连铸工艺详解
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连铸的原理
连铸是一种先进的铸造工艺,它通过在同一设备上连续进行浇铸和凝固,实现了铸坯的一次成型,大大提高了生产效率和产品质量。
连铸的原理主要包括连续浇铸、连续凝固和连续切割三个方面。
首先,连续浇铸是指在连铸设备上通过连续浇注熔融金属,使金属液不间断地流入结晶器中。
这样可以避免浇注过程中的温度变化和氧化,保证了金属液的纯净度和温度稳定性。
同时,连续浇铸还可以减少浇注过程中的气体夹杂和金属液的氧化,提高了产品的内部质量。
其次,连续凝固是指在结晶器中,熔融金属通过连续往复的凝固过程,逐渐形成固态铸坯。
在这个过程中,结晶器内部的冷却系统不断地将热量带走,使金属液逐渐凝固成固态金属。
通过控制结晶器的温度和冷却速度,可以实现对铸坯组织和性能的精确控制,从而获得更高质量的产品。
最后,连续切割是指在连铸设备的出口处,通过连续的切割装置将凝固成型的铸坯切割成所需长度的产品。
这样可以避免传统浇铸中的冷却等待时间,提高了生产效率。
同时,连续切割还可以减少铸坯表面的氧化和变形,保证了产品的表面质量和尺寸精度。
总的来说,连铸的原理是通过连续浇铸、连续凝固和连续切割,实现了铸坯的一次成型,大大提高了生产效率和产品质量。
这种先进的铸造工艺在现代工业生产中得到了广泛应用,为各种金属制品的生产提供了可靠的技术保障。
连铸工艺与设备连铸的工艺流程与设备连铸工艺是现代钢铁产业中的一种重要工艺,用于生产连续坯料,取代了传统的铸造方法。
连铸工艺可以提高产能和质量,并减少能源消耗。
连铸工艺的基本流程包括:熔炼、净化、调质、铸型和冷却。
下面将详细介绍每个步骤以及所使用的设备。
1.熔炼:连铸工艺的第一步是将原料熔化成液态金属。
通常使用高炉或电炉进行熔炼。
高炉熔炼常用于大规模连铸生产,而电炉熔炼常用于小规模生产和特殊钢种。
2.净化:熔化后的金属通常含有杂质,如硫、氧化物和杂质金属。
净化的目的是去除这些杂质,提高金属的质量。
常用的净化方法包括氧气吹炼、脱氧剂和渣化剂的添加。
3.调质:连铸生产中的钢种通常需要具有特定的性能,如强度和韧性。
为了实现这些性能要求,可以通过加入一定比例的合金元素进行调质。
调质可以通过在熔炼过程中添加合金元素,也可以在连铸过程中通过急冷或深冷处理实现。
4.铸型:连铸工艺的核心步骤是将熔化的金属倒入连续铸模中,并形成连续坯料。
连铸机是实现这一步骤的关键设备。
连铸机通常由铸模、浇注系统、冷却系统和收缩系统等组成。
-铸模:铸模是用于形成坯料形状的关键部分,通常由耐火材料制成。
铸模由多个细长的连续铸模组成,形成钢坯的形状。
铸模的冷却系统用于控制钢坯的温度和形状。
-浇注系统:浇注系统用于将熔化金属引入铸模,通常由浇注槽、分流器和导流板等组成。
浇注系统的设计和控制是影响连铸质量的重要因素。
-冷却系统:连铸过程中,冷却系统起到冷却钢坯并凝固的作用,以形成坯料。
连铸机的冷却系统通常由冷却水道和冷却喷嘴组成。
-收缩系统:收缩系统用于控制钢坯在冷却过程中的收缩,以避免出现内部缺陷。
收缩系统通常包括伸缩器、定位器和收缩量控制装置。
5.冷却:连铸过程中,钢坯会在铸模和冷却系统中逐渐凝固,并形成连续坯料。
冷却过程中,冷却水道和冷却喷嘴将水喷洒到钢坯上,以加快冷却速度和均匀性。
总结来说,连铸工艺是通过将熔融金属倒入连续铸模中,利用连铸机的浇注系统和冷却系统,控制金属的凝固和收缩过程,最终获得连续坯料。
连铸工艺知识点总结一、概述连铸是指在一台设备上同时进行浇铸和凝固过程的一种工艺。
它可以大幅度提高生产效率,减少材料浪费,提高产品质量。
在现代工业中,连铸工艺已经被广泛应用于钢铁、铝、铜等金属的生产中,成为了重要的生产工艺之一。
二、连铸的原理连铸的基本原理是利用连铸机,在一个连续的过程中,将金属液直接浇注至坯料模具中,然后通过顺序凝固、切割、堆垛等工序,最终产生坯料产品。
整个连铸过程中,金属液会先经过结晶器的处理,实现坯料的凝固,在这个过程中,还会进行一系列的拉伸、抽拉和冷却等操作,使得坯料的形状和尺寸得以控制和稳定。
三、连铸的优势1. 提高生产效率:相对于传统浇铸工艺,连铸可以大幅度提高生产效率。
因为它可以在同一个设备上连续进行浇铸和凝固过程,减少了生产过程中的空闲时间,从而实现了生产效率的提升。
2. 减少材料浪费:连铸工艺可以减少金属的二次加工过程,大大减少了金属的浪费,减少了材料的消耗,同时也减少了对环境的污染。
3. 提高产品质量:由于连铸工艺可以控制金属的凝固过程,使得坯料的材料结构更加均匀,从而提高了产品的质量。
4. 节省能源:相对于传统的浇铸工艺,连铸工艺可以在生产过程中更好地利用能源,降低能源的消耗。
四、连铸的工艺流程1. 铸坯模具的准备:连铸的第一步是准备好适用于连铸工艺的铸坯模具,通常采用的是一种特殊的铸坯模具,可以确保坯料的形状和尺寸的准确度。
