《对连铸板坯内部几种裂纹的分析和研究得毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对连铸板坯内部几种裂纹的分析和研究得毕业论文（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 绪论连续铸钢由于与传统模注钢工艺相比具有生产工序简化、金属收得率高、能源消耗低、自动化程度高、生产率高、铸坯质量好等诸多优点，成为钢铁工业发展历史上具有划时代性的重要技术之一。自连铸技术应用于生产以来，全世界的连铸比和连铸产量迅猛增长。围绕连铸的新技术、新工艺、新设备也在不断开发和推广。连铸已成为钢铁工业生产中必不可少的工艺环节，并且成为衡量一个钢铁企业生产、技术、管理水平的标志之一。1.1 连铸技术的发展概况钢水凝固成型的方式有两种：传统的模铸法和连续铸钢法。连铸就是把液态的钢直接浇注成型的一种新的工艺。与传统的模铸相比它具有节省工序、缩短流程、高成材率、产品质量高、低能耗、容易实现机
2、械自动化等许多传统模铸技术不可比拟的优点。此外连铸自身的发展，还对冶金系统其他行业的发展有重要的促进作用。1.2 国外连铸发展概况早在十九世纪中期H.贝塞麦（H.Bessemer）就提出连续浇注液态金属的设想。随后还有其他人对此项技术进行研究。但是由于当时科学水平的限制，并没能用于工业生产1933年，容汉斯(S.Jung-hans)提出并发展了结晶器振动装置之后，才奠定了连铸在工业上的应用基础。从十九世纪30年代开始，连铸已经成功的应用于有色金属的生产。1950年容汉斯和内斯曼公司合作，建成世界上第一台能浇注5t钢水的连铸机。1952年，英国巴罗钢厂把连续铸造这个概念引入炼钢领域并使用曼内斯曼
3、提供的直结晶器立式连铸机。这便是工业化连续铸钢的开端1。从19世纪50年代连铸开始逐步的应用于钢铁企业。但是在此期间连铸装备水平低，发展缓慢。到60年代，连铸开始进入稳步发展时期。在机型方面，出现了立弯式连铸机。特别是在19631964年期间，曼内斯公司相继建成了方劈和板坯弧形连铸机。该机型高度低操作方便，能生产工业上急需的厚板、热轧和冷轧带钢，很快就成了发展连铸的主要机型，对连铸的推广应用，起了很大的作用。另外氧气转炉已用于钢铁生产，原有的模铸已经不能满足生产的需要，这也促进了连铸的发展。从1965年以后连铸发展速度显著增快。到60年代末全世界连铸机已达200台，年生产铸坯能力达4000万吨
4、以上。在此期间还出现了旋转式圆坯铸机、空心圆坯铸机，和工字型断面铸机。19世纪70年代以后，连铸进入迅速发展时期。从1975年到1985年的十年间，连铸比由13.5%上升到49.9%，连铸坯年产量由8700万吨增加到3.3亿吨。各类连铸机由70年代的300余台增至1400余台。70年代以来连铸生产技术主要围绕提高连铸生产率、改善铸坯质量、降低连铸坯能耗这几个中心课题，来研究和解决问题。80年代连铸完全进入成熟时期。在此期间，世界范围内连铸比以每年4%的速度增长；生产高质量铸坯的技术和体制已经确立；已逐步实现连铸坯热送和直接轧制；薄板坯连铸已经兴起，它的连铸工艺有许多的优越性，它将是90年代连铸
5、技术的主攻方向。目前，世界连铸生产和技术主要朝以下几个方向发展2。(1)提高铸机生产率。即提高铸机作业率和拉速。为提高拉速,主要在三方面进行改进。一是为提高和优化结晶器传热效率，对结晶器结构进行改进。有代表性的是瑞士（CONCAST)开发的凸模结晶器(CONVEXMOLD)，其特点是结晶器顶部内壁为凸形，向下逐步变化，直到底部为方形，它可提高拉速50%100%，拉漏率下降30%。意大利达涅利公司开发了自适应结晶器(DANAM)，其特点是将铜管加工成三锥度或抛物线,结晶器在热负荷作用下，不再向外弯曲，而在水压作用下向内移动。奥地利奥钢联开发的钻石结晶器(DIAMOLD )，其特点是将结晶器长度延
