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小方坯连铸坯壳凝固行为的研究

小方坯连铸坯壳凝固行为的研究
小方坯连铸坯壳凝固行为的研究

小方坯连铸结晶器的发展现状

联系人:张洪波,唐山(063016)唐钢二炼钢厂收稿日期:1997-06-25  总第101期河北冶金 Total 101 1997年第5期 H EBE I M ET ALLU RGY 1997,Number 5 小方坯连铸结晶器的发展现状 张洪波 摘 要 分析了连铸结晶器型腔形状和结构设计的基本要求,讨论了小方坯连铸结晶器的发展以及取得的工艺效果。 关键词 小方坯 连铸 结晶器 DEVELOPING SITUATION OF BILLET CONTINUOUS CASTING MOULD Zhang H ong bo Abstract T he prinsiple requirements fo r cavity shape and structur e of CC m ould are analysed ,the development and pro cess result of billet CC mould discussed. Key words billet continuo us casting m ould 1 前言 结晶器被称为连铸机的“心脏”,其作用是对钢水提供均匀且快速的冷却,以形成厚度均匀、表面良好的初生坯壳,从而保证连铸生产顺利进行。一般而言,所有连铸的工艺性漏钢,其根源均在结晶器内,在于结晶器和坯壳之间的相互作用。除去其它连铸工艺参数,结晶器本身的型腔形状、结构型式及冷却制度对结晶器和坯壳间的传热与润滑有重大影响。随着高效连铸技术的发展,提高小方坯连铸机的作业效率已成为我国钢铁企业的一个紧迫任务,因此,如何提高与改善小方坯连铸结晶器的冷却效果,则成为连铸技术改进的 一个主要课题。本文回顾了小方坯连铸结晶器的发展过程,以为我国小方坯连铸结晶器的改进与完善提供借鉴。 2 结晶器结构设计的基本技术要求 钢水进入结晶器经过初始凝固后,初生坯壳出现一定的收缩,从而在结晶器和初生坯壳间形成一定的气隙。气隙的出现导致结晶器传热能力的下降,为消除或减少气隙的这种不良影响,结晶器内腔均按钢种的收缩特性,设计成具有一定的倒锥度,可以说,倒锥度结晶器的使用,使连铸过程中的工艺漏钢得到有效的控制,成为连铸技术大规模生产应用的技术之一。

方坯结晶器断面选取原则

方坯结晶器断面选取原则 2010-10-05 09:20 方坯结晶器的断面尺寸主要是根据冷态铸坯的断面尺寸来确定。在确定了铸坯断面尺寸后,再考虑铸坯收缩量则可定出结晶器断面尺寸。因此确定放坯结晶器尺寸必须先确定铸坯断面尺寸,铸坯断面选择的原则如下: 1、保证轧材尺寸精度 轧钢厂生产时,为了保证轧材尺寸精度,需要合适的坯形和尺寸。如果铸坯形状和尺寸不合适,会增加轧制道次,恶化轧机咬入条件,对轧制不利,甚至无法轧制出要求尺寸的型钢。一般情况下,轧制大断面方、圆钢则要求用大方坯作为坯料。 用矩形坯轧制H型钢时,铸坯宽度与成品宽度之比为1.2~1.4,铸坯厚度与成品高度之比为1.8~2.4。 2、保证轧材质量需要的压缩比 为了使轧材内部组织致密,具有良好的力学性能,不同用途的轧材要求铸坯与其之间有相应的压缩比。对于不同的钢种,铸坯与轧材成品的最小压缩比一般为:碳素钢和低合金钢为6;钢轨钢、不锈钢和耐热钢为8;高速钢和工具钢为10。 3、保证铸坯断面和轧材的质量

A、铸坯断面与轧材质量关系 采用浸入式水口和保护渣实行保护浇注,是为了保证铸坯质量所普遍使用的方法,此时铸坯断面尺寸应不小于120mm×120mm。国内有可浇注90mm×90mm的小方坯连铸机,因无法采用浸入式水口和保护渣浇注,而且由于结晶器内腔太小,液位波动相对较大,不利于生产高品质产品,并易于引发浇注事故,因此目前浇注如此小的铸坯生产厂并不多。 有研究者曾对宽厚比分别为1.2、1.28、1.5、2.0的矩形连铸坯所轧成的钢轨偏析进行了分析,表明生产重轨钢较适宜的铸坯宽厚比为1.28~1.45。这个结果表明,矩形铸坯的宽厚比与轧材质量有一定关系,一般情况下,矩形坯的宽厚比不超过2。 浇注较厚铸坯时,因凝固时间长,发生成分偏析的倾向加重,所浇注的厚度超过200mm时宜采用轻压下或电磁搅拌等控制偏析的措施。 B、铸坯断面与所浇注时间的关系 每炉钢的浇注时间与稳定操作和铸坯质量均有关系。若浇注的时间长,必然要提高开浇温度,钢水过热度大概不利于铸坯内部质量,也会增加漏钢几率,在长时间浇注后钢水温度过低,流动性变差,不利于保证铸坯表面质量。所以各种容量的钢包都有相应的允许时间,可用经