2. 结晶器处理:在连铸的过程中,金属液会通过结晶器进行处理,实现坯料的凝固。
3. 拉伸、抽拉和冷却:在结晶器处理完后,金属液会经过一系列的拉伸、抽拉和冷却等操作,以控制坯料的形状和尺寸。
4. 切割和堆垛:最后,坯料会被切割为所需的尺寸,然后进行堆垛,完成整个连铸工艺的过程。
五、连铸的应用领域1. 钢铁生产:连铸工艺在钢铁生产中得到了广泛的应用,可以高效地生产出各种规格的钢铁坯料。
2. 铝合金生产:在铝合金生产中,连铸工艺可以提高产品质量,降低生产成本。
板坯连铸知识板坯连铸是一种连铸工艺,它可以制造出高品质、高精度的钢板,是一种常规的钢铁生产方式。
在连铸生产中,熔融金属被直接浇铸成板坯,在一系列冷却和固化过程中,金属从液态变为固态,形成钢板。
在连铸生产过程中,板坯的质量与工艺密切相关,下面将介绍一些板坯连铸的基础知识。
1.板坯的定义板坯是指在板坯连铸机上铸造出来的钢板,通常是长方形或方形的形状。
板坯可以被进一步加工成钢板、薄板、钢卷等形式。
2.板坯连铸机的组成板坯连铸机主要由铸造机、结晶器、冷却水系统、张力控制系统、控制系统等组成。
铸造机是板坯连铸生产线上最重要的设备,主要作用是将液态钢倒入结晶器中。
结晶器是实现板坯连铸的最核心部分,它是一个特殊的容器,以带水套管的结构为主,将熔融金属逐渐冷却并凝固为板坯。
冷却水系统是板坯连铸机的另一个关键部分,它在整个连铸过程中负责冷却结晶器和板坯,以控制铸坯的冷却速度。
张力控制系统则负责保证铸造过程中张力的稳定性,以避免铸坯因张力过大或过小导致开裂或变形等问题。
3.板坯连铸的工艺流程板坯连铸工艺流程通常由六个步骤组成,分别是:铸造、结晶、轧制、切割、冷却和包装。
首先,液态钢从炉子倒到铸造机中,通过一系列的管路和阀门控制进入结晶器。
在结晶器中,金属开始冷却,逐渐凝固,形成板坯。
板坯在结晶器内行进一段距离,在此过程中,金属与结晶器内水的热交换促使板坯表面形成一层含氧化铁的皮层。
然后,板坯进入轧机进行轧制,这个过程将板坯加工成目标尺寸。
板坯经过轧制后,进入切割机,在切割机内被切割成一束束相同长度的板坯,最后被转移到冷却室,通过一系列的冷却和固化过程,金属从液态变为固态。
最后,板坯被包装转移到存储区,进行质量检测和备货。
相比于传统的钢铁加工方式,板坯连铸具有以下优点:① 高效率:板坯连铸可以在非常快的时间内生产出大量的钢板,大大提高了生产效率。
② 高质量:板坯连铸的结晶器和冷却水系统能够控制铸坯冷却过程中的温度和速度,从而保证了铸坯的质量。
连铸连轧工艺流程简介连铸连轧是一种常用的金属加工工艺,用于生产钢材和铝材等金属材料。
它通过连续的铸造和轧制过程,将金属坯料逐步加工成所需的形状和尺寸。
本文将对连铸连轧工艺流程进行简要介绍。
连铸连轧工艺流程一般包括连铸、连轧和冷却三个主要阶段。
在连铸阶段,金属熔融后被注入连铸机的铸模中。
连铸机通过旋转或摆动的方式,将熔融金属逐渐冷却凝固,形成连续的坯料。
连铸机通常由多根连续运转的结晶器组成,以保持铸坯的连续性。
连铸后的坯料通常具有较大的横截面积和较短的长度。
在连铸完成后,坯料将被送入连轧机进行进一步加工。
连轧机通常包括多个辊道,其中辊道之间的间隙逐渐减小。
坯料通过辊道的作用,逐渐被加工成所需的形状和尺寸。
连轧机通常由多个辊道和辊筒组成,以确保金属坯料的连续性和均匀性。
连轧机的作用是将坯料逐步压制和延展,同时使其产生塑性变形,从而改变其形状和尺寸。
在连轧完成后,金属材料通常需要进行冷却处理。
冷却的目的是使金属材料在加工过程中产生的热量迅速散发,从而避免材料的过热和变形。
冷却通常通过喷水或其他冷却介质的方式进行。
冷却后的金属材料可以进一步进行切割、打磨和检验等后续处理,以满足不同的应用要求。
连铸连轧工艺具有高效、快速和节能的特点,广泛应用于钢铁和有色金属行业。
它可以将金属原料迅速转化为所需的成品,并具有较高的生产效率和质量稳定性。
连铸连轧工艺还可以通过控制温度、压力和速度等参数,实现对金属材料力学性能和表面质量的调控。
然而,连铸连轧工艺也存在一些问题和挑战。
例如,金属材料在连轧过程中容易产生内应力和组织不均匀等问题,这可能会影响材料的机械性能和加工性能。
此外,连铸连轧工艺对设备的要求较高,需要保证设备的稳定性和可靠性,以确保加工过程的连续性和一致性。
连铸连轧工艺是一种重要的金属加工工艺,通过连续的铸造和轧制过程,将金属坯料加工为所需的形状和尺寸。
它具有高效、快速和节能的特点,广泛应用于钢铁和有色金属行业。
连铸工艺流程
连铸工艺是一种常用的金属材料制备工艺,其流程包括原料准备、熔炼、连铸成型、冷却固化等多个环节。
下面将详细介绍连铸工艺的流程。
首先,原料准备是整个连铸工艺的第一步。
在这一阶段,需要准备好金属原料和辅助材料。
金属原料通常是铜、铝、钢等金属,而辅助材料包括熔剂、保护剂、脱氧剂等。
这些原料的准备工作需要严格按照配比要求进行,以确保后续工艺的顺利进行。
其次,熔炼是连铸工艺的核心环节之一。
