《连铸工艺与设备》讲稿2

《连铸工艺与设备》讲稿 《连铸工艺与设备》讲稿 安徽工业大学 材料科学与工程学院 第9讲 5连铸技术进展与技术经济指标 连铸技术已成为当今世界冶金领域经济、合理的生产工艺。为了进—步节能降耗，改善铸坯质量，扩大品种，提高经济效益，近30年来连铸技术又有新的发展。如连铸坯的热送技术、直接轧制技术、无缺陷铸坯生产技术、高温铸坯生产技术、铸坯质量在线判定技术、板坯结晶器在线调宽技术等的开发相应用，以及对接近成品断面尺寸—近终形连铸技术的研究开发，都取得成效。其中薄板、薄带连铸机在全世界已建和在建的达53台之多，这也是钢铁工业技术革命的重要组成部分。 5.1连铸坯热送热装(CC-DHCR)技术 5.1.1工艺流程 传统工艺是：切割(或剪切)成定尺的铸坯冷却至常温，经质量检验和表面精整后，将合格的冷坯送往轧钢厂，装入加热炉重新加热到轧制温度，轧制加工成各种钢材；而连铸坯的热送热装工艺是：将切割(或剪切)成定尺，仍具有800~900℃高温的铸坯，直接运往轧钢厂，稍加热量补充便可达到轧制温度。 由于铸坯是直接热送热装，因此要求连铸坯生产的各工序严格目标管理， 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 操作，以确保铸坯质量达到无缺陷的标准。同时生产线还应配备连铸坯在线质量判定系统，将影响连铸坯质量的参数输入计算机，经分析后判定质量是否合格，并能将不合格铸坯剔出。 5.1.2高温出坯 连铸坯的热送热装工艺与传统工艺没什么本质区别。由于铸坯是热送，因而尽可能提高铸坯表面温度，减少热量散失。为此可采取以下措施： 1)提高凝固终点铸坯的温度；2)切割(或剪切)成定尺的铸坯在输送过程中做好绝热保温。 5.1.3连铸坯热送热装的优越性 1)热送热装无疑是利用了铸坯冷却过程散失的热量，节约了能源。 2)提高了成材率，减少金属的消耗。 3)简化了生产工艺流程，缩短了生产周期。 4)产品质量得到提高。 5.2近终形连铸技术 由于接近成品形状尺寸连铸技术的开发应用，钢铁工业生产更加紧凑优化。接近最终成品形状尺寸的连铸技术又称近终形连铸技术。它包括有： 1)薄板连铸。浇铸厚度为40~80mm的薄板铸坯，可以直接进入热精轧机。 2)带坯连铸。浇铸厚度不大于10mm的薄带坯，能够作为冷轧的坯料。 3)薄带连铸：浇铸不大于1mm的非晶带坯。 4)异型坯连祷：目前已有H型钢连铸机，生产的H型钢连铸坯，轧制时压缩比在6：1，质量完全合格。 5)中空圆坯连铸的生产，但厂家很少。 5.2.1薄板连铸技术 一般连铸板坯厚度在150~400mm，若加工成厚度为几十毫米，或十几毫米，或几毫米，甚至不至lmm的薄板材时，需重复加热及轧制，设备庞大，能耗极高，上艺流程长，金属损失多，成材率低。连铸机能够浇铸厚度为20~60mm的薄板坯，直接进入热精轧机组，其流程对比如下： 图5-1流程对比 5.2.1.1CSP薄板连铸技术 a设备特点 1)连铸设备为立弯型连铸机，垂直高度为1.2m，弯曲半径为3.05m。 2)漏斗形结晶器，其结构特点如图5-1所示。结晶器的断面在宽面垂直方向是上大下小带锥度呈漏斗状，漏斗中间上部空间较大，可以使用常规浸入式水口，也有利于夹杂物的上浮。在中间漏斗区以外的两侧壁板仍然是平行的，结晶器出口处两壁间的距离相当薄板坯厚度。一般浇铸厚度为40~50mm。 图5-2漏斗形结晶器结构示意图 3)在结晶器下口的支承装置是冷却格栅，长度约700mm；冷却格栅下面是框架组成的辊支承段；导辊是由多点支撑的分节辊组成，既可防止铸坯发生效肚变形，又可避免导辊的变形。已凝固的薄板坯经1.2m的直线段，弯曲后一点矫直。 b工艺特点 根据纽柯公司报道，盛钢桶钢液温度控制在l630℃左右，中间罐内温度在1580℃，过热度约为50℃。选用低熔点低粘度保护渣。 开浇后大约10s，钢水可以注满结晶器，连铸机启动。起步拉速根据漏斗结晶器形状及坯壳生长情况而定，若坯厚50mm时，最小拉速为1.2m/min。110s后拉速为5m/min，最大拉速可达6.1m/min。据报道拉速大于6m/min，影响铸坯质量。 到2000年，世界已投产的25条近终形薄板坯连铸生产线中有l6条是CSP生产线；CSP的意思是紧凑式薄板生产线。最早是由德国施罗曼-西马克(SMS)公司于l982年试验成功，后移植美国纽何公司克劳福维尔广，并于1989年经技术改造建成第一台CSP连铸轧短流程生产线。 c产品质量 生产实践表明，CSP的产品质量好，显微偏析小，无裂纹，优于传统工艺的产品。现已系统地生产AISI1005~1030热轧带钢、硅钢、合金钢、含铜和含硫易切钢及微合金化的碳钢等，但目前仍不能生产用于汽车外壳的深冲钢板。 5.2.1.2ISP连铸技术 a设备特点 ISP生产线为超低头薄板坯连铸机，弧形的曲率半径分别为5m、6．6m、9．8m和19．6m。 直弧形结晶器。结晶器上部为垂直结构，下部为弧形结构，其弧形与连铸机弧形半径相接。 b工艺特点 使用适合于薄板坯、高拉速的保护渣，要求熔点和拈度要低些，可形成多层结构的粒状保护渣。 C铸坯质量 由于是铸—轧工艺，使铸态组织转变成轧制组织，晶粒细化并消除了中心偏析，铸坯的质量好，提高了产品的力学性能。 ISP薄板连铸技术是由德国曼内斯曼-德马克(MDS)公司于1989年开发的薄板连铸轧工艺，简称ISP技术。以后在意大利、韩国、马来西亚等国相继建设了ISP生产线。由于ISP工艺是液心铸坯轧制，从而引发了近终形薄板连铸的又一次技术突破。 5.2.2薄带连铸技术 将钢液直接铸成薄带做为成品，或者做为冷轧的坯料生产薄带产品。这又是连铸技术的新进展，可以进一步简化生产工序，减少投资和降低能耗。因而得到世界冶金工作者的重视。现在薄带连铸坯生产方法有单辊法、双辊法、辊带法及履带法等。这些都属于移动结晶器的连铸机。 5.2.2.1单辊薄带连铸机 单辊薄带连铸机的结构如图5-3所示。将钢液浇注到高速旋转水冷辊面上，使其凝固成薄带。 