连铸原理及工艺
一、连续铸钢的发展
1、连续铸钢发展概况： ⑴1933年德国人Junghans（容汉斯）建设 第一台连铸机； ⑵1951年前苏联建设了第一台不锈钢板坯连 铸机； ⑶1952年英国建设了第一台小方坯连铸机； ⑷1954年德国建设了第一台圆坯连铸机。
2、我国连续铸钢技术发展：
⑴1957年进行试验研究； ⑵1958年在重钢建成双流连铸机，浇注 175×200mm铸坯； ⑶1960年在唐钢建成立式方坯连铸机； ⑷1964年在重钢建成弧形板坯连铸机（世界最 早弧形连铸机）。
⑵板坯连铸机的特点




钢包支撑（回转台、升降、称量、长水 口、钢包加盖） 中间包和中间包车（大容量、内设挡墙、 侵入式水口、塞棒控制、滑动水口、升 降、横移） 结晶器（在线调宽、液面自控、漏钢预 警） 二次冷却（上半部分强水冷、中部和下 部气-水冷却；支撑装置为小辊距密排辊）
⑵板坯连铸机的特点
轧机规格 高速线材 420/250轧机 铸坯断面，mm 方坯：100× 100~150× 150 方坯：90× 90~140× 140 矩坯：＜100×150 方坯：100× 100~180× 180 矩坯：＜150×180 方坯：140× 140~180× 180 矩坯：＜140×260 板坯：（120~180）×(700~1000） 板坯：（120~180）×(700~1000） 板坯：（150~250）×(900~2100） 板坯：（150~350）×(1200~2100） 板坯：（150~350）×(1200~1600） 板坯：（100~200）×(700~1350） 板坯：（120~350）×(700~1600） 板坯：（120~350）×(900~1900）
三、连铸工艺参数的设计原理
1、连铸机生产能力
⑵断面选择原则 合适的压缩比； 碳素钢和低合金钢压缩比为6；不锈钢和耐热钢压缩 比为8；高速钢和工具钢压缩比为10 连铸机的生产能力和炼钢能力相匹配； 根据轧机组成、轧材品种和规格确定； 要适合连铸工艺要求。
三、连铸工艺参数的设计原理
附：断面与轧机配合
⑶圆坯连铸机特点
结晶器锥度（φ≤200mm锥度为1%；φ＞ 200mm锥度为1.2%；含C量低铸坯收缩明 显，应选用较大锥度；含C量高铸坯收缩不 明显，应选用较小锥度） 二冷区（弱冷，比水量0.3～0.8L/kg钢；矫 直温度≤1000℃） 拉矫机（多点矫直） 切割机（火焰切割） 冷床（步进式）

对于小方坯坯壳厚度应大于8～10mm；板坯为 15～20mm
4、结晶器的设计
⑴结晶器主要尺寸计算
③方坯结晶器的圆角半径 原则：圆角半径越大，纵向裂纹倾向越严重。一 般为4～8mm ④结晶器的倒锥度 定义：钢水在结晶器内冷却后生成坯壳，进而收 缩脱离了结晶器内壁形成气隙，影响了结晶器的传 热，为了减少气隙，提高洁净的传热能力，加速坯 壳生长，通常将结晶器设计成上大下小的形式，成 为结晶器的倒锥度。
3、连续铸钢的优越性
⑴节省工序缩短流程；省掉了模铸的脱模、 整模、均热和开坯工序 ⑵提高了金属收得率；可提高金属收得率 10～14%（开坯工艺切头、切尾损失大约 为10～20%，而连铸的切头、切尾损失为 1～2%） ⑶降低能量消耗； ⑷生产过程机械化和自动化程度高； ⑸品种多、质量高。
二、连铸机机型和结构特征
2、连铸机的基本参数计算
②按照凝固计算确定 按照全凝固矫直计算
（K为综合凝固系数，板坯为26～29；方坯为28～32） 为保证铸坯在凝固前完全凝固，有下列关系：
2、连铸机的基本参数计算
⑵冶金长度 液芯长度：又称液相穴深度，是指从结晶器 液面到铸坯中心液相完全凝固点的长度。

冶金长度：根据最大拉速计算的液芯长度就 是连铸机的冶金长度。



上引锭装置（引锭杆卷取桁heng架 式、引锭杆卷取导向式） 切割机（火焰切割） 去毛刺装置（（刀具刮除、火焰去 除） 拉矫机（多点矫直）
⑵板坯连铸机的特点

板坯连铸机的自动监测和自动控制 系统 钢包、中间包钢水重量测量、结晶 器液面自动控制、漏钢预警、铸坯 表面温度检测、二冷水动态监控、 辊缝检测、电磁搅拌。
1、连铸机机型
2、各种连铸机的特点
⑴立式连铸机 主要设备垂直分布，厂房高度要求高； 利于钢水中夹杂物上浮排出； 坯壳冷却均匀；不受弯曲、矫直作用，裂纹敏感 性低。 ⑵立弯式连铸机 在垂直方向进行浇注，有利于夹杂物上浮排出； 只适应于浇注小断面铸坯。
⑶弧形连铸机



单点矫直弧形连铸机 高度低、投资少；钢水静压力小，可以减少因鼓肚 而造成的内裂和偏析；夹杂物易向内弧聚集，造成 内部夹杂物分布不均匀。 多点矫直弧形连铸机 带液芯矫直过程中，分散了固液界面变形，不易产 生中心裂纹。 直结晶器弧形连铸机 有利于夹杂物上浮排出及夹杂物均匀分布；两相区 已造成裂纹缺陷。
4、结晶器的设计
⑵结晶器冷却水量 结晶器冷却水量通过下式计算