结晶器简介全解

结晶器简介 连铸结晶器结构有哪几种型式 按连铸机型式不同,结晶器可分为直的和弧形的两大类。按铸坯规格和形状来分,有小方坯、大方坯、板坯和异形坯结晶器。按结晶器本身结构来说,可分为3种类型:管式结晶器:它是用壁厚为6~12mm的铜管制成所需要的断面,在铜管外面,套有套管以形成5~7mm的冷却水通路,保证冷却水流速为每分钟6~10m。这种结晶器结构简单,制造方便,广泛用于小方坯连铸机上。 整体式结晶器:它是用整块铜锭刨削制成的,在其内腔四周钻有许多小孔用以通冷却水。这种结晶器刚性好,易维护,寿命较长,但制造成本高,耗铜多,近几年已不采用。 组合结晶器:它是由4块铜板组合成所需要的内腔。在20~50㎜的钢板上刨槽,并与一块钢板联结起来,冷却水在槽中通过。大方坯和板坯连铸机都用这种形式的结晶器。 连铸结晶器应具有哪些性能 结晶器是连铸机的重要部件。钢液在结晶器中凝固成型,结成一定厚度的坯壳并被连续拉出进入二次冷却区。 良好的结晶器应具有下列性能: (1)良好的导热性,能使钢液快速凝固。每lkg钢水浇注成坯并冷却到室温,放出的热量约为1340kJ/kg,而结晶器约带走5~10%,即67~134kJ/kg,若板坯尺寸为250×1700mm,拉速为lm/min时,结晶器每分钟带走的热量多达20万kJ。而结晶器长度又较短,一般不超过lm,在这样短的距离内要能带走大量的热量,要求它必须具有良好的导热性能。若导热性能差,会使出结晶器的铸坯坯壳变薄,为防止拉漏,只好降低拉速,因此结晶器具有良好的导热性是实现高拉速的重要前提。 (2)结构刚性要好。结晶器内壁与高温金属接触,外壁通冷却水,而它的壁厚又很薄(仅有10~20mm),因此在它的厚度方向温度梯度极大,热应力相当可观,其结构必须具有较大的刚度,以适应大的热应力。 (3)装拆和调整方便。为了能快速改变铸坯尺寸或快速修理结晶器,以提高连铸机的生产能力,现代结晶器都采用了整体吊装或在线调宽技术。 (4)工作寿命长。结晶器在高温状况下伴随有铸坯和结晶器内壁之间的滑动摩擦,因此结晶器内壁的材质应有良好的耐磨性和较高的再结晶温度。

连铸结晶器总成

结晶器 结晶器(mould) 承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备。它是连铸机最关键的部件,其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。开浇时引锭杆头部即是结晶器的活动内底,钢水注入结晶器逐渐冷凝成一定厚度坯壳并被连续拉出,此时,结晶器内壁承受着高温钢水的静压力及与坯壳相对运动的摩擦力等产生的机械应力和热应力的综合作用,其工作条件极为恶劣。为了能获得合格的铸坯,结晶器应满足的基本条件有:(1)具有良好的导热性,以使钢水快速冷凝成形。(2)有良好的耐磨性,以延长结晶器的寿命,减少维修工作量和更换结晶器的时间,提高连铸机的作业率。(3)有足够的刚度,特别在激冷激热、温度梯度大的情况下需有小的变形。(4)结构简单、紧凑,易于制造,拆装方便、调整容易,冷却水路能自行接通、以便于快速更换;自重小,以减小结晶器振动时的惯性力和减少振动装置的驱动功率,并使结晶器振动平稳。 分类按拉坯方向上断面内壁的线型分结晶器的型式有弧形和直形两种;按其总体结构,不论弧形或直形均有套管式和组合式两种。 套管式内壁铜管、内外水套组成的冷却水套和足辊是它的主要构件(图1)。直形或弧形的铜管外面由冷却水套、法兰和密封元件等组成供水、供油系统。为了保证铸坯有规整的外形尺寸,在结晶器底部安装了2~3组足辊,以利于提高拉速和防止铸坯脱方(见鼓肚与菱变)。 图l 弧形套管式结晶器

1一结晶器罩}2一内水套;3一润滑油盖;4一内壁铜管 5一放射源容器;6一盖板;7一外水套;8一进水管; 9一回水管;10一接收装置;l l一水环; 12一足辊;13一定位销 组合式由宽面及窄面4块复合壁板及外框架组成。多用于板坯连铸、大断面方坯连铸及异型坯连铸。组合结晶器的每块复合壁板又由用螺柱联结的内壁铜板(外侧面铣有冷却水沟)和外壁钢制水箱组成。内壁铜板和外壁间构成冷却水缝,以通水冷却。4块复合壁之间用夹紧机构压紧。为了实现结晶器在线调宽以及形成所要求的倒锥度,在结晶器的窄面壁板的上、下部分别装有4组调整装置。当组装好的结晶器及外框架放到振动台架上时,所有进、出水管自行接通。为了更好地保护结晶器的下口、防止过早过快产生大的磨损,紧挨着结晶器下口装有足辊或保护栅板。足辊或保护栅板与结晶器一起振动。结晶器与二冷第一段(直线段或扇形段)通过振动框架直接对中,便于结晶器与二冷第一段的准确定位。二者形成一个整体,可快速吊运。 结构参数和尺寸设计结晶器的结构参数主要有断面尺寸、倒锥度、长度、水缝面积及铜壁的厚度等。 图2板坯组合式结晶器 1~窄面调整机构;2一窄面铜板}3一外框架;4一水管;5一宽面调整机构; 6一宽面铜板;7、8一足辊

