连续铸造及其与轧制的衔接工艺ppt课件.ppt

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1、2019/8/2,1,3 连续铸造及其与轧制的衔接工艺,3.1 连续铸钢技术 连续铸钢是将钢水连续注入水冷结晶器，待钢水凝成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送比，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料或直送轧制工序的铸造坯料，称为连续铸坯。,2019/8/2,2,连续铸坯在冶金学方面的特点是： (1)钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷却凝固，形成较厚的细晶表面凝固层，无充分时间生成柱状晶区；(2)连续浇铸可避免形成缩孔或空洞，无铸锭之头尾剪切损失，使金属收得率大为提高；(3)整灌钢水的连铸自始至终的冷却凝固时间接近，连铸坯纵向成分偏差可控制在10以内，远比模铸钢锭为好，(4)在塑性加工时为消除铸态组织所需的

2、压缩比也可以相对减小，铸坯的组织致密，有良好的机械性能。,2019/8/2,3,连铸机类型 连铸机可以按铸坯断面形状分为厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圆坯、异型钢坯及椭圆形钢坯连铸机等，也可按铸坯运行的轨迹分为立式、立弯式、垂直-多点弯曲形、垂直-弧形、多半径弧形（椭圆形）、水平式及旋转式连铸机 。,2019/8/2,4,立式连铸机出现最早，其优点是钢中夹杂易于上浮排除，凝壳冷却均匀对称，不受弯曲矫直应力，适用于裂纹较敏感钢种的连铸，但缺点是设备高度大，建设投资大，且钢水静压力大易使钢坯产生鼓肚变形，铸坯断面和长度都不能过大，拉速也不宜过高。立弯式连铸机为降低设备高度，将完全凝固的铸坯顶弯成

3、90角，在水平方向出坯，消除了定尺长度的限制，降低了设备的投资，但缺点是铸坯受弯曲矫直应力，易产生裂纹。,2019/8/2,5,弧形连铸机大大降低了设备的高度，仅为立式的1/2-1/3，投资少，操作方便，利于拉速的提高，但缺点是存在设备对弧较难，内外弧冷却欠均匀，弯曲矫直应力较大及夹杂物在内弧侧聚集的缺点，故对钢水纯净度要求更高。椭圆形连铸机为分段改变弯曲半径，故设备更低，称为超低头铸机。垂直-弧形和垂直-多点弯曲形连铸机采用直结晶器并在其下部保留2m左右的直线段，使铸机的高度增加不多，而有利于克服内弧侧夹杂物富集的缺点。水平式铸机设备高度更低，更轻便且投资少，但尚不能制成大生产适用机型。目前

4、世界各国弧形铸机占主导地位，达60以上。其次为垂直-多点弯曲形。板坯和方坯多采构垂直弧形，而垂直-多点弯曲形则呈增加趋势。,2019/8/2,6,连铸机的组成 般连铸机由钢水运载装置(钢水包、回转台)、中间包及其更换装置、结晶器及其振动装置、二冷区夹持辊及冷却水系统、拉引矫直机、切断设备、引锭装置等组成 。,2019/8/2,7,中间包起缓冲与净化钢液的作用，容量一般为钢水包容量的2040，铸机流数越多，其容量愈大。结晶器是连铸机的心脏，要求有良好的导热性、结构刚性、耐磨性及便于制造和维护等特点，一般由锻造紫铜或铸造黄铜制成。其外壁通水强制均匀冷却。结晶器振动装置的作用是使结晶器作周期性振动，

5、以防止初生坯壳与结晶器壁产生粘结而被拉破。振动曲线一般按正弦规律变化，以减少冲击。其振幅和频率应与拉速紧密配合，以保证铸坯的质量和产量。,2019/8/2,8,二冷装置安装在紧接结晶器的出口处，其作用是借助喷水或雾化冷却以加速铸坯凝固并控制铸坯的温度，夹辊和导辊支撑着带液心的高温铸坯，以防止鼓肚变形或造成内裂。要求二冷装置水压、水量可调，以适应不同钢种和不同拉速的需要。拉矫机的作用是提供拉坯动力及对弯曲的铸坯进行矫直，并推动切割装置运动。拉坯速度对连铸产量、质量皆有很大的影响。引锭装置的作用是在连铸开始前，用引锭头堵住结晶器下口，待钢水凝固后将铸坯引拉出铸机，再脱开引锭头，将引锭杆收入存放装置