F—结晶器水缝总面积，mm2；v—结晶器水流速， m/s，方坯一般为6～9m/s，板坯一般为3.5～5m/s。 注：结晶器水量与钢水C含量有关，对于低碳钢， 凹坑敏感性强，应采用弱冷，结晶器水量取下限； 高碳钢采取强冷，结晶器水量取上限。
（h为耐火材料厚度，H为最大液面深度，h’为 最大液面到包口距离）
3、中间包的设计
②长度的确定 基准：中间包水口的位置
（n为流数；为流间距；）
（H为中间包深度，α为中间包内墙倾角，一般为 9～13°）
3、中间包的设计
③角度的确定 原则：保证耐火材料的稳定性；残钢易于脱 除；操作人员易于观察结晶器液面。一般为 9～13° ④宽度的确定 宽度依照容量进行确定。一般应尽量提高深 度，减小宽度，以降低浇余、减少热损失。
⑶圆坯连铸机特点
对钢水要求 无渣出钢技术、［Al］＝0.005～0.020%之 间，［O］≤0.005%，［S］≤0.020%；真 空处理、吹Ar、喂Ca-Si丝； 钢包（长水口、Ar封） 中间包（大容量、内设挡墙、侵入式水口、 保护渣） 连铸机弧形半径（φ≤200mmR为8.0～10m； φ＞200mmR为12m以上）
5、二冷区设计
⑴二冷区比水量的确定 ①钢种对比水量的要求 随着比水量的减少和二冷区的延长，钢坯内部裂 纹减少，即二冷区采取弱冷有利于减少内部裂纹的 产生。 普碳钢、低合金钢比水量为1.0～1.2L/kg；中高碳 钢、合金钢比水量为0.6～0.8L/kg；高速钢比水量 为0.1～0.3L/kg；裂纹敏感性强的钢种比水量为 0.4～0.6L/kg。
4、结晶器的设计
结晶器应具有的性能： 良好的导热性能； 较好的结构刚性，便于拆装、调整，容易 加工； 较好的耐磨性能及抵抗热应力的性能； 重量轻，振动时惯性小。
4、结晶器的设计
⑴结晶器主要尺寸计算 ①结晶器断面尺寸的确定 圆坯结晶器

方坯结晶器
4、结晶器的设计

矩坯结晶器
C—调整值，断面小于160mm2时，C为1； 断面大于160mm2时，C为1.5
500/350轧机
650轧机 2300轧机 2450轧机 中厚板轧机 2800轧机 3300轧机 4200轧机 1450轧机 热轧带钢 1700轧机 2030轧机
三、连铸工艺参数的设计原理
⑶连铸机流数 ⑷连铸机作业率
⑸金属收得率
Байду номын сангаас
三、连铸工艺参数的设计原理
⑹浇注时间 ⑺准备时间
三、连铸工艺参数的设计原理
2、连铸机的基本参数计算

⑶拉速设计 当液芯长度等于冶金长度时的拉速为连铸机 的最大拉速，最大拉速一般为工作拉速的 1.15～1.2倍。
限制拉速提高的因素： 钢种的影响。碳素高凝固系数大，拉速高； 合金钢凝固系数小，拉速应适当小一点；一 般同断面的合金钢拉速比碳素钢低20～30%。 铸坯断面的影响。随着断面增加，拉速应减 小。 坯壳厚度的影响。 钢坯质量的影响。 （K为结晶器内钢的凝固系数，一般为20）
附：连铸钢水金属平衡图
2、连铸机的基本参数计算
⑴弧形半径的确定 ①按照经验确定 按照断面确定 小方坯连铸机R＝（30～40）铸坯厚度 大方坯连铸机R＝（30～50）铸坯厚度 板坯连铸机 R＝（40～50）铸坯厚度 按照钢种确定 普碳钢和低合金钢R＝（30～40）铸坯厚度 优质钢和高合金钢R＝（40～50）铸坯厚度

倒锥度的计算：
或


注：结晶器锥度过小，导致铸坯出现脱方、纵裂及纵向凹陷 缺陷；倒锥度过大，增大拉坯阻力，就会导致横裂、拉断等 缺陷或事故。 倒锥度大小取决于拉速、断面和含C量： 80～110mm方坯，倒锥度为0.4%/m；110～140mm方坯， 倒锥度为0.6%/m；140～200mm方坯，倒锥度为0.9%/m； 低碳钢（C＜0.08%）小方坯倒锥度为0.5%/m；高碳钢（C ＞0.40%）小方坯倒锥度为0.8～0.9%/m；圆坯结晶器倒锥 度为1.20%/m.
3、中间包的设计
⑵中间包形状 中间包外形 条件：能均匀的把钢水分配到每个水口、利 于钢渣分离、减少热损失、利于操作、维修 方便。一般设计成T型。 中间包内型 条件：钢液流动方式、防止卷渣。一般水口 中心线距离内衬大于400～600mm。
3、中间包的设计
⑶中间包内腔主要尺寸 高度的确定 原则：保证夹杂物充分上浮，钢液在包中停 留时间8～10min。
4、连铸机机型选择原则
• 满足钢种和断面规格的要求； • 满足铸坯质量的要求； ←内裂危险性增大 立式→直结晶器弧形→弧形→多点矫直弧 形→超低头弧形→水平 →内弧侧夹杂物富集增强 • 节省建设投资。
三、连铸工艺参数的设计原理
1、连铸机生产能力 ⑴产量 台时产量＝60×断面×拉速×7.6×流数 日产量＝1440÷浇注周期×连浇炉数×出钢 量×收得率 年产量＝365×日产量×连铸机作业率