材料的凝固及结晶

第三章材料的凝固与结晶 第一节凝固的概念第二节金属的结晶和铸锭第三节合金的结晶过程 第一节凝固的概念 目的要求:通过讲授晶体与非晶体的凝固,使学生掌握物质从液态转变为固态所遵循的基本规律. 授课内容: 一,晶体的结晶 二,非晶体的结晶 重点:晶体结晶时过冷现象及热力学条件 难点:晶体与非晶体凝固的不同点 教学方法:课堂讲授并结合多媒体演示 讲授重点内容提要 一,晶体的凝固 物质从液态到固态的转变过程统称为"凝固",如果通过凝固能形成晶体结构,则可称为"晶体".凡纯元素(金属或非金属)的结晶都具有一个严格的"平衡结晶温度"(即理论结晶温度T0),高于此温度(即实际结晶温度T1)才能进行结晶;两者之差ΔT=T0-T1称为过冷度,处于平衡结晶温度时,液体与晶体同时共存,达到可逆平衡. 为什么纯元素的结晶都具有一个严格不变的平衡结晶温度呢?这是因为它们的液体与晶体之间的能量在该温度下能够达到平衡的缘故.这一能量叫做"自由能(F).同一物质的液体与晶体,由于其结构不同,它们在不同温度下的自由能变化是不同的,如图3-1所示. 由此可见,要使液体进行结晶,就必须使其温度低于理论温度,造成液体与晶体间的自由能差:(ΔF=F液-F晶),即具有一定的结晶驱动力才行. 二:非晶体的凝固 若凝固后的物质不是晶体,而是非晶体,那就不能称之为结晶,只能称为凝固.非晶体的凝固与晶体的晶体,都是由液体转化为固体,但本质上又有区别.非晶体的凝固实质上是靠熔体粘滞系数连续加大完成,即非晶体固态可看作粘滞系数很大的"熔体",需在一个温度范围内逐渐完成凝固. 第二节金属的结晶和铸锭

目的要求:通过讲授金属的结晶过程 授课内容: 一:金属的结晶过程 二:金属结晶后的晶粒大小 1:晶粒大小与性能的关系 2:晶粒大小的控制 三:金属铸锭组织 1:表面细晶粒层 2;柱状晶粒层 3:中心等轴晶 重点:凝固的概念,金属结晶的铸锭. 难点:对结晶热力学条件的理解,金属的铸锭组织 讲授重点内容提要: 一:金属的结晶过程 纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的.它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程,如图3-3所示.(P38页) 二:金属结晶后的晶粒大小. 1:晶粒大小与性能的关系. 金属结晶后是由许多晶粒组成的多晶体,而晶粒的大小是金属组织的重要标志之一.一般情况下,晶粒愈细小,金属的强度就愈高,塑性和韧性也愈好.表3-1(P39页)说明晶粒大小对纯铁机械性能的影响. 2:晶粒大小的控制 金属结晶后单位体积中晶粒数目Z,取决于结晶时的形核率N(晶核形核数目/S·m㎡)与晶核生长速率G(㎜/s),它们存在着以下的关系:Z∝√N/G,由上可知,当晶粒生长速率G一定时,晶核形核率N愈大,晶粒数目就愈多,反之则愈细. 1):增大过冷度: 金属结晶时的冷却速度愈大,其过冷度便愈大,不同过冷度ΔT对晶核形核率N和生长速率G的影响,如图3-6所示. 2):变质处理: 在液态金属结晶前,加入一些细小的变质剂,使金属结晶时的晶核形核率N

方坯结晶器技术条件(修订稿)

方坯结晶器技术条件(修订稿) 结晶器标准(方坯) 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/T 0 7 2一19 9 5 方还结晶器技术条件 一 1主题内容与适用范围 本标准规定了方坯连铸机结晶器的性能参数、技术要求、检测方法、检验规则、标志、包装、运输与贮 存。 本标准适用于浇注断面为70 minX70 mm~200 minX200 mm的方坯结晶器。矩形坯结晶器亦可 参照执行。本标准不适用于组合式方坯结晶器。 2引用标准 GB 3 2 4焊缝符号表示法 GB 985气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸 GBll7 3铸造铝合金技术条件 GB/T 1804一般公差线性尺寸的本注公差 GB 3452.IO型橡胶密封圈 GB 60602表面粗糙度比较样块磨、车、篷、铣、插及刨加工表面 GB 6414铸件尺寸公差 GB 10610触针式仪器测量表面粗糙度的规则和方法 GB/T 13306标牌 ZB H93 002弧形方坯连铸机结晶器铜管 YB/T 036.2冶金设备制造通用技术条件铸铁件 YB/T 036.7冶金设备制造通用技术条件锻件 YB/T 036.11冶金设备制造通用技术条件焊接件 YB/T 03617冶金设备制造通用技术条件机械加工件 YB/T 036.18冶金设备制造通用技术条件装配 YB/T 03619冶金设备制造通用技术条件涂装 JB/Z Q40 00.3焊接件通用技术要求 3方还结晶器性能参数 3.1型式:弧形方还结晶器(见图1)或直形方坯结晶器。 3.2浇注半径:R4m~R15m。 3.3铜管长度:700~900 mm。 3.4水冷工作压力:0.50~0.70 MPa。 3.5水冷流量:500 L/min~2 000 L/min。

连铸的生产工艺流程

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配到各个结晶器中去。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共同作用,将结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成一定长度的板坯。 连铸钢水的准备 一、连铸钢水的温度要求: 钢水温度过高的危害:①出结晶器坯壳薄,容易漏钢;②耐火材料侵蚀加快,易导致铸流失控,降低浇铸安全性;③增加非金属夹杂,影响板坯内在质量;④铸坯柱状晶发达;⑤中心偏析加重,易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害: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、裂纹等缺陷;③非金属夹杂不易上浮,影响铸坯内在质量。 二、钢水在钢包中的温度控制: 根据冶炼钢种严格控制出钢温度,使其在较窄的范围内变化;其次,要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。 实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施:

