.,1,連鑄工藝與設(shè)備10.連鑄技術(shù)進(jìn)展與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),課程編號(hào)：01014901課程類型：選修課學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2開課對(duì)象：材料成型及控制工程專業(yè)本科生先修課程：認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)2011.5.24,為了進(jìn)一步節(jié)能降耗，改善鑄坯質(zhì)量，擴(kuò)大品種，提高經(jīng)濟(jì)效益，近30年來連鑄技術(shù)又有新的發(fā)展。如連鑄坯的熱送技術(shù)、直接軋制技術(shù)、無缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、高溫鑄坯生產(chǎn)技術(shù)、鑄坯質(zhì)量在線判定技術(shù)、板坯結(jié)晶器在線調(diào)寬技術(shù)等的開發(fā)相繼應(yīng)用，以及對(duì)接近成品斷面尺寸-近終形連鑄技術(shù)的研究開發(fā)，都取得成效。其中薄板、薄帶連鑄機(jī)在全世界已建和在建的達(dá)53臺(tái)之多，這也是鋼鐵工業(yè)技術(shù)革命的重要組成部分。,10.1連鑄技術(shù)進(jìn)展,.,3/67,連鑄發(fā)展初期，從連鑄機(jī)拉出來的高溫鑄坯切割成定尺后，經(jīng)過噴水冷卻或在車間內(nèi)堆放冷卻到室溫后，經(jīng)過質(zhì)量檢查或表面精整，然后送至軋鋼廠的加熱爐重新加熱到軋制溫度。鑄坯剪切成定尺后，一般鑄坯表面溫度在800900，約有540kJ/kg的物理熱放出來，為什么不利用鑄坯的這部分物理熱而要白白浪費(fèi)呢?為此，從70年代人們就提出鑄坯熱送熱裝的工藝，也就是鑄坯剪切成定尺后趁高溫直接熱送到軋鋼廠裝到加熱爐內(nèi)。,10.1連鑄坯熱送熱裝技術(shù),傳統(tǒng)工藝是：切割(或剪切)成定尺的鑄坯冷卻至常溫，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)和表面精整后，將合格的冷坯送往軋鋼廠，裝入加熱爐重新加熱到軋制溫度，軋制加工成各種鋼材；連鑄坯的熱送熱裝(CC-DHCR)工藝是：將切割(或剪切)成定尺，仍具有800900高溫的鑄坯，直接運(yùn)往軋鋼廠，稍加熱量補(bǔ)充便可達(dá)到軋制溫度。,10.1連鑄坯熱送熱裝技術(shù),.,5/67,與連鑄坯冷裝相比，鑄坯熱送熱裝的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)利用鑄坯的物理熱，節(jié)約能耗。其節(jié)約能量與鑄坯熱裝入爐溫度有關(guān)。例如鑄坯熱裝入爐溫度500可節(jié)能0.25106kJ/t；600熱裝可節(jié)能0.34106kJ/t；800熱裝時(shí)可節(jié)能為0.514106kJ/t，即鑄坯入爐溫度越高，則節(jié)能越多。(2)提高成材率，節(jié)約金屬消耗。由于鑄坯熱裝入爐縮短了在加熱爐的加熱時(shí)間，減少了鐵的燒損，可使成材率提高0.5%1.5%。(3)簡化生產(chǎn)工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。,10.1連鑄坯熱送熱裝技術(shù),.,6/67,(4)減少工序，縮短生產(chǎn)周期，連鑄坯冷裝入爐，從煉鋼軋材生產(chǎn)周期30h，而鑄坯熱裝入爐，從煉鋼軋材生產(chǎn)周期l0h，直接軋制從煉鋼軋材生產(chǎn)周期為2h。(5)提高了產(chǎn)品質(zhì)量，采用無缺陷鑄坯軋制。如鍍錫板平均缺陷發(fā)生率0.1%，而常規(guī)的軋制為1%3%。(6)節(jié)省廠房面積和勞動(dòng)力。熱裝和直接軋制取消了鑄坯精整，減少了鑄坯庫存的廠房面積。,10.1連鑄坯熱送熱裝技術(shù),高溫出坯：由于鑄坯是熱送，因而盡可能提高鑄坯表面溫度，減少熱量散失。為此可采取以下措施：(1)提高凝固終點(diǎn)鑄坯的溫度；(2)切割(或剪切)成定尺的鑄坯在輸送過程中做好絕熱保溫。,10.1連鑄機(jī)高溫出坯技術(shù),.,8/67,10.1連鑄機(jī)高溫出坯技術(shù),鑄坯從結(jié)晶器運(yùn)行到切割站的過程中，要盡可能有效利用鋼水凝固成固體放出的物理熱，提高凝固終點(diǎn)的鑄坯表面溫度，所采用的技術(shù)有：(1)二次冷卻區(qū)采用復(fù)合的冷卻制度：結(jié)晶器下部的扇形段(即0段)采用水噴嘴的強(qiáng)冷卻，以使坯殼增厚，防止漏鋼，以后各扇形段采用氣水噴霧的弱冷卻。使鑄坯表面溫度均勻，而在拉矯機(jī)之后的水平段進(jìn)行間接冷卻不直接向鑄坯噴水，這樣剪切后鑄坯溫度高達(dá)1000。