45#钢锭冶炼浇铸工艺 一、初始条件 1、锭型：2吨圆锭：430/380×2000 19寸方锭：锭重：1.6吨 24寸方锭：锭重：4.8吨 2、化学成分要求 3、产量：按公司计划量进行 二、工艺流程 原材料、辅料准备——配料——电炉初炼——LF炉精炼——真空脱气——钢锭浇铸——模冷——脱模——精整——检验入库 三、工艺要求及操作要点 1、原材料、辅料应符合如下要求 ①废钢应清洁、无油污和杂质，块度与单重符合电炉冶炼要求（单重＜2t，长度＜1200mm，宽度＜600mm）。 ②炼钢生铁要求清洁、干燥，成分明确并符合标准（生铁单重≯45kg/块，3kg以下的碎铁不超过10%）。 ③合金炉料（Si-Fe、Mn-Fe），应保证成分明确，清洁、干燥，符合技
术标准。 ④萤石、石灰等造渣料应保证质量，按烘干工艺充分干燥。 ⑤平板砖、铸管砖、水口、石英砂、耐火泥等材料必须符合浇铸用的质量要求，使用前应充分干燥。 ⑥保护渣、绝热保温帽口应符合钢锭浇铸规定要求，并充分干燥。 2、配料要求 ①严格按本钢种控制成份进行配料。 ②计量要准确，装料要紧密，要易于导电。 3、电炉初炼要求 ①装料前放石灰一斗（200kg），然后按装料程序进行装料。 ②冶炼过程中，严格按照工艺规程进行操作。 ③控制好供氧量，炉料全部熔清，分析炉中成份，确保初样碳不低于 0.40%，保证脱碳量≥0.20%。 ④合理供电曲线，控制好熔清和氧化期，温度变化，缩短氧化期冶炼时间。 ⑤如果钢水过氧化，放钢前必须随钢流插电极脱氧或采用其它方法脱氧。 ⑥拉渣条件：终点C≥0.15%，S≤0.08%，P≤0.01%，温度达到1640～1650℃，调查况，确保渣系流动性，以利于拉渣干净。 ⑦放钢时必须每炉随钢流加入Al条10kg/炉，增碳剂、石灰200kg/炉于钢包内（钢包使用前必须充分烘烤）。 ⑧放钢过程中，氩压不易过大，以钢水裸露渣面为准。 ⑨钢包合金配加按该钢种成分下限配加。 ⑩严禁放钢时下渣于钢包内，防止回磷。 4、精炼炉操作要点 ①座包、通电、补加适量萤石、石灰和脱氧材料还原。
课程结构 第一章绪论和连铸生产概述 一、连续铸钢工艺流程简述 二、连铸与模铸的比较 三、连铸生产正常化应具备的基本条件 四、连续铸钢生产发展概况 五、连续铸钢特点 六、连铸机分类 七、各类连铸机特点比较 小结: 第一章绪论和连铸生产概述 一、连续铸钢工艺流程简述 连续铸钢：把（一炉或多炉）高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程。 工艺流程 特点：铸坯能直接轧制成各种钢材 构成：主体设备：浇注设备、LD、回转台、TD及小车、MD及振动装置、二次冷却支导装置、拉矫装置、切割装置等等。 一台连铸机组成：1）盛钢桶（盛钢桶支撑设备）2）中间包（中间包小车）3）结晶器（结晶器振动装置）4）二次冷却装置5）拉坯(娇直)装置6）切割装置（去毛刺装置）（喷印装置）7）铸坯运出装置等。
图1-1 带有直线段多半径弧形连铸机1-盛钢桶；2-中间包；3-结晶器；4-二次冷却；5-拉矫装置； 6-切割装置；7-运胚和检验装置 二、连铸和模铸的比较 1）模铸工艺流程简述 模铸：按炉将盛在盛钢桶内的钢水注入到具有一定形状和尺寸的钢锭模中铸成钢锭的浇注工艺。 特点：钢锭需经过初轧机轧制成钢坯，然后再进一步轧制成各种钢材。 2）连铸和模铸生产工艺比较图 连铸具有的优越性：提高综合成材率；降低能耗；连铸产品的均一性高、质量好；易于实现机械化自动化。 三、连铸生产正常化应具备的基本条件 完好的设备状态－实现连铸生产正常化的根本保证； 完善的炼钢工艺－是连铸生产正常化的基础；
科学的管理－是保证连铸生产的连续性和稳定性； 高水平的人员素质－是搞好连铸生产的重要条件； 同步发展新工艺新技术－满足连铸生产发展的需要。 四、连续铸钢生产发展概况 五、连续铸钢特点 （1）简化了钢坯生产的工艺流程，节省大量投资，省去了模铸工艺中脱模、整模、均热及初轧等工作。 （2）提高了金属收得率和成材率。 （3）提高了钢坯质量。 （4）改善了劳动强度，提高了劳动生产率，而且有助于铸钢生产的连续化和自动化。 （5）节约能量消耗。 六、连铸机分类 各类连铸机机型简图
连铸工艺流程介绍 将高温钢水浇注到一个个的钢锭模内，而是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底” （叫引锭头）的铜模内（叫结晶 器），钢水很快与“活底”凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从铜模的下端拉出“活底”，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯，一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯的新工艺，就叫连续铸钢。 【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。 连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。 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。
