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1、 摘 要结晶器是钢坯连续铸造的关键设备，其设计和制造的优劣直接影响到连铸生产的正常与稳定。本文就目前连铸结晶器采用的铜板材料及铜板材料表面处理技术的发展现状进行了总结和分析。指出针对板坯结晶器窄面铜板易高温变形、磨损的情况，采用高强度、高导热率的弥散强化铜材料，进而延长结晶器的维修周期，提高生产效率。同时针对现有结晶器铜板表面改性技术的优缺点，发展新型合金涂、镀层技术，进一步提高涂、镀层的硬度，耐磨和耐腐蚀性能。目前结晶器铜板表面处理的几种方法：电镀法、热喷涂法、化学热处理法以及具有潜在发展前景的激光熔覆法。激光熔覆法由于具有清洁无污染，成品率高以及性价比高等特点，具有广阔的发展和应用空间。而
2、且，通过优化熔覆工艺参数，设计合理的熔覆材料体系，能够形成与铜板呈冶金结合的优良抗热耐磨复合涂层，从而显著提高结晶器的使用寿命。关键词：结晶器；化学热处理；激光熔覆；铜板Abstract The progress of mould plates was reviewed in continuous casting. The techniques such a solution or aging or forming or fine crystal and their combination were an effect tiveme thod which benefit for high co
3、nductivity and high strengthen of copper base alloy. Copper base composite maerial through dispersion technique and composite hardening and surface strengthening have more promising for mouldes in the future.Based on the current study stat of surface strength ening on copper crystallizer, several su
4、rface treatment means,such as electro plating thermal spraying,penetration and laserclad dingte chnique with potential development are described. Because of cleanliness without any pollution, high finished product ratio and high performance costratio, laser cladding has wide development and applicat
5、ion range. Moreover, by optimizing process parameters and designing suitable material system, fine hea-t resistant and wear-resistant coating having metallurgy bonding with copper substrate can be fabricated, therefore, it may notably improve the service life of copper crystallizer.Key words: Copper
6、 crystallizer; Electroplating; Thermal Chemical heat treatme;Copper plate目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 连扎连铸简介11.2 工艺流程31.3 板坯连铸机质量优势41.4 研究背景51.5 国内外状况61.6 结晶器概述71.7结晶器存在的问题91.8 结晶器使用前的安全检查91.9 本章小结10第2章 结晶器夹紧装置的选择计算112.1结晶器夹紧装置简介112.2 结晶器夹紧受力分析及计算选择122.3 结晶器宽边调整机构的安装142.4 本章小结14第3章 结晶器调宽装置的选择计算153.1
7、调宽装置简介153.2 调宽装置的确定和基本参数的选择163.3 调宽装置驱动选择183.4 窄边调整机构的安装183.5 本章小结19第4章 结晶器铜板及水箱的选择计算204.1 结晶器铜板的设计204.1.1结晶器长度的选择204.1.2结晶器断面尺寸和倒锥度224.1.3结晶器铜板材质及表面镀层的选择234.1.4铜板厚度计算244.2 水箱设计254.3 本章小结26第五章 结晶器振动装置的应用和发展275.1 振动装置的概述275.2 结晶器的振动方式275.3总结305.4 本章小结31结论32参考文献33致谢35-IV- 第1章 绪论1.1 连扎连铸简介 连铸连轧全称连续铸造连续
8、轧制（Continue Casting Direct Rolling，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。传统生产工艺是用熔炼炉将炼好的钢液铸成铸锭，经过保温、锻造制成锻坯，之后再通过均热炉加热到高温并保温一段时间后才进行热轧。这一过程需要多次加热保温，既浪费了能源，生产周期过长。而连铸连轧技术则是把熔炼好的液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统
