金属凝固及连铸连铸发展概况课件.ppt
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1、金属凝固及连铸连铸发展概况10/2/2022第1页,此课件共37页哦教学次数教学内容主题(topics)1课程介绍什么是凝固和连铸?学习目的;主要内容;课程大纲;课程要求。2凝固热力学-1液态金属结构;二元合金的稳定相平衡;溶质平衡分配系数;液-固相界面成分及界面溶质分配系数。3凝固热力学-24凝固动力学自发形核;非自发形核;固-液相界面结构;晶体生长方式。5单相合金的凝固凝固过程的溶质再分配;金属凝固过程中的“成分过冷”;界面稳定性与晶体形态;胞晶组织与树枝晶;微观偏析;固-液界面非线性动力学理论。6多相合金的凝固概述;共晶合金的凝固;偏晶合金的凝固;包晶合金的凝固。7凝固过程中液态金属的流
2、动液态金属的对流;枝晶间液态金属的流动;宏观偏析;微重力场下的金属凝固特点。8铸件凝固组织控制铸件凝固组织的形成;等轴晶的晶粒细化;凝固组织中偏析及控制;凝固收缩及其控制。9连续铸钢发展概况金属凝固成形方式概述;连铸与模铸的比较;连续铸钢工艺流程简述;国外连铸发展过程和现状;我国连铸发展概况。10连铸设备连铸机型及特点;连铸机的主体设备。11连铸过程流体流动现象钢液的流动特点;浇注过程流动水力学;流动的物理模拟;流动的数学模拟。12连铸坯的凝固传热连铸坯的凝固冷却过程;结晶器内坯壳的形成;连铸坯凝固过程的热平衡;结晶器传热;二冷区的传热;连铸坯的凝固传热的数学模型。13连铸工艺钢水准备;中间包
3、钢水温度控制;拉速确定和控制;铸坯冷却控制;提高连铸机作业率。14连铸保护渣保护渣的功能;保护渣分类、如何正确使用保护渣;保护渣与铸坯质量的关系。15连铸坯质量凝固组织;纯净度;表面质量;内部质量;形状缺陷;最终产品对连铸坯质量要求。16连铸坯热装、热送与近终形连铸热装与热送工艺流程和优点;发展概况;技术关键;热装与连铸连轧的高温冶金学问题;近终形连铸发展历史;薄板坯连铸;薄带连铸;长产品近终形连铸。10/2/2022第2页,此课件共37页哦内容:内容:1.1.金属凝固成形方式;金属凝固成形方式;2.2.连铸与模铸的比较;连铸与模铸的比较;3.3.连续铸钢工艺流程及机型;连续铸钢工艺流程及机型
4、;4.4.国外连铸发展过程;国外连铸发展过程;5.5.我国连铸发展概况。我国连铸发展概况。10/2/2022第3页,此课件共37页哦一、金属凝固成形方式一、金属凝固成形方式成形方式:成形方式:1 1、金属型铸造;、金属型铸造;2 2、砂型铸造:、砂型铸造:3 3、压铸;、压铸;4 4、振动式连铸;、振动式连铸;5 5、移动式连铸;、移动式连铸;6 6、喷雾成形。、喷雾成形。模铸模铸连铸连铸10/2/2022第4页,此课件共37页哦去去年年世世界界钢钢产产量量15151616亿亿吨吨,连连铸比铸比95%95%以上。以上。10/2/2022第5页,此课件共37页哦二、连铸与模铸的比较(优点和缺点)
5、二、连铸与模铸的比较(优点和缺点)n1、连铸坯综合成材率高连铸坯综合成材率高模铸:模铸:848488%88%;连铸:连铸:95%95%以上以上原因:原因:模铸切头切尾损失模铸切头切尾损失10-20%10-20%;连铸切头切尾损失连铸切头切尾损失1-2%1-2%。优点:优点:10/2/2022第6页,此课件共37页哦n2 2、降低能耗、降低能耗采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。原因:原因:省去开坯工艺。省去开坯工艺。n 模铸:钢锭模铸:钢锭均热炉均热炉初轧初轧连轧连轧n 连铸:连铸坯连铸:连铸坯连轧连轧10/2/2022第7页,此课件共37页哦10/2/2022第8页,此课件共37页哦
