1、连铸工艺介绍http:/Bbs.gangtie.info知名钢铁社区连铸：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。连铸的工艺流程:将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。 连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控
2、制、定长切割控制等控制技术。连铸的主要工艺设备介绍: 钢包回转台钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件 6 部分组成。单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转臂驱动装置组成。蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行连杆、驱动装置、防护板组成。钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过 140 吨。三种情况下，钢包回转台受
3、力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的 s 曲线加速功能，通过调整 s 曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过 PLC 判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。 顺时针，逆时针，旋转中间包中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。中间包是连铸机钢水包和结
4、晶器之间钢水过渡的装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。通 常 认 为 中 间 包 起 以 下 作 用 ：1、 分 流 作 用 。 对 于 多 流 连 铸 机 ， 由 多 水 口 中 间 包 对 钢 液 进 行 分 流 。2、 连 浇 作 用 。 在 多 炉 连 浇 时 ， 中 间 包 存 储 的 钢 液 在 换 盛 钢 桶 时 起 到 衔 接 的 作 用 。3、 减 压 作 用 。 盛 钢 桶 内 液 面 高 度 有 56m， 冲 击 力 很 大 ， 在 浇 铸 过 程 中 变 化 幅 度 也 很大 。 中 间 包 液 面 高 度 比 盛 钢 桶
5、 低 ， 变 化 幅 度 也 小 得 多 ， 因 此 可 用 来 稳 定 钢 液 浇 铸 过程 ， 减 小 钢 流 对 结 晶 器 凝 固 坯 壳 的 冲 刷 。4、 保 护 作 用 。 通 过 中 间 包 液 面 的 覆 盖 剂 ， 长 水 口 以 及 其 他 保 护 装 置 ， 减 少 中 间 包 中 的钢 液 受 外 界 的 污 染 。5、 清 楚 杂 质 作 用 。 中 间 包 作 为 钢 液 凝 固 之 前 所 经 过 的 最 后 一 个 耐 火 材 料 容 器 ， 对 钢 的质 量 有 着 重 要 的 影 响 ， 应 该 尽 可 能 使 钢 中 非 金 属 夹 杂 物 的 颗 粒
6、在 处 于 液 体 状 态 时 排除 掉 。中 间 包 烘 烤 上 升 下 降 ， 中 包 车 右 行 ， 前 后 ， 上 下结晶器在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。结晶器包括： 直型结晶器： 弧形结晶器 curved mold：用于弧型和超低头型（椭圆型）连铸机上。 组合式结晶器 composite mold：由四块壁板组成，每块壁板又由一块铜板和一块钢（铁）板用螺栓连接而成。 多级结晶器 multi stage mold 调宽结晶器 adjustable mold：宽度可调的结晶器，一般
7、只用于板坯连铸。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。结晶器的振动频率要求准确，并根据拉坯速度自动调整，在高振频时，由于电机负载率上升，转差率增加，导致振动频率有所降低，而为了保证振动频率的精确，需要打开变频器的转差补偿控制，在负载增加时，使变频器自动增加输出频率以提供在没有速度降低情况下所需要的电机转差率，补偿量正比于负载的增加量，并在整个调速范围内都起作用。 另外，结晶器的振动是由电机带动偏心机构旋转来实现的，因此表现为输出电流及母线电压呈现周期性震荡，在振动频率较高时有引起母线过电压故障的可能，通过允许变频器的母线调节功能，使变频器会基于直流母线电压自动调整输出频率，监测
8、到母线电压瞬时升高时变频器会适当增加输出频率以减小引起母线电压升高的再生能量，这样做降低了出现变频器过压故障的可能性。振动控制变频器，给出拉矫速度，振动次数给定，振动频率，结晶器进回水温度流量压力拉矫机在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。 交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，交流电机维护量低，交流变频调速已取代直流调速，完全能够满足拉坯辊速度控制的需要。连铸机的拉矫机有五辊双机架三驱动，上拉坯辊、下拉坯辊、矫直辊由三台同型号电机共同驱