所謂干式冷卻，即在結(jié)晶器下的一段進(jìn)行噴水冷卻，其余各段借助于內(nèi)冷的夾輥間接冷卻，使出坯表面溫度更高。,.,9/67,(2)利用液相穴凝固終點(diǎn)放出的潛熱使坯殼復(fù)熱。在鑄機(jī)內(nèi)鑄坯邊運(yùn)行邊凝固過程中形成了很長的液相穴，在液相穴末端的鋼液均達(dá)到結(jié)晶溫度，屬于“體積結(jié)晶”，凝固潛熱陡然放出，使坯殼溫度回升，提高了鑄坯溫度。這里需要解決在拉坯過程中，如何準(zhǔn)確地確定液相穴末端的位置使其在拉矯機(jī)前一米左右。解決辦法一是借助于電磁超聲波探測裝置，以直接測定坯殼厚度計(jì)算完全凝固的位置。二是利用凝固傳熱數(shù)學(xué)模型計(jì)算該澆注條件下液相穴長度以確定凝固終點(diǎn)。這兩種方法均已在生產(chǎn)上應(yīng)用。而第二種方法較為廣泛應(yīng)用。,10.1連鑄機(jī)高溫出坯技術(shù),.,10/67,(3)可控制凝固終點(diǎn)的液相穴形狀，如控制二次冷卻方式，使板坯寬度方向中部冷卻強(qiáng)度大一些，而兩邊冷卻強(qiáng)度小一些，這樣在拉矯機(jī)之前可使液相穴形狀呈兩側(cè)大而中間小的所謂“眼鏡形”，完全凝固時(shí)，板坯兩邊液體放出的凝固潛熱較大，有利于板坯棱邊的復(fù)熱，既提高了板坯溫度又使板坯溫度更加均勻。,10.1連鑄機(jī)高溫出坯技術(shù),.,11/67,10.1熱送連鑄坯溫度的保溫措施,為提高熱裝和直接軋制鑄坯溫度，防止熱量散失，有以下保溫方法：(1)連鑄機(jī)內(nèi)保溫：在連鑄機(jī)下部設(shè)置保溫罩，實(shí)行機(jī)內(nèi)保溫，如在上、下夾輥之間在板坯兩側(cè)設(shè)置保溫罩，防止板坯側(cè)邊過冷，可使板坯兩側(cè)棱邊溫度提高160180，有利于提高板坯溫度的均勻性。(2)切割區(qū)鑄坯保溫：為了使鑄坯在切割過程中不致降溫過大。可在切割區(qū)的輥道上裝設(shè)隨切割機(jī)移動(dòng)的保溫罩。如新日鐵君津廠4號(hào)連鑄機(jī)在切割機(jī)前后都設(shè)了移動(dòng)式保溫罩，取得了好的效果。,.,12/67,(3)鑄坯運(yùn)輸過程中保溫措施。鑄坯在切割后輸送到加熱爐的路程中，為了避免溫降過大，必須采取保溫措施。一般地說，當(dāng)鑄坯運(yùn)輸距離不長時(shí)，采用保溫輥道；運(yùn)輸距離較大時(shí)，只好采用保溫車或鐵道保溫車來運(yùn)送板坯。1)保溫輥道為防止鑄坯在輥道上運(yùn)送過程中過分溫降，在輥道上裝設(shè)絕熱性能良好的封閉的保溫罩。,10.1熱送連鑄坯溫度的保溫措施,.,13/67,2)保溫運(yùn)輸車在連鑄機(jī)與加熱爐之間距離較長時(shí)，不能用輥道運(yùn)送，可采用保溫車運(yùn)送鑄坯。對(duì)于板坯和大方坯，用鐵道保溫車為宜。如日本水島廠用鐵路保溫車運(yùn)送。對(duì)于小方坯可用保溫卡車來運(yùn)送鑄坯。板坯、大方坯熱裝率達(dá)90%，熱裝溫度達(dá)720，加熱爐能耗下降到496103kJ/t鋼。應(yīng)當(dāng)指出，鑄坯熱裝溫度越高，節(jié)能效果越好，若熱裝溫度由300提高到800，可降低加熱爐能耗的420630MJ/t鋼。,10.1熱送連鑄坯溫度的保溫措施,.,14/67,一般熱裝溫度為300700，而鑄坯切割后，無間歇直接送入加熱爐，溫度可大于700，因此應(yīng)盡可能提高鑄坯出坯溫度，在運(yùn)送過程中嚴(yán)格保溫外，還應(yīng)加快鑄坯的運(yùn)輸，以提高熱裝溫度(如1000)，以達(dá)到更好的節(jié)能效果。,10.1熱送連鑄坯溫度的保溫措施,.,15/67,10.2連鑄坯熱補(bǔ)償技術(shù),連鑄坯在鑄機(jī)內(nèi)運(yùn)行冷卻過程中，由于鑄坯邊部是兩個(gè)方向傳熱，冷卻較快，鑄坯是兩側(cè)邊溫度較低，中部溫度較高，整個(gè)斷面溫度不均勻，給鑄坯熱裝和直接軋制帶來了困難。為提高鑄坯側(cè)邊溫度，除保溫等措施外，還開發(fā)了板坯邊部加熱技術(shù)，以提高鑄坯邊部溫度。目前主要加熱技術(shù)有：(1)鑄坯邊部煤氣燒嘴加熱，防止板坯邊部過分冷卻。采用這一技術(shù)與常規(guī)連鑄相比，其板坯邊部溫度提高約200。,.,16/67,(2)鑄坯邊部電磁感應(yīng)加熱：電磁感應(yīng)加熱裝置作為板坯邊部溫度補(bǔ)償器。感應(yīng)加熱裝置是由三個(gè)電磁感應(yīng)線圈分別裝在鑄坯的上面、下面和側(cè)面，當(dāng)電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生熱量來加熱鑄坯角邊部。這種方法可以按所需要的溫度進(jìn)行加熱，當(dāng)鑄坯輸送速度為4m/min的情況下，使鑄坯邊角部溫度平均升高110以上。