6、3 3、简化工序,缩短流程、简化工序,缩短流程模铸与连铸生产流程示意图模铸与连铸生产流程示意图10/2/2022第9页,此课件共37页哦 4、连铸坯质量好于钢锭、品种扩大连铸坯质量好于钢锭、品种扩大 原因:原因:模铸凝固时间长,元素偏析显著;模铸凝固时间长,元素偏析显著;连铸坯断面小,冷速大,树枝晶间距小,偏析轻;连铸坯断面小,冷速大,树枝晶间距小,偏析轻;目前,几乎所有的钢种均采用连铸工艺生产。目前,几乎所有的钢种均采用连铸工艺生产。5 5、易于实现机械化和自动化、易于实现机械化和自动化n 设备和操作水平的提高,采用全过程的计算机管理,不仅从设备和操作水平的提高,采用全过程的计算机管理,不仅
7、从根本上改善了劳动环境,还大大提高了劳动生产率。根本上改善了劳动环境,还大大提高了劳动生产率。n6 6、占地少,易于实现规模化生产、占地少,易于实现规模化生产(诞生了大型钢铁企业)(诞生了大型钢铁企业)n7 7、优化了钢铁生产流程、优化了钢铁生产流程(铁水预处理、炼钢、精炼)(铁水预处理、炼钢、精炼)问题:问题:1)漏钢;)漏钢;2)铸坯容易产生裂纹。)铸坯容易产生裂纹。10/2/2022第10页,此课件共37页哦三、连续铸钢工艺流程及机型简述三、连续铸钢工艺流程及机型简述1、连续铸钢工艺流程、连续铸钢工艺流程2、连铸机类型、连铸机类型10/2/2022第11页,此课件共37页哦主要环节:钢包
8、、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等。1、连续铸钢工艺流程、连续铸钢工艺流程10/2/2022第12页,此课件共37页哦连浇炉数:n小方坯:小方坯:349炉;炉;n大方坯:大方坯:1129炉;炉;n板坯:板坯:1721炉。炉。10/2/2022第13页,此课件共37页哦2、连铸机机型分类、连铸机机型分类n按按结结晶晶器器是是否否移移动动可可以以分分为为两两类类:一一类类是是固固定定式式结结晶晶器器(包包括括固固定定振振动动结结晶晶器器)的的各各种种连连铸铸机机;另另一一类类是是同同步运动式结晶器的各种连铸机。步运动式结晶器的各种连铸机。n
9、还还可可以以按按铸铸坯坯断断面面形形状状分分为为:方方坯坯连连铸铸机机、圆圆坯坯连连铸铸机机、板板坯坯连连铸铸机机(薄薄板板、中中厚厚板板及及厚厚板板)、异异型型连连铸铸机机、方方/板坯兼用型连铸机等板坯兼用型连铸机等.n按按钢水的静压头钢水的静压头可分为可分为:高头型、低头型和超低头型连铸机等。高头型、低头型和超低头型连铸机等。10/2/2022第14页,此课件共37页哦1 1、立式连铸机、立式连铸机2 2、立弯式连铸机、立弯式连铸机3 3、直结晶器带液芯弯曲和矫直、直结晶器带液芯弯曲和矫直 连铸机连铸机4 4、全弧形连铸机、全弧形连铸机5 5、超低头(椭圆形)连铸机、超低头(椭圆形)连铸机
10、6 6、水平式连铸机、水平式连铸机n固定式结晶器类:固定式结晶器类:10/2/2022第15页,此课件共37页哦连铸机类型连铸机类型特点特点立式立式铸坯做垂直直线运动,不受强制性弯曲变性力作用,适合浇注裂纹敏感性强的钢;铸坯做垂直直线运动,不受强制性弯曲变性力作用,适合浇注裂纹敏感性强的钢;铸坯冷却均匀,非金属夹杂物上浮条件良好,钢的成分和夹杂物偏析较少;铸坯冷却均匀,非金属夹杂物上浮条件良好,钢的成分和夹杂物偏析较少;铸机高度大,钢水静压力大,铸坯的鼓肚变形较突出,不适合浇注大断面;铸机高度大,钢水静压力大,铸坯的鼓肚变形较突出,不适合浇注大断面;机身高(机身高(3030米以上),厂房高度大