单辊法有两种形式：1)钢液平面流浇注，用此法已生产2mm×300mm不锈钢薄带坯、1.5mm×75mm的低碳钢薄带坯；2)还有转动轮于从熔池拖带钢液成型法，调整轮子的转速和冷却强度可生产0.25~1.4mm厚，600mm宽的薄带坯。 单辊薄带连铸机钢液注入，辊带的控制技术较为复杂，虽然铸态组织得到改善，但表面质量不够稳定。 图5-3单辊式连铸机结构示意图 5.2.2.2双辊薄带连铸机 双辊式薄带连铸技术比较成熟，其结构如图5-4所示。结晶器是由两个相向转动的水冷辊和两个辊端侧面挡板组成的。两辊间的空隙与挡板所形成的空间为结晶器的内腔。两辊间的空隙尺寸为可浇铸坯的厚度，侧挡板间的辊身长度为铸坯的宽度。旋转辊辊径在φ400~450mm，也有的为φ1500mm。辊内通高压软化水冷却；侧面挡板是用耐火材料或高温陶瓷制成，用弹簧将其压紧，与辊侧端面紧密接触。 图5-4双辊式薄带连铸机结构示意图 a：1-中间罐；2-水口；3-液位自动控制；4-辊式结晶器中心线 b：1-盛钢桶；2-水冷钢辊；3-薄带坯；4-支撑板 5.2.3异形坯连铸技术 直接浇铸出所需钢材断面形状或接近成品钢材形状的连铸坯，均称为异形连铸技术。如H型钢(工字钢)、正六边形、正八边形、中空圆坯等断面的连铸坯。对这些异形断面的连铸技术几乎都做过大量的研究开发和试验工作，其中钢的凝固收缩系数大，是异形断面浇铸的难点，因而至今只有个别的异形断面连铸技术(如H型钢)应用于工业生产。 5.2.3.1H型钢连铸技术 早在1964年英国钢铁研究协会在立式连铸机上试验浇铸H型钢铸坯获得成功，并送往加拿大阿尔戈马钢厂和其他厂轧成工字钢材，压缩比为6：1，钢材性能合格。后来于1968年在加拿大，1973年、1979年、1981年在日本相继新建和改造成H型钢双流和4流兼用连铸机。并投入生产。兼用连铸机既能浇铸大方坯，也能浇铸H型钢坯。我国马钢已引进建设了H型连铸机和轧钢机，于1998年内投入生产。H型钢铸坯如图5-5所示。其断面尺寸根据需要可以变化。 结晶器（图5-6）为两块对称的“ ”型孔组合而成，在结晶器四周铜壁上沿铸坯凝固面钻有小孔，在孔内通入冷却水冷却铸坯。这种结晶器使用磨损经修理后其内壁很难再保持原有的尺寸和锥度，固面影响铸坯质量。所以结晶器就改用由四块铜板组成，如图5-6所示。使用这种结晶器可以消除工字型钢坯翼缘中央部位和翼缘端部的纵裂纹；使用寿命可达800~1000次。 图5-5 H型铸坯各部名称 a b 图5-6结晶器示意图 浇注工艺要点： 1)降低钢水硫含量，减少铸坯裂纹的发生； 2)盛钢捅到中间罐的钢液注流最好采用保护挠注； 3）中间罐内钢液的过热度最好控制在10~20℃的范围这样铸还不会出现内部裂纹； 4)中间罐至结晶器采用浸入式水口浇注或半浸入式水口浇注，半浸式水口的浇注可以改善铸坯的卷渣现象； 5)选择适合于H型钢连铸用保护渣，比一般方坯连铸用保护渣的粘度稍高些，以便能均匀地流入铸坯的各个冷却面。 5.2.3.2中空圆坯连铸技术 采用中空圆铸坯生产厚壁无缝钢管，可以简化工序，提高金属收得率，从道理上讲经济效益可观。 但中空圆坯浇铸难度较大，在结晶器内成型，出结晶器后铸坯的支撑冷却等，无论从备还是工艺操作都存在着许多困难和问题，因而至今还没有得到实用性推广。 第10讲 5.3水平连铸机 水平连铸技术是在20世纪70年代末发展起来的。水平连铸机的全部设备安装在地平面以上，呈直线水平方向布置，如图5-7所示。其流程为钢液从盛钢桶注入中间罐，中间罐通过底部侧面连接管和分离环与结晶器入口的端部相连接，钢液从分离环进入水冷结晶器，在结晶器内壁和分离环四周冷凝成型，带液心的铸坯拉出结晶器后，经二次冷却完全凝固，切割成定尺，做为轧材的坯料。 5.3.1水平连铸机的特点 1)由于设备是水平布置，机身低，在原有旧厂房内可以安装，所以基建投资费用低，约为弧形连铸机的l/3。 2)钢质比较纯净，钢中含氧量较低。 3）水平连铸坯无需弯曲矫直，产生内裂的可能性很小；铸坯无鼓肚、疏松等缺陷的发生。水平连铸机结晶器导热集中于前端，铸坯出结晶器后不用喷水冷却，铸坯冷却均匀，表面质量好，适于合金钢浇铸。 4)能够挠注小断面铸坯。如φ8~20mm的圆坯，因而能取得近终形产品纳效果，从而可大大地缩短生产周期。 图5-7水平连铸机示意图 1-盛钢桶；2-中间罐；3-结晶器；4-二冷区；5-M-电磁搅拌器；6-S-电磁搅拌器； 7-F-电磁搅拌器；8-拉矫机；9-测量辊 5.3.2水平连铸机结晶器 水平这铸机的结晶器是不能振动的固定式结晶器；中间罐与结晶器密封连接。结晶器内钢水静压力比弧形连铸机高5~6倍，因此成型的凝固坯壳紧贴结晶器内壁，传热效果好，但铸坯与结晶器壁间的摩擦阻力较大。 5.3.3拉坯方式 水平连铸机与其他连铸机机型不同，结晶器不能振动，并且与中间罐密封连为一体，钢液的供应与铸坯的运行方向相垂直。钢液进入结晶器首先与分离环接触，形成凝固壳。从分离环开始沿铸坯运行方向凝固壳逐渐减弱。若按传统方式连续拉坯，有可能将铸坯拉断。为此水平连铸机采用了拉-停-推-拉组合的周期间歇式拉坯方式。有拉-停-推-停，或拉-推-位-推，或拉-推-停-推等组合形式。停的目的是使铸坯的坯壳继续增厚，具有足够的强度，以便将整个新形成的凝固壳从分离环处拉走；推的目的是使凝固壳受到机械压缩，以补偿钢液凝固的收缩量。 5.3.4铸坯质量 铸坯质量主要由以下几方面决定： 1)表面裂纹。主要是由于结晶器内铸坯坯壳生长不均匀所致。安装电磁搅拌器以后，铸坯的纵裂纹有明显改善。 2)表面冷隔。这是水平连铸坯特有的标记。采用合理的拉坯制度可以减轻冷隔，安装电磁搅拌器也能明显改善铸坯表面质量。 3)热裂纹。是与冷隔相平行的一种横裂纹。主要是由于凝固收缩应力集中，使坯壳薄弱处开裂形成的。为此应适当增加反推，以补偿收缩，可以避免横裂纹的发生。 4)重皮。钢液流入结晶器与铸坯之间的间隙造成的。有可能是由于分离环损耗严重，或者拉一停时间过长，坯壳收缩过大所致。 5)铸坯中心有明显的疏松、缩孔和中心偏析，采用电磁搅拌技术可得到改善。 