,10.2連鑄坯熱補(bǔ)償技術(shù),.,17/67,10.3連鑄坯在線同步軋制,連鑄連軋工藝有兩種基本方式。第一在線同步軋制工藝，即連鑄與軋制在同一作業(yè)線上，鑄坯出連鑄機(jī)后，不經(jīng)切斷直接進(jìn)入與鑄機(jī)拉速同步的軋制，每流連鑄機(jī)需配備專用軋機(jī)。先后在美國、日本、德國等國建立了20多條試驗(yàn)生產(chǎn)線，但正式投產(chǎn)的不多。工藝優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程連續(xù)化程度高，增大軋材卷重，提高成材率及大幅度節(jié)能。,.,18/67,主要缺點(diǎn)：(1)由于鑄機(jī)拉速與軋制同步增加了生產(chǎn)操作的難度。(2)鑄機(jī)和軋機(jī)連成一體，鑄機(jī)拉速太慢，滿足不了軋制速度的要求，嚴(yán)重影響軋機(jī)能力的發(fā)揮，降低了軋機(jī)作業(yè)率，在經(jīng)濟(jì)上不合算。(3)軋制速度太低，將使軋輥熱負(fù)荷太大，影響輥的壽命，增加換輥時(shí)間。從70年代中期以來，這種在線同步連鑄連軋工藝幾乎停止發(fā)展。,10.3連鑄坯在線同步軋制,.,19/67,第二叫鑄坯直接軋制工藝，即“連鑄-切斷-加熱或補(bǔ)熱-軋制”方式的組合。連鑄坯拉出鑄機(jī)后切斷成定尺，在線的進(jìn)行鑄坯的均熱或邊部補(bǔ)償加熱后進(jìn)入軋機(jī)，連鑄與軋制在同一作業(yè)線上，但不是同步軋制。工藝優(yōu)點(diǎn)：提高了生產(chǎn)過程連續(xù)化的程度，簡化了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，有利于節(jié)能，降低生產(chǎn)費(fèi)用。如果作業(yè)線上增加保溫坑，比在線同步軋制具有更大的靈活性。,10.3連鑄坯直接軋制,.,20/67,10.3實(shí)現(xiàn)熱送熱裝或直接軋制前提條件,連鑄坯冷送到軋鋼廠加熱爐之前，根據(jù)目測檢查鑄坯表面缺陷的嚴(yán)重程度，進(jìn)行手工清理或火焰清理，對(duì)冷態(tài)鑄坯質(zhì)量狀況做出評(píng)價(jià)，而內(nèi)部質(zhì)量通過對(duì)連鑄坯取樣做硫印和酸浸檢驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。連鑄坯實(shí)行熱送熱裝或直接軋制，鑄坯溫度高，就不能依靠人工直接檢查鑄坯質(zhì)量了。為了保證軋制產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須要求連鑄機(jī)生產(chǎn)出無缺陷的鑄坯，這是前提條件。要生產(chǎn)無缺陷鑄坯，除連鑄機(jī)處于良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)外，重要的是嚴(yán)格執(zhí)行目標(biāo)管理和標(biāo)準(zhǔn)化操作。為保證熱送鑄坯質(zhì)量，目前有兩種熱狀態(tài)下控制技術(shù)：,.,21/67,(1)高溫鑄坯表面缺陷檢測系統(tǒng)。目前使用的熱測方法可分為光學(xué)法、感應(yīng)加熱法和渦流法三類。如用渦流法可檢測大于某一長度和深度的表面裂紋，用快速圖象處理的光學(xué)法可鑒別大于某特定尺寸的裂紋、結(jié)疤等缺陷。根據(jù)檢測的缺陷，隨即聯(lián)動(dòng)火焰清理機(jī)對(duì)缺陷進(jìn)行熱清理，或隨即反饋以了解屬于何種不正常澆注操作所引起的這種缺陷，及時(shí)修正操作。,10.3實(shí)現(xiàn)熱送熱裝或直接軋制前提條件,.,22/67,(2)鑄坯在線質(zhì)量判斷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鑄坯質(zhì)量在線判斷系統(tǒng)，以對(duì)鑄坯質(zhì)量做出評(píng)價(jià)，這是目前的發(fā)展趨勢。該系統(tǒng)是以嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化的澆注操作作為基礎(chǔ)。經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐，現(xiàn)已能定量的確定鋼水成分、澆注工藝、設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)管理等因素對(duì)鑄坯表面缺陷(裂紋、夾渣、氣孔等)，內(nèi)部缺陷(夾雜、偏析、裂紋等)和形狀缺陷(如鑄坯鼓肚、脫方等)的影響。,10.3實(shí)現(xiàn)熱送熱裝或直接軋制前提條件,10.4近終形連鑄技術(shù),接近最終成品形狀尺寸的連鑄技術(shù)又稱近終形連鑄技術(shù)。它包括有：(1)薄板連鑄。澆鑄厚度為4080mm的薄板鑄坯，可以直接進(jìn)入熱精軋機(jī)。