11、,投资大。米以上),厂房高度大,投资大。立弯式立弯式铸坯由拉坯机拉出结晶器完全凝固后,被顶弯装置弯成弧形,然后在水平位置上矫直;铸坯由拉坯机拉出结晶器完全凝固后,被顶弯装置弯成弧形,然后在水平位置上矫直;保持了立式连铸机在垂直方向上进行浇注和凝固的特点;保持了立式连铸机在垂直方向上进行浇注和凝固的特点;设备总高度有所降低,但变化不大,是连铸设备从立式向弧形发展中的一种过度机型。设备总高度有所降低,但变化不大,是连铸设备从立式向弧形发展中的一种过度机型。弧形弧形直弧形直弧形在弧形连铸机上采用直结晶器,在结晶器下口设在弧形连铸机上采用直结晶器,在结晶器下口设2-3m2-3m垂直线段;有利夹杂物充分
12、上浮和分布均匀;垂直线段;有利夹杂物充分上浮和分布均匀;采用带液芯渐近弯曲成弧形,具有铸机高度低、建设费用低的特点;采用带液芯渐近弯曲成弧形,具有铸机高度低、建设费用低的特点;由于多了弯曲过程,容易引起铸坯外弧裂纹缺陷。由于多了弯曲过程,容易引起铸坯外弧裂纹缺陷。全弧形全弧形结晶器和二冷段布置在结晶器和二冷段布置在1/41/4园弧范围内,铸机高度是立弯式的园弧范围内,铸机高度是立弯式的1/31/3,设备重量轻、投资省;,设备重量轻、投资省;钢水静压力小,因鼓肚变形引起的内裂和偏析减少;钢水静压力小,因鼓肚变形引起的内裂和偏析减少;夹杂物分布不均匀,容易聚集在内弧,对钢水洁净度要求高。夹杂物分布
13、不均匀,容易聚集在内弧,对钢水洁净度要求高。超低头超低头结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/41/4椭圆圆弧线上椭圆圆弧线上;椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线组成,其基本特点(优点和缺点)与全弧形连铸机相同,不同是进一步降低了椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线组成,其基本特点(优点和缺点)与全弧形连铸机相同,不同是进一步降低了连铸机和厂房的高度,又称为低头(连铸机和厂房的高度,又称为低头(H/D=25-40H/D=25-40)和超低头()和超低头(H/DH/D小于小于2525)连铸机,投资更省。)连铸机,投资更省。水平式水平式结晶器水平安装,铸坯无
14、弯曲矫直变形,适合特殊钢和高合金的浇注;结晶器水平安装,铸坯无弯曲矫直变形,适合特殊钢和高合金的浇注;以间歇式拉坯代替结晶器振动,铸坯容易生产深振痕、润滑困难,仅适合浇注以间歇式拉坯代替结晶器振动,铸坯容易生产深振痕、润滑困难,仅适合浇注200mm200mm下方、园坯;下方、园坯;不需要修建特殊厂房,设备费用低,投资小,但产量低、不适合大规模。不需要修建特殊厂房,设备费用低,投资小,但产量低、不适合大规模。六种连铸机特点比较六种连铸机特点比较10/2/2022第16页,此课件共37页哦直结晶器带液芯弯曲和矫直机型直结晶器带液芯弯曲和矫直机型 推荐的板坯铸机机型:推荐的板坯铸机机型:10/2/2
15、022第17页,此课件共37页哦n同步移动结晶器类同步移动结晶器类1双辊式连铸机2单辊式连铸机3双带式连铸机4单带式连铸机5轮带式连铸机与固定式结晶器比,移动式的特点:与固定式结晶器比,移动式的特点:1 1)无相对运动,结晶器长,凝固系数高,拉速大;)无相对运动,结晶器长,凝固系数高,拉速大;2 2)可与在线轧机实现连轧,能耗和生产成本低;)可与在线轧机实现连轧,能耗和生产成本低;3 3)设备简单、面积小,适合小规模生产;)设备简单、面积小,适合小规模生产;4 4)缺点是事故率高,表面质量难以保证。)缺点是事故率高,表面质量难以保证。10/2/2022第18页,此课件共37页哦小结:1 1)连
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