基本介紹
- 中文名：連續澆鑄
- 外文名：continuous casting
- 簡稱：連鑄
- 目的：鋼水不斷地通過水冷結晶器
- 特點：節約能源，提高鑄坯質量
- 連鑄機型：立式、弧形、傾斜等
簡介,連鑄機型式,設備組成,
簡介
近幾年來連續澆鑄受到極大的注意，並已經廣泛用於澆鑄輕合金板坯和錠坯；目前該法正用於銅和鋼的加工。連續澆鑄的目的是越過傳統的鑄錠方式，而鑄成可在精軋機上直接軋制的形式。此外，採用連續澆鑄在提高產品的產量、改善表面狀況以及內部質量等方面具有良好的指標。
連續澆鑄的操作順序如下：
1．將液態金屬送往澆鑄機。
2．金屬通過分配器流入結晶器。
3．在水冷結晶器中凝成鑄坯。
4．從結晶器拉出鑄坯。
5．進一步除去鑄坯的熱量，例如在結晶器下噴水。
6．鑄坯的切割及運送。
要完成上述任務目前在工業上有幾種裝置可資利用。連鑄機的主要類型有：立式、立彎式與弧形結晶器等。
早期的連續鑄鋼機多數為立式。立彎式與弧形結晶器鑄鋼機雖然其結構較複雜，可是由於可使機械高度降至最低，並且可在現有的車間內安裝而無需改變吊車高度，因而得到發展。
影響澆鑄速率的主要因素是散熱速率。澆鑄速率的極限是使切斷鑄坯前鑄件完全凝固所需排出的熱量恰好散除時的速率。澆鑄速率的另一個更重要的限制是在水冷結晶器內必須形成堅固坯殼，當鑄坯離開結晶器推進時，坯殼能支持坯中的液態金屬。關鍵因素是從結晶器引出時坯殼的厚度，它主要取決於在結晶器中排出熱量的速率。據此，連續澆鑄的關鍵部分是水冷結晶器中熱的排除。
連鑄機型式
連鑄機是從直立式裝置開始的。為了降低裝置的高度，擴大鑄坯品種和提高質量等目的，連鑄機發展出了多種結構形式。
立式連鑄機 全部設備直至切割器，都是垂直布置，切割後鋼坯放平運走。立彎式連鑄機 結晶器是直立的，在鑄坯離開結晶器後尚未全凝固前,以機械力頂彎鑄坯，水平切割後運出。
弧形連鑄機 通過結晶器使鑄坯表層凝固成形，隨即沿弧形曲線的二冷段向前移動，鑄坯凝固至一定程度後，再矯直成水平狀，切割後運出。這類連鑄機的二冷段有全弧形、橢圓形(多點橢圓軌跡)或帶二冷上部直線段。矯直段有鑄坯全凝固矯直方式或帶液相坯矯直方式。為了滿足高質量產品的要求，在結晶器或二冷上段外圍裝設低頻電磁攪拌裝置，以改善鑄坯結晶組織。
立式連鑄機 全部設備直至切割器，都是垂直布置，切割後鋼坯放平運走。立彎式連鑄機 結晶器是直立的，在鑄坯離開結晶器後尚未全凝固前,以機械力頂彎鑄坯，水平切割後運出。
弧形連鑄機 通過結晶器使鑄坯表層凝固成形，隨即沿弧形曲線的二冷段向前移動，鑄坯凝固至一定程度後，再矯直成水平狀，切割後運出。這類連鑄機的二冷段有全弧形、橢圓形(多點橢圓軌跡)或帶二冷上部直線段。矯直段有鑄坯全凝固矯直方式或帶液相坯矯直方式。為了滿足高質量產品的要求，在結晶器或二冷上段外圍裝設低頻電磁攪拌裝置，以改善鑄坯結晶組織。
傾斜式連鑄機 從結晶器直至切割器都呈傾斜布置，最後水平輸出。
水平式連鑄機 鋼水由中間罐水口直接水平導入水冷結晶器，出結晶器後的鑄坯以時拉時停的間斷操作方式拉坯前進,以保證鑄坯表面質量不產生破裂。
水平式連鑄機 鋼水由中間罐水口直接水平導入水冷結晶器，出結晶器後的鑄坯以時拉時停的間斷操作方式拉坯前進,以保證鑄坯表面質量不產生破裂。
旋轉輪式高速連鑄機 結晶器和二冷段均以槽形輪帶式結構組成。因結晶器和鑄坯之間無相對滑移現象，適於高速澆鑄，可使連鑄機注速與後部連線的軋機的速度同步配合,達到連鑄連軋的目的。離心旋轉連鑄機 結晶器作水平旋轉運動，用於澆鑄圓鋼坯。
