连铸技术发展现状综述
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《连续铸钢》论文
论文题目:连铸技术发展现状综述
作 者: ___________________________
专 业 名 称: ___________________________
指 导 教 师: ___________________________
李昌齐 冶金工程 刘宇雁
连铸技术发展现状综述
李昌齐
(08冶金1班0861107143)
摘要:阐述了我国连铸技术的发展状况及其与工业发达国家之间的差距,系统地归纳和总结了连铸设备及其关键技术,并就今后我国连铸技术的发展方向进行了探讨。
关键词:连铸技术;连铸设备;发展现状
引言
连铸是把液态钢用连铸机浇注、冷凝、切割而直接得到铸坯的工艺。它是连接炼钢和轧钢的中间环节,是炼钢生产厂(或车间)的重要组成部分。一台连铸机主要是由盛钢桶、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。连铸技术的应用彻底改变了炼钢车间的生产流程和物流控制,为车间生产的连续化、自动化和信息技术的应用以及大幅度改善环境和提高产品质量提供了条件。此外,连铸技术的发展,还会带动冶金系统其他行业的发展,对企业组织结构和产品结构的简化与优化有着重要的促进作用。
1 连铸技术
1.1连铸和模铸的比较优点
图1是模铸工艺流程和连铸工艺流程的比较。可以看出二者的根本差别在于模铸是在间断情况下,把一炉钢水浇铸成多根钢锭,脱模之后经初轧机开坯得到钢坯;而连铸过程是在连续状态下,钢液释放显热和潜热,并逐渐凝固成一定形状铸坯的工艺过程。[1]钢在这种由液态向固态的转变过程中,体系内存在动量、热量和质量的传输,相变、外力和应力引起的变形,这些过程均十分复杂,往往耦合进行或相互影响。[2]
连铸工艺具有如下优点[3]:
(1)简化了铸坯生产的工艺流程,省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开坯工序。流程基建投资可节省40%,占地面积可减少30%,操作费用可节省40%,耐火材料的消耗可减少15%。
(2)提高了金属收得率,集中表现在两方面一是大幅度减少了钢坯的切头切尾损失;二是可生产出的铸坯最接近最终产品形状,省去了模铸工艺的加热开坯工序,减少金属损失。总体讲,连铸造工艺相对模铸工艺可提高金属收得率约9%。
(3)降低了生产过程能耗,采用连铸工艺,可省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗。可节省能耗1/4~1/2。
(4)提高了生产过程的机械化、自动化水平,节省了劳动力,为提高劳动生产率创造了有利条件,并可进行企业的现代化管理升级。
1.2我国连铸技术的发展状况
我国从50年代开始研究连铸技术。1957~1959期间先后建成三台立式连铸机。1964年重庆钢铁厂建成一台板坯弧形连铸机,这是世界上工业应用最早的弧形连铸机之一。80年代后,我国连铸技术进入新的发展时期,从国外引进了一批先进水平的小方坯、板坯和水平连铸机。80年代中期,我国拥有了第一个全连铸钢厂——武钢第二炼钢厂。近年来,我国连铸技术飞速发展,到2005年,全国除海南、宁夏、西藏外,其他各省(市、自治区)都有了连铸生产,连铸比已经达到了97.5%。目前,我国的钢铁冶金工艺水平达到了世界中上等水平。[4]
2 连铸工艺参数
连铸机的主要参数是决定设备性能和规格的基本因素, 也是设备选型和机械设计的主要依据。主要工艺参数包括:
(1)铸坯断面, 是确定连铸机型和功能的设计依据既要考虑炼钢炉容量及连铸机的生产能力, 又要考虑轧钢机规格和铸坯断面的关系, 以确保铸坯质量的最小最经
济断面。
(2)拉速。拉速(m/min)或注速(kg/min·流)是连铸机生产能力的标志, 是生产操作中的重要控制参数:受设备条件(冶金长度)、安全浇注(防止漏钢)及铸坯质量(内裂、偏析)等诸因素的限制, 拉速不能太大。
(3)冶金长度, 即铸坯的液心长度它是以最大拉速浇注最厚铸坯时钢液从结晶
器液面开始至全部凝固完毕时的长度。它是确定弧形连铸机半径和二次冷却区长度的一个重要工艺参数。
(4)弧形连铸机的半径, 是指外弧的半径。它是决定设备高度和铸坯厚度的重要参数。
(5)铸机流数。在钢包容量一定的条件下, 在浇注时间、铸坯断面及拉速确定后, 即可确定铸机流数, 以协调冶炼和连铸的匹配关系。[1]
3连铸机的主体设备及现状
连铸机的发展大致经历了立式--立弯式--弧形--超低头形--水平等几个阶段。每种机型都各有其特点,有它最适应的范围,还没有一种机型可完全取代其他机型。按铸流几何轨迹形式又可分为:立式、立弯式、弧形。
连续铸钢机是一套庞大而复杂的设备, 可以分为主体设备、辅助设备、工艺性设备及自动控制与检测仪表等四部分。
主休设备包括:浇钢设备、钢包及其承载设备、中间包及中间包车、结晶器及其振动装置、二次冷却及其支导装置、拉矫机、引锭装置和切割装置。辅助设备包括:铸坯输送辊道、精整设备及铸坯打印, 堆放设备等。
3.1钢包支承
钢包支承可以用吊车、固定座架、钢包车或回转台。回转台可以较少换包时间,有利于实现多炉连浇,同时回转台本身也可以完成异跨运输。[5]钢包回转台工作时,出钢跨一侧的吊车将盛满钢水的钢包吊放到回转台的接包支撑架上,然后回转台旋转180度,将钢包转到连铸跨中间包上方的浇注位置进行浇注。浇注完毕,再把空包转出的同时,又把另一个盛满钢水的钢包旋转到浇注位置,这样就可以快速更换钢包,实现多炉连浇。[2]随着连铸技术的发展,钢包回转台有功能更齐全的双臂摇摆式回转台和多功能回转台。
钢包回转台的关键技术有:钢包加盖,单包升降系统,钢包称量系统,防氧化保护浇注系统,钢包下渣检测系统,钢包倾斜机构,长水口自动安装系统,钢水质量控制系统,钢水温度控制检测系统,钢包吹氩搅拌系统,回转驱动采用液压马达的新型驱动系统。[6]
3.2中间包和中间包车
中间包是用来承接钢包钢水的过渡装置,主要功能是减少钢水的静压力, 使钢流平