在熔炼过程中,金属原料和辅助材料被加热至熔化状态,形成熔融金属。
这一过程通常在熔炼炉中进行,炉内温度和熔炼时间需要严格控制,以保证熔炼后的金属液质量符合要求。
接下来是连铸成型。
在连铸成型阶段,熔融金属通过连铸机的浇铸口进入连铸模具,经过一系列的冷却和凝固过程,最终形成连铸坯。
这一过程需要注意连铸速度、冷却水流量等参数的控制,以确保连铸坯的成型质量。
最后是冷却固化。
连铸坯在成型后需要经过一定时间的冷却固
化过程,使其内部结构逐渐凝固成型。
这一过程需要注意控制冷却
速度和固化时间,以确保连铸坯的内部组织和性能达到要求。
总的来说,连铸工艺流程包括原料准备、熔炼、连铸成型和冷
却固化等多个环节,每个环节都需要严格控制各项参数,以确保最
终产品的质量。
希望本文能够对连铸工艺流程有所了解,谢谢阅读。
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。 钢种类别 过热度 非合金结构钢 10-20℃ 铝镇静深冲钢 15-25℃ 高碳、低合金钢 5-15℃ 四、 出钢温度的确定 钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程: △T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5 △T1出钢过程的温降; △T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降 (1.0~1.5℃/min); △T3钢包精炼过程的温降(6~10℃/min); △T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5~1.2℃/min); △T5钢水从钢包注入中间包的温降。 T出钢 = T浇+△T总 控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上,根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。
拉速的确定和控制 一、拉速控制作用: 拉速定义: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。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速。
二、拉速确定原则: 确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的静压力而不破裂,对于参数一定的结晶器,拉速高时,坯壳薄;反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般,拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。
影响因素:钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。 1)机身长度的限制 根据凝固的平方根定律,铸坯完全凝固时达到的厚度:
又机身长度: 得到拉速: 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,所以限制了拉速的提高。
3)结晶器导热能力的限制 根据结晶器散热量计算出,最高浇注速度: 板坯为2.5米/分 方坯为3-4米/分 4)拉坯速度对铸坯质量的影响 (1)降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析 (2)提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂 (3)为防止矫直裂纹,拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避开钢的热脆区。 5)钢水过热度的影响 一般连铸规定允许最大的钢水过热度,在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高,如图1所示。
6)钢种影响: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。 图1 拉速与温度对应表 第四节 铸坯冷却的控制 钢水在结晶器内的冷却即一冷确定,其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量,如图2所示。 图2 钢水在结晶器内的冷却 1)一冷作用:一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。 2)一冷确定原则:一冷通水是根据经验,确定以在一定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安全运行的前提。通常结晶器周边供水2L/mm·min。进出水温差不超过8℃,出水温度控制在45-500℃为宜,水压控制在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过程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却.