6连续铸钢的技术经济指标 技术经济指标直接反映企业生产、技术、管理的水平。 6.1连铸坯的产量 连铸还产量是指在某一规定的时间内合格铸坯的产量。一般是以月、季、年为时间计算单位。 连铸坯产量(t)＝生产铸坯总量-检验后废品量-轧后或用户退回废品 连铸坯必须按照国家标准或部颁标准生产，或按供货 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 规定标准生产。 6.2连铸比 连铸比是炼钢生产工艺水平和效益的重要标志之一，也反映了企业连铸生产状况。 上式中合格连铸坯产量与合格钢锭产量之和也是总合格钢产量，是按入库合格量计算。 6.3连铸坯合格率 连铸坯合格率是产品质量标准，一般是以月、年为时间统计单位。 连铸坯总检验量包括连铸坯合格产量、冶炼废品量、浇注废品量和退废量的总和。 6.4连铸坯收得率 铸坯收得率也称连铸坯的金属收得率。它比较精确地反映了连铸生产消耗和钢液收得情况。 铸坯收得率与断面大小有关。铸坯断面小收得率低些。一般连铸工艺较模铸开坯工艺的收得率高叫8~14％。 6.5连铸坯成材率 如果铸坯是两火成材时，可用分步成材率相乘积做为全过程的成材率。根据统计，连铸比模铸成材串平均提高9.6％~12.4％。因而吨材成本也相应有所降低。 6.6连铸机作业率 连铸机作业率反映连铸机实际生产能力。一般可以按月、季年统计计算。 连铸机的实际作业时间=盛钢桶开浇起至切割（剪切）完毕为止的时间+上引锭杆的时间+正常开浇等待的时间+（≤10min）。 6.7连浇炉数 连浇炉数是指同浇次中的炉数，或者用装一次引锭杆所浇钢液的炉数。平均连浇炉数是指浇注钢铜液的沪数与连铸机开浇次数之比，它反映了连铸机作业能力。 提高连浇炉数可减少准备工作和连铸机的停歇时间，从而增加了连铸机的产量，提高连铸机作业率，降低消耗，提高经济效益。 6.8连铸机达产率 连铸机的达产率是反映连铸机生产管理水平和经济效益的综合指标。达产率与作业率、连浇炉数，拉漏率等密切相关。 6.9溢漏率 溢钢和漏钢是连铸生产过程的恶性事故，它不仅会损坏连铸机，打乱正常生产秩序、影响产量，还会降低铸机作业率、达产率和连浇炉数。因此溢漏率是衡量连铸机效益的关键性指标之一。 6.10浇成率 浇成率是表示连铸机浇铸成功率的指标。与作业率、溢漏率达产率等有直接关系。 6.11连铸坯的吨还成本与利润 6.12吨钢利润 6.13其他指标的计算 钢水的镇静时间。 连铸平台钢液的温度。 钢液供应间隔的时间。 中间罐的平均罐龄。 结晶器的使用寿命。 第11讲 7连铸连轧的匹配 7.1连铸连轧的速度匹配 速度匹配问题是为了最大限度地发挥设备能力，在力求均衡设备负荷的前提下达到产量最大的目标。棒线材生产所涉及到的问题虽然与带钢生产截然不同，但是它的每一项新技术的出现与应用，都为热带钢工艺的发展提供了可以借鉴的有益启示或直接被应用到热带钢生产工艺中。提高浇铸速度是连铸机发展的永恒目标。有人对目前世界上连铸机的能力做过如下 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 ：铸机能力的平均利用率还不到50％。进一步提高连铸机生产率的有效措施是提高浇铸速度，而提高浇铸速度的限制因素，一是浇铸过程的稳定性，二是克服高速拉坯带来的质量问题。 连铸机在正常拉速下，连铸的速度关系被式确定为： 式7-1 对于带钢： 式7-2 式中： —拉坯速度； —轧件出口速度； —成品断面积； —铸坯的断面积； —成品厚度，/mm； —铸坯的厚度，/mm。 由于产品规格的多样化，使得任何现代铸机与连轧机一一对应的关系不能满足，因此大大限制了轧机的能力。值得提出的是，占连铸连轧生产线全部设备投资约60％~75％的轧制设备，必须充分发挥出其能力，以降低吨钢设备投资。 7.1.1轧制过程的瞬时速度的影响因素 A一条钢轧制过程的速度变化 图7-1表示了热带钢精轧机组在一条钢的轧制周期内的速度变化情况。这表明，由于铸-轧之间在速度上的这种直接联系，不可能形成无头轧制。 B轧制规格对速度的影响 在正常轧制过程中，轧件的宽度和厚度不同，要求的轧制速度也就不同。一般热带轧机，轧制厚度越厚，轧制速度越慢；轧制的宽度越宽，轧制速度也会越慢。可 见连铸机的铸速是难以满足轧制上的这种要求的。 C换辊对速度的影响 轧制过程中换辊是经常的。一般轧制1200~2400t就需要更换一次工作辊，即4~8h换辊1次，而支撑辊的换辊周期，大约要1周的时间。过去用吊车换一次工作辊要30~45min，而采用快速换辊小车，换—对工作辊仅需约6min左右。这种生产的间断性要求铸机加以配合是非常困难的。因此，一种能同时适应热装和冷装的步进式加热炉就应运而生了，这是一种冷坯在炉尾装炉，热坯在炉子中部的侧装钢口人炉。 7.1.2连铸过程的瞬时速度变化 A钢水流速对拉坯速度的影响 中间包液面高度变化对拉速的影响—中间包液面发生变化时，水口的开度是不变的，即通流面积 不变，如图7-2所示。当然，结晶器的液面高度也不应该改变。此时，中间包的钢液高度 随时间面降低，则水口流出速度 逐渐下降，其变化规律为： 式7-3 水口通流截面变化对拉速的影响—如果保持拉坯速度 不变，则可通过控制中间包水口断面A1来满足正常浇铸条件。 图7-1精轧机组瞬时速度变化图 图7-2中间包钢液液面高度与流速关系 B钢温变化对拉速的影响 连浇时，因为炉与炉间的温度总不会相同，铸机的拉速要根据钢液温度来适当调整。例如，R=5.7m的超低头板坯铸机钢温与拉速关系见表4-1。 表4-1钢水温度变化对拉速的影响 C过渡过程坯料的处理 连铸开始时候的起铸和连铸过程中换中间包的时候拉速较低，这一阶段的坯料不能满足连铸连轧的需要。在目前的连铸坯直接轧制工艺中，头两块坯料一般都甩掉。 应该指出的是： 1)由于成品规格的多样化，铸轧之间的速度不可能一一对应。 2)由于连铸过程和连轧过程工艺的巨大差异，使得铸轧的瞬时速度也不能一一对应。 