9、动，完成引锭杆的上下传送运行和连铸坯牵引，三台电机必须保持同步，与一般的同步要求不同的是要保证三个辊面的线速度相同，而不是三台电机的转速相同，以避免出现负载分配不均引起母线过压、欠压、过载故障。 三台变频器接受相同的速度指令，按照同一频率运行，但由于三辊处于一个半径 8m的圆弧段的不同位置上，若要保持三个辊面的线速度相同，则三台电机的转速实际应有轻微差别，加上三台电机的参数不可能完全相同，这就造成了三台电机同步的困难。如果打开母线调节功能，虽然可以在一定程度上避免由于不同步造成的母线电压升高，但会造成电机转速的不稳定，从而使拉速值波动，进一步影响到结晶器钢水液面和二冷配水的稳定，甚至有造成事故
10、的危险。为此，我们利用变频器内置的 PI 控制功能，使三台电机构成主从驱动系统，即以上拉坯电机作为主驱动电机，工作在速度调节方式，下拉坯电机和矫直电机作为从动电机，工作在带有速度修正的速度调节方式下，通过比较主从电机的力矩电流产生偏差信号，从而修正从动电机的速度。变频器间的力矩电流信号传送可以通过变频器内置的模拟量输入、输出通道来实现，无需另外添加硬件。这种方法构成的主从驱动系统，结构简单，完全利用变频器内置功能实现，可以连续自动完成速度修正，应用在多辊传动的拉矫机上效果非常理想。 拉矫机和结晶器振动装置采用变频器调速系统，拉矫机变频器的启动、停止以及调速由 PLC 发送给拉矫机变频器，拉矫机
11、的实际速度 FM 经光电隔离后再反馈给 PLC，然后由PLC 传送给相应仪表显示实际值。结晶器振动采用同调方式，即振动频率随拉速变化而变化，即根据下面的公式，来控制结晶器振动频率 f，计算出振动频率 f 由 PLC 发送给结晶器振动变频器，使结晶器的振动适应于拉速变化，系统框图如图所示。通过切换变频器控制，引锭杆位置判断切换？油缸控制辊道开关量控制轻压下在连续铸钢过程中，连铸坯拉矫采用液芯矫直时，为了获得无缺陷铸坯，对带液芯的铸坯施加小的压力的工艺方法。即在铸坯凝固终端附近，对铸坯施加一定的压下量，使铸坯凝固终端形成的液相穴被破话，以抑制浓缩钢水在静压力作用下所自然产生的沿拉坯方向上的移动。变
12、频器控制油缸控制电磁搅拌器连续铸钢时，利用电磁力控制钢液凝固过程，改善铸坯质量的工艺。也称 EMS 技术。电磁搅拌器（Electromagnetic stirring: EMS） 的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式。 结晶器电磁搅拌：Mold Electromagnetic stirring: MEMS 搅拌器安装在
13、结晶器铜管外面。 二冷区电磁搅拌：Strand Electromagnetic Stirring: SEMS 搅拌器安装在铸坯外面。 凝固末端电磁搅拌：Final Electromagnetic stirring:FEMS 用于方坯连铸 搅拌器安装在铸坯外面。引锭杆连续铸钢的重要装置之一。引锭杆由引锭头、过渡件和杆身组成。浇注前，引锭头和部分过渡件进入结晶器，形成结晶器可活动的“内底”，浇注开始后，钢水凝固，与引锭头凝结在一起，由拉矫机牵引着引锭杆，把铸坯连续地从结晶器拉出，直到引锭头通过拉矫机后方与铸坯分离，进入引锭杆存放装置。引锭杆位置，编码器火焰切割机该设备采用气动夹钳使切割机与铸坯同步
14、行走，电机驱动切割小车行走，直流调速电机驱动,水冷切枪进行切割，在切割不锈钢时配置喷铁粉装置，可以切割钢坯(包括不锈钢) 。厚度大于 50mm 的厚钢板一般采用火焰切割，也叫氧气切割。其工艺大体如下：（1） 根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；（2） 将氧气和燃气压力调至规定值；（3） 用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割点；（4） 在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，火焰白心尖端距钢板表面1.52.5mm；（5） 当起点达到燃烧温度（辉红色）时，打开切割氧气阀，瞬间就可进行切割；（6） 在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线
15、以适当的速度移动割嘴继续往前切割；（7） 切割终了时，先关闭切割氧气阀，再关闭预热焰的氧气阀。火切加紧电磁阀，3 个位置有 3 个不同的状态氧气电磁阀控制切割运动变频器控制粒化水电磁阀电动阀门（配水）配水在整个工艺流程中起到重要的作用，它分为零段配水，直线段配水，顶弯段配水，扇内弧配水，扇外弧配水。这些都由电磁阀控制。结晶器进回水温度流量压力、二冷水阀门，压缩空气阀门，远程控制，根据拉矫速度计算质量（吨）给水量，PID 控制。连铸工艺详解连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心
16、设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸钢水的准备 连铸钢水的温度要求：钢水温度过高的危害：出结晶器坯壳薄，容易漏钢；耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；铸坯柱状晶发达；中心偏析加重，易产生中心线裂纹。钢水温度过低的危害：容易发生水口堵塞，浇铸中断；连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。钢水在钢包中的温度控制：根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中