目前普遍使用的連鑄設備是弧形連鑄機。立式、立彎式、傾斜式三種型式是發展過程的產物，其中直立式仍在少數工廠使用，水平式、旋轉輪式、離心旋轉連鑄機尚處於試驗或小規模生產階段。
目前普遍使用的連鑄設備是弧形連鑄機。立式、立彎式、傾斜式三種型式是發展過程的產物，其中直立式仍在少數工廠使用，水平式、旋轉輪式、離心旋轉連鑄機尚處於試驗或小規模生產階段。
設備組成
以通用的弧形連鑄機為例。
盛鋼桶和中間罐 盛鋼桶多用旋轉台承托，便於調換盛鋼桶連續供鋼水。鋼水澆進結晶器之前先通過中間罐,調整鋼水靜壓力,保持鋼水流動平穩。中間罐可快速調換使用，以保證鋼流澆鑄不間斷並實現多爐連澆。在中間罐水口下設有事故溢流槽，使廢鋼流入垃圾罐。
結晶器 以純銅或銅合金材料作內壁，用鋼框架密封箍住。內壁和外框間留有冷卻水通路。結晶器內襯銅壁一般厚6～24毫米，長600～1100毫米，在結晶器旁側裝設槓桿機構的機械聯鎖振動機構，使結晶器沿弧形曲線上下振動。結晶器內壁的潤滑有兩種方法：對厚度150毫米以上鑄坯一般採用伸入式水口加保護渣粉澆鑄工藝，對小於150毫米鑄坯採用油潤滑。
二次冷卻裝置 結晶器出口至拉坯矯直機之間，沿弧形曲線以多組導輥作鑄坯前進的軌道，導輥中間穿插多組冷卻水噴嘴進行二次冷卻，加速鋼流凝固。
拉坯矯直機 在二冷區後段設有多支點拖輥，曳拉和矯直鑄坯前進。
切割裝置 用氧氣乙炔火焰或機械剪下割鑄坯，這項裝置和拉坯矯直機前進方向的速度應相互配合。
引錠桿 是許多金屬環節連線構成的可撓長桿。可與鑄坯一樣由拉坯矯直機夾持，沿導輥曲線移動。朝結晶器方向一端的引錠桿為凹形鎖頭，承接鋼水，牽拉鑄坯。
連續鑄鋼工藝連鑄機必須與出鋼操作密切配合，鋼水開始澆入結晶器的同時，一面啟動結晶器振動，進行潤滑和開放冷卻水，一面啟動拉坯矯直機拖引錠桿運轉，鑄坯隨引錠桿拉曳前進，鑄坯過拉坯矯直機到一定位置後，脫卸並移開引錠桿，鑄坯本身由拉坯矯直機繼續拉曳。前進的鑄坯按定尺長度逐次切割，輸送、堆存，待全爐鋼水鑄完為止。在生產中應力爭多爐連鑄，以提高經濟效益。
盛鋼桶和中間罐 盛鋼桶多用旋轉台承托，便於調換盛鋼桶連續供鋼水。鋼水澆進結晶器之前先通過中間罐,調整鋼水靜壓力,保持鋼水流動平穩。中間罐可快速調換使用，以保證鋼流澆鑄不間斷並實現多爐連澆。在中間罐水口下設有事故溢流槽，使廢鋼流入垃圾罐。
結晶器 以純銅或銅合金材料作內壁，用鋼框架密封箍住。內壁和外框間留有冷卻水通路。結晶器內襯銅壁一般厚6～24毫米，長600～1100毫米，在結晶器旁側裝設槓桿機構的機械聯鎖振動機構，使結晶器沿弧形曲線上下振動。結晶器內壁的潤滑有兩種方法：對厚度150毫米以上鑄坯一般採用伸入式水口加保護渣粉澆鑄工藝，對小於150毫米鑄坯採用油潤滑。
二次冷卻裝置 結晶器出口至拉坯矯直機之間，沿弧形曲線以多組導輥作鑄坯前進的軌道，導輥中間穿插多組冷卻水噴嘴進行二次冷卻，加速鋼流凝固。
拉坯矯直機 在二冷區後段設有多支點拖輥，曳拉和矯直鑄坯前進。
切割裝置 用氧氣乙炔火焰或機械剪下割鑄坯，這項裝置和拉坯矯直機前進方向的速度應相互配合。
引錠桿 是許多金屬環節連線構成的可撓長桿。可與鑄坯一樣由拉坯矯直機夾持，沿導輥曲線移動。朝結晶器方向一端的引錠桿為凹形鎖頭，承接鋼水，牽拉鑄坯。
連續鑄鋼工藝連鑄機必須與出鋼操作密切配合，鋼水開始澆入結晶器的同時，一面啟動結晶器振動，進行潤滑和開放冷卻水，一面啟動拉坯矯直機拖引錠桿運轉，鑄坯隨引錠桿拉曳前進，鑄坯過拉坯矯直機到一定位置後，脫卸並移開引錠桿，鑄坯本身由拉坯矯直機繼續拉曳。前進的鑄坯按定尺長度逐次切割，輸送、堆存，待全爐鋼水鑄完為止。在生產中應力爭多爐連鑄，以提高經濟效益。