3)根据铸轧工艺的连续性条件，连铸连轧问的速度匹配使得传统连铸机的拉速 不可能采用无头连铸连轧工艺，最合理的是多流匹配和设置缓冲环节来适应两种工艺过程的短时不协同问题。 4)无头连铸连轧ECR技术的问世，打破了连铸机的因拉坯速度不高而不能实现无头连铸连轧的工艺过程。意大利的ABS Luna ECR厂已经于2000年10月1日建成了世界上第一套年产50万t的特殊钢无头连铸连轧生产线。 5)铸轧间的速度匹配要求较高的控制技术。 7.2连铸连轧系统的温度匹配 7.2.1轧制对温度的要求与铸坯温度特点 连铸过程中，钢从液态完全凝固成固态的过程，由于钢的冷却强度极大，导致了板坯的温度梯度很大，铸坯断面的温度分布十分不均匀，在不到10m的冶金长度内，最大温差达到了200℃左右。而轧钢要求有较高和稳定的开轧温度，且温度分布要求十分均匀，最大温差应该小于±10℃。要将这两个生产环节形成统一的、稳定的生产过程确实有许多困难。 连铸坯的温度分布对于决定轧制工艺制定有着极其重要的意义，在连铸坯横截面上，温度分布如图7-3所示。 实测表明：在自然冷却条件下，断面上最小温差为： 对于铸坯边部绝热的条件下，钢坯断面温差： 。 四面绝热的条件下； 。 可见，轧制之前若不加均热措施，其断面的温差是无法进行直接轧制的。 图7-3连铸坯断面上温度分布 设铸坯中心温度按过冷的固相线确定，则断面上最高温度 =1490℃，表面温度为 =900~1000℃。 1）方坯断面的平均温度—温度分布函数为线性形式 2）方坯断面的平均温度—温度分布函数为抛物线形式 3）板坯断面上的平均温度—温度分布函数按线性规律考虑 将方坯与板坯断面平均温度的计算结果进行比较．可以看出：在相同条件下，连铸板坯比连铸方坯温度散失的少了近100℃，故更有利于实现在线直接轧制；连铸方坯实现连铸连轧，应考虑设置加(补)热设备，否则轧制会有困难。 7.2.2连铸坯的在线保温技术 随着连铸技术的不断提高，拉坯速度越来超快。在采用有缓冲环节的连铸连轧生产线上，在保证铸坯在剪切机前完全凝固条件下，要尽量减少温度的流失。可是液芯的凝固和提高钢坯的平均温度是相互矛盾的，为了实现完美的统一，需要注意下列相关的温度问题。 1)为了保证铸坯到达剪切机前，液芯完全凝固，应该知道该冶金长度，然而这并不容 易。为保证提高拉速，适应直接轧制的需要，其结晶器的长度有增加的必要，从而保证结晶器出口的安全壳厚。因而长型结晶器成为了一种发展趋势； 2)软二冷，使进入矫直机的温度保证在1000℃以上； 3)铸坯被切断后，利用高速辊道运输，或者采用保温辊道输送，以降低温度损失； 4)铸坯边角部位散热较快，有必要对这些部位采取(补)加热措施。感应加热技术由于具有集肤效应面应成为首选技术。 7.2.3铸坯热装的结果 1)节能效果显著。 2)提高了炉子的加热能力。 3)提高了成材率。 4)缩短了生产周期。 5)降低护子的热效率。 如果冷热坯混装入炉，将造成板坯出护温度的差别。这样将恶化轧件轧制性能，并使轧制条件恶化。混装造成的板坯温差，与混装的相邻坯的温度有关。实践表明，相邻温差500℃，出炉可产生50℃的温差波动；装炉温差300℃，特产生25~30℃的出炉温差。因此要将温度不同的铸坯根据温差合理编组，使相邻铸坯的温差不大于250℃，并适当增加保温时间和调整炉温曲线。 7.2.4无相变加热对产品性能的影响 国外相当多的钢板，采用热装或直接轧制。这时铸坯从钢水到轧材这一过程，末发生从奥氏体A到常温组织的相变过程。由相变理论可知，装炉温度不同，A体的晶粒大小不同。例如：铸坯冷却到20℃以后再装入加热炉加热，铸坯经过了 的转变，加热后又经过了 转变，这一过程细化了A的晶粒。因为轧前原始A晶粒较小，同时经过冷却和再次加热过程，不仅促使了偏析成分的扩散，而且促使成分均匀。凡是热装在Al以下的，均经过了上述转变过程。在A1—A3温度之间热装，有 和 过程转变，这时候A体处在混晶状态。在A3以上热装，铸坯没有经过 和 的转变，A体是粗大的原始铸态晶粒。 对于碳素钢坯，在采用连铸连轧、感应加热或者无头连铸连轧ECR等工艺的时候，尽管在结晶器中，钢水的冷却强度很大，其二次、三次树枝晶很短，可是由于A没有了 和 的相变过程，从细化晶粒角度分析，必然对轧件最终性能产生不利的影响。 但是，对含Nb、V、Ti等的低合金高强度钢的无相变加热是有利的。因为，微合金元素的完全溶解是发挥合金元家在钢中作用的前提。对于无相变加热坯料，完全溶解的合金元素因在 线以上不会以碳氮化物形式析出，且变形过程中始终处于溶解状态，不仅提高了奥氏体再结晶温度，阻碍了变形金属再结晶的发展，而且细化了的奥氏体在完成 相变 过程中，由于变形诱导而使弥散析出的碳氮化物更加细化。此时，因奥氏体晶界面积很大，则铁索体形核位置必然增多。凡此种种，都说明低合金钢无相变加热技术对改善轧件组织是有利的。 7.2.5加热温度的选择 对于一些合金钢，合金碳化物化WC、VC等的存在提高了钢的熔点，有的扩大了奥氏体区，提高了固相线。提高开轧温度有利于碳化物充分溶解于奥氏体中，充分发挥了弥散强化的效果，使钢材强度得到提高。 低温轧制是近年来大力推广和普及的技术。利用金属在再结晶温度以下进行塑性变形能使晶粒得到细化的原理来生产出具有更高的机械性能，更好的表面质量和更优越的工艺性能(含冷成型性)的轧件，同时可以避免传统的离线热处理工序，节能降耗效果明显。 当然，低温轧制技术的要点是在最后几道次施以一定量的变形量，而降低加热温度也是低温轧制工艺中采取的措施之一，降低加热温度不但有利于降低工序能耗，而且还能提高质量，效果非常明显。图7-4和表7-2给出了巴西的AFP厂低温轧制时不同钢种采用的温度范围。该厂应用表明，经过低温精轧后的轧件不但晶粒细化、组织均匀，其强度和塑性也得到显著地改善。低温轧制工艺可以实现对晶粒尺寸的控制。实际上，奥氏体晶粒尺寸对相变动力影响很大，因此适当调整奥氏体晶粒在相变开始时的大小，通过控制轧后冷却速度，可以严格地控制棒线材相变孕育期，这是获得理想微观组织的有效途径。AFP尽管是棒材厂，但是其验证的低温轧制机理可以完全被应用到热带生产中。 