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 中间包钢水温度的控制 一、浇铸温度的确定 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、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。 浇铸温度的确定可由下式表示(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,就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式:T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[% Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]} 三、钢水过热度的确定 钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。

结晶器

结晶器 结晶器是承接从中间罐注入的钢水并使之按规定断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢设备。它是连铸机最关键的部件,其结构、材质和性能参数对铸坯质量和铸机生产能力起着决定性作用。 结晶器一种槽形容器,器壁设有夹套或器内装有蛇管,用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度,可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大,但晶体易连成晶簇,夹带母液,影响产品纯度。这种结晶器结构简单,生产强度较低,适用于小批量产品(如化学试剂和生化试剂等)的生产。 按拉坯方向上断面内壁的线型分结晶器的型式有弧形和直形两种;按其总体结构,不论弧形或直形均有套管式和组合式两种。 套管式 内壁铜管、内外水套组成的冷却水套和足辊是它的主要构件。直形或弧形的铜管外面由冷却水套、法兰和密封元件等组成供水、供油系统。为了保证铸坯有规整的外形尺寸,在结晶器底部安装了2~3组足辊,以利于提高拉速和防止铸坯脱方。 组合式

由宽面及窄面4块复合壁板及外框架组成。多用于板坯连铸、大断面方坯连铸及异型坯连铸。组合结晶器的每块复合壁板又由用螺柱联结的内壁铜板(外侧面铣有冷却水沟)和外壁钢制水箱组成。内壁铜板和外壁间构成冷却水缝,以通水冷却。4块复合壁之间用夹紧机构压紧。为了实现结晶器在线调宽以及形成所要求的倒锥度,在结晶器的窄面壁板的上、下部分别装有4组调整装置。当组装好的结晶器及外框架放到振动台架上时,所有进、出水管自行接通。为了更好地保护结晶器的下口、防止过早过快产生大的磨损,紧挨着结晶器下口装有足辊或保护栅板。足辊或保护栅板与结晶器一起振动。结晶器与二冷第一段(直线段或扇形段)通过振动框架直接对中,便于结晶器与二冷第一段的准确定位。二者形成一个整体,可快速吊运。 常见类型 强制循环型 一种晶浆循环式连续结晶器(图1)。操作时,料液自循环管下部加入,与离开结晶室底部的晶浆混合后,由泵送往加热室。晶浆在加

连铸坯缺陷及对策

连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因 随着市场竞争的日趋激烈,产品的质量已经成为占有市场的主要砝码,连铸坯作为炼钢厂的终端产品,其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量,据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约70%为连铸坯裂纹,连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一,下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析: 一、铸坯凝固过程的形成 铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭,而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小,当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时,在固液界面就产生裂纹,这就形成了铸坯内部裂纹。而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却,由于铸坯线收缩,温度的不均匀性,坯壳鼓肚、导向段对弧形不准,固相变引起质点如(AlN)在晶界的沉淀等,容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变,从而产生裂纹就是表面裂纹。 二、连铸坯裂纹形态和影响因素 连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹,表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等,内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。 连铸坯裂纹的影响因素: 连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程,它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的,铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统(导向段)的对弧准确性。铸坯凝固过程坯壳形成裂纹,从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为: 1、连铸机设备状态方面有: 1)结晶器冷却不均匀 2)结晶器角部形状不当。 3)结晶器锥度不合适。 4)结晶器振动不良。 5)二冷水分布不均匀(如喷淋管变形、喷咀堵塞等)。 6)支承辊对弧不准和变形。

3 材料的凝固与结晶

第三章材料的凝固 物质由液态转变为固态的过程称为凝固。物质由液态转变为晶态的过程称为结晶。 物质由一个相转变为另一个相的过程称为相变。因而结晶过程是相变过程。 3.1 纯金属的结晶 一.结晶的热力学条件 结晶的驱动力是实际结晶温度(T 1)下晶体与液体的自由能差ΔGV。而 理论结晶温度(T 0)与实际结晶温度(T 1)的差值称作过冷度(ΔT),即ΔT= T 0 -T 1。 过冷度大小与冷却速度有关,冷速越大,过冷度越大。 液体和晶体的自由能-温度曲线 纯金属的冷却曲线 二、纯金属的结晶过程 1、结晶的基本过程 结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成. 液态金属中存在着原子排列规则的小原子团,它们时聚时散,称为晶坯。在T 0以下, 经一段时间后(即孕育期), 一些大尺寸的晶坯将会长大,称为晶核。 晶核形成后便向各方向生长,同时又有新的晶核产生。晶核不断形成,不断长大,直到液体完全消失。每个晶核最终长成一个晶粒,两晶粒接触后形成晶界。 气体、液体、晶体的结构 纯金属结晶过程示意图 气体晶体 液体 2、晶核的形成方式 形核有两种方式,即均匀形核和非均匀形核。 由液体中排列规则的原子团形成晶核称均匀形核。 以液体中存在的固态杂质为核心形核称非均匀形核。非均匀形核更为普遍。 3、晶核的长大方式 晶核的长大方式有两种,即均匀长大和树枝状长大。实际金属结晶主要以树枝状长大。 6 三、凝固组织及其控制 1、晶粒度 表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。可用晶粒的平均面积或平均直径表示。 工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。 z 标准晶粒度共分八级,一级最粗,八级最细。通过100倍显微镜下的晶粒大小与标准图对照来评级。 z (一)结晶后的晶粒大小及其控制