钢锭的组织结构 在锻造生产过程中,锻造用钢一般分为碳素结构钢,合金结构钢,工、模具钢和特种钢四大种类钢种,锻造的锻件越大,使用的原材料的钢锭越大,其组织中的缺陷越大. 以浇铸的梅花钢锭、方锭或浇铸的圆形钢锭的锯坯为主要原材料的特种钢内部有严重缺陷,如果把铸锭沿纵向剖开,并经过磨平和腐蚀之后,便可以明显地看到它是由许多大小不一、形状不同的晶粒组成.其宏观组织的特点. （如图） 1、细小等轴晶带:分布在铸锭的外表皮,晶粒细小,厚度很薄,组织致密,成分均匀. 2、柱状晶带:紧接着细小等轴晶带的便是钢锭柱状晶粒区,晶粒细而长,垂直于模壁,厚度很大,组织致密. 3、过度晶带:位于柱状晶带和中心粗大晶带之间. 4、粗大晶带:位于钢锭的中心部位,晶粒粗大,组织疏松. 5、负偏析沉积锥体:主要表现在钢锭的底部,也就是常讲的重金属沉积区. 6、A形偏析:主要位于过度晶带区,主要是因为钢液在凝固时钢液中发生化学反应而产生的气泡,裂纹是由于冷却过程中冷却不均匀形成内应力而造成的,也就是常讲的皮下气孔和内部裂纹. 7、V形偏析:主要位于钢锭的中心区域,在钢液结晶过程中，由于粗大晶带以数枝状互相交叉长大,造成许多封闭的小空间,其间的钢液被隔离,当被隔离的钢液结晶收缩时,由于得不到外界钢液的补充,便形成了分布分散而细小的微孔,也就是常讲的疏松. 8、缩空下正偏析:主要表现与钢锭的冒口区域,也就是常讲的非金属夹杂(主要是硫化物和磷化物). 9、缩孔:往往集中在最后凝固的钢锭顶部,是钢液在结晶形成固态时发生体积收缩,又得不到液体补充而形成的空洞. 总体来说,其内部晶粒主要表现为铸态晶粒,它的现象是晶粒比较粗大,晶粒与晶粒组织间比较疏松,碳化物偏析严重.
目录 1前言 (1) 1.1初轧技术的发展 (1) 1.2钢锭的分类及钢锭模设计 (1) 1.2.1钢锭的分类 (2) 1.2.2钢锭模设计 (3) 2原料的选择 (3) 2.1原料的选择 (4) 2.2原料的清理 (5) 2.3根据产品选原料 (5) 3轧制工艺制定 (6) 3.1加热制度 (6) 3.1.1加热炉 (6) 3.1.2加热的目的 (7) 3.1.3加热的要求 (7) 3.1.4加热温度的确定 (7) 3.1.5加热时间 (8) 3.1.6加热速度的确定 (9) 3.2加热操作规程 (9) 3.3压下规程制定 (9) 3.3.1压下规程 (10) 3.3.2轧制操作规程 (10) 3.4轧制温度制度 (11) 3.5轧制速度制度 (11) 3.6轧制力及轧制力矩的计算 (13) 3.6.1计算轧制力 (14) 3.6.2计算轧制力矩 (16) 4设备能力校核 (18) 4.1咬入能力校核 (18) 4.1.1咬入条件 (18) 4.1.2咬入能力校核 (19) 4.2轧辊强度校核 (20) 4.2.1轧辊强度校核 (22) 4.3电机能力校核 (24) 4.3.1轧制力矩 (24) 4.3.2附加摩擦力矩 (24) 4.3.3空转力矩 (25) 4.3.4电机能力校核 (25) 5总结 (26)
1.前言 1.1初轧技术的发展 60年代以来，连铸技术迅速发展，采用钢锭通过初轧来生产钢坯的方式已有所改变了。初轧机的技术发展主要是解决连铸还不能生产的某些钢种和规格的产品的加工问题，而不是追求更高的生产能力。70年代末，已很少建造初轧机，几乎不再建造专门生产板坯的板坯轧机。在连铸生产占比重高的工厂，有的在带有立棍的方坯—板坯初轧机后配置钢坯连铸轧机，克服了连铸机因经常更换浇铸规格而降低作业率的缺点，扩大了产品类型，与连铸生产相配合，可生产多种规格的板坯、方坯、和圆坯。此外，为生产小断面的材料，也用初轧机将连铸坯制成小坯料。用万能式板坯初轧机轧制方坯的主要措施是在水平轧辊两端各开一个箱型孔，立棍随推床同步横移，如果轧制更宽的板坯则要换上没有轧槽的轧辊，为了减少换辊耽误的时间，应设置快速换辊装置。在多种品种的轧机上生产宽边工字钢用的异形坯的技术还在研究中。目前，有些新型初轧机从均热炉加热到轧制、精整和冷却，整个生产过程都采用计算机控制，并配置与全厂生产管理相联系的计算机系统。初轧机技术的发展，降低了能耗，提高了收得率。最好指标已近97%。主要措施有：提高沸腾钢的比例，上铸钢锭时采用防溅桶以减少表面结疤；镇静钢挂绝热板、加发热剂以切头；钢锭采用凹底盘浇注；沸腾钢锭用大头进钢轧制，改变轧制压下制度，以减少底部鱼尾段的长度；沸腾钢采用瓶口膜和机械封顶以减少缩孔；合理剪切以减少切损和发展半镇静钢等。为了提高轧机产量普遍采用多锭串轧。双锭串轧与单锭轧制相比，总轧制时间可缩短25~30%，轧机产量可提高10~30%。此外，采用液芯装炉法，可节约均热炉的燃耗。 1.2 钢锭的分类及钢锭模的设计 1.2.1钢锭的分类 因浇铸前钢液中含氧量的不同，钢锭分为镇静钢，沸腾钢和半镇静钢三种基本类型。 镇静钢 又称全脱氧钢，是凝固过程中钢液内含量低到不会与钢中碳反应生成一氧化碳起泡的钢。铸前钢液须经充分脱氧（如用硅和铝脱氧，钢中硅含量在0.3%左右，铝含量在（0.02~0.06））。镇静钢锭均有缩孔，必须用带保温帽的定模浇铸。轧制后经过切头，钢锭成材率为85~89%。要求成分均匀、组织致密的钢材采用这种钢锭。镇静钢采用上大下小带保温帽的铸模。近年广泛采用发热保温帽和隔热板保温帽等以提高成材率。 沸腾钢 钢液中含氧量较高（0.01~0.04%）、在锭模中发生强烈碳氧反应、生成一氧化碳气泡，是钢液在模中沸腾而得名。这种钢凝固一开始，气泡酒形成并上浮。钢锭表皮凝固成含铁较纯的壳层。当表层达到多要求的厚度时，在钢锭顶部加上盖顶，使顶部凝固，阻止气泡继续溢出；也可以在顶部加入硅铁、铝等脱氧进行化学封顶；也有用瓶口式锭模进行封顶。另一种方法是在钢液凝固成表面层后即