17、及进入中间包的整个过程中的温降。实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施：1）钢包吹氩调温2）加废钢调温3）在钢包中加热钢水技术4）钢水包的保温中间包钢水温度的控制 一、浇铸温度的确定浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温 3 次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前 5min,而这 3 次温度的平均值被视为平均浇铸温度。浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）： T=TL+T 。二、液相线温度即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：T=1536-78%C+7.6%Si+4.9%Mn+34%P+30%S+5.0%Cu+3.1%Ni+1.3%C
18、r+3.6%Al+2.0%Mo+2.0%V+18%Ti 钢水过热度的确定：钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。钢种类别 过热度非合金结构钢 10-20铝镇静深冲钢 15-25高碳、低合金钢 5-15 出钢温度的确定：钢水从出钢到进入中间包经历 5 个温降过程：T 总= T1+T2+T3+T4+T5T1 出钢过程的温降；T2 出完钢钢水在运输和静置期间的温降 (1.01.5/min)；T3 钢包精炼过程的温降（610/min ） ；T4 精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5 1.2/min ） ；T5 钢水从钢包注入中间包的温降。T 出钢 = T 浇+T 总控制好出钢温度是保
19、证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。拉速的确定和控制拉速控制作用:拉速定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速。拉速确定原则:确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。1）机身长度的限制根据凝固的
20、平方根定律，铸坯完全凝固时达到的厚度、机身长度，得到拉速。2）拉坯力的限制拉速提高，铸坯中的未凝固长度变长，各相应位置上凝固壳厚度变薄，铸坯表面温度升高，铸坯在辊间的鼓肚量增多。拉坯时负荷增加。超过拉拔转矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。3）结晶器导热能力的限制根据结晶器散热量计算出，最高浇注速度：板坯为 2.5 米/分；方坯为 3-4 米/分。4）拉坯速度对铸坯质量的影响（1）降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析。（2）提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂。（3）为防止矫直裂纹，拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避开钢的热脆区。5）钢水过热度的影响一般连铸规定允许最大的钢水过热度，
21、在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高，如图 1 所示。6）钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低。就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。图 1 拉速与温度对应表铸坯冷却的控制钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量，如图 2 所示：。1）一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。2）一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水 2L/mmmin。进出水温差不超过
22、8，出水温度控制在 45-500为宜，水压控制在 0.4-0.6Mpa。3）二冷作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却。4）二冷强度确定原则:二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低.因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量。5）二冷水量与水压:对普碳钢低合金钢，冷却强度为： 1.0-1.2L/Kg 钢。对低碳钢、高碳钢,冷却强度为：0.6-0.8L/Kg 钢。对热裂纹敏感性强的钢种，冷却强度为:0.4-0.6L/Kg 钢，水压为 0.1-0.5MPa，如图 3 所示：图 3 凝固系数与二冷水量关系连铸过程检测与自动控制一、连铸过程自动检测（一）中间包钢液温度测定1）中间包钢液温度的点测用快速测温头及数字显示二次仪测量温度，如图 4 所示。图 4 二次温度测量仪2）中间包钢液温度的连续测定 采用连续测温热电偶对中间包钢液温度进行连续测量，如图 5 所示：