(2)帶坯連鑄。澆鑄厚度不大于10mm的薄帶坯，能夠作為冷軋的坯料。(3)薄帶連鑄：澆鑄不大于1mm的非晶帶坯。(4)異型坯連鑄：目前已有H型鋼連鑄機(jī)，生產(chǎn)的H型鋼連鑄坯，軋制時(shí)壓縮比在6:1，質(zhì)量完全合格。(5)中空?qǐng)A坯連鑄的生產(chǎn)廠家很少。,10.4.1薄板連鑄技術(shù),一般連鑄板坯厚度在150400mm，若加工成厚度為幾十毫米，或十幾毫米，或幾毫米，甚至不到1毫米的薄板材時(shí)，需重復(fù)加熱及軋制，設(shè)備龐大，能耗極高，工藝流程長，金屬損失多，成材率低。連鑄機(jī)能夠澆鑄厚度為2060mm的薄板坯，直接進(jìn)入熱精軋機(jī)組，其流程對(duì)比如下：,10.4.1薄板連鑄技術(shù),10.4.1薄板連鑄技術(shù)-CSP薄板連鑄技術(shù),設(shè)備特點(diǎn)：(1)連鑄設(shè)備為立彎型連鑄機(jī)，垂直高度為1.2m，彎曲半徑為3.05m。(2)漏斗形結(jié)晶器，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下圖所示。(3)在結(jié)晶器下口的支承裝置是冷卻格柵，長度約700mm；冷卻格柵下面是框架組成的輥支承段；導(dǎo)輥是由多點(diǎn)支撐的分節(jié)輥組成，既可防止鑄坯發(fā)生鼓肚變形，又可避免導(dǎo)輥的變形。已凝固的薄板坯經(jīng)1.2m的直線段，彎曲后一點(diǎn)矯直。,CSP漏斗形結(jié)晶器結(jié)構(gòu)示意圖,10.4.1薄板連鑄技術(shù)-ISP連鑄技術(shù),設(shè)備特點(diǎn)：(1)ISP生產(chǎn)線為超低頭薄板坯連鑄機(jī)，弧形的曲率半徑分別為5m、6.6m、9.8m和19.6m。(2)平行板直弧形結(jié)晶器。結(jié)晶器上部為垂直結(jié)構(gòu)，下部為弧形結(jié)構(gòu)，其弧形與連鑄機(jī)弧形半徑相接。,10.4.2薄帶連鑄技術(shù),將鋼液直接鑄成薄帶做為成品，或者做為冷軋的坯料生產(chǎn)薄帶產(chǎn)品。這又是連鑄技術(shù)的新進(jìn)展，可以進(jìn)一步簡化生產(chǎn)工序，減少投資和降低能耗。因而得到世界冶金工作者的重視?，F(xiàn)在薄帶連鑄坯生產(chǎn)方法有單輥法、雙輥法、輥帶法及履帶法等。這些都屬于移動(dòng)結(jié)晶器的連鑄機(jī)。,10.4.2單輥薄帶連鑄機(jī),薄帶連鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。將鋼液澆注到高速旋轉(zhuǎn)水冷輥面上，使其凝固成薄帶。單輥法有兩種形式：鋼液平面流澆注，用此法已生產(chǎn)2mm300mm不銹鋼薄帶坯、1.5mm75mm的低碳鋼薄帶坯；還有轉(zhuǎn)動(dòng)輪從熔池拖帶鋼液成型法。調(diào)整輪子的轉(zhuǎn)速和冷卻強(qiáng)度可生產(chǎn)0.251.4mm厚，600mm寬的薄帶坯。單輥薄帶連鑄機(jī)鋼液注入，輥帶的控制技術(shù)較為復(fù)雜，雖然鑄態(tài)組織得到改善，但表面質(zhì)量不夠穩(wěn)定。,10.4.2雙輥薄帶連鑄機(jī),結(jié)晶器是由兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動(dòng)的水冷輥和兩個(gè)輥端側(cè)面擋板組成的。兩輥間的空隙與擋板所形成的空間為結(jié)晶器的內(nèi)腔。兩輥間的空隙尺寸為可澆鑄坯的厚度，側(cè)擋板間的輥身長度為鑄坯的寬度。旋轉(zhuǎn)輥輥徑在400450mm，也有的為1500mm。輥內(nèi)通高壓軟化水冷卻；側(cè)面擋板是用耐火材料或高溫陶瓷制成，用彈簧將其壓緊，與輥側(cè)端面緊密接觸。,雙輥式薄帶連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖a：1-中間包；2-水口；3-液位自動(dòng)控制；4-輥式結(jié)晶器中心線b：1-盛鋼桶；2-水冷鋼輥；3-薄帶坯；4-支撐板,10.4.3異形坯連鑄技術(shù),直接澆鑄出所需鋼材斷面形狀或接近成品鋼材形狀的連鑄坯，均稱為異形連鑄技術(shù)。如H型鋼(工字鋼)、正六邊形、正八邊形、中空?qǐng)A坯等斷面的連鑄坯。對(duì)這些異形斷面的連鑄技術(shù)幾乎都做過大量的研究開發(fā)和試驗(yàn)工作，其中鋼的凝固收縮系數(shù)大，是異形斷面澆鑄的難點(diǎn)，因而至今只有個(gè)別的異形斷面連鑄技術(shù)(如H型鋼)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。,10.4.3H型鋼連鑄技術(shù),早在1964年英國鋼鐵研究協(xié)會(huì)在立式連鑄機(jī)上試驗(yàn)澆鑄H型鋼鑄坯獲得成功，并送往加拿大阿爾戈馬鋼廠和其他廠軋成工字鋼材，壓縮比為6:1，鋼材性能合格。