第四部分锻造用钢锭及铸锭技术 一、 大型钢锭的组织结构及类型 1．大型钢锭的组织结构
z 激冷层：锭身表面的细小等轴晶区。厚度仅6~8mm ；因过冷度较大，凝固速 度快，无偏析；有夹渣、气孔等缺陷。 z 柱状晶区：位于激冷层内侧；由径向呈细长的柱状晶粒组成；由于树枝状 晶沿温度梯度最大的方向生长，该方向恰为径向，因此形成了柱状晶区；其 凝固速度较快，偏析较轻，夹杂物较少；厚度约50~120mm 。 z 分枝树枝晶区：从柱状晶区向内生长；主轴方向偏离柱状晶，倾斜，并出现 二次以上分枝；温差较小，固液两相区大，合金元素及杂质浓度较大。 z A 偏析区：枝状晶间存在残液，比锭内未凝固的钢液密度小，向上流动，形成A 偏析；在偏析区合金元素和杂质富集，存在较多的硫化物，易产生偏析裂纹。 z 等轴晶区：位于中心部位；温差很小，同时结晶，成等轴晶区。钢液粘稠， 固相彼此搭桥，残液下流形成V 偏析，疏松增多。 z 沉积锥区：位于等轴晶区的底端；由顶面下落的结晶雨、熔断的枝状晶形成的自由晶组成，显示负偏析；等轴的自由晶上附着大量夹杂物，其组织疏松，且夹杂浓度很大；应切除。 z 冒口区：最后凝固的顶部；因钢液的选择性结晶，使后凝固的部分含有大量 的低熔点物质，最后富集于上部中心区，其磷、硫类夹杂物多；若冒口保温不良，顶部先凝固，因无法补缩形成缩孔；质量最差，应予切除。 2． 大型钢锭的类型 z 普通钢锭 高径比：=+d D H 2 1.8~2.5；通常，10吨以下的钢锭：2.1~2.3，10吨以上的钢锭：1.5~2；
锥度：=%100-D H d 3~4% ； 横断面为8棱角形。大钢锭为16，24，32棱角。 z 短粗型钢锭 高径比： 0.5~2； 锥度： 8~12%。 高宽比减小，锥度加大有利于钢锭实现自下而上顺序凝固，易于钢水补缩，中心较密实； 有利于夹杂上浮，气体外溢，减少偏析； 锭身较短，钢水压力小，侧表面不易产生裂纹； 锥度大，易脱模； 可增加拔长锻比。 z 短冒口钢锭 对于中、低碳钢，中、低合金结构钢的大型空心锻件，可使用普通锭模，但采用短冒口，以减少冒口钢水。 z 细长型钢锭 高径比：大于3.5； 锥度：5~8%； 用于不需镦粗的轴类件，可减少火次，钢锭利用率达70~75%。 z 空心钢锭 用于锻造大型筒类、环类等空心锻件，对于容器制造具有重要意义； 在钢锭模内置入薄壁钢管，浇铸后形成空腔； 可显著提高钢锭利用率，大幅减少火次；
16 模铸钢锭 钢的浇注，就是将在炼钢炉中或炉外精炼所得到的合格钢水，经过钢包（又称盛钢桶）及中间钢包等浇注设备，注入到一定形状和尺寸的钢锭模或结晶器中，使之凝固成钢锭或钢坯。钢锭（坯）是炼钢生产的最终产品，其质量的好坏与冶炼和浇注有直接关系，是炼钢生产过程中质量控制的重要环节。 目前采用的浇注方法有钢锭模铸钢法（模铸法）和连续铸钢法（连铸法）两种，下面主要介绍传统的钢的浇注方法—模铸法。 16.1 模铸法及特点简介 模铸法是将盛钢桶内的钢水注入到具有一定形状和尺寸的钢锭模中，冷凝变成固态钢锭的工艺过程。 模铸法可分为以下几种。 16.1.1 坑铸法和车铸法 根据浇注系统的摆放位置不同，可将模铸法分为坑铸法和车铸法。 坑铸法是将钢锭模摆放在铸坑内的底板上进行浇注，浇注作业全在铸锭跨内进行。此法生产效率低，劳动条件差，因此仅在一些中小型的炼钢车间采用。 车铸法是将钢锭模摆放在铸车的底板上进行浇注的，除在铸锭跨内进行浇注钢液外，其他作业如脱模、整模等均在另外的厂房内进行，从而克服了坑铸法的缺点。但占地面积大，基建投资多，多在大型的炼钢车间采用。 16.1.2 上注法和下注法 根据钢液由钢包注入钢锭模的方式不同，又将模铸法分为上注法和下注法两种。 (1) 上注法 钢液由钢锭模上口直接注 入模内的浇注方法，称为上注 法。见图16-1所示。上注法每 次只能铸一支（或2-4支）钢锭， 必需的设备是钢包、钢锭模、保 温帽、中注管和底板。 与下注法相比，上注法有如 下一些优点和缺点： 1)优点：铸锭准备工作简 单，耐火材料消耗少，钢水收得 率高，钢锭成本低；由于耐火材 料侵蚀产生的夹杂物少；浇注速 度比下注法快，注温可比下注法 低；有利于减少翻皮、缩孔和疏松等钢锭缺陷，钢锭内部质量好。 2)缺点：一次只能浇注一支（或2～4支）钢锭；开浇时易引起飞溅，造成结疤、皮下气泡等缺陷；容易烧坏钢锭模和底板，钢锭模消耗较高。只适宜大钢锭的浇注。 (2)下注法 钢液经中注管、汤道从模底进入模内的浇注方法，称为下注法。见图16-2所示。下注