图7-4 AFP厂低温精轧工艺的温度范围 表7-2低温轧制时不同钢种适宜的轧制温度 应该指出，提高装炉温度是降低能耗的主要手段之一，所以在性能允许条件下，提高装炉温度被列为首选 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 第12讲 8薄板坯连铸连轧技术 8.1薄板坯连铸连轧技术的发展 近终形连铸技术是薄板坯连铸连轧技术发展的前提，它与工艺成熟、控制手段完善的热带连轧钢生产技术有机地结合就形成了薄板坯连铸连轧。 SMS公司是世界上最早开发研究薄板坯连铸连轧的公司。SMS公司的试验机组从1985年10月开始进行浇铸薄板坯试验，浇铸厚40~50mm，宽1200~1600mm板坯，试验钢种从低碳钢到微合金钢，获得了良好的结果。试验进行到1989年6月，世界上第一套薄板坯连铸连轧机组在美国的纽柯厂诞生了，此即所谓紧凑式热带钢生产工艺，简称CSP（Compact Strip Production）工艺。而后又相继出现了MDS公司的在线热带钢生产工艺,简称ISP(Inline Strip Production)工艺，DANIELI公司的灵活式薄板坯轧制工艺,简称FTSR(Flexible Thin Slab Rolling)工艺，VAI公司的CONROLL连铸直接轧制工艺等等。 我国的近终形连铸的研究始于20世纪80年代，上海钢铁研究所、东北大学等单位开展了一系列研究工作。尤其是我国策一台薄带连铸机于1984年问世以来，标志着我国已经基本掌握了这项技术。 自世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线(采用的是德国西马克(SMS)公司的CSP技术)，于1989年7月在美国纽柯克拉福兹维莱厂(Nucor Steel Crop.Crawfordsville)投入工业化生产以来，因其显著的经济效益，优越的产品质量而得到飞速的发展。至今世界上已有七八种薄板坯连铸连轧工艺技术，建成投产的生产线达四十余条。以CSP为例，除第一条生产线以外，又相继建成了黑克曼(Nucor Steel Hickman，1992-08)、希尔沙（Hylsa Montenney Mexico，1994-11）、韩宝(Hanbo Steel Pusan，South Korea,1995-06)、戈拉廷(Gallatin Stcel，1995-2)、第纳米克斯、比斯卡亚、印度的德罗伊斯帕特公司、美国的阿克梅公司、伯克利厂、泰国的乔恩布日钢厂、德国的蒂森钢铁厂、荷兰的康力斯带钢厂、埃及的业历山大国立钢厂、伊朗的沙法钢厂、马来西亚的梅加钢厂、印度尼西亚的KS-浦项钢厂以及中国的的珠钢、邯钢、包钢、马钢、涟钢等。 薄板坯连铸连轧技术取得成功的有众多公司和研究学位，其中最具代表件的是德马克(MDH)、西马克(SMS)、奥钢联(VAl)、意大利的达涅利(DANIELI等公司。尽管各自的工艺路线不同，设备也各具特点，但最终的目标是一致的，即通过结构紧凑、热送热装、连铸连轧的薄板坯连铸连轧技术来实现高的经济效益，多条生产线投产后取得成功，又促使各公司的技术相互渗透，以求更加完善，在不断改进的过程中，该项技术愈发显示出其优势。 据报道，本世纪初世界上将有1/2~2/3热带产品转由这种生产方式完成。与传统方式相比，轧制设备投入节省约30％，动力和能耗节省约50％，吨钢成本下降了185~370元。 目前国外开发的薄板坯连铸连轧技术有多种形式，如CSP、ISP、FTSC、CONROLL、TSP、CPR、ECCO-MILL等。而实现工业规模生产的主要为前4种，它们各有特色，但也都存在不足之处。 自薄板坯连铸连轧这项新技术问世至今，不过十来年时间，已有多种不同连铸薄板坯的方法，众多生产线均采用了薄板坯连铸连轧工艺流程，纵观当今世界各国对该项技术的开发和研究，可大致分为以下几个阶段： 1)寻找合理且合适的铸坯厚度，使整个生产线发挥出最大生产率且获取最佳经济效益； 2)不断改进、完善结晶器形状、液芯压下、固相轧制、二冷冷却制度等一系列有关冶金工艺特性的技术，确保了该项工艺的先进性和可靠性； 3)除主体技术外，研究开发许多相关技术，如结晶器材质、浸入式水口，结晶器振动装置、连铸保护治、高压水除鳞、轧辊在线磨辊等，这些技术的成功应用，有力地支持了主体技术的顺利进行； 4)成功实现了薄板坯连铸机与热连轧机组间的有效连接和协调匹配技术，为该工艺贯通奠定了基础，虽然多种连接方式各有优缺点，但毕竟迈出了关键的一步。 1）第一代技术 20世纪80年代末出现的薄板坯连铸连轧技术属第一代：其发明者的初衷是避开传统板坯连铸的断面尺寸，浇出尽量薄的板坯，以求铸坯可以直接进入精轧机，轧出热轧带卷来。于是就要求板厚不大于50~60mm。为了保证生产线具有一定产量规模，坯宽通常不小于1250mm。 典型的第一代薄板坯连铸连轧生产：线以美国纽柯公司的克拉福兹维莱厂、黑克曼厂，西班牙的ACB厂、意大利的阿维迪厂、中国的珠江钢厂等为代表，几乎全部由电炉(100~150t)供应钢水，单流铸机生产能力不大于80万t/a，主要生产碳钢(0.04~1%)，实施奥氏体轧制，终轧温度高于860℃，终轧厚度最薄1.2mm。 1）第二代技术 20世纪90年代末第二代技术已告成熟，并在多条生产线上予以来用。 首先，液芯压下技术的出现，可有效地在二冷区对铸坯进行轻压下。轻压下区既可根据冶金要求和钢种要求限制在“0”扇形段区内，也可延伸至各扇形段。轻压下区备扇形段内的辊缝由位置变速器控制液压缸来设定。于是就有可能加厚结晶器出口铸坯厚度至70~100mm。 第二代技术中最突出的特点就是各种薄板坯连铸连轧工艺的结晶器断面尺寸都有了相应变化，CSP工艺漏斗型结晶器厚度增至70mm，FTSC工艺坯厚可达90mm。根据液芯压下量的大小在浇铸前和浇铸中灵活设定铸坯厚度来适应终轧带卷厚度的要求。 其次，第二代技术中实现了半无头轧制和铁素体轧制，并且终轧产品厚度可做到超薄带尺寸(≤0.8mm)。