鋼水成分和溫度控制 對鋼水成分和溫度要有嚴格的要求。一般用伸入式水口或吹氬密封保護鋼流，或兩者兼用，以防止鋼水二次氧化。鋼水含鋁高時容易產生黏膜堵塞水口，用定徑水口澆鑄小方坯，一般控制鋼水的含鋁量小於0.06%。對鋁鎮靜鋼或對含鋁量有一定要求的鋼種，常從結晶器上口以鋁條或鋁粒加入鋼水，而不經過中間罐水口。鋼水澆鑄溫度一般高於鋼的凝固點20～50℃。現在普遍採用澆鑄前在鋼包內吹氬氣攪拌鋼水，以使鋼水的成分及溫度均勻，溫度波動可控制到±5℃。
拉速控制 在保證鑄坯質量和安全生產的前提下，拉速主要受鑄坯凝固速度的制約。拉速過快易發生漏鋼、斷接等；拉速慢則易發生鑄坯表面不光整、結疤等。高碳鋼和合金鋼的拉速應比低碳鋼慢。鑄坯斷面（厚度）大的拉速應比斷面小的慢。提高拉速須儘量保持低溫澆鑄，並對鋼液面採用紅外線或電磁檢測儀表等控制手段。拉速範圍與鑄坯斷面品種有關，以普通碳鋼為例：板坯0.5～1.8米/分，大方坯0.6～1.5米/分，小方坯1.5～3.5米/分。
冷卻控制 連續鑄鋼的冷卻區集中在結晶器、二冷段和後部工序冷卻等三個部分。一般認為結晶器段占冷卻量的14～20%，二冷段占23～30%。冷卻強度過大和拉速不適應時，會造成鑄坯內裂和外裂紋。冷卻強度過小和不均勻則易產生鑄坯鼓肚、漏鋼等現象。冷卻強度必須隨鋼種、鑄坯溫度和拉速快慢進行控制調節。每公斤鋼的冷卻水消耗量約1～2公斤。要求各斷面部位冷卻均勻，冷卻水要過濾淨化，使水質潔淨，導熱均勻。
提高連鑄機生產能力應降低鋼水澆鑄時的過熱溫度，提高拉速，擴大鑄坯斷面和採用多流連鑄。鑄坯斷面的選定和軋機軋製成材道次的綜合考慮也很重要。採用多爐連鑄可提高連鑄機作業率，但要力求澆鑄時間與冶煉周期相互協調。
連鑄坯的缺陷在澆鑄生產過程中，由於鋼水成分、溫度、澆鑄速度、冷卻水強度等控制不當，以及鑄機設備安裝不合規格等原因，可造成與模鑄相似的各種缺陷。與模鑄鋼錠的差別是裂紋缺陷比較多見。
拉速控制 在保證鑄坯質量和安全生產的前提下，拉速主要受鑄坯凝固速度的制約。拉速過快易發生漏鋼、斷接等；拉速慢則易發生鑄坯表面不光整、結疤等。高碳鋼和合金鋼的拉速應比低碳鋼慢。鑄坯斷面（厚度）大的拉速應比斷面小的慢。提高拉速須儘量保持低溫澆鑄，並對鋼液面採用紅外線或電磁檢測儀表等控制手段。拉速範圍與鑄坯斷面品種有關，以普通碳鋼為例：板坯0.5～1.8米/分，大方坯0.6～1.5米/分，小方坯1.5～3.5米/分。
冷卻控制 連續鑄鋼的冷卻區集中在結晶器、二冷段和後部工序冷卻等三個部分。一般認為結晶器段占冷卻量的14～20%，二冷段占23～30%。冷卻強度過大和拉速不適應時，會造成鑄坯內裂和外裂紋。冷卻強度過小和不均勻則易產生鑄坯鼓肚、漏鋼等現象。冷卻強度必須隨鋼種、鑄坯溫度和拉速快慢進行控制調節。每公斤鋼的冷卻水消耗量約1～2公斤。要求各斷面部位冷卻均勻，冷卻水要過濾淨化，使水質潔淨，導熱均勻。
提高連鑄機生產能力應降低鋼水澆鑄時的過熱溫度，提高拉速，擴大鑄坯斷面和採用多流連鑄。鑄坯斷面的選定和軋機軋製成材道次的綜合考慮也很重要。採用多爐連鑄可提高連鑄機作業率，但要力求澆鑄時間與冶煉周期相互協調。
連鑄坯的缺陷在澆鑄生產過程中，由於鋼水成分、溫度、澆鑄速度、冷卻水強度等控制不當，以及鑄機設備安裝不合規格等原因，可造成與模鑄相似的各種缺陷。與模鑄鋼錠的差別是裂紋缺陷比較多見。
