第九章 连铸知识概述
9.1 连铸简介
连铸即连续铸钢，就是将钢包内注入中间包，减压、稳压后不断地通过水冷结晶器，凝成坯壳后从结晶器下方出口连续拉出，经气雾模压制品/喷水冷却，全部凝固后切成定尺坯料的铸造工艺。 连铸成上启下的作用，其将合格的钢水转变定尺钢坯，为轧钢提供原料。
9.1.1 连铸原理
金属凝固：在一定过冷度和结晶核心存在的条件下，液态中无规则的原子集团转变为按一定规则排列的固体结晶体的过程。
凝固需要两条件：过冷度、有结晶核心（形核粒子）。
过冷度越大，形核粒子越多，结晶过程越易进行。
连铸过程的热量传输：要将钢水的显热（从浇注温度到凝固点温度需放出的热量）和结晶潜热（在凝固点由液态转变为固态须放出的热量）释放到冷却介质中去。
热量的传导方式：传导、对流、辐射三中传热方式。连铸工艺中的传热也就是以上三种方式。
9.1.2 连续铸钢的发展历史
最早提出连续铸钢：1886年美国炼钢工程师B·Atha和1887年德国工程师R·M·Dlaelm。
并进行相关的工业性试验。
20世纪40年代试验开发。
20世纪50年代，连续铸钢开始步入工业生产。
二维液相谱20世纪60年代，弧形连铸机问世。
20世纪80年代，连续铸钢技术已经成熟，并得到大规模的应用。
马钢84年分别在二钢、三钢各建设1台小方坯连铸机起步，经过近18年的发展，三个炼钢厂实行了全连铸，现在马钢四个炼钢厂连铸坯产量达到1500万吨规模。
9.1.3 连铸坯质量
9.1.3.1 铸坯质量
表面急冷层：细等轴晶，中间枝状晶（比较发达）、中心等轴晶。
连铸坯轧出的钢材：屈服强度、抗拉强度、冲击韧性与模铸锭经开坯、轧制的钢材相当，甚至略有提高。随着结晶器、结晶末端电磁搅拌、连铸坯轻压下技术的应用，连铸能生产几乎所有的钢种。
9.1.3.2连铸坯的压缩比
对一般要求的板带材，连铸坯的压缩比4~6就可满足。
对特殊要求的板带材和表面缺陷敏感的钢种，连铸坯的压缩比要相应提高。
在保证一定压缩比的情况下，满足钢材性能要求，连铸坯的厚度减小，可减少轧制道次，提高轧制生产率，节约能源。
连铸坯的规格，一台连铸机一般能生产几种规格，在保证压缩比的情况下，尽量使其规格断面减小。对方坯而言，因采用侵入式水口加保护浇注，提高铸坯表面和内部质量，要求140方以上。（水口对中、液面稳定需要）。
9.1.4 连铸的优势（或意义）
9.1.4.1简化生产工序，节约大量投资；省去了脱模、整模、整锭、均热、初轧开坯等工序，基建费用和操作费用减少40%，占地面积减少30%。
9.1.4.2提高金属收得率和成材率；钢水收得率由模铸的85%提高到连铸的96%以上。
9.1.4.3降低能源消耗；省去了脱模、整模、整锭、均热、初轧开坯等工序，节省能源，连铸红送热装，使能源消耗进一步降低。
9.1.4.4改善劳动条件，容易实现自动化和机械化。
9.1.4.5提高钢材产品质量，由于连铸新技术的应用，连铸坯内部组织稳定均匀、致密，成分偏析小。
9.2 连铸机的分类
9.2.1 分类
按外形分可分为：立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头（椭圆形）连铸机、水平连铸机、轮带式连铸机等。
按浇注断面分：方坯/混凝土胶粘剂矩形坯连铸机（断面小于150mm*150mm的叫小方坯，反之大方坯）、板坯连铸机、圆坯连铸机、异形坯连铸机、方板坯兼用连铸机。
按拉速分：高拉速连铸机（铸坯带液芯矫直）、低拉速连铸机（铸坯全凝固矫直）。
按钢水静压力分：高头连铸机（如立式连铸机、立弯式连铸机）、低头连铸机（如弧形连铸机、超低头（椭圆形）连铸机、水平连铸机）。
9.2.2 不同连铸机的特点
立式连铸机占地面积小、设备紧凑，高温铸坯无弯曲变形、铸坯表面和内部裂纹少，夹杂物容易上浮、钢水较纯净，设备维护简单；缺点是厂房很高或地坑很深、投资昂贵，钢水
静压力高、铸坯易鼓肚，拉速低、生产效率低。
立弯式连铸机较立式连铸机机身高度降低、节约投资，水平出坯、加长机身较容易、可实现高速浇注，夹杂物也容易上浮且分布较纯均匀；缺点是投资仍较高，铸坯要经过一次弯曲和一次矫直，易产生内部裂纹。