小方坯结晶器润滑油的使用及管理办法

小方坯结晶器润滑油的使用及管理办法 一、目的 规范小方坯结晶器油的使用方法及使用量,保证结晶器良好的润滑效果,防止因润滑油使用不当造成铸坯表面缺陷,提高铸坯轧制合格率。 二、适用范围 连铸车间技术质量科 三、管理办法 1.润滑剂的选择 1.1润滑剂的选择上至少要选择具有如下特性: (1)燃烧完全,在到达钢液面之前既不燃烧也不蒸发。 (2)燃烧时不产生大量烟气。 (3)闪点高。 (4)产生的气体含量要少,以免妨碍界面传热。 (5)易粘附在铸坯表面,保证良好的润滑。 1.2结晶器润滑油的理化指标要求: 合成矿物油特性表

2.结晶器润滑油的管理及使用 2.1.供油方式:采用高位油箱总体供油,120铸机结晶器采用单油管供油方式,150铸机采用双油管供油方式。 2.2.结晶器油量控制:油量的具体控制由工机长调节,原则上以结晶器内不产生大量黑烟、不爆火花为准,要求浇注过程能够看清结晶器钢液面,铜管不发亮。理论耗油量0.2kg/吨钢~0.25kg/吨。 2.3.使用过程单油管放置于结晶器内弧1/2处,双油管分别置于内弧双侧角部,油管要规范放置于指定位置,润滑油不得外撒,油管放置一定要保证润滑油能够沿结晶器铜壁垂直下渗,不得直接撒入结晶器液面。 2.4.高位油桶要每月检查一次,保证油桶封闭严密,防止粉尘及金属粒子混入油液影响润滑性能。机动科每月统计一次使用油量,每月排污一次,对异常情况及时与技术科联系并及时得以解决。供油设备出现故障连铸要及时联系机动科进行处理,不得影响正常浇注和铸坯质量。 2.5.每批新到结晶器油或更换不同厂家结晶器油时,机动科须先对该油的重要理化指标进行测量确认,并将该检测数据报至技术科存案记录。 2.6保管 四、考核制度 4.1因供油设备故障未及时联系处理或未及时处理影响浇注和铸坯质量的考核连

连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因[终稿]

连铸坯在凝固过程中形成裂纹的原因[终稿] 随着市场竞争的日趋激烈,产品的质量已经成为占有市场的主要砝码,连铸坯作为炼钢厂的终端产品,其质量直接影响着轧材单位的产量和轧材质量,据统计炼钢厂连铸坯质量缺陷中约70%为连铸坯裂纹,连铸坯裂纹成为影响连铸坯产量和质量的重要缺陷之一,下面将对铸坯在凝固过程中裂纹的形成做简要分析: 一、铸坯凝固过程的形成 铸坯在连铸机内的凝固可看成是一个液相穴很长的钢锭,而凝固是沿液相穴的固液界面在液固相温度区间把液体转变为固体把潜热释放出来的过程。在固液界面间刚凝固的晶体强度和塑性都非常小,当作用于凝固壳的热应力、鼓肚力、矫直力、摩擦力、机械力等外力超过所允许的外力值时,在固液界面就产生裂纹,这就形成了铸坯内部裂纹。而已凝固的坯壳在二冷区接受强制冷却,由于铸坯线收缩,温度的不均匀性,坯壳鼓肚、导向段对弧形不准,固相变引起质点如(,,,)在晶界的沉淀等,容易使外壳受到外力和热负荷间歇式的突变,从而产生裂纹就是表面裂纹。 二、连铸坯裂纹形态和影响因素 连铸坯裂纹形态分为表面裂纹和内部裂纹,表面裂纹有纵向、横向角部裂纹、表面横裂和纵裂、网状裂纹和凹陷等,内部裂纹有中间、中心和矫直裂纹等。 连铸坯裂纹的影响因素: 连铸坯表面裂纹主要决定于钢水在结晶器的凝固过程,它是受结晶器传热、振动、润滑、钢水流动和液面稳定性所制约的,铸坯内部裂纹主要决定于二冷区凝固冷却过程和铸坯支撑系统(导向段)的对弧准确性。铸坯凝固过程坯壳形成裂纹,从工艺设备和钢凝固特性来考虑影响裂纹形成的因素可分为: ,、连铸机设备状态方面有:

,)结晶器冷却不均匀 ,)结晶器角部形状不当。 ,)结晶器锥度不合适。 ,)结晶器振动不良。 ,)二冷水分布不均匀(如喷淋管变形、喷嘴堵塞等)。 ,)支承辊对弧不准和变形。 ,、工艺参数控制方面有: ,)化学成份控制不良(如C、Mn\S)。 ,)钢水过热度高。 ,)结晶器液面波动太大。 ,)保护渣性能不良。 ,)水口扩径。 ,)二次冷却水分配不良,铸坯表面温度回升过大。 ,)铸坯带液芯矫直。 ,)铸坯在脆性区(700~900?)矫直。 ,、钢的凝固特性方面有: ,)凝固冷却过程的相变。 ,)铸坯凝固结构(柱状晶与等轴晶的比例)。 ,)凝固壳高温力学行为。 ,)凝固过程的偏析。 三、连铸坯裂纹形成原因分析 表面裂纹起源于结晶器钢水的凝固过程中,在二冷区加速了裂纹的扩展,而内部裂纹起源液相穴固液交界面并伴随有偏析线。 ,、纵裂纹