6、。铸坯切割设备则将连续运动中的铸坯切割成定尺，常用的切割设备有火焰切割器或液压剪与摆动剪。,2019/8/2,9,3.2 钢坯生产及连铸与轧制生产的连续化,（1）钢坯生产的主要方法 1）轧制法在初轧（或开坯）机上将钢锭轧成各种断面形状的钢坯的方法。 2）锻造法用锺锤（或水压机）将钢锭锻成各种断面形状的钢坯的方法。 3）连铸法在连铸机上采用连续铸造直接将钢水浇注成各种断面形状的钢坯的方法。 4）压铸法在连铸机上将钢水压铸成各种断面形状的钢坯的方法。 各种方法生产的钢坯之比较见表下：,2019/8/2,10,2019/8/2,11,连铸法生产的优点：,1）不用初轧机简化了生产工序和设备、节省投资和

7、劳动力； 2）比初轧坯形状好，成分均匀、坯长（重量）易调节； 3）成材率提高613%，可达94%以上。 4）能耗低、可降低成本10% 5）易热装、热送、直接轧制和实现自动化。,2019/8/2,12,连铸法不足： 1）钢种受一定限制，目前仅限于镇静钢、半镇静钢； 2）压缩比受限制，不宜生产特厚板。 3）规格少，连铸工艺较复杂。 由于连铸法的上述优点，80年代以来获得迅速发展，连铸法已成为钢坯生产的主要生产方式和发展方向。,2019/8/2,13,1）连铸坯冷装炉轧制(CCR)-连铸坯与轧机距离远或不能匹配，不能热装热送。 2）连铸坯冷至A1线以下状态热装轧制 (-HCR)。 3）连铸坯冷至两相

8、(+)区，热装轧制(+-HCR)。 4）连铸坯直接热装轧制(CC - DHCR) 。 5）连铸坯直接轧制 (CC- DR) 。,3.3 连铸与轧制的衔接模式,2019/8/2,14,不同衔接模式适应范围,连铸坯热装轧制（CC-HCR），这种模式的热装温度一般300600，这种模式比较适合连铸车间与轧钢车间距离较远，且连铸能力与轧机能力不能很好匹配的情况。 连铸坯两相区热装轧制（CC(+)-HCR），连铸坯直接热装轧制（CCDHCR），这两种模式的热装温度一般在6001150，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机与轧机小时能力基本匹配的情况。（棒、线、型钢生产基本属于该模式）,2019/

9、8/2,15,连铸坯直接轧制（CC-DR），钢坯温度一般在1150以上,连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对输送过程中的连铸坯进行边角补热或均热，另一方面作为缓冲以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种模式要求连铸与轧机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力。（板带生产基本属于该模式） 说明： （1）方式4）之加热炉改为在线感应炉快速加热即为方式5） （2）方式5）包括CSP,ISP等连铸-连轧短流程工艺。,2019/8/2,16,2019/8/2,17,3.4 连铸热装、热送、直接轧制的优点,1）节能效果显著直接轧制仅为冷

10、装轧制能耗的1/5。 2）成材率高提高0.51.5%（主要氧化烧损减少） 3）简化生产工序、节省基建和投资费用。 4）生产周期短从投料到轧出产品仅几小时。,2019/8/2,18,3.5 实现高水平热装热送，直接轧制、连续铸轧的条件,1）连铸车间具有高温无缺陷连铸坯生产技术；无缺陷坯率90%。 2）连铸机与轧机很好的衔接技术；尽量减少轧机正常停机时间。 3）炼钢连铸、轧制操作高度稳定，有效作业率85%，且各工序生产能力应匹配得法。,2019/8/2,19,4）建立贯穿上下各工序一体化的生产计划管理和质量保证体系。 5）在连铸与轧制之间应有缓冲区。 6）加热炉应能灵活调节燃烧系统，以适应经常波动

11、轧机小时产量以及热坯与坯料之间经常转换。 7）应设置完善的计算机系统，在炼钢、连铸及轧机之间进行控制和协调。,2019/8/2,20,2019/8/2,21,2019/8/2,22,3.6热装热送，直接轧制、连续铸轧的存在问题,1）连铸坯晶粒大小问题 2）连铸坯表面裂纹,2019/8/2,23,第四章 型材轧制工艺基础,2019/8/2,24,第一节 型材分类及生产特点,一.型材及分类 1.型材的定义 经过塑性加工变形、具有一定断面形状和尺寸的直条实心金属材成为型材。 复杂断面型材和棒线材统称为型材。,2019/8/2,25,第一节 型材及生产特点,2.型材的发展 世界型材的发展 1783年，

