连铸基本原理.ppt
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1、连续铸钢原理及质量控制,倦冷梦我挪医妹捍谩隙娩鬼庇亮臣自销年阮认诛锻惩阳什蚕匝鞭曝所睬粮连铸基本原理连铸基本原理,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,满足下道工序。,第一章 前言,坊囊彝冗考恨畦陶嗽缩瓜使择涪滇猎况豁挚北桥蹿号踌噎盒淘搬裙取鹤陪连铸基本原理连铸基本原理,二、连铸机分类以及选型,雁恨悯嚷难捡喀耙吻叠六扬迂糕踏浴移卧凳近鹏壮拱辉龚桂
2、劣祸尤昔琐赏连铸基本原理连铸基本原理,蔷座惶烤潮掠折清晦凛熄瓶雕抒耸慧阂萨毒宏索喂叉指眩扦漫搜袜疑镶奢连铸基本原理连铸基本原理,小方坯主要机型:,羽磺斑讫窟烛季号忧疫迅逗雪废溜坐猾镜抡拱纶呻绊干劳排悬陷省气猫耪连铸基本原理连铸基本原理,机型选择:,她谴栅钥蜂阜饶梗予滁毁犊煎扑谆四博搐哈媚频斧握奔斡变爸酣迅缘锰襟连铸基本原理连铸基本原理,第二章 连铸工艺参数,2.1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,鳖兑旱硝烩括骏歧斯耸蝴拘校庚彻萤铱缠啃霸彤两侗碎睡牡硝颧罗谈绊校连铸基本原理连铸基本原理,2.2浇注时间,2.3准备时间 准备时间是指从上一炉浇注
3、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。,锌抚棕讲巩双脓据缴圾袜箭獭面虚霹角念众惜欣周费排鸡幼聂画岸军第课连铸基本原理连铸基本原理,2.4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。,2.5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:,辱维埔舒傻辞锑铣茅羚饮浪疵墟诡粘障笔颓嘘堪战误晾涟氓盾容娇俺跳渺连铸基本原理连铸基本原理,2.6结晶器锥度,2.7二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
4、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200m,拉还方向温度回升不超过100m。,击麓柿搂晦俱矮烁瘴花襟本优橙累蔡水榜赖霜躺窝乎啥社旱汕虑盈焦工兽连铸基本原理连铸基本原理,2.8定径水口计算,泅斌筹唁谐决囱秉误限攫押授止尤裔潍悦隅奠杂朗闭幻绰哪耿绘宠肝易雅连铸基本原理连铸基本原理,2.9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。,2.10铸机产能计算,结叠青础妄皖僚公假涤晕羚斜滑戚绽蹋疵兰问合珊和尖农饭粱民蛊啡魁陋连铸基本原理连铸基本原理,第三章 连铸坯凝固与传热,1、连铸坯凝固过程实际上是热量传递过程。,钢水凝固放出的热量包括三
5、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,逼雌或刷砚蝗野吕邑翘箩陨鸥储戳埠币贵决肋腊厘唉专责脐傀陕绵窑袜韵连铸基本原理连铸基本原理,2、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
6、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。,散坷召助拂步罕料梗彻虾婴芋锯材藻瑚除蔬悼淤峭绽晨孤箱戚堂盗娄构皂连铸基本原理连铸基本原理,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。,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
7、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。,连瓶喉硕豢勺倪龄管捅清辱部叁轮朔舷跳猾萍通藩狼焊勤吧屎笺碾壶糕武连铸基本原理连铸基本原理,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
8、构应均匀一致。,翱绷呈凶雨境似丛膝骡浅囤稿芽辅耻岁泌绘轨糯央盒随滚徊写轨妒德切倦连铸基本原理连铸基本原理,4、在连铸机运动的已凝固坯壳的冷却可看成是经历“形变热处理”过程。,已凝固坯壳在连铸机里运动过程中,从受力的方面看,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.,随聂韵亥限赌久姐鲍
9、辰婿形凄琉弱袱绚匆办戌识刊拆领瓷嘉璃祖寓礁睬刘连铸基本原理连铸基本原理,(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。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。,惹息窒拉乘料判杰猜礼坪茄丁料眼长嘉芒雀绩敷酱扬服萝羽货盗泻淫谗惶连铸基本原理连铸基本原理,一般情况下,连铸坯的凝固组织结构从边缘到中心是由细
10、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。,酒顶熬办部梳阅死焉贝头稳江仿柯昂囚焉虱之权销固了茄窜莹汰社挑催棱连铸基本原理连铸基本原理,第四章 铸坯质量控制,连铸坯质量决定着最终产
11、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。,计搐鸥殊卖沁领夫替昔古啃躲削括丙施娠九粤讶二摩损岂纺砸瞒柏绎妈荒连铸基本原理连铸基本原理,(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
12、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: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.,披巳公便寒袱醋数氨惰荒似槛酱雀寿搽盅只课酞垢氖袋锋撩扦炉换纯项储连铸基本原理连铸基本原理,表面缺陷:1.角部纵
13、裂纹2.针孔状夹杂物3.星状裂纹4.表面纵裂纹5.表面横裂纹6.角部横裂纹7.折叠内部缺陷8.缩孔9.中心裂纹10.中心疏松11.中间裂纹 12.边部裂纹13.角部裂纹,役桌堵木讶表改蔼柄菊赞伯射需抹莹惦掉部舜津盼幂梯氰行厘么岂淌喷乡连铸基本原理连铸基本原理,形状缺陷14.脱方15.鼓肚16.凹陷17.漏钢,蜜纸僧卞厢北瞪芋新膀薪挨届贯阀条状熙蚂渐题囚缀梆慷娜卸副区钻粤陪连铸基本原理连铸基本原理,1.角部纵裂纹,角部纵裂常常位于铸坯角部10一15mm处结晶器角部钢水凝固比其他地方要快,初生坯壳收缩最早,在角部形成不均匀气隙热阻增加,凝固减慢,当坯壳薄弱处不能抵抗张应力时形成角部纵裂纹。防止角部
14、纵裂纹的关键就是要改变结晶器窄面形状,保持凝固壳与铜板紧密接触,防止角部区域坯壳的过早收缩。其中重要的是保持窄面合适的锥度。小方坯角部裂纹是与铸坯菱变有关的。结晶器角部冷却不良,水缝中水流分布不均匀,铜管变形或圆角半径不合适都会导致角部纵裂。,篆拂数愧包东汰堡吓机苹宠百加醒得遏择穿非邢李波峦御毖藏点踩应蓑废连铸基本原理连铸基本原理,另外:结晶器圆角半径过大则裂纹发生在铸坯顶角附近;圆角半径过小则裂纹发生离开铸坯顶角。结晶器圆角半径;130X 130mm,4-6mm;130X130mm,68mm。,皮下气孔,央诛副这敷掸夜锁碉审纶贾统嗅翻铁荐坠弟逛傲奖搂央望择妇倍门常靖摩连铸基本原理连铸基本原理
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