当实施半无头轧制时，坯长是单坯长度的5倍，轧制速度、冷却强度都要提高，为此，精轧机组需加大电机功率；铁素体轧制的低温轧制工艺通常轧机配置要由5~6机架的精轧机架改为2+5架的粗轧+精轧形式；而超薄带的生产同样也需要配置粗轧机架。 第三个特点是温度均匀段—加热炉的长度加大，SMS公司为我国涟源钢厂提供CSP生产线隧道炉长达291m，完全是为适应第二代技术的改进需求。 随着技术的不断完善优化，铸机单流产量可至130万t/a，双流可达250~260万t/a，这就要求提高炼钢炉的生产能力。从目前世界范围来看，电炉过大(＞150t)，操作起来把握性差，薄板坯连铸机与转炉相配合更为合适，在产能不断增加的情况下，第二代技术中转炉容量的选择也显得很重要，应以不小于120t为好。 当然，薄板坯连铸连轧工艺已不仅限于生产碳钢，所生产钢种的范围几乎覆盖了所有的产品品种，包括低合金结构钢、高碳钢、取向硅钢(Si≤3％)、不锈钢等。同时带卷的几何尺寸、材料技术参数及表面质量均得到稳定改进。 3）未来的第三代技术发展趋向 从全球角度看，它将挑战传统连铸连轧工艺，一条两机两流生产线的产量必达到到300万~350万吨，为此需提高轧制速度、加厚铸坯断面至90~100(110)mm。在这些前提下采用液芯压下技术，考虑F7(甚至F8)机架的增设都有可能，当然其中轧机功率加大是必要的，同时F1~F3机架的压下量要增大，第一道次最好能压下50％~60％，F1机架能咬入70~80mm厚的铸坯。产量的提高需要炼钢炉供应更多的钢水．第三代生产线极有可能与之相匹配的是150t转炉，于是也就需要有大高炉提供更多的铁水。从品种和质量上来预测第三代技术，它将在热轧带卷表面质量上出现新的突破，生产出消除疏松的高质量热轧带卷，产品品种将进一步扩大，不锈钢、含硅较低的硅钢(取向硅钢)等都将在薄板坯连铸连轧生产线上生产，而大量碳钢产品将向薄规格方向扩展。 4）发展趋势 到2010年，全球有可能建成75个薄板还连铸连轧工厂，总生产能力将达到1.9亿t，全球50％左右的热轧带卷会由薄板坯近铸连轧来生产。 出此可预见薄板坯连铸连轧技术的发展趋势力： a）几乎所有的薄板坯连铸连轧厂都特别注意充分发挥轧机的能力。因此，大部分薄板连铸连轧厂的年产量都 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 在200~300万t/a之间。这就要求炼钢炉的能力(采用转炉可能更有利于轧机能力的发挥)和薄板还连铸机能力的匹配(主要指拉速、厚度和宽度参数的优化)。 b）利用现有老厂高炉-转炉设备，匹配薄板坯连铸连轧生产线，专门生产薄规格(≤2.3mm)和超薄规格(≤1.6mm)的热轧卷。可以得到两方而的好处：一、可以用热轧超薄板替代相当一部分商品冷轧板，相应减少冷轧厂的投资。并可提高热轧板的销售额。二、可以依靠薄板坯连铸连轧装置专门分工生产薄规格热轧卷，来解放原有传统热带钢轧机的能力，促进轧机增产。 c）通过适当增加铸坏的厚度和宽度，相应提高拉速，增加铸机流产量。争取实现1部铸机与1部连轧机配合生产，这也是人们注意开发的课题。 d）如果通过增加铸坯厚度，使铸坯长度缩短到40m以下，则有可能考虑采采用步进式加热炉作为衔接铸机-轧机的缓冲装置，这有利于“储存活套”容量的增大，整个系统的灵活性、稳定性提高。 e）就技术参数而言，薄板坯连铸机在铸坯厚度-凝固时间-冶金长度之间关系的优化选样是十分重要的。这不仅影响轧机的架数和布置方式，而且也将影响到铸机本身的结构。如果铸坯厚度增加，则凝固时间延长，相应的冶金长度增加，立弯式铸机易产生鼓肚，而立弧形薄板坯铸机将得到发展。 f）为了薄板坯铸机安全有效的运行，薄板坯连铸机的水冷系统正在向3个冷却系统即结晶器水冷系统、二次冷却系统和二冷段支撑辊的内冷却系统的方向发展。 g）在轧制超薄规格热轧卷时，由于受到终轧机架处带坯温度的限制，将会引起某些企业对轧制过程中带坯再加热问题的关注。 8.2薄板坯连铸连轧技术特点 薄板坯连铸连轧工艺的实质，从技术角度上看是： 1)通过一系列有别于传统板坯连铸机的工艺装备，将铸出的板坯厚度减薄到某—合理临界区间，以至可以省去传统热轧板带轧机组中的粗轧机架、而只通过4架以上精轧机架轧成薄热轧带卷。图8-1示出了最终成品板卷厚度与入口铸坯厚度及精轧机架数目对应关系。 2)通过一系列精确的工艺控制，使生产过程中各工序点的温度控制在某—合理范围内，且只允许连铸机和热连轧机之间予以较小的热量补充，从而在充分节能的条件下实现长时间的连铸连轧工艺运作，达到能量的充分利用。图8-2示出薄板坯这铸连轧过程中的铸坯和热带表面温度轮廓范围。 3)通过一系列调控措施，使生产过程中物流维持在一个合理范围内，使之在保持一定流量前提下，工艺流程控制为一个合理的时间节奏；既不因铸速过快而出现故障，义不因拉速过慢而出现物流传送的过多停顿。 4)通过一系列的技术措施，使从钢液进入结晶器至热轧卷取完毕的时间节奏缩短到30~15min左右。 从工程角度上看，薄板还连铸连轧工艺的特点则是： 图8-1 最终板卷厚度与入口铸坯厚度及精轧机机架数目的对应关系 图8-2 自结晶器至地下卷取机之间铸坯和热带钢表面温度变化 1)整个工艺流程是由炼钢炉(电炉或转炉)-炉外精炼装置-薄板坯连铸机-物流的时间节奏与温度衔接装置-热连轧机组等五个单元工序组成、将原来意义上的炼钢厂和热轧厂紧凑地压缩，有效地组合在一起。 2)整个工艺流程中炼钢炉、薄板坯连铸机和热连轧机是刚性较强的工艺装置，特别是薄板还连铸机目前只能在3~6m/min间的拉速范围内浇铸，因此它在温度、时间节奏以及物流流量等参数上的刚性较强。而炉外精练装置和物流、温度衔接装置的工序功能则是为了在温度、时间、流量等参数上衔接、匹配和缓冲、协调，本质上是为了增加前后工序间的弹性和系统的柔性。因此，在薄板坯连铸连轧工艺中充分注意并且不断完善这些柔性工序的功能也是十分必要的，如这些柔性活套设计不合理，整个工程的效率和效益均会降低。 3)在薄板坯连铸连轧工艺的工程中，热连轧机是决定规模利投资的主要因素。