9、的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点1。连铸坯凝固是一个传热过程，在连铸机内，液体钢水转变为固 态的半成品钢坯时放出的热量包括以下三项：1) 过热：进入结晶器时的温度与钢的液相线温度之差。前者也叫浇铸温度，一般把开始浇注10min左右经均匀混合后在中间包温度作为浇铸温度。 2) 潜热：指钢水由液相线温度冷却到固相线温度，即在完成从液相 到固相转变的凝固过程中放出的热量。3) 显热：指从固相线温度冷却到出铸机时，表面温度达到1000左右时放出的热量。连铸过程的热量传递主要为横向传热，即为二维
10、热量传递，纵向传热可以忽略。钢水在连铸机中凝固传热是在三个冷却区内实现的，即结晶器(一次冷却)、包括辊子冷却系统的喷水冷却区(二次冷却)和向周围环境辐射传热(三次冷却)三个区域。钢水过热度和铸坯在铸机内的传热过程直接关系到液相穴的长短 和浇铸速度的高低即影响到铸机的生产率，甚至铸坯质量。在液相穴内，特别是在钢流由中间包流入结晶器的区域内，传热主要取决于钢液的流动状态以及凝固前沿与铸坯表面之间的温度梯度。从结晶器到最后一个支撑辊之间的传热包括了三种传热机制(辐射、传导和对流)的综合作用。 国外的一些经验。薄板坯连铸连轧技术工艺流程与产品质量，现在拥有薄板坯连铸连轧技术的外国公司主要有4家, 其典
11、型工艺布置各不相同。工艺布置的不同对质量性能是有影响的。西马克的CSP技术，西马克CSP技术设备相对简单, 流程通畅, 易于掌握, 但是由于其采用50mm的板坯, 对薄规格产品道次变形量过大, 轧机负荷大; 对厚规格的产品压缩比过小, 对提高质量不利,了产品范围的扩大和质量的提高。德马克的ISP技术，德国德马克ISP技术连铸75mm板坯, 液芯压下至60m , 2架大压下轧机轧制到20mm, 进感应炉和无芯卷取箱炉均热, 4架精轧机轧制为成品。德马克方案的技术含量较高, 液芯压下大压下轧机、感应加热等都有特色, 但是新技术多带来的问题就是设备复杂，对管理水平和水平要求高。另外, 板坯出连铸机后
12、进大压下轧机前, 板坯温度一般已不均匀, 工艺设计此有一除鳞设备, 但是板坯此时除鳞, 温度下降不利于轧制, 不除鳞则影响表面质量, 在生产一矛盾始终未得到解决。大压下轧机与连铸机连接在一起, 中间无缓冲设备, 而轧机换辊需要停机进行, 势必影响铸机的工作。奥钢联的CONROLL技术奥钢联只在美国MANSFIELD的ARMCO利用原有的旧轧机改造了一条使CONROLL铸机的生产线。该生产线浇铸75125mm的板坯, 奥钢联技术的特点是全部使用成熟技术。近年人们认为,连铸薄板坯从质量与经济性方面考虑, 并非越薄越好, 而是有一个经济厚度, 这一厚度为90100mm左右。因为这个厚度离传统的板坯厚
13、度较近, 可以借用长期积累的丰富经验与技术; 板坯较厚压缩比大, 从而可提高产品质量; 板坯断面积大可采用较低的拉速, 降低了结晶器磨损, 减少了拉漏几率; 在卷重相同的情况下板坯定尺短, 输送辊道、加热炉长度较短, 节省了投资, 平板结晶器的加工、修复也相对容易, 有色金属消耗低。达涅利的FTSR技术, 达涅利为加拿大的ALGOMA钢铁公司建设薄板坯连铸连轧线已投产, 该生产线使用达涅利的凸透镜型结晶器, 铸造6080mm的薄板坯, 出结晶器进行液芯压下到5070mm然后进入辊底式隧道炉均热, 由一台粗轧机轧制到2535mm , 再进行均热(辊底式隧道炉) ,最后进入6机架精轧机组。达涅利技
14、术生产的钢种范围较广, 包括包晶钢在内均可生产。在提高质量方面考虑也比较全面, 增加了边部感应加热和粗轧后的二次加热。为得到更好的表面质量, 达涅利的生产线有三次除鳞, 分别在连铸机出口、粗轧机入口和精轧机入口, 这对于提 高表面质量无疑是有利的。达涅利设计的除鳞机为旋转的形式, 这对于提高表面质量和减少。1.2 工艺流程将加热成熔融状态的液态钢装入钢水包中，由天车（桥式起重机）吊运至连铸机上方将钢水包中的液态钢水注入连铸机中进行连铸生产，连铸坯从连铸机下方拉出将钢水包中的液态钢水注入连铸机中进行连铸生产，连铸坯从连铸机下方拉出连铸坯在隧道均热炉中缓慢前进，以保证连铸坯温度均匀和恒定用飞剪对连
15、铸坯进行定尺剪切，剪切成定尺长度的连铸坯送入隧道经轧制成型后的钢材进入水冷段进行层流冷却连铸坯从隧道均热炉的另一端出来后进入热连轧机组中轧制卷成卷筒状的钢材由天车运送入成品库中存放经过层流冷却后的钢材进入卷取机中卷取 从炼钢厂送过来的连铸坯，首先是进入加热炉，然后经过初轧机反复轧制之后，进入精轧机。轧钢属于金属压力加工，说简单点，轧钢板就像压面条，经过擀面杖的多次挤压与推进，面就越擀越薄。在热轧生产线上，轧坯加热变软，被辊道送入轧机，最后轧成用户要求的尺寸。轧钢是连续的不间断的作业，钢带在辊道上运行速度快，设备自动化程度高，效率也高。从平炉出来的钢锭也可以成为钢板，但首先要经过加热和初轧开坯才能送到热轧线上进行轧制，工序改用连铸坯就简单多了，一般连铸坯的厚度为150205mm，先经过除磷到初轧，经辊道进入精轧轧机，精轧机由7架4辊式轧机组成，机前装有测速辊和飞剪，切除板面头部。精轧机的速度可以达到23/。热轧成品分为钢卷和锭式板两种，经过热轧后的钢轨厚度一般在几个毫米，如果用户要求钢板更薄的话，还要经过冷轧。与热轧相比