钢锭浇铸-钢锭浇铸 钢液（又称钢水）经盛钢桶（又称钢包）注入铸模凝固成钢锭的过程。钢液在炼钢炉中冶炼完成后，必须铸成一定形状的锭或坯才能进行加工。用铸模铸成钢锭的工艺过程简称为铸锭或模铸；用连续铸钢方法铸成坯的工艺过程简称连铸。 钢锭的种类钢锭因浇铸前钢液中含氧量的不同，分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢三种基本类型。三种类型的特征见图1。 钢锭浇铸 镇静钢又称全脱氧钢,是凝固过程中钢液内氧含量低到不会与钢中碳反应生成一氧化碳气泡的钢。铸前钢液须经充分脱氧（如用硅和铝脱氧,钢中硅含量在0.3％左右,铝含量在(0.02～0.06％)。镇静钢锭均有缩孔,必须用带保温帽的锭模浇铸。轧制后经过切头，钢锭成坯率为85～89％。要求成分均匀、组织致密的钢材采用这种钢锭。镇静钢采用上大下小带保温帽的铸模。近年广泛采用发热保温帽和隔热板保温帽等以提高成坯率。 沸腾钢钢液中含氧量较高(0.02～0.04％)、在锭模中发生强烈碳氧反应、生成一氧化碳气泡，使钢液在模中沸腾而得名。这种钢凝固一开始，气泡就形成并上浮。钢锭表皮凝固成含铁较纯的壳层。当表层达到所要求的厚度时，在钢锭顶部加上盖板，使顶部凝固，阻止气泡继续逸出；也可在顶部加入硅铁、铝等脱氧进行化学封顶；也有用瓶口式锭模进行封顶。另一种方法是在钢液凝固成表面层后即向整体钢液中加铝脱氧，这种钢锭称为外沸内镇钢。沸腾钢一般采用上小下大敞开式的瓶口式铸模。沸腾钢锭成坯率高达90～92％，主要用于低碳钢。 半镇静钢介于镇静钢和沸腾钢之间的钢种。这种钢内部气体少，结构接近于镇静钢。半镇静钢浇铸初期不产生气泡，当顶部自然凝固封顶后（可采用瓶口模促进封顶），由于钢液中碳和氧的富集和温度降低，促使在钢锭顶部产生少量一氧化碳气泡，填充整个钢液的凝固收缩空间。因此，可得到与沸腾钢相近的钢锭成坯率。半镇静钢主要用于中等碳含量和中等质量的结构钢，所用铸模一般为敞开式上小下大型。 浇铸工艺和设备炼钢炉炼成的钢液先注入盛钢桶。桶中钢液经底部的铸口注入锭模。开闭铸口用塞棒，近年来多改用滑动水口。 浇铸方法钢锭浇铸分上铸法(图2)和下铸法（图3）两种。上铸钢锭一般内部结构较好，夹杂物较少，操作费用较低；下铸钢锭表面质量良好，但由于通过中注管和汤道使钢中夹杂物增多。
连铸工艺流程介绍 将高温钢水浇注到一个个得钢锭模内,而就是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有“活底”(叫引锭头)得铜模内(叫结晶器),钢水很快与“活底”凝结在一起,待钢水凝固成一定厚度得坯壳后,就从铜模得下端拉出“活底”,这样已凝固成一定厚度得铸坯就会连续地从水冷结晶器内被拉出来,在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯得铸坯,一边走一边凝固,直到完全凝固。待铸坯完全凝固后,用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸得钢坯。这种把高温钢水直接浇注成钢坯得新工艺,就叫连续铸钢。 【导读】:转炉生产出来得钢水经过精炼炉精炼以后,需要将钢水铸造成不同类型、不同规格得钢坯。连铸工段就就是将精炼后得钢水连续铸造成钢坯得生产工序,主要设备包括回转台、中间包,结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉(以及电炉)炼钢生产得工艺流程,主要工艺设备得工作原理以及控制要求等信息。由于时间得仓促与编辑水平有限,专题中难免出现遗漏或错误得地方,欢迎大家补充指正。
连铸得目得: 将钢水铸造成钢坯。 将装有精炼好钢水得钢包运至回转台,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。结晶器就是连铸机得核心设备之一,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,将结晶器内得铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成一定长度得板坯。 连铸钢水得准备 一、连铸钢水得温度要求: 钢水温度过高得危害: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。 钢水温度过低得危害: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、钢水在钢包中得温度控制: 根据冶炼钢种严格控制出钢温度,使其在较窄得范围内变化;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得整个过程中得温降。 实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度得措施: 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)钢水包得保温 中间包钢水温度得控制 一、浇铸温度得确定