后來于1968年在加拿大，1973年、1979年、1981年在日本相繼新建和改造成H型鋼雙流和4流兼用連鑄機(jī)，并投入生產(chǎn)。兼用連鑄機(jī)既能澆鑄大方坯，也能澆鑄H型鋼坯。我國馬鋼已引進(jìn)建設(shè)了H型連鑄機(jī)和軋鋼機(jī)，于1998年投入生產(chǎn)。,H型鑄坯各部名稱與結(jié)晶器,10.4.4水平連鑄機(jī),水平連鑄是國際上70年代后期發(fā)展起來的新技術(shù)，它與常規(guī)的立式和弧形連鑄相比有許多優(yōu)點(diǎn)：(1)由于設(shè)備水平布置、機(jī)身低，可在舊有廠房內(nèi)安裝，基建投資低，特別適合于小鋼鐵廠的技術(shù)改造。(2)鑄坯質(zhì)量高。由于中間包與結(jié)晶器是直接相連，防止了二次氧化，且鋼水中夾雜物易在中間包內(nèi)上浮，提高了鋼清潔度。(3)能直接澆鑄成小型鑄坯(如70mm方坯)，甚至幾毫米的線坯，因此能用最小的軋制比取得終了產(chǎn)品，大大地縮短了冶金生產(chǎn)流程。,.,37/67,10.4.4水平連鑄機(jī),(4)安全可靠性好，由于設(shè)備水平布置，一旦拉漏對(duì)后續(xù)設(shè)備燒損少，而且水平連鑄中安有專門的拉漏監(jiān)控裝置可以對(duì)拉漏進(jìn)行監(jiān)控。目前，水平連鑄適合于中小型鋼廠與電爐相匹配生產(chǎn)小型斷面鑄坯。由于水平連鑄的結(jié)晶器成水平布置，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的靜壓力低避免了鑄坯鼓肚，水平連鑄的中間包和結(jié)晶器之間是密封連接的有效地防止了鋼流二次氧化；鑄坯清潔度高其夾雜含量一般僅為弧形坯的1/81/16，故鑄坯質(zhì)量好，利于澆含易氧化元素的合金鋼等鋼種和小斷面優(yōu)質(zhì)鋼坯鑄坯；水平連鑄不需矯直，所以可澆注弧形連鑄機(jī)不能澆注的裂紋敏感的特殊鋼種。,.,38/67,水平連鑄機(jī)幾乎可以連鑄所有的特殊鋼高合金鋼和非鐵基合金。目前發(fā)展水平連鑄機(jī)的三大關(guān)鍵技術(shù)：即分離環(huán)、結(jié)晶器和拉坯機(jī)構(gòu)已得到解決，影響水平連鑄坯質(zhì)量的缺陷和夾雜物聚集在上表面附近的問題，中心疏松、中心偏析等這些缺陷與立式、弧形連鑄機(jī)相比并不嚴(yán)重。(1)中間包與結(jié)晶器密封聯(lián)接分離環(huán)，此聯(lián)接部位既要“密封”，實(shí)現(xiàn)“密封澆鑄”，又要作為凝固的起點(diǎn)“人工液面”。(2)拉坯方式及其驅(qū)動(dòng)。由于中間包與結(jié)晶器聯(lián)成一體，一般采用鑄坯振蕩方式，即鑄坯作拉-停-推-?；蚶?推-拉-推的動(dòng)作，使鑄坯向前運(yùn)動(dòng)。(3)結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)與正確設(shè)計(jì)。,10.4.4水平連鑄機(jī),.,39/67,現(xiàn)有的技術(shù)措施(中間包加熱控制鋼水溫度、結(jié)晶器及二冷段電磁攪拌、結(jié)晶器及二冷段的控制冷卻技術(shù)等)已能減輕這些缺陷對(duì)水平鑄坯的危害。為此水平連鑄機(jī)很早就受到了國內(nèi)有關(guān)方面的重視。國內(nèi)已有許多鋼廠用水平連鑄機(jī)生產(chǎn)圓管坯、方坯、矩形坯等。水平連鑄機(jī)繼立式立彎式和弧形連鑄機(jī)之后即將成為第四代連鑄機(jī)而廣泛發(fā)展起來，因此有資料稱它是連鑄機(jī)的未來。,10.4.4水平連鑄機(jī),.,40/67,水平連鑄機(jī)示意圖1-盛鋼桶；2-中間包；3-結(jié)晶器；4-二冷區(qū)；5-M-電磁攪拌器；6-S-電磁攪拌器；7-F-電磁攪拌器；8-拉矯機(jī)；9-測量輥,10.4.4水平連鑄機(jī),流程：鋼液從盛鋼桶注入中間包，中間包通過底部側(cè)面連接管和分離環(huán)與結(jié)晶器入口的端部相連接，鋼液從分離環(huán)進(jìn)入水冷結(jié)晶器，在結(jié)晶器內(nèi)壁和分離環(huán)四周冷凝成型，帶液芯的鑄坯拉出結(jié)晶器后，經(jīng)二次冷卻完全凝固，切割成定尺，做為軋材的坯料。,10.4.4水平連鑄機(jī),10.4.4水平連鑄機(jī)的特點(diǎn),(1)基建投資費(fèi)用低，約為弧形連鑄機(jī)的l/3。(2)鋼質(zhì)比較純凈，鋼中含氧量較低。(3)水平連鑄坯無需彎曲矯直，產(chǎn)生內(nèi)裂的可能性很小；鑄坯無鼓肚、疏松等缺陷的發(fā)生。水平連鑄機(jī)結(jié)晶器導(dǎo)熱集中于前端，鑄坯出結(jié)晶器后不用噴水冷卻，鑄坯冷卻均勻，表面質(zhì)量好，適于合金鋼澆鑄。(4)能夠澆注小斷面鑄坯。