连铸机

　　连铸机

　　把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。

　　完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位设备，习惯上称为连铸机。

　　连铸机简介

　　连铸机生产流程。将高温钢水连续不断地浇注到一个或一组水冷铜制结晶器内，钢水沿结晶器周边逐渐凝固成坯壳，待钢液面上升到一定高度，坯壳凝固到一定厚度后拉矫机将坯拉出，并经二次冷却区喷水冷却使铸坯完全凝固，由切割装置根据轧钢要求切成定尺。这种使高温钢水直接浇注成钢坯的工艺过程称为连铸。它的出现，从根本上改变了一个世纪以来占统治地位的钢锭一出轧工艺。由于其简化了生产工序，提高了生产效率及金属收得率，节约能源消耗使生产成本大为降低，钢坯质量好等优点得到了迅速的发展。现在的炼钢企业，不论是长流程炼钢还是短流程炼钢，连铸机的配备几乎成为必然。

　　分类

　　连铸机可以按多种形式来分类。若按结构外形可把连铸机分为立式连铸机，立弯式连铸机，带直线段弧形连铸机，弧形连铸机，多半径椭圆形连铸机和水平连铸机。随着连铸技术的发展，又开展了轮式连铸机，特别是薄板坯连铸机的研究。

　　如果按照连铸机所浇铸的断面的大小和外形来区分，连铸机又可分为板坯连铸机、小方坯连铸机，大方坯连铸机、圆坯连铸机、异形断面连铸机和薄板坯连铸机。在方坯连铸机中也包括矩形坯连铸机，通常把浇铸断面或当量断面积大于200×200mm的铸坯叫大方坯，断面或当量断面积小于160×160mm的铸坯叫小方坯，宽厚比大于3矩形坯称为板坯。

　　若按连铸机在共用一个钢水包下所能浇铸的铸坯流数来区分，则可分为单流、双流或多流连铸机。

　　连铸机的组成

　　一般连铸机由钢水运载装置(钢水包、回转台)、中间包及其更换装置、结晶器及其振动装置、二冷区夹持辊及冷却水系统、拉引矫直机、切断设备、引锭装置等组成(下图)。中间包起缓冲与净化钢液的作用，容量一般为钢水包容量的20%～40%，铸机流数越多，其容量愈大。结晶器是连铸机的“心脏”，要求有良好的导热性、结构刚性、耐磨性及便于制造和维护等特点，一般由锻造紫铜或铸造黄铜制成，其外壁通水强制均匀冷却。结晶器振动装置的作用是使结晶器做周期性振动，以防止初生坯壳与结晶器壁产生黏结而被拉破，振动曲线一般按正弦规律变化，以减少冲击，其振幅和频率应与拉速紧密配合，以保证铸坯的质量和产量。二冷装置安装在紧接结晶器的出口处，其作用是借助喷水或雾化冷却以加速铸坯凝固并控制铸坯的温度。夹辊和导辊支撑着带液芯的高温铸坯，以防止鼓肚变形或造成内裂，同时在此区段落可进行液芯压下技术以提高铸坯质量和产量，要求二冷装置水压、水量可调，以适应不同钢种和不同拉速的需要。拉矫机的作用是提供拉坯动力及对弯曲的铸坯进行矫直，并推动切割装置运动，拉坯速度对连铸产量、质量皆有很大的影响，引锭装置的作用是在连铸开始前，用引锭头堵住结晶器下口，待钢水凝固后将铸坯引拉出铸机，再脱开引锭头，将引锭杆收入存放装置。铸坯切割设备则将连续运动中的铸坯切割成定尺，常用的切割设备有火焰切割器或液压剪与摆动剪。

　　主要机型介绍

　　连铸机立式连铸机

　　立式连铸机是20世纪50～60年代之前的主要机型，其结构示意图如下图所示。这种连铸机的钢水浇灌系统、结晶器、切割装置以及钢坯出口位置都布置在连铸机的垂直轴线上，

　　整个设备在车间内占用了很大的高度空间。立式连铸机生产时，铸坯在结晶器和二冷段内凝固，由于是垂直布置，液态金属内的非金属夹杂物易于上浮、铸坯四周散热也比较均匀，并且铸坯在拉制过程中不受其他的弯矫力作用，所得的铸坯质量好，不易发生裂纹，因此比较适合生产合金钢以及其他对裂纹敏感的钢种。但这种连铸机的高度过大、基建和设备的投资大、维护也比较困难，并且由于是高水头浇铸，铸坯下段在钢水静水压力作用下易发生鼓肚变形，因此只适合生产小断面的铸坯。

