连铸机机型:立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机和水平连铸机。
连铸三大件:长水口、整体塞棒、侵入式水口。铸机长度L=(1.1~1.2)冶金长度。
连铸机主体设备:钢包回转台、中间包、结晶器、二冷装置、方波信号发生器矫直装置和切割装置。
连铸坯发展趋势:近终形连铸和高效连铸。浇注温度即中间包钢水温度。 拉坯速度即每流每分钟拉出铸坯的长度,单位m/min,简称拉速。Vc=q/ρB(宽)D(厚)
液相深度L液是指铸坯从结晶器液面到铸坯中心液相凝固终了处的长度,L液=Vc·t。 中间包的作用有减压、稳流、去渣、贮钢、分流、中间包冶金等。
结晶器作用:钢液在结晶器内冷却初步凝固成型,且均匀形成具有一定厚度的坯壳,结晶器采用冷却水冷却,称一次冷却。
结晶器是一个水冷钢锭模,是连铸机的核心部件,称之为连铸机的心脏。
结晶器的分类,按结构分:管式结晶器、组合式结晶器、多级结晶器。按外型:直、弧形。
为减小气隙,改善传热,加速坯壳生长,结晶器下口断面要比上口略小,即结晶器有倒锥度。
高频率、小振幅:正弦振动;高速连铸:非正弦震动,多点连续矫直。小方坯:一点矫直。
结晶器内最大热阻:铜壁与坯壳之间的气隙。
结晶器的传热因素:(1)中心液体的传热;(2)坯壳内的导热;(3)已凝固坯壳与铜壁的传热;(4)铜壁内的导热;(5)铜壁与冷却水的传热。
影响二冷区传热的因素:喷嘴结构及其布置、铸坯表面温度、水流密度、水滴速度、水滴直径、喷嘴使用状态、时效处理设备铸坯表面状态。
扩大等轴晶区的措施:(1)电磁搅拌技术;(2)控制二冷区冷却水量;(3)低温浇注技术;(4)加入形核剂;(5)结晶器加入微型冷却剂。
连铸机的工艺特点决定了它对钢水质量、温度、成分、脱氧强度、洁净度有严格的要求。
二次冷却主要内容:冷却方式的选择、冷却强度的确定、用水量分配、二冷控制方法。
冷却方式:气—水雾化冷却、喷雾冷却、干式冷却。整个二冷区喷水量从上至下是递减的。
二冷水分配方案:等表面温度变负荷给水、分阶段按比例递减给水、等负荷给水。
保护渣类型:发热型保护渣、绝热型保护渣。保护渣的成分:CaO-SiO2-Al2O3系。
保护渣结构:原渣层、烧结层、半熔融层、液渣层。
保护渣的功能:(1)绝热保温;(2)隔绝空气;(3)吸收非金属夹杂物,净化钢液;(4)在铸坯凝固坯壳与结晶器内壁之间形成润滑渣膜;(5)改善了结晶器与铸坯之间的传热。
及时挑出渣圈,保持渣流入通道畅通,确保铸坯的正常润滑和传热。
保护渣熔化温度在1300℃时一般都小于1Pa·S,黏度大多在0.1~0.5Pa·S范围内。
高速连铸熔化温度要在1300℃左右,黏度在0.1~0.15Pa·S之间。
高速连铸保护渣:低黏度、低软化和熔融温度、合适的碱度、较快的熔化速度。
钢水覆盖剂功能:保温、防止二次氧化、吸收钢水中上浮的夹杂物。
连铸坯质量标志:表面质量、内部质量、洁净度、断面形状。
(表面质量:由结晶器内钢水凝固过程控制;内部质量:由二冷区液相穴的凝固过程控制;洁净度:由结晶器以上的液态钢决定;断面形状:铸坯冷却和设备状态有关。)
铸坯中的夹杂物类型:Al2O3单体、以SiO2为主的硅酸盐、以Al2O3为主的铝酸盐、硫化物。
表面缺陷:表面裂纹、深振痕、表面夹渣以及皮下夹渣、皮下气泡与气孔、表面凹坑和重皮。
提高表面质量的措施:(1)结晶器液面的稳定性;(2)结晶器振动;(3)初生坯壳的均匀性;(4)结晶器钢液的流动;(5)保护渣的性能。
内部缺陷:内部裂纹、中心偏析、中心疏松。
提高内部质量的措施:(1)控制铸坯结构;(2)采用合理的二次冷却制度;(3)控制二次冷却区铸坯的受力与变形;(4)控制液相穴内钢水的流动,以促进夹杂物上浮和改善其分布。
合金钢中合金元素含量较高、钢的导热性差、线收缩量增大偏心井口,措施:采用较低的浇注速度和较弱的二冷强度。
高温铸坯生产技术:1)高温出坯技术;2)铸坯保温技术;3)铸坯边部温度补偿技术。
结晶器液面高度检测方法:1放射性同位素法;2红外线辐射法;3热电偶法;4激光法。
1.电磁搅拌作用及分类.