就薄板坯铸机与热连轧机组而言，两者占投资的比例约为l/3：2/3或30％：70％，所以充分发挥热连轧机组的能力应是整个工程建设中的重要考虑点之一。也可以说：炼钢炉、炉外精炼装置、簿板坯连铸机以及铸机-轧机间的缓冲、衔接渡口等装置的设门、选择应以充分发挥热连轧机组的效率为主要前提。 4)基于薄板坏连铸机装置的刚性较强，平均拉速一般在4.5~6m/min间，最低拉速不能小于2.5m/min，相当于过程工艺物流2.5~3.0t/min。为了稳定地连铸，对宽度为1350~1600mm的薄板坯连铸机而言，每小时钢水流量应不少于150t，据此计算。采用电炉应为150t的超高功率电炉；转炉容量则应不小于80t，以100t以上为宜。 5)作为设置薄板坯连铸连轧作业线的钢厂类型大致可有： a高炉-转炉-炉外精炼装置-薄板坯连铸机-流量、温度衔接装置-热连轧机组。可生产各类碳钢、低合金钢板带，但不生产不锈钢板带。其规模在160~240万吨之间。 b)电炉-炉外精炼装置-薄板坯连铸机-流量、温度衔接装置-热连轧机组。生产各类碳钢、低合金钢板带，不生产不锈钢板带。其规模应视废钢价格等情况分别为80万t/a、160万t/a，甚至200万t/a以上。 c)电炉-炉外精炼装置-薄板坯连铸机-流量、温度衔接装置-炉卷轧机。生产不锈钢板带。其规模为30~50万t/a。 d)大型转炉-炉外精炼装量-薄板坯连铸(与传统板坯连铸机并存)-流量、温度衔接装置-热连轧机组。其中、薄板坯连铸机作业线主要生产热轧板带，传统连铸机作业线主要生产冷轧板、表面覆层板和电工用带钢。两条作业线并存于同一大型联合企业中，其规模可以在500~600万t/a之间，甚至更大些。 第13讲 8.3薄板坯连铸连轧工艺的相关技术 实现薄板坯连铸连轧工艺的技术关键是薄板坯连铸，其中连铸机的结晶器是关键。现代大工业生产要求连铸机为轧制线提供量大且无缺陷的薄板坯，而实现这一目标则要解决连铸机高速、稳产两大难题。 典型的薄板坯连铸连轧技术中的CSP、FTSC、CONROLL薄板坯连铸机均为立弯型。ISP连铸机为弧型。4种连铸机均采用了固定式结晶器，但其结构形式却各不相同。 目前的薄板坯连铸机虽然形式多样，但最为广泛使用的是弧型铸机。真正投入工业生产的仅是固定式振动结晶器的立弯式薄板坯铸机，如施罗曼-SMS，曼内斯曼—德马克DMH， 奥钢联AVI和达涅利DANIELI等制造的都是这一类。 8.3.1结晶器的形状特点 结晶器上口面积的增大，使结晶器形成了漏斗型形状，必将导致坯壳运动阻力的增加，这就有可能使铸坯表面形成横裂缺陷。振动机构实施的小振幅(±3mm)、高振频的振动装置(0~400次／min)，就是针对这一特点所设置的。 高速拉坯使得结晶器的长度不断增大，已经超过了1000mm。长度方向尺寸的增大，增 大了坯壳与结晶器之间因拉坯而形成的阻力，使生产无缺陷坯增大了难度。改善保护渣的物性和寻找结晶器内壁在长度方向上的最佳形状(结晶器内壁尺寸)，是解决这个问题的有效途径。 一般弧形铸机上结晶器所铸板坯的B/H，大多都小于8，最大不超过10。但是在薄板坯铸机上，B/H可达30以上，这样薄板坯铸机上必须有一定技术措施的支持。否则，宽面的角部纵向和中央纵向裂纹将明显加剧。例如SMS，其薄板坏的结晶器采用漏斗形。其漏斗上的最大宽度和常规板坯结晶器的宽度相近，以便提供足够大的中间来放置浸入式水口。漏斗结晶器的侧边是平行的，和铸坯厚度相同，在漏斗结晶器的下部，一直到结晶器出口，有一段和铸坯厚度相同的平行段。这样，钢液进人结晶器后，其凝固坯壳在由上而下的运动中，其漏斗外壳的外表面逐渐收缩，以便补偿铸坯宽面的收缩，一直到结晶器下部的平行段为止，所以，这种漏斗的形状就成为防止板坯宽面中央和角部横裂的关键所在。这与常规铸机用来补偿宽面的冷却收缩而采用的结晶器侧边为例锥形状，虽然手段不同，但其作用效果却是完全一样的。同时，薄板还连铸所用保护渣的黏度、流动性能也相对要求更好些。 从结晶器形状来纵观当今各种薄板坯连铸连轧工艺，尽管结晶器形状在早期差别颇大，但发展到今天，却出现了一种趋向，即逐渐接近一致。表现在上口面积的加大，在断面上广泛采用鼓肚形上口，合理的倒锥度，以及良人式水口的采用，这样的水口有利于浸入式水口的插入及保护渣的熔化，从而改善铸坯表面质量。 A）漏斗形结晶器 早期大体分为两类：漏斗形和平行板形；SMS公司开发的漏斗形结晶器见图8-3，它被用在了CSP技术上。这种漏斗形结晶器上口宽边两侧均有一段平行段，然后和一圆弧相连接，上口断面较大。该结晶器为固定式变截面漏斗形，长1100mm、上部宽170mm，下口宽50mm，宽面板之间形成了一个垂直方向带锥度的空间，而漏斗区以外的两侧壁仍然是平行的，两侧壁间的距离相当于板坯厚度。 图8-3CSP漏斗形结晶器 设计这样的形状有利于浸入式水口的插入和保护渣的均匀扩散，这种结晶器在形状上满足了长水口插入，保护渣熔化和薄板铸坯厚度的要求，经在多条生产线上使用，均收到较好的效果。这个漏斗形状在结晶器内保持到700mm，结晶器总长为1120mm。这样的形状使铸坯表面质量有保证，面下口处厚度为50~70mm，能满足铸坯厚度的要求，这是因为向精轧机组供坯的最大厚度需在70mm以下。 在这种结晶器内的钢液，凝固过程要产生变形，而理想的结晶器形状是应尽量减小坯壳在两相区内的弯曲应变量，基于这一观点设计了这种漏斗的形状。从漏斗向平行段逐渐过渡区的形状，选取最佳弯曲半径，表现出了这种结晶器设计的关键技术。 CSP结晶器由于上口开口度大，故有利于浸入式水口的置入。在这一点上它优于ISP、CONROLL平行板结晶器。然而开口度大却导致要用很厚的铜板来制造它，因而造价较高。此外，该结晶器由于斜度大，使得拉坯时的阻力增大。研究表明，这种漏斗形的结晶器不适宜于浇铸较窄的和中等宽度的薄板坯，这是由于宽度较小的铸坯的收缩量与漏斗形上口的收缩量不匹配，从而容易导致裂纹产生。 