　　连铸机立弯式连铸机

　　立弯式连铸机是在立式连铸机基础上发展起来的一种过渡类机型。它的上部和立式连铸机一样，不同之处在于：立弯式连铸机利用顶弯装置，在铸坯完全凝固后将其顶弯90°，使铸坯在水平方向出钢并切割。立弯式连铸机部分降低了整机的高度，但是由于是在铸坯完全凝固后再将其顶弯，因此生产时容易发生裂纹等缺陷，主要用于小截面坯料的生产。

　　连铸机弧形连铸机

　　弧形连铸机是世界范围内应用最广泛能一种机型。它的结晶器、二次冷却段、拉坯矫直机等都布置在相同半径的1/4圆周上，铸坯在1/4圆周内完全凝固，在水平切线必经一点矫直后沿水平方向拉出，随后进行定尺切割。

　　1、全弧形连铸机

　　全弧形连铸机又称为单点矫直弧形连锚机。全弧形连铸机的结晶器二冷装置以及拉矫设备都布置在一个圆的1/4弧度上。铸坯在结晶器内形成弧形，拉出后沿着弧形轨道运动，接受喷水冷却，直至完全凝固。全凝固后的铸坯到水平切点处进行矫直，然后拉出连铸机切割成定尺，从水平方向输出。连铸机高度基本等于圆弧半径。通常

　　把连铸机的外弧半径称作弧形连铸机的圆弧半径。

　　全弧形连铸机的主要特点概括如下：

　　主要优点：

　　(1)由于它布置在1/4圆弧范围内，因此它的高度比立式、立弯式低，设备质量较轻，投资费用较低，设备安装和维护方便，因而应用广泛;

　　(2)由于设备高度低，铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可减少因鼓肚变形而产生的内裂和偏析，有利于提高拉速和改善铸坯质量。

　　主要缺点：

　　(1)钢水在凝固过程中，非金属夹杂物有向内弧聚集的倾向，易造成铸坯靠内弧侧约1/4处的夹杂物富集的缺陷;

　　(2)为防止产生内裂，要求铸坯在矫直前完全凝固，限制了拉速的提高，影响生产能力。

　　2、多点矫直弧形连铸机

　　多点矫直弧形连铸机示意图如下图所示。随着连铸机拉速的提高，铸坯到矫直点时不能完全凝固，带液芯的铸坯在进行单点矫直时，由于固液界面变形量大，铸坯中心区易产生裂纹缺陷。因此，采用多点矫直技术将总的应变分散到每一矫直点的应变中去，使铸坯固液界面变形率降低。这样，铸坯可以带液芯矫直，而不产生内部裂纹，有利于提高拉速。

　　3、直结晶器弧形连铸机

　　直结晶器弧形连铸机(直弧形连铸机)采用直结晶器，结晶器往下配有2.5～3.5m的直线段，带有液芯的铸坯经过直线段后，被逐渐弯曲成弧形，以后的过程与多点矫直弧形连铸机完全一样。

　　主要优点：

　　(1)保留有立式连铸机的优点，钢水在直结晶器及其下部的直线段凝固过程中，有利于钢液中大型夹杂物的上浮和均匀分布。避免了铸坯内弧侧1/4处夹杂物富集的缺陷，对生产高洁净钢效果明显;

　　(2)由于铸坯采用带液芯渐近弯曲成弧形，因而仍具有弧形连铸机设备高度较低、建设费用较低的优点。

　　主要缺点：直弧形连铸机多一个弯曲过程，对于裂纹敏感钢种增加了在外弧侧产生裂纹的可能性。

　　应该说，直结晶器弧形连铸机是集立式和弧形连铸机优点于一体的新型连铸机，目前越来越多钢厂的板坯连铸机采用这种机型，因为它能更好地满足铸坯质量要求，提高生产效益。