 热电偶结晶器液面测量法
4)激光结晶器液面测量法如图9所示:
图9 激光结晶器液面测量法
(三)连铸机漏钢预报装置如图10所示:
图10 连铸机漏钢预报装置
(四)连铸二次冷却水操纵如图11所示:
图11 连铸二次冷却水操纵
(五)铸坯表面缺点在线检测
1)工业电视摄象法如图12所示:
图12 工业电视摄象法
2)涡流检测法如图13所示:
图13 涡流检测法
二、连铸坯表面质量及操纵
(一)连铸进程质量操纵
1)提高钢纯净度的方法
(1)无渣出钢
(2)选择适合的精炼处置方式
(3)采纳无氧化浇注技术
(4)充分发挥中间罐冶金净化器的作用
(5)选用优质耐火材料
(6)充分发挥结晶器的作用
(7)采纳电磁搅拌技术,操纵注流运动
(二)连铸坯表面质量及操纵
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是不是需要精整,也是阻碍金属收得率和本钱的重要因素,仍是铸坯热送和直接轧制的前提条件。
连铸坯表面缺点形成的缘故较为复杂,但整体来讲,主若是受结晶器内钢液凝固所操纵,如图14所示。
图14 连铸坯表面缺点示用意
(三)连铸坯内部质量及操纵
铸坯的内部质量是指铸坯是不是具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及散布状况等。
凝固结构是铸坯的低倍组织,即钢液凝固进程中形成等轴晶和柱状晶的比例。
铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统紧密相关,如图15,图16所示。
图15 铸坯内部缺点示用意
图16 “V”形偏析
1)减少铸坯内部裂纹的方法
(1)采纳紧缩浇铸技术,或应用多点矫直技术
(2)二冷区采纳适合夹辊辊距,支撑辊准确对弧
(3)二冷水分派适当,维持铸坯表面温度均匀
(4)适合拉辊压下量,最好采纳液压操纵机构
2)夹杂物的操纵
从炼钢 精炼 连铸生产干净钢,要紧操纵计谋是:
(1)操纵炼钢炉下渣量
● 挡渣法(偏心炉底出钢、气动法、挡渣球)
● 扒渣法:
目标是钢包渣层厚<50mm,下渣2Kg/t
(2)钢包渣氧化性操纵
● 出钢渣中高(FeO+MnO)是渣子氧势量度。
(FeO+MnO)↑板胚T[O]↑
(3)钢包精炼渣成份操纵
不管采纳何种精炼方式(如RH、LF、VD),合理搅拌强度和合理精炼渣组成是取得干净钢水的基础。
适合的钢包渣成份:
CaO/Al2O3=1.5~1.8,CaO/SiO2=8~13,(FeO+MnO)<5%。
高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝酸盐的精炼渣,能有效吸收大颗粒夹杂物,降低总氧。
(4)爱惜浇注
● 钢水爱惜是避免钢水再污染生产干净钢重要操作
● 爱惜浇注好坏判定指标:
-△[N]=[N]钢包-[N]中包;-△[Al]s=[Al]钢包-[Al]中包
● 爱惜方式:
①中包密封充Ar;②钢包 中间包长水口,△[N]=1.5PPm乃至为零;③中间包 结晶器浸入式水口
(5)中间包控流装置
● 中间包不是简单的过渡容器,而是一个冶金反映容器,作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水
● 中间包增进夹杂物上浮其方式:
a.增加钢水在中间包平均停留时刻t:
t=w/(a×b×ρ×v)。
中间包向大容量深熔池方向进展。
b.改变钢水在中间包流动途径和方向,增进夹杂物上浮。
(6)中间包复盖剂
中间包是钢水去除夹杂物理想场所。
钢水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。
● 碳化稻壳;
● 中性渣:
(CaO/SiO2=0.9~1.0)
● 碱性渣:
(CaO+MgO/SiO2≥3)
● 双层渣
渣中(SiO2)增加,钢水中T[O]增加。
生产干净钢应用碱性复盖剂。
(7)碱性包衬
钢水与中间包长期接触,钢水与包衬的热力学性能必需是稳固的,这是生产干净钢的一个重要条件。
包衬材质中SiO2增加,铸坯中总氧T[O]是增加,因此生产干净钢应用碱性包衬。
对低碳Al-K钢,中间包衬用Mg-Ca质涂料(Al2O3→0),包衬反映层中Al2O3可达21%,说明能有效吸附夹杂物。
(8)钢种微细夹杂物去除
● 大颗粒夹杂(>50μm)去除,采纳中间包控流技术
● 小颗粒夹杂(<50μm)去除:
-中间包钙质过滤器
-中间包电磁旋转
(9)避免浇注进程下渣和卷渣
● 加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源
● 结晶器渣中示踪剂转变
● 铸坯中夹杂物来源,初步估算外来夹杂物占41.6%二次氧化占39%,脱氧产物为20%
(10)避免Ar气泡吸附夹杂物
对Al-K钢,采纳浸入式水口吹Ar避免水口堵塞,但吹Ar会造成:
● 水口堵塞物破碎进入铸胚,大颗粒Al2O3轧制延伸会形成表面成条状缺点
● <1mmAr气泡上浮困难,它是Al2O3和渣粒的聚合地,当气泡尺寸>200μm易在冷轧板表面形成条状缺点。
为解决水口堵塞问题,可采纳:
-钙处置改善钢水可浇性
-钙质水口
-无C质水口
目前仍是普遍采纳吹Ar来避免堵塞。
生产干净钢总的原那么是:
钢水进入结晶器之前尽可能排除Al2O3。
(11)结晶器钢水流动操纵
三、连铸坯形状缺点及操纵
(一)鼓肚变形
带液心的铸坯在运行进程中,于两支撑辊之间,高温坯壳中钢液静压力作用下,发生鼓胀成凸面的现象,称之为鼓肚变形。
板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量,用以衡量铸坯
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