12、英国科特（H.Cort),第一台带孔型二辊式轧机，生产方、圆、扁和半圆钢； 20世纪30年代，轧制板带材的技术和产量超过了型材； 目前发达国家轧制型材的总产量占1/3。,2019/8/2,26,第一节 型材及生产特点,中国型材的发展 1907年，汉阳的汉治萍钢铁厂； 1949年以前，生产薄弱，产品单一； 1949年后，迅速发展，鞍钢、武钢、包钢、攀枝花、唐钢、马钢、莱钢； 型材占钢材总产量的50。,2019/8/2,27,3.型材分类,（1）按生产方法分类 热轧型材、冷弯型材、冷轧型材、冷拔型材、挤压型材、锻压型材、热弯型材、焊接型材、特殊轧制型材。 （2）按断面特点分类 复杂断面型材和简单断

13、面型材。 复杂断面型材又叫异型断面型材，可分成凸缘型材、多台阶型材、宽薄型材、局部特殊加工型材、不规则曲线型材、复合型材、周期断面型材和金属丝材等等。 简单断面型材的横断面对称、外形比较均匀、简单，如方钢、圆钢、扁钢等。,2019/8/2,28,3.型材分类,（3）按使用部门分类。 铁路用型材（钢轨、鱼尾板、道岔用轨、车轨、轮箍） 汽车用型材（轮辋、轮胎挡圈和锁圈） 造船用型材（L型钢、球扁钢、Z字钢、船用窗框钢） 结构和建筑用型材（H型钢、工字钢、槽钢、角钢、吊车钢轨、窗框和门框用材、钢板桩等） 矿山用钢（U型钢、槽帮钢、矿用工字钢、刮板钢） 机械制造用异型材等。 （4）按断面尺寸大小分类。

14、 大型、中型和小型型材。小型材5kg/m;中型材520kg/m，大型20kg/m （5）按使用范围分类。 通用型材、专用型材和精密型材。,2019/8/2,29,方钢,2019/8/2,30,圆钢,扁钢,2019/8/2,31,槽钢,角钢,2019/8/2,32,H型钢,高频焊接H型钢,2019/8/2,33,C型钢,工字钢,2019/8/2,34,二、型材生产特点,（1）品种规格多。 型钢品种与规格目前已达万个以上，轧辊储备量大，换辊较频繁，管理工作比较复杂。 （2）断面形状差异大。 大多数是复杂断面型材，不仅断面形状复杂，而且互相之间断面形状差异很大。,2019/8/2,35,二、型材生产

15、特点,（3）断面形状复杂。 在轧制过程中存在严重的不均匀变形； 孔型各部存在明显的辊径差； 非对称断面在孔型内受力、变形不均； 断面各分支部分接触轧辊和变形的非同时性； 断面各处温度不均匀，而产生轧后冷却收缩不均匀，造成轧件弯曲和扭转； 工具磨损也不均匀，轧件尺寸难以精确计算； 轧机调整、导卫装置设计、安装复杂。,2019/8/2,36,2019/8/2,37,二、型材生产特点,（4）轧机结构和轧机布置形式多种多样。 在结构型式上：二辊式轧机、三辊式轧机、四辊万能轧机、多辊孔型轧机、Y型轧机、45轧机和悬臂式轧机等。 在轧机布置形式上：横列式、顺列式、棋盘式、半连续式及连续式布置等。,2019

16、/8/2,38,第二节型材轧制的咬入条件,一、平辊轧矩形件时的咬入条件 二、孔型中轧制时咬入条件 以凹型孔型为例： 轧件先与槽底接触，类似平辊轧矩形件； 轧件先与孔型侧壁接触,2019/8/2,39,型钢轧制的咬入条件,2019/8/2,40,型材轧制中的咬入条件,当轧件先与孔型侧壁接触，这样孔型侧壁对轧件有一个夹持作用，此时，实现轧辊咬入轧件的条件应满足：,2019/8/2,41,型材轧制中的咬入条件,当为90时，即与平辊上轧辊矩形轧件时的咬入条件相同。当角小于90时，极限咬入角增大了 倍，这说明孔型中轧制时，孔型侧壁斜度角越小对咬入越有利。,2019/8/2,42,第三节孔型轧制时的金属变

17、形,一、轧制特征 型棒材轧制的共同特征是：孔型轧制 轧件的变形特征：除延伸外，还有明显的宽展，呈三维变形状态。 坯料形状：方坯、矩形坯和异形坯。 孔型：两辊孔型、三辊孔型、万能孔型 在孔型中，轧件的变形特征：沿宽展方向上，1）压下率不一致；2）轧辊的工作直径和辊面线速度不一致；3）轧辊与轧件的接触弧长不一致，呈现出复杂的三维变形状态，存在明显的不均匀变形。,2019/8/2,43,二、轧制变形参数,孔型充满度: B1是轧后件宽，Bc是允许极限值，常用轧槽宽； 轧件的宽展，常用宽展系数B1/B0和宽展率1表示； 延伸系数F0/F1，延伸率为1；,2019/8/2,44,孔型轧制时各参数的定义,2