弧形连铸机特点：设备高度进一步降低、钢水静压力小、鼓肚缺陷虽之减少，水平出坯、铸坯定尺长度可不受限制，可实现高速浇注；缺点；因铸坯弯曲矫直、易引起铸坯内部裂纹，铸坯内夹杂物分布不均匀、夹杂物多集聚在内弧侧，设备复杂、维护困难。
超低头（椭圆形）连铸机特点：铸机高度进一步降低、钢水静压力更小、鼓肚变形小，铸机主要设备处于水平位置、维修方便，设备重量轻、造价低；缺点是夹杂物不易上浮，要采取钢水净化措施和保护浇注措施。
水平连铸机特点：连铸机所有设备水平布置，厂房高度低，投资省；适宜浇注小断面铸坯，最小断面为φ4mm；中间包与结晶器密封连接，可避免钢流二次氧化；无弯曲和矫直过程，可避免弯曲和矫直应力引起的裂纹缺陷；缺点：生产能力低，一般一台铸机只能有多媒体调度台2
个流，断面小；生产成本高，辅助材料价格贵；钢水静压力小，凝固过程中补缩不力，铸坯中心疏松乃至出现缩孔。
轮式连铸机特点：高速浇注，拉速达5~10m/min，易实现连铸连轧；铸机高度低，设备简化，投资省；无结晶器振动，铸坯表面无振痕，表面质量好。
第十章 连铸机的主要设备与作用
连铸机的主要设备有钢包运载设备、中间包车、中间包、结晶器及其振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直装置、定尺切割装置、出坯装置、引锭杆及引锭杆存放装置等。
10.1 钢包与中间包及运载设备
10.1.1钢包支撑运载设备
常见有：固定的钢包支架、钢包移动浇铸车、钢包回转台，现在普遍采用钢包回转台。
钢包回转台应具有重载、偏载、抗冲击、抗高温的能力，在结构上必须有足够的强度、刚度的稳定性。现在的包回转台具有称重和钢包加盖的功能。
钢包回转台分类：按驱动方式分，单驱动和双驱动两种；按结构分，整体回转和双臂摇摆式。因此，钢包回转台有：直臂整体旋转整体升降式、直臂整体旋转单独升降式、双臂整体旋转单独升降式、双臂单独旋转单独升降式。
钢包回转台的优点：
能迅速准确地将过跨钢包接受运送到浇注位置，并在浇注过程中承载钢包；能迅速更换钢包，实现多炉连浇；
发生事故时能迅速将钢包转移到安全位置；
占用平台面积小，易于工艺布置。
10.1.2 中间包及中间包车
中间包的作用：
降压、稳压，实现平稳浇注；
分流，实现多流浇注；
通过合理的流场设计，促进夹杂物上浮，净化钢水；
贮存钢水，实现多炉连浇。
中间包形状：有矩形、三角形、T形等。中间包是由钢板焊接的壳体，其内有隔热层、永久层、工作层。工作层有绝热板（cd454390年代），分硅质绝热板和镁质绝热板。现在大多使用中间包涂料（碱性）。大容量中间包一般设有挡渣墙，用于隔离来自钢包的注流对中间包内钢水的扰动和挡渣。为了钢水保温，中间包设置中间包盖。中间包由包体、包盖、水口、塞棒机构（或滑动水口机构）组成。
中间包容量一般为钢包容量的20%~40%，正常浇注时的液面高度一般为600~1000mm。为了保证钢水夹杂物有足够的时间上浮，中间包流场要设计合理，使钢水在中间包平均停留10min。钢包钢流到中间包水口中心的距离不小于400mm，已避免钢包注流对中间包水口浇注的影响。
中间包车：一台连铸机一般在结晶器左右两侧各布置1台中间包车（即两个中间包停放位置和一个浇铸位置），其功能为：
迅速更换中间包车和中间包，能实现连铸机长时间浇注和不停机换钢种浇注；能调节中间包水口插入深度，实现水口对中；发生事故时可将中间包钢水引流到安全位置（溢流槽，不停机），并能迅速开走中间包车到安全位置，避免烧坏铸机；钢水称重的功能。
10.1.3 结晶器：结晶器是连铸坯成形的关键设备，人们常称其为连铸机的心脏，它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量起到十分重要的作用。
结晶器内腔尺寸决定连铸坯尺寸。
结晶器分类：
垫块模具
按外形分：直结晶器和弧形结晶器；
按铸坯断面分：方坯、矩形、板坯、圆坯及异形坯结晶器；
按结构形式：整体式、管式、组合式、可在线调宽结晶器。
结晶器的性能：要求其要有良好的导热性能；结构刚性好；装拆和调整方便；工作寿命长；振动时惯性力要小。
结晶器的参数：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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