冶 金与材料 第39卷 年产2万吨铸钢件和3.6万吨钢锭的铸造车间设计 栾庆冬，刘 佳 （中国航天系统科学与工程研究院，北京100048） 摘 要：国内某铸造厂年产2万吨铸钢件和3.6万吨钢锭的铸造车间设计。本方案中熔炼工艺采用30t 、10t 电 弧炉各1座，40tLF 钢包精炼炉1座，45t VD/VOD 精炼炉1座，10t 、30t AOD 精炼炉各1座。造型、制芯采用呋喃树脂砂生产工艺，并配备砂再生线。铸件采用抛丸表面处理，经热处理后进行探伤达到成品交验。关键词：铸钢；模铸；车间设计；工艺流程 作者简介：栾庆冬（1984-），男，山东莱芜人，硕士，工程师，研究方向：工程咨询、工艺设计。 国内某铸造厂主要生产石油钻机、蒸汽轮机、水电设备、冶金、矿山设备铸钢件及各类钢锭。现年生产能力铸钢件1.2万吨。拥有三条自动造型生产线和两个手工造型工部。由于旧城改造，需整体搬迁到新工业园区，为进一步提升铸钢件的生产工艺水平、扩大产能、提高铸件质量，新增用地面积240亩，需对铸造车间进行重新设计，文章重点介绍了车间设计中的工艺设备选型及工艺过程，供设计人员参考。 1生产纲领和工作制度 1.1生产纲领 年产2万吨钻机、水电、火电、冶金、矿山机械铸钢件和3.6万吨钢锭生产任务。1.2工作制度 根据《机械工厂年时基数设计标准》：每周5d 工作制，每班8h ，全年工作时间为251d 。熔炼、模铸、造型、砂再生、清理为二班制，热处理为三班制。 2主要生产工艺及流程 铸造车间的主要工艺流程是熔炼、造型、制芯、合箱、浇注、落砂、砂再生、清理、热处理、校验合格后入库。 本项目熔炼工艺路线一：采用电弧炉熔化、LF +VD/VOD 精炼炉熔炼工艺；熔炼工艺路线二：采用电弧炉熔化、 AOD 精炼炉熔炼工艺；造型、制芯均采用呋喃树脂砂生产工艺；旧砂再生采用干法机械搓擦再生工艺。 3主要工艺说明 3.1生产准备工部 本工部主要任务是对冶炼材料进行准备，将准备好的原辅材料在生产前运送到相应的场所。炉料 存储由废钢处理库和备料库两部份组成，主要配备电磁起重机、 气体切割机、电子地衡，配好的炉料料篮由电动平车分别运往熔炼跨内由行车吊运对电炉进行加料。3.2熔炼工部 根据最大钢锭所需钢水量为90t 、最大铸件所需钢水量为150t 和其材质要求选择精炼设备。选用两台电弧炉，其中一台30t 电弧炉（最大出钢水量40t ），另利用原有一台10t 电弧炉和一台10tAOD 精炼炉。为确保一次需提供150t 钢水量，再配备1套40tLF 钢包精炼炉和1套45t VD/VOD 精炼炉及1台30tAOD 精炼炉，可保证采用多包满足最大铸钢件所需钢水量。3.3模铸工部 双真空铸锭工艺：根据生产纲领要求，选用2座90t 真空铸锭室（VC ）、三座50t 真空铸锭室。90tVC 承担50～80t 钢锭制作任务，50tVC 承担20～50t 钢锭制作任务。 90t 级钢锭工艺流程：30t 电炉（30t ）→40tLF →45t VD 熔炼3炉，分3次浇注到90tVC ；50t 级钢锭工艺流程： 30t 电炉（28t ）→40LF →45t VD 熔炼2炉，分2次浇注到50tVC 。3.4造型、制芯工部 造型、制芯采用呋喃树脂砂生产工艺。造型、制芯厂房共为三跨（27＋24＋18）m ，厂房与熔炼跨厂房垂直布置。 27m 主要承担大铸件造型、合箱、浇注，靠近熔炼跨为布置为合箱浇注区，另一端为为造型区，造型采用移动式混砂机造型。 24m 跨为造型生产线跨，造型线是利用原有1条中型线的部份设备如翻转起模机，砂箱等工装，组建1条高速造型圈线，生产率：8型/h ，生产线由1台 第39卷第1期 2019年2月 Vol.39No.1February 2019 冶金与材料M etallurgy and materials 62
模具技术用语 各種模具常用成形方式 accurate die casting 精密壓鑄powder forming 粉末成形calendaring molding 壓延成形powder metal forging 粉末鍛造 cold chamber die casting 冷式壓鑄precision forging 精密鍛造 cold forging 冷鍛press forging 沖鍛compacting molding 粉末壓出成形rocking die forging 搖動鍛造compound molding 複合成形rotary forging 迴轉鍛造compression molding 壓縮成形rotational molding 離心成形 dip mold 浸漬成形rubber molding 橡膠成形encapsulation molding 注入成形sand mold casting 砂模鑄造extrusion molding 擠出成形shell casting 殼模鑄造 foam forming 发泡成形sinter forging 燒結鍛造 forging roll 軋鍛six sides forging 六面鍛造 gravity casting 重力鑄造slush molding 凝塑成形 hollow(blow) molding 中空(吹出)成形squeeze casting 高壓鑄造 hot chamber die casting 熱室壓鑄swaging 擠鍛 hot forging 熱鍛transfer molding 轉送成形 injection molding 射出成形warm forging 溫鍛investment casting 精密鑄造matched die method 對模成形法laminating method 被覆淋膜成形low pressure casting 低壓鑄造 lost wax casting 脫蠟鑄造matched mould thermal forming 對模熱成形模 各式模具分類用語 bismuth mold 鉍鑄模landed plunger mold 有肩柱塞式模具burnishing die 擠光模landed positive mold 有肩全壓式模具button die 