《连铸基本原理》PPT课件.ppt
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1、湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司连续铸钢原理及质量控制连续铸钢原理及质量控制授课人:袁嫔授课人:袁嫔湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司一、绪论一、绪论 连续铸钢是一项把钢水直接浇注成形的新工艺。目前世界上不少产钢国家连铸比已经接近饱和程度,需要改进的方向是连铸机的结构和辅助设备具有更高的综合能力、操作自动化、可控性和安全性达到更高的水平,其目的在于进一步发挥连铸机的生产能力和进一步提高铸坯质量。生产的主要任务:生产合格的铸坯,
2、满足下道工序。生产的主要任务:生产合格的铸坯,满足下道工序。第一章第一章 前言前言湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司二、连铸机分类以及选型二、连铸机分类以及选型湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司小方坯主要机型:小方坯主要机型:湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有
3、 限限限限 公公公公 司司司司机型选择:机型选择:湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司第二章第二章 连铸工艺参数连铸工艺参数金属收得率金属收得率 从炼钢厂来说,金属收得率是指从钢水到合格铸坯的收得率。连铸钢水金属平衡图湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司浇注时间浇注时间准备时间准备时间 准备时间是指从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇铸时完成结晶器内引锭头的密封为止所需的辅助操作时间。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢
4、钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司铸坯的液心长度铸坯的液心长度 铸坯的液心长度又称液相穴深度,是指铸坯从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完全凝固点的长度称铸坯的液心长度。冶金长度冶金长度 根据最大拉速计算出来的液心长度,就是连铸机的冶金长度。连铸机的冶金长度的计算公式为:湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司结晶器锥度结晶器锥度二冷区水的分配二冷区水的分配二冷区水的分配更主要的要根据钢种、铸坯断而、钢的高温状态的力学性能等并通过实践确定铸坯的冷却水量。通常铸坯表面冷却速度不大于2
5、00m,拉还方向温度回升不超过100m。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司定径水口计算定径水口计算湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司比水量比水量 浇铸每1kg耗用的水量(L).比水量大于1L/kg称为强泠,小于1L/kg称为弱冷。铸机产能计算铸机产能计算湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司第三章第三章 连铸坯凝固与传热连铸坯凝固与传热1、连铸坯凝固
6、过程实际上是热量传递过程。、连铸坯凝固过程实际上是热量传递过程。钢水从液态转变固态放出的热量:钢液固体+Q钢水凝固放出的热量包括三部分;(1)过热:即钢水由浇注温度冷却到液相线温度时放出的热量QL,单位KJKg;(2)潜热:钢液结晶时放出的热量QM,单位KJKg (3)显热:铸坯从液相线温度冷却到室温时放出的热量QS,单位KJKg湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司2、连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。、连铸坯凝固是分阶段的凝固过程。连铸钢掖转变成固态钢坯的过程是凝固放热过程。凝固是在过冷条件下进行的,经历了形核和长
7、大的结晶过程,并伴随有体积的收缩和成分偏析等。铸坯的凝固过程分3个阶段。第一阶段,进入结晶器的钢液在结晶器内凝固,形成坯壳。出结晶器下口的坯壳厚度应足以抵抗钢液静压力的作用。第二阶段,带液心的铸坯进入二次冷却区继续冷却,坯壳均匀稳定生长。第三阶段为凝固未期,坯壳加速生长,凝固成铸坯。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司凝固过程对铸坯质量有着重要影响。为保证钢坯质量,钢液的凝固应达到以下几点:正确的凝固结构,合金元素分布要均匀、偏析要小,最大限度地排除气体和夹杂物,表面、内部质量良好,钢水收得率要高。3、连铸坯凝固