18、019/8/2,45,第四节 型材轧制工艺,2019/8/2,46,第四节 型材轧制工艺,开坯 种类：连铸坯 断面形状：方、矩形、异型坯 清理：火焰 热装热送、直接轧制,2019/8/2,47,第四节 型材轧制工艺,加热轧制 炉子：步进式炉 粗轧、中轧、精轧 精整 传统：热锯切定尺、定尺矫直 新式：长尺冷却、长尺矫直、冷锯切工艺,2019/8/2,48,2019/8/2,49,第五节型材轧机及其布置形式,一、 型材轧机分类 型材轧机一般用轧辊名义直径（或传动轧辊的人字齿轮节圆直径）命名。 一个轧钢车间，往往有若干列或若干架轧机，通常以最后一架精轧机的轧辊名义直径作为轧钢机的标称。 型材轧机按其

19、用途和轧辊名义直径不同可分为轨梁轧机、大型型材轧机、中型型材轧机、小型型材轧机、线材轧机等。,2019/8/2,50,型材轧机按轧辊名义直径的分类,2019/8/2,51,第五节型材轧机及其布置形式,一、 型材轧机命名与分类 型材轧机按辊数分： 二辊：开坯机（二辊可逆式粗轧机、钢坯连轧机） 轧边机（万能粗轧机组辅助机架） 一般型钢孔型轧制 三辊：一般型钢孔型轧制 多辊：孔型由三个以上轧槽组成,2019/8/2,52,二、型材轧机的典型布置形式,1、横列式 大多数用一台交流电机同时传动数架三辊式轧机。在一列轧机上进行多道次穿梭轧制。 优点：设备简单、造价低、建厂快、产品品种灵活、可生产复杂断面产

20、品、操作简单、小批量多品种适应性强等。 缺点： 1）产品尺寸精度不高，品种规格受限制。 2）轧件需要横移和翻钢，故长度不能长。间隙时间长，轧件温降大，因而轧件长度和壁厚均受限制。 3）不便于实现自动化。,2019/8/2,53,二、型材轧机的典型布置形式,2019/8/2,54,二、型材轧机的典型布置形式,2、顺列式 顺列式轧机多为水平立式和多辊轧机顺列布置13个平行纵列中轧机单独传动，每架只轧一道，但不能形成连轧。 优点： 每架只轧一道，机架闭口式，轧机刚度大，产品尺寸精度高； 每架速度可单独调整，轧机能力可得到发挥，产量高； 机械化、自动化程度较高，调整亦比较方便。,2019/8/2,55

21、,二、型材轧机的典型布置形式,2、顺列式 缺点： 轧机布置比较分散，机架间的距离加大，厂房很长，轧件温降仍然较大，不适于轧制小型或壁薄的产品； 机架数目多，投资大，建厂较慢。,2019/8/2,56,二、型材轧机的典型布置形式,3、棋盘式 前几架轧件较短时采用顺列式，后几架精轧机布置成两横列，各架轧机互相错开，两列轧辊转向相反，各架轧机可单独传动或两架成组传动，轧件在机架间靠斜辊道横移。这种轧机布置紧凑，适于中小型型钢生产。,2019/8/2,57,二、型材轧机的典型布置形式,4、半连续式。 介于连轧和其他形式轧机之间。 其中一种粗轧为连续式，精轧为横列式；另一种粗轧为横列式或其他形式，精轧为

22、连续式。,2019/8/2,58,二、型材轧机的典型布置形式,5、连续式 各架轧机纵向紧密排列成为连轧机组。每架轧机可单独传动或集体传动，每架只轧一道。一根轧件可在数架轧机上同时轧制，各机架间遵循秒流量保持相等原则。 优点： 轧制速度快、产量高； 轧机紧密排列，间隙时间短，轧件温降小，对轧制小规格和轻型薄壁产品有利； 由于轧件长度不受机架间距限制，故在保证轧件首尾温差不超过允许值的前提下，可尽量增大坯料重量，提高轧机产量和金属收得率。,2019/8/2,59,二、型材轧机的典型布置形式,5、连续式 缺点： 机械和电器设备比较复杂，投资大； 所生产的品种受限制。,2019/8/2,60,1、简述各钢坯生产法的实质，为什么要发展连铸坯生产？ 2、简述连铸与轧机生产连续化的方式及其高水平实现的条件。 3、简述型、线材轧机的布置型式及其优缺点。,习 题,2019/8/2,61,