连铸坯凝固与铸坯质量

连铸坯凝固与铸坯质量 50.钢中微量元素对连铸坯质量有何影响? 所谓钢中微量元素分为两类:一类为有意加入的元素,如为改善机械切削性能加入S、Pb、Se、Te,为抗腐蚀加Cu等。另一类不是有意加入而是由炼钢炉料和浇注过程带入的元素,如来自炉料的元素有Cu、As、Sb、Zn、Sn、S、P,来自结晶器的Cu,来自保护渣的S 等。 对于炉料带入的这些微量元素,对用高废钢的电炉冶炼是一个实际问题,在冶炼过程去除这些元素是很困难的,残留在钢中对质量的影响是: (1)结晶器裂纹:结晶器弯月面铜板由于热疲劳的原因常常出现网状裂纹。如果保护渣中的硫和钢中的锌渗入铜板会形成深的裂纹而报废。 (2)铸坯表面裂纹:由于铸坯表面铁的氧化而使Cu、Sn、Sb等元素富集,形成细小表面晶间裂纹。一般对钢筋钢无多大影响,而对特殊钢就会带来危害。铸坯表面Ni的富集,可以抵销Cu的有害作用,因为Cu—Ni形成晶间化合物熔点较高。 (3)铸坯内部裂纹和偏析加重。微量元素S、P偏析是输送酸性气体的高强度管线钢产生裂纹的根源。因此要求把钢中硫降低到5ppm,磷降到25ppm,以满足所要求性能。 只有采用精选炉料或炉料搭配使用(如采用海绵铁),以减少炉料带入的微量元素。提高钢质量。 51.脱氧方式对连铸坯质量有何影响? 脱氧方式会影响钢中夹杂物类型、钢水流动性和钢的清洁度,因此选择脱氧方式是非常重要的。一般的钢常用Si、Mn脱氧较好,这些脱氧剂一般形成可变形的球形硅酸盐夹杂物,这种夹杂物能上浮排除且不影响钢水可浇性。用铝脱氧会形成高熔点(2050℃)成串簇状不变形的Al203夹杂,这种夹杂物会影响钢水的可浇性,还会沉积在中间包水口壁上造成水口堵塞,影响浇注正常进行。采用Si-Ca脱氧,脱氧效果、夹杂物形态和钢水的可浇性都较好,但价格较贵,加入时产生烟雾,污染工作环境。 52.特殊钢凝固有哪些特点? 特殊钢中加入了合金元素,其凝固特性与普碳钢有所不同,这是连铸时要注意之点。 (1)钢中含有较强的活泼元素:如不锈钢中含有Al、Ti等元素容易和0、N结合,生成Al2O3、TiO2、TiN、Ti(CN) (Cr—Al)2O3、(Mn—Ti)2O4等复杂的夹杂物,给浇注操作(如堵水口)和铸坯质量带来危害。 (2)凝固温度区间变化大:合金元素含量较高,意味着液相线和固相线温度区间较大。如奥氏体不锈钢(18~20%Cr,8~10%Ni)的TL(液相线温度)=1449℃,Ts(固相线温度)=1393℃,△T=TL一TS=56℃;铁素体不锈钢(10~11%Cr)的TL=1507℃,Ts=1482℃,△T=25℃。钢中C由0.2%增加到0.5%,△T由30℃增加到60℃。凝固温度区间的变化,在选择钢水过热度、二次冷却水量和水量分配时必须予以考虑。 (3)凝固结构:铸坯凝固结构对产品质量有十分重要影响。根据钢中合金元素含量不同,钢液凝固有3种类型:1)钢水凝固成δ相或γ相,如铁素体的Cr钢和奥氏体的Cr-Ni钢; 2)钢水首先凝固成δ相,然后转变成γ相。如含有δ相的Ni-Cr奥氏体钢;3)钢水首先凝固成δ相,然后发生δ→γ→α相的转变。如C

方坯结晶器振动装置设计

摘要 结晶器是连铸机的心脏部件。它的主要作用就是对结晶器中的钢水提供快速而且均匀的冷却环境,促使坯壳的快速均匀生长,以形成质量良好的坯壳,保证连铸过程正常而稳定的进行。在浇注钢水时,若结晶器静止不动,坯壳容易与结晶器内壁产生粘结,这就增大了拉坯时的阻力,导致出现坯壳“拉不动”或者钢水被拉漏事故发生,很难进行浇注。而当结晶器以一定的规律振动时,这就能使其内壁获得比较良好的润滑条件,从而减少了摩擦阻力又能防止钢水和结晶器内壁的粘结,同时还可以改善铸坯的表面质量,因此结晶器振动装置具有重要的作用。 本文通过对连铸发展历史,以及结晶器振动技术的发展和结晶器振动方式的改进进行了阐述,提出了电液伺服装置驱动,并对其振动规律及工作原理做出了分析。然后绘制了机械简图,并对其工艺参数和运动参数进行了分析计算,最终完成了本次设计。 本文主要的设计内容包括: 1.结晶器振动正弦参数的确定 通过负滑脱量、频率和周期、结晶器运动的速度和加速度以及负滑脱时间的计算,来确定铸坯的工艺参数。 2.结晶器振动装置机械计算 设计校核了双摇杆机构的主要部分,并根据经验推出机架结构。 3.结晶器振动装置伺服系统的设计计算 由系统所需动力选择恰当的液压缸及液压泵。并对系统的辅助原件进行了计算和选择,同时提出了同步回路电液伺服系统。 4.结晶器振动装置的三维设计 关键词:连铸;结晶器;振动装置;振动规律;电液伺服装置