B）透镜式结晶器 达涅利公司开发了一种应用在FTSC连铸机上的一种类似凸透镜状、被称为双高(H2) 结晶器(H2是英文High reliability and high flexibility的缩写)，其上、下口断面尺寸一样，是一种全鼓肚型的结晶器，如图8-4所示。这种结晶器被用在了称为FTSC(Fiexible Thin Slab Caster)灵活的薄板坯连持机上，具有铸坯尺寸的灵活性和铸坯成壳过程小变形最小的特性。这种结晶器由长度1.1m的铜板构成，是一项达涅利持有的专利技术。在该结晶器中，坯料在结晶器内只有坯壳冷却过程中的收缩，而不经变形加工。结晶器出口处的薄板坯厚度为50~80mm。板坯通过约2m长度的矫直辊区间得到矫平，在这段矫直辊区内，铸坯经过液芯压下(Liquid Core Reduction)(亦称软压下Soft Reduction )技术)加工后，离开连铸机时的板坯被减薄至35~70mm，铸机最大浇铸速度可达8m/min。这种形状的结晶器既可解决浸入式水口插入，又可减少铸坯表面裂纹的问题。 从结晶器型式的演变过程可知，为提高薄板坯连铸单流产量，需要提高铸坯质量，扩大品种，这种沿整个结晶器的高度上全鼓肚形的结晶器更为实用。也正因这种极具特色的结晶器的问世，才使薄板坯连铸工艺更适合浇铸一些如包晶钢等易发生裂纹的钢种。 该结晶器浇铸的铸坯宽度为800~1600mm，经过液芯压下加工后，出连铸机的厚度为35~70mm。 图8-4达涅利H2透镜型结晶器 C)平行板式薄板坯结晶器 DMH公司ISP技术的第一代结晶器为立弯式。ISP结晶器是平行板直弧形结晶器，断面呈矩形，形状较简单。该结晶器长1m，上部为垂直段，下部是弧形段，见图8-5，因其宽面互相平行，因此拉坯时经受的变形小。弧形的半径取决于连铸机的半径(一般在5.2m左右)，结晶器的侧板连续可调。从结晶器承受拉应力的情况看，这种结晶器优于其他型式的结晶器。 由于结晶器上口尺寸小而只能采用薄片形浸入式水口，即使这种特殊形状的长水口很薄，插人结晶器内与器壁也只能保持l0~15mm的间隙，造成水口插入处宽面侧保护渣熔化不好，且很难获得恒定的能控制的保护渣层，严重的影响了薄板坯的表面质量。为此，阿维迪厂在1993年后开始改进结晶器，主要是重新设计了上口断面形状，由原平行板形改为小漏斗形(又称小橄榄球形)。近年来，其结晶器的小鼓肚越改越大，薄板坯表面质量也有了很大改进。 图8-5 ISP技术结晶器 D）平行板式中厚板坯晶器 奥钢联AVI在CONROLL技术的连铸机，属于中等厚度板坯连铸机的结晶器，使用的是平行板式直结晶器。通过这种简单的设计原则，可使得钢水初期的凝固过程平稳而均匀，而且从开始凝固时就取得了比较好的表面质量，其形状示意图如图8-6所示。坯壳一旦形成，就受制于结晶器内甚至是结晶器下的任何有害形变的影响，这种形变可能导致铸坯的表面缺陷。所设计的垂直段冶金长度超过2m，这为夹杂物充分上浮提供了有利条件。从结晶器形状来看，奥钢联强调只有钢水在其内凝固时不变形，且保持了液面的平稳性，才有利于消除铸坯表面裂纹，促使结晶器内钢水中夹杂物上浮和防止卷渣，所以主张使用平行板状结晶器。这种结晶器的最小宽度可以不受坯壳收缩情况的影响，因此宽度尺寸和浇铸速度可在较大的范围内调整。 图8-6CONROLL平行板式结晶器 AVI最近引入了新的最优结晶器几何形状。这种所谓的DIAFACE技术，给出了结晶器窄面带有抛物线形锥度，同时对结晶器底部进行倒角，这些与铸坯的自然收缩相一致。因此在结晶器上部区域锥度较大，然后向下逐渐减小。结晶器底部对铸坯倒角可避免铸坯角部局部应力集中，同时降低结晶器全程摩擦阻力。 在CONROLL工艺中的平行板形直结晶器中，采用的浸入式水口也是扁平状长水口，钢水从两侧壁孔流出。结晶器铸坯最大断面尺寸是1500mm×(70~130)mm。实际上，这类板坯应在中板坯之列。 以上4种结晶器均为铜质结晶器，都设有板宽在线调节装置。 上述4种类型结晶器实际可归类为：CSP技术的漏斗形、ISP和CONROLL技术的平行板形、FTSC全鼓肚形3种，从当今世界上已投产的薄板坯连铸连轧生产线来看，经生产实践验证，后两种更利于提高产品质量、扩大品种及提高薄板坯连铸机的单流产量。 8.3.2浸入式水口 结晶器内钢液的流动状况对生产高质量的产品是很重要的。而高速连铸条件下通过浸入式水SEN(Submerge Entry Nozzle)注入到结晶器内的钢液流量达到2~3t/min，为防止如此大的钢液流量对已经凝固了的坯壳的冲刷，要求保证钢流在结晶器内流速均匀的分布。同时得到具有最优波高的理想弯月面状态。 A)CSP浸入式水口 图8-7 CSP浸入式水口 由德国曼内斯曼—西马克(SMS)公司研制成功的CSP连铸机。它的优点是：具有良好的抗热震性、抗渣性及高温强度。这种水口能较好地防止钢水喷溅在结晶器钢壁上，可保障钢液在结晶器中的均匀分配，以利于形成均匀的凝固坯壳。 B）ISP浸入式水口 由德国曼内斯曼-德马克(MDH)与意大利阿尔维迪集团合作研制的ISP连铸机采用了扁平形浸入式水口，如图8-8所示。 图8-8平行板结晶器用的薄片形浸人式水口 水口的厚度为30mm，壁厚10mm，宽250mm，由于要求水口应耐热冲击和耐磨，因此对材质的要求很高，采用了含氮化硼和氧化锆较高的高铝石墨材料，并以静压法压制成型。由于断面呈扁形，故比圆形或椭圆形断而的单位质量金属液的接触面要大，因而相对地减轻了Al2O3在水口壁上的沉积。这种扁平形的水口在使用前的烘烤预热中应特别注意，做到加热均匀，以避免由于热应力而引起的裂纹。该浸入式水口的最大铸速可达3t／min，在采用结晶器液面控制器时，连续挠铸时间可达4h。 此外还有FTSC和CONROLL浸入式水口。不再一一介绍。 8.3.3新型保护渣 由于薄板坯生产特点，需要高的拉坯速度，结晶器内钢液流速很快，有的连铸机拉坯速度高达8m/min。在这种情况下流入结晶器和坯壳之间的保护渣数量相对减少，造成了润滑效果变坏，使得黏性拉漏的几率增加，为此提高坯壳与结晶器之间的润滑效果，就需要能适应高拉速的保护渣。常