作用:1)打碎树枝晶,促进等轴晶生长;2)加速凝固传热和过热度消除;3)提高连铸坯洁净度;4)改善铸坯固—液界面溶质再分配,减轻中心偏析;5)改善铸坯表面质量。
分类:1结晶器电磁搅拌;2二冷区电磁搅拌;3凝固末端电磁搅拌。
2.结晶器冶金技术的功能.
1)促进夹杂物上浮与排除;2)保证凝固坯壳均匀生长;3)控制凝固组织;4)结晶器微合金化。
3.中间包冶金技术.
1)中间包过滤技术;2)中间包流动特征控制;3)中间包内吹惰性气体;4)中间包加热技术;5)中间包加钢水覆盖剂。
4.什么是黏结漏钢,防止的措施.
凝固坯壳与结晶器铜板黏结,拉坯摩擦阻力增大,黏结处被拉裂造成的漏钢称为黏结漏钢。
措施:(1)保证润滑,选用性能良好的保护渣,并保持足够的液渣层厚度;(2)定期检测振动参数,确保合适的负滑脱率;(3)保持结晶器液面平稳,安装液面自动控制装置;(4)安装漏钢监测预报设施,及时预报。
5.弧形连铸机的特点.
1)基建投资费用少,安装及维护方便;2)有利于提高铸坯质量;3)铸坯要经过弯曲矫直,易产生裂纹;4)铸坯内弧侧存在杂物聚集、分布不均匀的现象,影响了铸坯质量。
6.影响结晶器传热的因素.
1)浇注速度;2)结晶器冷却强度;3)结晶器设计参数;4)结晶器材质;5)热顶结晶器;6)结晶器的形状和类型;7)结晶器润滑;8)钢水过热度。
7.包晶钢的凝固特点,为何它是最难连铸的钢种.
特点:凝固过程中发生了包晶转变。
原因:γ奥氏体的密度大于δ铁素体;凝固过程中坯壳发生约0.38%的收缩,坯壳体积收缩大,产生较大的体积应力;若结晶器冷却不均匀,就会发生同一高度初生坯壳进入包晶转变的时间不一致的情况,最终造成初生坯壳生长速度的不均匀而容易产生表面裂纹。
8.全程无氧化保护浇注有哪几个方面,保护渣的功能.