4)二冷强度确定原则: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,要采用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,喷水量逐渐降低.因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感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。对热裂纹敏感性强的钢种,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 连铸过程检测与自动控制 一、连铸过程自动检测 (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)中间包钢液温度的连续测定 采用连续测温热电偶对中间包钢液温度进行连续测量,如图5所示。
图5 连续测温热电偶 (二)结晶器液面控制 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)连铸二次冷却水控制如图11所示: 图11 连铸二次冷却水控制 (五)铸坯表面缺陷在线检测 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、连铸坯表面质量及控制 (一)连铸过程质量控制 1)提高钢纯净度的措施 (1)无渣出钢 (2)选择合适的精炼处理方式 (3)采用无氧化浇注技术 (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) 采用电磁搅拌技术,控制注流运动 (二)连铸坯表面质量及控制 连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是否需要精整,也是影响金属收得率和成本的重要因素,还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。
连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂,但总体来讲,主要是受结晶器内钢液凝固所控制,如图14所示。
图14 连铸坯表面缺陷示意图 (三)连铸坯内部质量及控制 铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。 凝固结构是铸坯的低倍组织,即钢液凝固过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密切相关,如图15,图16所示。
图15 铸坯内部缺陷示意图
图16 “V”形偏析 1)减少铸坯内部裂纹的措施 (1)采用压缩浇铸技术,或者应用多点矫直技术 (2)二冷区采用合适夹辊辊距,支撑辊准确对弧 (3)二冷水分配适当,保持铸坯表面温度均匀 (4)合适拉辊压下量,最好采用液压控制机构 2)夹杂物的控制 从炼钢 精炼 连铸生产洁净钢,主要控制对策是: (1)控制炼钢炉下渣量 ● 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)钢包渣氧化性控制 ● 出钢渣中高(FeO+MnO)是渣子氧势量度。(FeO+MnO)↑板胚T[O]↑ (3)钢包精炼渣成分控制 不管采用何种精炼方法(如RH、LF、VD),合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。
合适的钢包渣成分: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)保护浇注 ● 钢水保护是防止钢水再污染生产洁净钢重要操作 ● 保护浇注好坏判断指标:-△[N]=[N]钢包-[N]中包;-△[Al]s=[Al]钢包-[Al]中包 ● 保护方法:①中包密封充Ar;②钢包 中间包长水口,△[N]=1.5PPm甚至为零;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,而是一个冶金反应容器,作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水
● 中间包促进夹杂物上浮其方法: a.增加钢水在中间包平均停留时间t:t=w/(a×b×ρ×v)。中间包向大容量深熔池方向发展。
b.改变钢水在中间包流动路径和方向,促进夹杂物上浮。 (6)中间包复盖剂