鑲入式圓形凹模loading shoe mold 料套式模具center-gated mold 中心澆口式模具loose detail mold 活零件模具 chill mold 冷硬用鑄模loose mold 活動式模具 clod hobbing 冷擠壓製模louvering die 百葉窗沖切模composite dies 複合模具manifold die 分歧管模具counter punch 反凸模modular mold 組合式模具 double stack mold 雙層模具multi-cavity mold 多模穴模具electroformed mold 電鑄成形模multi-gate mold 複式澆口模具expander die 擴徑模offswt bending die 雙折冷彎模具extrusion die 擠出模palletizing die 疊層模 family mold 反套製品模具plaster mold 石膏模 blank through dies 漏件式落料模porous mold 通氣性模具duplicated cavity plate 複板模positive mold 全壓式模具fantail die 扇尾形模具pressure die 壓緊模 fishtail die 魚尾形模具profile die 輪廓模 flash mold 溢料式模具progressive die 順序模 gypsum mold 石膏鑄模protable mold 手提式模具 hot-runner mold 熱流道模具prototype mold 雛形試驗模具ingot mold 鋼錠模punching die 落料模 lancing die 切口模raising(embossing) 壓花起伏成形
1.自由锻工艺规程一般包括以下内容：(1)根据零件图绘制锻件图(2)确定坯料的质量和尺寸(3)制定变形工艺和确定锻造比(4)选择锻造设备(5)确定锻造温度范围，制定坯料加热和锻件冷却规范(6)制定锻件热处理规范(7)制定锻件的技术条件和检验要求(8)填写工艺规程卡片等。 2.冷锭加热规范：加热过程分为预热、加热、均热。保温目的(1)低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差，防止因温度应力而引起破裂(2)中温800~810°C 保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差，减小温度应力，并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减小氧化，脱碳，甚至过热过烧。(3)锻造高温下的保温，是为了防止坯料中心温度过低，引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性，减少变形不均。 3.确定锻造比：锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中，锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比，即 (Ao,Do,Ho,和A,D,H,分别为锻件锻造前后的截面积，直径和高度) 4.三拐曲轴的锻造过程：锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长错移和扭转。锻造曲轴时应尽可能采用那些不切断纤维和不使用钢材心部材料外露的工艺方案，当生产批量较大且条件允许时，应尽量采用全纤维锻造。另外，扭转时，尽量采用小角度扭转。 过程：(1)下料(2)压槽<卡出II段>(3)错移<压出II拐扁方>(4)压槽
龙成钢铁集团公司48/43吨大钢锭设计说明书 辽宁科技大学冶金工程技术中心 2008-5-20
龙成钢铁集团公司48/43吨大钢锭设计 一．项目概况和设计要求 龙成钢铁集团为了生产特殊钢种、特厚、特重钢板，拟开发45-50吨特大钢锭。现厂冶炼、浇铸、加热、轧制的基本条件如下： 1. 转炉、LF、RH工称容量100吨，可以保证生产纯净钢和特种钢的需要。 2.钢锭采用坑铸或车铸，铸锭、整脱模现场场地满足铸锭要求（年产量约100 万吨）。 3.钢锭采用均热炉或车底式室状炉加热，均热炉炉膛尺寸8x3.9x 4.9米，采用 高炉、转炉混合煤气加热。 4.均热跨间钳式吊车吨位，主钩45吨，副钩50吨，主钩升起最大高度10米， 夹钳开度2200/800mm。 5.受锭、运锭辊道宽2500mm，轧机前后辊道宽3800mm。 6.轧机高压水除鳞箱内腔高1300mm，水压25MPa。 7.轧机前立辊开度3800/1200mm，最大轧制力700吨，电机功率2x1500kW。 8.轧机前后延伸辊道间距800mm。 9.厚板轧机工作辊直径1120/1020mm，辊身长3800mm，支撑辊直径 2200/2000mm，辊身长3700mm，轧机最大开口度1100mm，电机功率2x7000kW，最大轧制力8000吨，转速0-40-90rpm。 10.四辊轧机和立辊轧机间距4800mm，不形成连轧。 11.精整吊车吨位15+15吨，桥式双钩电磁挂梁吊车。 12.11辊矫直机，矫直钢板厚6-120mm，钢板长度4000-42000mm，最大矫直力 3500吨。 13.液压铡刀式双边剪，剪切钢板厚6-50mm。 14.预留超声波探伤装置。 15.热处理设备：辊底式常化炉，辊底式淬火炉各一座，外部机械化炉8座，车 底式加热炉3座。 16.粗轧机和精轧机间距120.26米，精轧机与矫直机间距108.55米。