Abstract The mould is the heart part of continuous casting machine. Its main role is to mould the steel in providing rapid and uniform cooling environment, promote the rapid and uniform shell growth, to form a good quality of billet shell, guarantee the normal and stable for continuous casting process. In pouring molten steel in crystallizer, motionless, shell and the mold wall to produce a cohesive, which increases the casting the resistance, led to the emergence of billet shell" sticks" or molten steel is breakout occurs, it is difficult to cast. When the mould in regular vibration, which can make the inner wall is obtained in comparison with good lubrication condition, thereby reducing the friction resistance and can prevent the molten steel and the inner wall of the crystallizer is bonded, but also can improve the surface quality of billet crystallizer vibration device, therefore has an important role. Based on the history and development of continuous casting crystallizer vibration technique, development and improvement of crystallizer vibration mode undertook elaborating, put forward to the electro-hydraulic servo device driver, and the vibration regularity and working principle are analyzed. Then draw the mechanical model, and the process parameters and motion parameters are analyzed and calculated, the final completion of the design. The main design content includes: 1.crystallizer vibration sinusoidal parameters Through the negative slip quantity, frequency and cycle, mold movement velocity and acceleration and negative strip time calculation, to determine the process parameters of casting billet. 2.The device of vibration of crystallizer mechanical calculation Design of the double rocker mechanism the main part, and according to the experience introduction of frame structure. 3.The device of vibration of crystallizer of servo system design By the system the power required by the proper selection of hydraulic cylinder and hydraulic pump. And the system of auxiliary components were calculated and selected, simultaneously proposed synchronous electro-hydraulic servo system. 4.dimensional design of crystallizer vibration device

结晶器设计计算

通过结晶器的热流量 通过结晶器放出热流,可用下列计算 Q=LEVP{C1(Te-Tl)+lf+cs(Ts-To)}(3.1) 式中:Q:结晶器钢水放出的热量,kj/min; L:结晶器横截面周长,4.012m; E:出结晶器坯壳厚度,0.012m; V:拉速,2.2m/min; 。 为了防止出现水垢,水必须经过软化处理或脱盐处理[9]。 结晶器内冷却水的流量,一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。经过净化及软处理的水一般都是循环使用。采用封闭式供水系统。充分利用回水系压有利于节能。 3.5.1结晶器的倒锥度 钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙,通常是将结晶器作成倒锥度,后者定义为: △ =(S 上—S 下 )/S 上 ×L(3.3) 式中:△:结晶器的倒锥度%/m;

S 上,S 下 :结晶器的上边口,下边口长; L:结晶器长度。 倒锥度取值不能太小,也不能太大。过小则作用不大,过大则增大了拉坯阻力,甚至卡钢而不能出坯[9]。高碳钢的收缩量大,所以须用较大的倒锥度[7]。高速拉坯时,应采用较小的倒锥度。在此设计中,倒锥度可取0.96%/m,为了不致产生太大的拉坯阻力。实际的倒锥度略小于上述值,约 为0.4-0.8%/m。 3.5.2结晶器冷却水量的计算 (3.4) 3.5) 即;W=Q/(△Q)=2468L/min=48.1m3/h=801L/min。 3.6结晶器的重要参数 针对小方坯连铸机,结晶器设计为弧形结晶器,因为拉坯速度较高,结晶器的长度定为900毫米。结晶器的材质查阅有关资料后,我们考虑到结晶器的热疲劳寿命,决定采用铜铬合金(含 Gr0.5-0.9)。

连铸钢坯凝固组织低倍评定方法

《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》 国家标准编制说明 《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》 国家标准编制课题组 二〇〇八年九月

《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》国家标准 编制说明 1 工作概况 1.1 任务来源 连铸坯凝固组织是指连铸坯在凝固过程中形成的固体形貌及特征,它记录了凝固条件的真实情况,是判断连铸坯质量优劣的重要参数之一,通过凝固组织的检验可以获得凝固条件的信息,给提高连铸坯质量提供依据。 目前,国内外连铸坯和钢材低倍检验有硫印检验、热酸蚀、冷酸蚀、电解腐蚀和枝晶腐蚀低倍检验五种方法。除了硫印检验显示凝固组织效果较差以外,热酸蚀、冷酸蚀、电解腐蚀和枝晶腐蚀低倍检验四种方法都能够显示连铸坯的凝固组织。经查询,国内外有大量连铸坯等轴晶率的文献报道,方法不统一,更没有评定标准,给测定和判断造成较大困难。 因此,鞍钢积极向全国钢标准化委员会提出制定《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》国家标准,申报了国家标准立项计划。根据全国钢标准化技术委员会SAC/TC183钢标委[2008]01号《关于下达全国钢标委2008年第一批国家标准制修订计划项目的通知》安排(第48项 计划编号20072390-T-605),由鞍钢股份有限公司负责编制《连铸钢坯凝固组织低倍评定方法》推荐性国家标准。 1.2 标准化对象简要介绍及制定标准的原则 1.2.1 标准化对象简要介绍 规定了连铸钢坯凝固组织低倍评定方法的试样制备、凝固组织的分类和评定计算方法及检验报告。适用于碳素钢、低合金钢和合金钢连铸方坯、圆坯、矩形坯和板坯凝固组织的低倍评定。 1.2.2 标准的制定原则 1) 标准的编写格式按国家标准GB/T 1.1-2000《标准化工作导则 第1部分:标准的结构和编写规则》的统一规定和要求。 2) 与相关标准体系协调一致。 3) 参考国内外连铸标准。 4) 结合各连铸厂的生产实际。 5)考虑国内外用户使用习惯。