如820mm的圓坯，因而能取得近終形產(chǎn)品的效果，從而可大大地縮短生產(chǎn)周期。,10.4.4水平連鑄機(jī)結(jié)晶器,水平連鑄機(jī)的結(jié)晶器是不能振動(dòng)的固定式結(jié)晶器；中間包與結(jié)晶器密封連接。結(jié)晶器內(nèi)鋼水靜壓力比弧形連鑄機(jī)高56倍，因此成型的凝固坯殼緊貼結(jié)晶器內(nèi)壁，傳熱效果好，但鑄坯與結(jié)晶器壁間的摩擦阻力較大。,.,44/67,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),連鑄的特點(diǎn)之一是易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。實(shí)行自動(dòng)化的目的在于改善操作人員的工作環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為因素對(duì)生產(chǎn)過程的干擾，保證連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定，優(yōu)化生產(chǎn)過程和生產(chǎn)計(jì)劃，從而降低成本。自上世紀(jì)80年代以來，冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)的可靠性、實(shí)用性、可操作性和可維護(hù)性都得到極大的改善，不斷提高的性能價(jià)格比使冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)得到快速推廣應(yīng)用。,.,45/67,目前，連鑄自動(dòng)化系統(tǒng)基本上包括信息級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過程控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。信息級(jí)的主要功能是搜集、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)供管理人員研究和作出決策；生產(chǎn)管理級(jí)主要是對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理和實(shí)施，指揮過程計(jì)算機(jī)執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)；過程控制級(jí)接收設(shè)備控制級(jí)提供的各類數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，指導(dǎo)和優(yōu)化設(shè)備控制過程；設(shè)備控制級(jí)指揮現(xiàn)場的各種設(shè)備(如塞棒、滑動(dòng)水口、拉矯機(jī)、切割設(shè)備等)按照工藝要求完成相應(yīng)的生產(chǎn)操作。其中，設(shè)備控制級(jí)和過程控制級(jí)自動(dòng)化最為關(guān)鍵，直接關(guān)系到連鑄機(jī)生產(chǎn)是否順暢和連鑄坯的質(zhì)量。目前，在國內(nèi)外連鑄機(jī)上已成功應(yīng)用的檢測和控制的自動(dòng)化技術(shù)主要包括以下幾種：,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,46/67,(1)鋼流夾渣檢測技術(shù)當(dāng)大包到中間包的長水口或中間包到結(jié)晶器的浸入式水口中央帶渣子時(shí)，表明大包或中間包中的鋼水即將澆完，需盡快關(guān)閉水口，否則鋼渣會(huì)進(jìn)入中間包或結(jié)晶器中。目前，常用的夾渣檢測裝置有光導(dǎo)纖維式和電磁感應(yīng)式。檢測裝置可與塞棒或滑動(dòng)水口的控制裝置形成閉環(huán)控制，當(dāng)檢測到下渣信號(hào)自動(dòng)關(guān)閉水口，防止渣子進(jìn)入中間包或結(jié)晶器。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,47/67,(2)中間包連續(xù)測溫測定中間包內(nèi)鋼水溫度的傳統(tǒng)方法是操作人員將快速測溫?zé)犭娕疾迦胫虚g包鋼液中，由二次儀表顯示溫度。如果采用中間包加熱技術(shù)，加熱過程中需隨時(shí)監(jiān)測中間包內(nèi)鋼液溫度，則連續(xù)測溫裝置更是必不可少。目前，比較常用的中間包連續(xù)測溫裝置是使用帶有保護(hù)套管的熱電偶，保護(hù)套管的作用是避免熱電偶與鋼液接觸。熱電偶式連續(xù)測溫的原理較為簡單，關(guān)鍵的問題是如何提高保護(hù)套管的使用壽命和縮短響應(yīng)時(shí)間。