铸钢 来自维客 Jump to: navigation, search 铸钢 cast steel 钢液注入一定形状的金属或耐火材料的型腔中冷凝成的钢制品。在铸造组织状态下直接使用，称铸钢件。1740年,英国亨茨曼(B.Huntsman)发明了坩埚炼钢法,首次炼出可以浇铸的液体钢。1845年菲舍尔(J.C.Fischer)用液体钢铸造马蹄铁在英国取得专利权，开创了铸钢技术。目前一些工业国家铸钢件的产量大约占钢的总产量2％左右，苏联约占6％。铁路、建筑、冶金机械、重型矿山机械、船舶等制造部门是使用钢铸件最多的行业。 铸钢与变形钢材相比,主要优点有:①铸钢件较少受尺寸、形状和重量的限制，单重可以从几克(如假牙)到几百吨，且易于铸成用其他加工成型方法难以得到的复杂形状。②铸钢件可以减少机械切削加工量，提高金属利用率。③使难以进行塑性变形和切削加工的合金钢成形。④一般锻轧材的轴向性能和横向性能差别较大，铸钢则没有这种方向性。⑤铸钢的晶粒比变形钢材粗大，某些高合金耐热铸钢的高温强度和抗蠕变性能比锻轧材更高。铸钢中存在疏松、偏析、收缩、气泡、夹杂、粗晶等缺陷。铸钢中这些缺陷既不象变形钢材可在锻轧加工过程中被焊合或细化，也不能用冷加工强化的方法提高性能。因而它的力学性能（主要是塑性和韧性），一般要比同钢种的锻轧材低一些，部件愈大，差异愈大。至于耐磨性、焊接性、被切削性等则与锻轧材无明显区别。 铸钢件应用广泛，美国1960～1969年钢铸件的应用在各部门之间分配情况如下： 铁路40.1％汽车工业 6.81％ 建筑12.28％石油 5.31％ 轧钢8.37％其他19.3％ 采矿7.83％ 铸钢分碳铸钢与合金铸钢。①碳铸钢的化学成分(%)通常为:C 0.12～0.62，Si 0.20～0.45，Mn0.35～0.80，P≤0.06,S≤0.06,而碳的含量对机械性能起着决定性作用。碳铸钢的抗拉强度在38～70kgf/mm2，伸长率在12～15％之间。②合金铸钢按合金元素的含量分为低合金铸钢、高合金铸钢和中合金铸钢。低合金铸钢含合金元素总量小于2.5％,加入合金元素，可使力学性能提高。高合金铸钢含合金元素总量大于10％，加入合金元素可使铸钢件具有某些特殊性能（如耐磨、耐蚀、不锈、耐热等）。如含铬 13％的不锈钢和含锰 13％的耐磨高锰钢，都是典型的高合金铸钢。中合金铸钢的合金元素含量在2.5～10.0％之间,与低合金或高合金铸钢相比，优越性不大，很少应用。合金铸钢在整个铸钢中的比重逐渐增长，70年代在工业发达国家已占30％以上。 铸钢生产工艺，依据所要求的铸钢件的尺寸、精度、表面光滑程度和内部组织可选用相应的金属铸造方法。连续铸造因具有独特的优越性，在冶金工业中已广泛地用以代替一般的钢锭模铸。
钢锭模设计相关资料 大型锻件的生产从冶炼、铸锭、锻造、锻后热处理到性能热处理，要经过许多道工序，每一道工序都影响着锻件的质量，稍有偏差就可能引起缺陷。钢锭的质量自然是保证锻件质量的先决条件，钢锭的质量主要表现在纯净性，致密性和均匀性三个方面。 钢锭模是生产钢锭的重要冶金附具。在设计钢锭模时，要同时考虑炼钢生产和锻造生产的两方面要求。一方面钢锭模的尺寸和形状必须保证生产出优质的钢锭，另一方面钢锭的尺寸和形状必须保证后续锻造有较高的生产率。 一：钢锭模的基础设计参数 1、钢锭模棱数：钢锭断面应尽可能接近产品的形状。产品为轴类、套筒等，选用多边形断面钢锭。随着钢锭大型化发展，为了均匀偏析带，棱边有增多趋势。增加棱边可减少棱角处偏析，而且增加了周长与横截面之比，钢锭不易产生裂纹。如日本制钢所高径比1～1.5的大于300吨钢锭有24个棱边。 2、高径比（H/D）：高径比过大，如采用上注法，浇注时由于钢水飞溅严重，降增加钢锭表面结疤和皮下气泡；钢锭静压力也大，容易形成下部纵向裂纹；并且钢液的非金属夹杂不易浮起，气泡不易排出，内部缩孔疏松缺陷比较严重。增加高径比，单位体积钢液冷却表面积大，钢锭凝固速度增加，A型偏析减少。高径比过小，钢液中夹杂物较易上浮，V型偏析程度小，但A型偏析发展严重。钢锭模高径比有减小的趋势。 3、锥度：这里指锭身一侧的斜度。当锥度为1～1.5％时，脱模已没有问题。锥度大对防治缩孔缺陷有利，可以减轻和消除V型偏析，保证钢锭中心部分致密。但锥度太大，会使柱状晶过于粗大而影响锻造性能。近年国外钢锭有大锥度趋势。法国克鲁索公司用于汽轮机的190吨钢锭锥度9％，英国钢公司的95吨钢锭的锥度为10.2％，原苏联重机建议大型钢锭的锥度采用13～16％。 4、钢锭模的外形与壁厚：外形有三种：多边形、圆形、波纹形。壁厚设计要使激冷层有一定厚度，从而防止钢锭表面裂纹，还要使钢锭模有足够的寿命，降低模耗。过厚的钢锭模没有必要。 为使钢锭凝固自下而上，一般下部厚上部薄。钢锭模外壁采用倒锥度。棱角壁厚与面壁壁厚比值最好>0.8。