【方法】连铸坯质量及控制方法

【关键字】方法 连铸坯质量及控制方法 1、连铸坯质量的含义是什么? 最终产品质量决定于所供给的铸坯质量。从广义来说,所谓连铸坯质量是指得到合格产品所允许的铸坯缺陷的严重程度。它的含义是: ——铸坯纯净度(夹杂物数量、形态、分布、气体等)。 ——铸坯表面缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)。 ——铸坯内部缺陷(裂纹、偏析、夹杂等)。 铸坯纯净度主要决定于钢水进入结晶器之前处理过程。也就是说要把钢水搞“干净”些,必须在钢水进入结晶器之前各工序下功夫,如冶炼及合金化过程控制、选择适宜的炉外精炼、中间包冶金、保护浇注等。 铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。它是与结晶器坯壳形成、结晶器液面波动、浸入式水口设计、保护渣性能有关的。必须控制影响表面质量各参数在目标值以内,以生产无缺陷铸坯,这是热送和直接扎制的前提。 铸坯的内部缺陷主要决定于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统。合理的二次冷却水分布、支承辊的对中、防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量的前担。 因此,为了获得良好的铸坯质量,可以根据钢种和产品的不同要求,在连铸的不同阶段如钢包、中间包、结晶器和二次冷却区采用不同的工艺技术,对铸坯质量进行有效控制。 2、提高连铸钢种的纯净度有哪些措施? 纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。要根据钢种和产品质量,把钢中夹杂物降到所要求的水平,应从以下五方面着手: ——尽可能降低钢中[O]含量; ——防止钢水与空气作用; ——减少钢水与耐火材料的相互作用; ——减少渣子卷入钢水内; ——改善钢水流动性促进钢水中夹杂物上浮。 从工艺操作上,应采取以下措施: (1)无渣出钢:转炉采用挡渣球(或挡渣锥),防止钢渣大量下到钢包。 (2)钢包精炼:根据钢种选择适宜的精炼方法,以均匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂物等。 (3)无氧化浇注:钢水经钢包精炼处理后,钢中总氧含量可由130ppm下降到20ppm以下。如钢包→中间包注流不保护或保护不良,则中间包钢水中总氧量又上升到60~100ppm范围,恢复到接近炉外精炼前的水平,使炉外精炼的效果前功尽弃。 (4)中间包冶金:中间包采用大容量,加挡墙和坝等是促进夹杂物上浮的有效措施。(5)浸入式水口+保护渣:保护渣应能充分吸收夹杂物。浸入式水口材料、水口形状和插入深度应有利于夹杂物上浮分离。 3、提高连铸坯表面质量有哪些措施? 铸坯表面缺陷主要是指夹渣、裂纹等。如表面缺陷严重,在热加工之前必须进行精整,否则会影响金属收得率和成本。生产表面无缺陷铸坯是热送热装的前提条件。 铸坯表面缺陷形状各异,形成原因是复杂的。从总体上说,铸坯表面缺陷主要受结晶器钢水凝固过程的控制。为保证表面质量,在操作上必须注意以下几点: (1)结晶器液面的稳定性:钢液面波动会引起坯壳生长的不均匀,渣子也会被卷入坯壳。

第三章 材料的凝固与结晶

第三章材料的凝固与结晶 本章授课学时:4 学时 本章重点内容: 1 、结晶的基本规律;2 、金属结晶后晶粒大小与性能的关系; 3 、晶粒大小的控制;4 、二元合金相图的基本类型、结晶过程,以及合金相图与性能间的关系。 本章难点内容: 1 、二元合金相图的基本类型、二元合金相图的识别与相图的分析;2 、合金中“相”和“组织”的联系与区别。 第一节凝固的概念 目的要求:通过讲授晶体与非晶体的凝固,使学生掌握物质从液态转变为固态所遵循的基本规律。 重点:晶体结晶时过冷现象及热力学条件。 难点:晶体与非晶体凝固的不同点。 教学方法:课堂讲授并结合多媒体演示。 授课内容: 一、晶体的凝固 物质从液态到固态的转变过程统称为“凝固”,如果通过凝固能形成晶体结构,则可称为“晶体”。凡纯元素(金属或非金属)的结晶都具有一个严格的“平衡结晶温度”(即理论结晶温度T0),高于此温度(即实际结晶温度T1)才能进行结晶;两者之差ΔT=T0-T1称为过冷度,处于平衡结晶温度时,液体与晶体同时共存,达到可逆平衡。 为什么纯元素的结晶都具有一个严格不变的平衡结晶温度呢?这是因为它们的液体与晶体之间的能量在该温度下能够达到平衡的缘故。这一能量叫做“自由能(F)”。同一物质的液体与晶体,由于其结构不同,它们在不同温度下的自由能变化是不同的, 如图所示。 由此可见,要使液体进行结晶,就必须使其温度低于理论温度,造成液体与晶体间的自由能差:(ΔF=F 液- F 晶),即具有一定的结晶驱动力才行。 二、非晶体的凝固 若凝固后的物质不是晶体,而是非晶体,那就不能称之为结晶,只能称为凝固。 非晶体的凝固与晶体的晶体,都是由液体转化为固体,但本质上又有区别。非晶体的凝固实质上是靠熔体粘滞系数连续加大完成,即非晶体固态可看作粘滞系数很大的”熔体”,需在一个温度范围内逐渐完成凝固。

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