8、是沿液相穴在凝固温度区间把液体转变连铸坯凝固是沿液相穴在凝固温度区间把液体转变为固体的加工过程。为固体的加工过程。凝固是发生在铸造坯传热过程中的主要现象。连铸造坯可看成是液相穴很长的钢锭,以一个固定的速度在连铸机内运动。铸坯在运动中的凝固,实质上是沿液相穴固液交界面潜热的释放和传递过程。也可看成是在凝固温度区间把液体转变为固体的加工过程。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司连铸坯的凝固特征有:(1)连铸坯的冷都过程为强制冷却过程。从结晶器到二次冷却区甚至冷床均为强制冷却,冷却强度大。同时铸坯的冷却可控件强,通过改
9、变冷却制度在一定程度上可以控制铸坯质量。(2)连铸坯边下行边传热,边凝固,形成很长的液相穴,液相穴内液体的流动对坯壳的生长和夹杂物的上浮有一定的影响。(3)连铸坯的凝固是分阶段的凝固过程。(4)由于连铸坯不断向下运动,所以铸坏的每一部分通过铸机时,外界条件完全相同因此除头尾之外,铸坏长度方向上的结构应均匀一致。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司 4、在连铸机运动的已凝固坯壳的冷却可看成是经、在连铸机运动的已凝固坯壳的冷却可看成是经历历“形变热处理形变热处理”过程。过程。已凝固坯壳在连铸机里运动过程中,从受力的方
10、面看,它承受热应力和机械力的作用,使坯壳发生不同程度的变形;从冶金方面看,随着温度的下降,坯壳发生相变,特别是二冷区,坯壳温度的反复下降和回升,是铸坯组织发生变化,就相当于“热处理”过程。钢液的收缩随温降和相变可分为3个阶段:(1)液态收缩。钢液内浇注温度降至液相线温度过程中产生的收缩为液态收缩,即过热度消失时的体积收缩。液态收缩对铸坏质量危害不大,可以忽略.湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司 (2)凝固收缩。钢液在结晶温度范围形成固态并伴有温降,这两个因素均会对凝固收缩有影响。结晶温度范围越宽,则收缩量也越大
11、。出于钢液的连续补充,也可认为凝固过程的收缩对铸坯的结构影响较小。(3)固态收缩:钢由固相线温度降至室温、钢处于固态。此过程的收缩称为固态收缩:固态收缩量大,在温降过程中产生热应力,在相变过程中产生组织应力,应力的产生是铸坯裂纹的根源。出此固态收缩对铸坯质量影响甚大。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司 一般情况下,连铸坯的凝固组织结构从边缘到中心是由细小等轴晶带、柱状晶带、中心等轴晶带组成的。(1)细小等轴晶带:结晶器内的冷却强度很大,钢液和铜壁接触时,冷却速度快,铸坯边缘形成细小等轴晶带。(2)柱状晶带:细小
12、等轴晶带形成过程伴随着收缩,铸坯脱离钢壁形成气隙,降低了传热速度,铸外形成了柱状晶区;(3)中心等轴晶带:随着凝固前沿的推移,凝固层和凝固前沿的温度梯度逐渐减小,两相区宽度逐渐增大,当铸坯心部液相温度降至液相线后,心部结晶开始。出于心部传热的单相性已不明显,形成等轴晶;传热受到限制,晶粒较激冷区粗大。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司第四章第四章 铸坯质量控制铸坯质量控制 连铸坯质量决定着最终产品的质量。连铸坯存在的缺陷在允许范围以内,叫合格产品。连铸坯质量是从以下几个方面进行评价的:(1)连铸坯的纯净度:指钢
13、中夹杂物的含量,形态和分布。(2)连铸坯的表面质量:主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程产生的,与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水门的设计,结晶式的内腔形状、水缝均匀情况,结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素右关。湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司 (3)连铸坯的内部质量:是指连铸坯是否具有正确的凝固结构,以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坏质量的关键。(4)连铸坯的外观形状:是指连铸坯
14、的几何尺寸是否符合规定的要求。与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀程度有关。常见铸坯缺陷常见铸坯缺陷:铸坯缺陷一般分为:表面缺陷、内部缺陷和形状缺陷.1.表面缺陷一般有:表面裂纹、汽泡、夹渣、双浇、振痕异常、冷溅、划痕等.2.内部缺陷一般有:内裂、非金属夹杂物、中心偏析和中心疏松等.3.形状缺陷一般有:脱方、鼓肚、纵向和横向凹陷等。脱方:在方坯或矩形坯的截面中,如果一条对角线大于另一条对角线称之为脱方.湖湖湖湖 南南南南 湘湘湘湘 潭潭潭潭 钢钢钢钢 铁铁铁铁 集集集集 团团团团 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司表面缺陷:表面缺陷:1.角部纵裂纹2.针孔状夹杂物3.星状裂纹4.表面纵裂
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