6、长至l000mm，并在结晶器顶部下300400mm处开始角部取消锥度，它的拉速可达5.Om/min，生产率提高20%50%。二是为适应高拉速要求对出结晶器的铸坯进行强化冷却(如比水量提高到2.53.0L/ kg以上)，采用带液芯的多点矫直连续矫直、压缩浇铸技术以及高度自动化的连铸生产控制系统，三是为适应高拉速高质量的要求优化水口形状，采用高精度结晶器液面控制系统，采用液面振动装置或用板簧振动代替四连杆振动。使用低粘度、低结晶温度、低软化及熔融温度和较快熔化速度的高效结晶器保护渣。为提高作业率，主要发展多炉连浇技术，采用漏钢预报，水口快速更换，上装引锭杆，自动检测等技术，同时强设备维护，提高结晶
7、器、辊子、中包等使用寿命。(2)生产高质量铸坯，实现直接热送热轧。机型从弧型向立弯型转变，采用低温浇注、液面自动控制、多点连续矫直、计算机动态控制、电磁搅拌、压缩浇铸、干式浇注等新工艺和新技术。目前世界上最先进的铸机生产的铸坯无缺陷率达99.99%。(3)连铸连轧和近终形连铸技术。该技术是20世纪90年代国际钢铁工业中的一项重大新技术。自1989年在美国NUCOR厂投入工业生产以来，在近十年来得到迅速发展。至今已经投产或正在建设的薄板坯连铸连轧生产线已达30余条。典型的有西马克开发的CSP(Compact strip process)、德马克开发的ISP(In-Line strip produ
8、ction)、达涅利(Danieli)开发的FTSR(Flexible Thin Slab Rolling)、住友金属住友重1开发的QSP以及奥钢联开发的CONROLL等生产工艺技术。1.3 国内连铸发展概况我国是世界上研究和应用连铸技术较早的国家，从50年代开始研究连铸技术。于1955年就开始连续铸钢的试验究。1958年在重钢三厂建成了立式双流连铸机，用以浇注175mm200mm铸坯。1960年在唐山钢建成140mm140mm方坯立式连铸机。1964年立式连铸机，1964年，由北京钢铁学院徐宝隆教授主持设计的重钢三厂大弧型板坯连铸机正式投产。1965年，又在上钢三厂建成一台半径为4.65m的
9、矩形坯连铸机，浇注断面为270mml45mm。1967年首钢实验厂投产了一台半径为5.5m的直结晶器弧形连铸机。在我国设计的连铸机上，很早就使用了钩头式永久引锭杆，钳式结构拉矫机和大型机械液压剪。这些铸机的设计和制造以及相关的连铸技术的开发都是立足于国内并依靠自己的能力完成的，显示了我国连铸技术的水平和能力。但是在以后的十余年间，除个别的地区外，连铸生产基本上处于停滞状态。到1978年全国用于生产的连铸机只有21台，连铸坯年产量112.70万吨，连铸比3.5%。1979已来，国家确定以经济建设为中心，冶金工业部把发展连铸作为重大技术政策，并在总结我国连铸生产经验的基础上，提出以“连铸为中心，炼
10、钢为基础，设备为保证”的生产技术路线。从此我国连铸进入一个新的发展时期。十余年来取得举世瞩目的成就。从1978年到1991年，我国连铸比由原来的3.5%上升到了26.53%；已投产的连铸机台数由21台增加到了130台（其中合金钢连铸机13台）；连铸坯产量由112.70万吨增加到1883.50万吨。在此期间我国连铸比提高了7.47倍，连铸坯年产量增加16.7倍，连铸机台数增加6.2倍。最近几年，也是我国连铸技术快速发展的时期。利用以高质量铸坯为基础、高拉速为核心，实现高连浇率、高作业率的高效连铸技术，对现有连铸机的技术改造取得了很大进展。图1.1中国钢铁连铸比变化图1.1是我国近十几年来的连铸比
11、变化情况。从图1.1可以看出我国近几年来，连铸技术的飞速发展到2005年我国连铸比达到了95.3%。从1990年到2005年十五年间我国连铸比提高了将近4倍。近年，我国已引进了许多薄板坯连铸连轧生产线(现在有14条线生产)。某些薄板坯连铸机的装备技术处于世界先进水平在连铸新技术研究开发方面，进行了高效连铸技术、近终形连铸技术、电磁连铸技术、特殊钢连铸技术、连铸坯凝固控制技术和双辊薄带连铸技术等方面的工作。许多连铸新技术的研究开发是在跟踪国际上的发展。目前，我国已经能够自行设计制造各种类型的连铸机。但国内设计的连铸机往往都有国外样板。我国应用的连铸技术和铸机设计样板大多来源于国际知名公司。先进的