《工程材料及其成形基础》课程总复习（参考） （上册） 一、单项选择题 （每小题×分，在备选答案中只有一个是正确的，将其选出并把它的标号写在题后表格内） 1.常用的工程强度判据有：（） A.Rm B.A. C.HB D.αk 2.适用HRC测定硬度的材料有：（） A.ZL102 B.HT150 C.60Si2Mn D.Q235. 3.下列不属于影响金属晶粒粗细的因素是：（） A.晶核数目； B.材料硬度； C.变质剂增加； D.冷却速度。 4.Fe3C具有：（） A.体心立方晶格； B.面心立方晶格； B. C.密排六方晶格； D.复杂斜方晶格。 5.P+Fe3C称为：（） A.Ld; B.Fe3C; C.Ld’; D.A 6.钳工实习中挫小锤用的板锉是用（）制造的。 A.W18Cr4V; B.Q235; C.T12A; D.2Cr13. ７.减速器蜗轮应选用材料为：（） A.ZCuSn10Pb1; B.1Cr18Ni9; C.9Mn2V; D.38CrMoAlA. 8.保温杯选用不锈钢制造是基于（）考虑。 A.满足工作要求； B.满足工艺要求； C.提高性价比值； D.我国资源富有。
9.一般车床主轴半精加工后经过淬火又配以（）处理。 A.低温回火； B.中温回火； C.高温回火； D.正火。 10.消除工件加工硬化现象应选用的热处理方法为（） A.完全退火； B.球化退火； C.去应力退火； D.再结晶退火。 11.如下铸造方法中充型能力最差的为（）： A.压力铸造； B.低压铸造； C.离心铸造； D.砂型铸造。 12.造成铸件外廓尺寸减小的原因是：（） A.液态收缩； B.凝固收缩； C.糊状收缩； D.固态收缩。 13.对用于静载荷下要求高强度、高耐磨性或高气密性铸件，特别是厚大件应选用：（） A.ZG200-400; B.QT700-2; C.HT300; D.KTH370-15. 14.大型柴油机缸盖、钢锭模、金属型应选用（）制造。 A.ZG270-500; B.RuT-400 ; C.QT400-18; D.HT350. 15.对零件图上不要求加工的孔、槽，可铸出尺寸为（）： A.30～50； B.15～20； C.12～15； D.无论大小。 16.机器造型工艺特点为（）： A.环芯两箱造型； B.模板两箱造型； C.无芯三箱造型； D.无箱造型。 17.大口径的煤气管道多用球墨铸铁，使用（）法。 A.重力连续铸造； B.低压铸造； C.离心铸造； D.金属型铸造。 18.常用铸造方法中生产率最高的为：（） A.砂型铸造； B.熔模铸造； C.压力铸造； D.离心铸造。
特殊钢厂锻钢车间设计 利用锻压设备对特殊钢锭进行开坯或成材的车间设计。锻钢车间主要生产小批量、多品种、较大规格的特殊钢锻材；并生产部分难以轧制、塑性低、变形抗力大的高合金钢坯； 在有较大锻压设备时，还可生产部分特殊钢锻件。锻钢产品用于冶金、机械、电子、石油、化工、航空、军工和原子能等工业部门。 简史 1842年英国制造了第一台蒸汽锤，使锻造生产进入应用动力的时代。1949年中国建成装备蒸汽锤的特殊钢厂锻钢车间。蒸汽锤适于生产供轧薄板坯和小规格锻材，但其锭型较小，产品表面粗糙不平，加工余量大。随着工业特别是航空工业的发展，需要用规格更大的高合金钢锭(镍基合金或钛合金)进行锻造，才能满足对产品规格和质量的要求，同时对产品的表面精度也提出了更高的要求。蒸汽锤已不能适应。从20世纪50年代开始，瑞典、英国、德国、美国、日本等国陆续采用快锻压机，不仅行程次数高，还实现尺寸精度控制和辅助工序机械化，以及与锻造操作机联合锻造。适应了较大高合金钢锭型快速锻造变形要求，并可获得高精度的锻件，提高了成材率和生产率。因此，在20世纪70年代后期，快锻压机得到了广泛的应用。例如1967年5月在瑞典乌得霍尔姆公司(Uddehlm-aktiebolag)的哈格福尔斯(Hagfors)工厂安装了一台联邦德国德马克液压设备制造公司设计和制造的30MN快锻液压机，主要产品是锻造高合金钢、工具钢、不锈钢、特殊合金的180～850mm方坯、200～900mm的圆坯和1850mm 宽的板坯。原料为重1～45t，直径400～1900mm的钢锭；直径为600～1000mm，长达4500mm的电渣重熔钢锭和扁锭。在同一时期，奥地利和联邦德国还发展了一种机械传动和液压传动的径向锻造的精锻机。用于特殊钢生产的卧式精锻机，可以把钢锭锻成高精度的方、圆或扁形棒材或轴类件，并能减少后部工序的加工余量。精锻机锻造，锻件处于两向压应力状态下，可避免表面裂纹；其高速变形产生的热量能抵消热辐射散热量，可在一火内将钢锭锻至成品，因此较快锻压机更适合高合金钢的锻造。通常，精锻机的生产率、产品成材率较快锻压机可得到进一步提高，但其锭型断面受锤头开口度的限制。近几年，快锻压机和精锻机的联合作业，在国外的特殊钢厂受到重视，这样能够发挥快锻压机大锭开坯和精锻机一火成材的特点，生产大型轴类锻件。中国从1980年前后建设安装了20～25MN的快锻压机和3.4～14MN精锻机，如某钢厂在1986年建成具有20MN快锻压机和10MN精锻机的现代化的锻钢车间，使中国特殊钢生产技术达到世界先进水平。 20世纪70年代奥地利的生产技术和机器制造有限公司(简称GFM)又将精锻工艺发展成精锻一轧制工艺，直接将连铸小方坯锻轧成棒材，具有占地小，投资少的优点。 设计规模与产品方案锻钢车间设计规模一般为年产量20000～100000t。产品方案应区分不同品种产品的代表钢种、断面形状、规格范围、交货状态及产品标准等要求。 锻钢车间的产品品种以锻材为主，还可承担部分高合金钢轧钢用坯和部分特殊钢锻件