(1)钢包到中间包的注流保护和中间包到结晶器的注流保护;
(2)功能:1)绝热保温;2)隔绝空气,防止钢液的二次氧化;3)吸收非金属夹杂物,净化钢液;4)在铸坯的凝固坯壳与结晶器内壁之间形成润滑渣膜;5)改善了结晶器与坯壳之间的传热。
计算题:已知铸坯断面为150mm×150mm,结晶器内钢液凝固系数Km=20mm/min1/2,铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚度δmin=12mm,结晶器有效长度Lm为70mm,求连铸机拉速。(实际为理论的90%~95%,即:)
解: 已知 Lm=0.7m 根据
可知
所谓炉外精炼,是把常规炼钢炉初炼的钢液倒入钢包或专用容器内,进行脱氧、脱硫、脱碳、去气、去除非金属夹杂物并调整钢液的成分及温度,以达到进一步冶炼目的的炼钢工艺。
炉外精炼的主要任务:(1)降低钢中O、S、H、N和非金属夹杂物含量,改变夹杂物形态,以提高钢的纯净度,改善钢的力学性能;(2)深脱碳,满足低碳或超低碳钢的要求;(3)控制和微调合金成分,使其均匀分布,尽量降低合金的消耗,以提高合金收得率;(4)调整钢液温度到浇注所要求的温度范围内,最大限度地减小包内钢液的温度梯度;(5)作为炼钢和连铸间的缓冲,提高炼钢车间整体效率。常用合成渣系主要是CaO-Al2O3碱性渣系。
炉外精炼设备的功能有熔池搅拌功能、钢水升温和控温功能、精炼功能、合金化功能、生产调节功能。
精炼手段的种类:(1)渣洗;(2)真空;(3)搅拌;(4)加热;(5)喷吹。
顶渣改质的目的:①适当提高覆盖渣碱度;②降低覆盖渣氧化性;③改善覆盖渣的流动性;④适当提高夹杂物去除率。当ω(CaO)/ω(Al2O3)=1.0~1.5时,渣的精炼能力最好。
渣洗所用的熔渣都是高碱度(R>2)、低ω(FeO),一般ω(FeO)<0.3%~0.8%。
渣洗过程,脱硫反应式:[S]+(CaO)=(CaS)+[O],硫的分配系数:Ls=ω(S)/ω[S]。
rat组合
搅拌的种类:气体(Ar)搅拌、电磁搅拌、机械搅拌和重力引起的搅拌等。
钢包吹氩的主要作用:(1)调温;(2)混匀;(3)净化。
气泡泵起现象,是指用喷吹气体所产生的气泡来提升钢液的现象。
电磁搅拌,指利用电磁感应的原理使钢液产生运动。
炉外精炼的加热方式:电弧加热、化学加热。
炉外精炼所应用的真空只对脱气、碳脱氧、脱碳等反应产生较为明显的影响,提高去除夹杂物的效果。 电伴热管缆RH真空吹氧技术:RH-KTB和RH-MFB。
钢液脱氮实际效果差的原因:①氮的扩散系数低,脱氮速度缓慢;②氮的原子半径较大,同时气—钢表面大部分被活性元素S、O吸附,氮的扩散速率小,在钢中的溶解度高;③大气中氮的含量占78%,而钢液易吸收氮,钢中的氮与合金元素生成氮化物处于溶解状态。
稀土在钢中的作用主要为净化、变质和合金化三大作用。
对大部分钢种使用钙处理能提高性能,但对轴承钢不宜使用钙处理及其他喷粉处理手段。
RH的主要工艺参数:处理容量、脱气时间、循环流量、循环系数、真空度等。
LF法因设备简单,投资费用低,操作灵活和精炼效果好,在炉外精炼中已占据主导地位。
LF的主要设备有:①钢包;②电弧加热系统;③底吹氩系统;④测温取样系统;⑤控制系统;⑥合金和渣料添加装置;⑦适应一些初炼炉需要的扒渣工位;⑧适应一些低硫及超低硫钢种需要的喷粉或喂线工位;⑨LFV为适应脱气钢种需要的真空工位;⑩炉盖及冷却水系统。
LF的精炼功能:(1)埋弧加热功能;(2)惰性气体保护功能;(3)惰性气体搅拌功能;(4)碱性白渣下精炼。
LF一般工艺流程为:初炼炉挡渣出钢→同时预吹氩、加脱氧剂、增碳剂、造渣材料、合金料→钢包进准备位→测温→进加热位→测温、定氧、取样→加热、造渣→加合金调成分→取样、测温、定氧→进等待位→喂线、软吹氩→加保温剂→连铸。
LF精炼过程的主要操作有:全程吹氩操作改锥头、造渣操作、供电加热操作、脱氧及成分调整(合金化)操作等。