12、新型连铸机都是从欧、美和日本进口。我国连铸技术与国际领先水平的差距主要在两个方面：应用同样顶级的技术装备不能稳定生产顶级的产品(这主要不是技术本身的问题)；连铸新技术的开发研究与生产应用之间的中间环节，工程化技术的综合比较薄弱。我国开发的薄板坯连铸机是先进的，也是成功的。可惜至今没有用其建成连铸连轧生产线。而高效连铸技术就其具体技术内容也许并不很先进，但因它的工程化技术综合进行得好，所以取得了非常显著的成就。双辊薄带连铸开发与国际领先水平的差距主要也在连铸、连轧与自动化综合产业化上。一项新的关键技术的开发应用很大程度上取决于它与主体工艺流程的融合。主体工艺的工程设计者不愿意采用国内开发的新的关
13、键技术，只信任外商的保证；而国内新技术的开发者又往往不具备整体工程项目的设计能力。在连铸技术发展过程中有几个里程碑：结晶器振动。结晶器振动完成了连续浇铸过程中的脱模，使连续铸钢真正得以工业化；铸机辊列(铸坯支撑) 技术的发展完善。现在的辊列设计方法大约成熟于70 年代，它是现代化大型板坯连铸机的基础；连铸直接轧制生产。连铸直接轧制综合了铸机轧机控制、无缺陷铸坯生产等几乎所有的相关技术，实现了钢材成形全过程的连续化。显然，里程碑式的连铸技术的发展是一个从简单到复杂、从单一到综合的过程。所以复杂综合的连铸技术仍然是由相对独立的单体技术构成的。结晶器液面控制和自动浇铸，铸坯矫直，二次冷却控制，在线调
14、宽，电磁搅拌，粘结漏钢预报，凝固末端轻压下及液芯压下等技术的改进和应用大大加快了我国连铸生产的步伐，使我国连铸技术达到了世界先进水平。而结晶器电磁制动，结晶器非正弦振动及其液压驱动，连铸坯质量预报，电磁约束等技术更是使我国建设精品钢材的愿望得到进一步提升，连铸技术的发展和进步使铸坯质量更进一步的提高。正是这些变化让我国全连铸的信心倍增，几十年来全连铸的比例发生了翻天覆地的变化3。到2007年我国钢铁产量达到4.89亿吨，连铸比约为100%，基本上实现了全连铸。1.4 裂纹对铸坯的危害随着中国加入WTO，越来越多的国外产品的进入我国市场。之间的竞争日趋激烈，产品的质量是否合格已经成为占有市场的主
15、要砝码。连铸坯做为炼钢厂的终端产品，其质量直接影响着轧材的产量和轧材的质量。连铸坯的缺陷一般可分为:表面缺陷、内部缺陷和形状缺陷。表面缺陷包括:表面裂纹(含横向、纵向、角部和面部裂纹)、气泡、夹渣、双浇、翻皮、振痕异常、渗漏、冷溅、擦伤等。内部缺陷包括:内裂、非金属夹杂物、中心偏析和中心疏松等。形状缺陷包括:菱形变形，又称“脱方”、纵向和横向凹陷等。引起表面裂纹的主要原因是:铸温过高，拉速过快，结晶器变形，一次冷却过快且不均匀。其次的原因是二次冷却过分激烈，二次冷却喷嘴位置不当，铸坯矫直时温度过低等。另外，当钢水脱氧不完全或钢水中含有氢气时会形成皮下气泡；钢水温度过低，拉速太慢，结晶器保护渣不
16、良，浇铸中断，钢液飞溅等还会相应引起其他一些表面缺陷。引起内裂的主要原因是铸坯在二次冷却区时所承受的热应力和机械应力过大；另外，拉速过快会引起中心缩孔。引起脱方的主要原因是结晶器变形、铸温过高、拉速过快、支撑不当等5。裂纹对铸坯的影响则是最直接的。对铸坯质量影响的结果则导致最终产品轧材的质量出现问题如：成材率低、产品质量下降、和钢的各种性能不达标等一系列的问题，最终影响经济效益。随着连铸技术的高速发展，大多数钢铁企业都实现了全连铸。但是在生产过程中出现了一系列的质量问题。其中铸坯的裂纹对其质量的影响最大，对铸坯质量影响的结果则导致最终产品轧材的质量出现问题。如：成材率低；产品质量下降；和钢的各种性能不达标等一系列的问题。最终影响经济效益。严重时甚至导致整炉钢成为废品。既影响了连铸机生产率，又影响了下道工序的生产，又造成产品质量问题，增加了成本，给钢铁生产带来了很多麻烦。需要研究解决铸坯内部裂纹的问题日益突