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,48/67,(3)結(jié)晶器液面檢測與自動(dòng)控制結(jié)晶器液面波動(dòng)會(huì)使保護(hù)渣卷入鋼液中，引起鑄坯的質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致漏鋼或溢鋼。結(jié)晶器液面檢測主要有同位素式、電磁式、電渦流式、激光式、熱電偶式、超聲波式、工業(yè)電視法等。其中，同位素式液面檢測技術(shù)最為成熟、可靠，在生產(chǎn)中采用較多。液面自動(dòng)控制的方式大致可分為三種類型：一是通過控制塞棒升降高度來調(diào)節(jié)流入結(jié)晶器內(nèi)鋼液流量；二是通過控制拉坯速度使結(jié)晶器內(nèi)鋼水量保持恒定；三是前兩種構(gòu)成的復(fù)合型。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,49/67,(4)結(jié)晶器熱流監(jiān)測與漏鋼預(yù)報(bào)技術(shù)在連鑄生產(chǎn)中，漏鋼不僅使連鑄生產(chǎn)中斷，增加維修工作量，而且常常損壞機(jī)械設(shè)備。粘結(jié)漏鋼是連鑄中出現(xiàn)最為頻繁的一種漏鋼事故。為了預(yù)報(bào)由粘結(jié)引起的漏鋼，國內(nèi)外根據(jù)粘結(jié)漏鋼形成機(jī)理開發(fā)了漏鋼預(yù)報(bào)裝置。當(dāng)出現(xiàn)粘結(jié)性漏鋼時(shí)，粘結(jié)處銅板的溫度升高。根據(jù)漏鋼的危險(xiǎn)程度不同，可采取降低拉速或暫時(shí)停澆的措施，待漏鋼危險(xiǎn)消除后恢復(fù)正常拉速。采用熱流監(jiān)測與漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)可大大降低漏鋼頻率。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,50/67,(5)二冷水自動(dòng)控制同一臺(tái)連鑄機(jī)在開澆、澆鑄不同鋼種以及拉速變化時(shí)需要及時(shí)對(duì)二冷水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。二冷水的自動(dòng)控制方法主要可分為靜態(tài)控制法和動(dòng)態(tài)控制法兩類。靜態(tài)控制法一般是利用數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所澆鑄的斷面、鋼種、拉速、過熱度等連鑄工藝條件計(jì)算冷卻水量，將計(jì)算的二冷水?dāng)?shù)據(jù)表存入計(jì)算機(jī)中，在生產(chǎn)工藝條件變化時(shí)計(jì)算機(jī)按存入的數(shù)據(jù)找出合適的二冷水控制量，調(diào)整二冷強(qiáng)度。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,51/67,(5)二冷水自動(dòng)控制靜態(tài)控制法是目前廣泛采用的二冷水控制方法，在穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)基本能夠滿足要求。根據(jù)二冷區(qū)鑄坯的實(shí)際情況及時(shí)改變二冷水的控制方法為動(dòng)態(tài)控制。目前能夠測得的鑄坯溫度僅為表面溫度，如果能夠準(zhǔn)確測得鑄坯的表面溫度，則可根據(jù)表面溫度對(duì)二冷水及時(shí)調(diào)整。但是，鑄坯表面覆蓋的一層氧化鐵皮、水膜以及二冷區(qū)存在的大量水蒸氣嚴(yán)重影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)測的鑄坯表面溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制的方法很少被采用。比較可行的方法是進(jìn)行溫度推算控制法。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,52/67,(6)鑄坯表面缺陷自動(dòng)檢測連鑄坯的表面缺陷直接影響軋制成品的表面質(zhì)量，熱裝熱送或直接軋制工藝要求鑄坯進(jìn)加熱爐或均熱爐必須無缺陷。因此，必須進(jìn)行表面質(zhì)量在線檢測，將有缺陷的鑄坯篩選出來進(jìn)一步清理，缺陷嚴(yán)重的要判廢。目前，比較成熟的檢測方法有光學(xué)檢測法和渦流檢測法。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,53/67,(7)鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定系統(tǒng)是對(duì)所有可能影響鑄坯質(zhì)量的大量工藝參數(shù)進(jìn)行收集與整理，得到不同鋼種、不同質(zhì)量要求的各種產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù)的合理控制范圍，將這些參數(shù)編制成數(shù)學(xué)模型存入計(jì)算機(jī)中。生產(chǎn)時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)澆鑄過程的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行跟蹤，根據(jù)一定的規(guī)則(即從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)歸納出來的工藝參數(shù)與質(zhì)量的關(guān)系)給出鑄坯的質(zhì)量指標(biāo)，與生產(chǎn)要求的合理范圍進(jìn)行對(duì)比，給出產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,54/67,(8)動(dòng)態(tài)輕壓下控制輕壓下是在線改變鑄坯厚度、提高內(nèi)部質(zhì)量的有效手段，主要用于現(xiàn)代化的薄板坯連鑄中。帶輕壓下功能的扇形段的壓下過程由液壓缸來完成，對(duì)液壓缸的控制非常復(fù)雜，需要計(jì)算機(jī)根據(jù)鋼種、拉速、澆鑄溫度、二冷強(qiáng)度等工藝參數(shù)計(jì)算出最佳的壓下位置以及每個(gè)液壓缸開始?jí)合碌臅r(shí)間、壓下的速度。目前，國內(nèi)薄板坯連鑄機(jī)動(dòng)態(tài)輕壓下的設(shè)備及控制系統(tǒng)均全套引進(jìn)。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,55/67,總體上講，我國的連鑄自動(dòng)化水平與歐、美、日等發(fā)達(dá)國家相比還相當(dāng)落后。發(fā)達(dá)國家的連鑄機(jī)正朝著全自動(dòng)、智能化、無人澆鑄的方向發(fā)展。連鑄機(jī)的操作人員越來越少。例如，奧鋼聯(lián)林茨廠1997年投產(chǎn)的年產(chǎn)量為120萬噸的單流板坯連鑄機(jī)只有5名操作人員(同類鑄機(jī)為9人)和兩個(gè)操作站(一般為5個(gè))。開澆、鋼包和保護(hù)渣等操作、溫度測量、機(jī)械手取樣、缺陷分析、結(jié)晶器液面控制、中間包浸入式水口的更換、漏鋼預(yù)報(bào)、火焰切割、打印標(biāo)記機(jī)的操作等所有運(yùn)行區(qū)域的操作都自動(dòng)運(yùn)行。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,56/67,國內(nèi)除了少數(shù)引進(jìn)和近年來新建的連鑄機(jī)自動(dòng)化水平較高以外，其它連鑄機(jī)基本靠常規(guī)儀表和一般電氣設(shè)備進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)控制的項(xiàng)目較少，很多靠手動(dòng)控制。從普及的程度來看，二冷自動(dòng)配水已為國內(nèi)大多數(shù)鑄機(jī)所采用，其次為結(jié)晶器液面檢測與自動(dòng)控制。近年來，已有少數(shù)連鑄機(jī)采用中間包連續(xù)測溫技術(shù)，但其它如鋼流夾渣檢測、結(jié)晶器熱流監(jiān)測與漏鋼預(yù)報(bào)、鑄坯表面缺陷自動(dòng)檢測、鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定系統(tǒng)等則很少被采用。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,57/67,從總體趨勢看，連鑄機(jī)的產(chǎn)量越來越高，鑄坯質(zhì)量也越來越好，但連鑄機(jī)的操作人員卻越來越少，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的必然結(jié)果。因此，如何提高連鑄機(jī)的自動(dòng)化水平是擺在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)面前的一個(gè)不容忽視的問題。,10.4.5連鑄檢測和控制技術(shù),.,58/67,(9)多流連鑄(mutli-strandcontinuouscasting)在一臺(tái)連鑄機(jī)上同時(shí)澆鑄兩流以上鑄坯的連續(xù)鑄鋼工藝。也稱組合連鑄。它是進(jìn)步單臺(tái)連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的一種辦法，便于與大容量煉鋼爐