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1、5.3 连铸连轧设备 连铸连轧(CC-DR, Continuous Casting and Direct Rolling) 在连铸机拉辊位置安装了低速水平轧机和立式轧机,组成连轧机组. 铸坯通过拉矫区后,经在线加热,进入连轧机组轧成型材.特点：工艺简化，设备减少，生产线短，生产周期短，生产成本低， 节约能源，成材率平均提高1113%。,5.3.1 典型的连铸连轧工艺CSP(Compact Strip Production)、ISP(Inline Strip Production)、FTSC(Flexible Thin Slab Caster)或FTSRQ(Flexible Thin Slab
2、Rolling for Quality)、CONROLL.,薄板坯/薄带连铸连轧技术、薄带铸轧技术、异型坯连铸技术等.,近终形连铸设备,近终形连铸：浇铸接近最终产品形状的连铸工艺,实质：在保证成品钢材质量的前提下，尽量缩小铸坯的断面 来取代压力加工,5.3.1.1 CSP工艺 紧凑式热带生产工艺立弯式连铸机. 漏斗形结晶器、浸入式水口; 可浇铸50mm厚的板坯. 流程短、生产简便稳定、产品质量好、市场竞争力强等.,CSP生产线1-连铸机；2-均热炉；3-轧机；4-冷却装置；5-卷取机,5.3.1.2 ISP工艺 在线热带生产工艺.弧形连铸机采用平行结晶器和液芯压下技术; 首先铸成60mm厚的板
3、坯,再软压下至40mm.,ISP生产线1-连铸机；2-大压下轧机；3-感应加热炉；4-Cremona箱；5-轧机；6-冷却；7-卷取机,流程：钢水包中间包薄壁浸入式水口结晶器铸轧段大压下量粗轧机 剪切机感应加热炉克日莫那炉精轧机层流冷却地下卷取。,5.3.1.3 FTSC(FTSRQ)工艺 生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。可提供表面和内部质量、力学性能、化学成分均优的汽车工业用热轧带卷.立弯式连铸机浇铸的钢种范围宽包括包晶钢板坯的厚度、宽带的可调范围宽直接轧制，操作灵活，出现故障易调整,FTSQR生产线,5.3.1.4 CONROLL工艺与CSP工艺有相似之处 立弯式连铸机生产率高，产品
4、价格便宜,CONROLL生产线,5.3.2 结晶器的结构 趋势：结晶器上口的面积加大,目的是利于浸入式水口的插入、保护渣的熔化;更有利于改善连铸坯的质量.,四种类型薄板坯连铸机结晶器的结构示意图a-立弯式结晶器；b-漏斗形结晶器；c-凸透镜式结晶器；d-平板形结晶器,5.3.2.1 直弧形结晶器 ISP工艺 上部为垂直结构,下部为弧形结构,其弧形与连铸机弧形半径相接; 结晶器侧板可调.,采用液压振动只能使用薄壁浸入式水口水口插入结晶器后，与结晶器壁只有1015mm，因而在宽面侧，保护渣熔化欠佳，保护渣很难得到要求夜渣层。,5.3.2.2 漏斗形结晶器CSP工艺.上口宽边两侧有一平行段,而后与一
5、圆弧相连接,上口断面较大.,结晶器两宽壁之间在垂直方向可形成带锥度的空间;漏斗区以外的侧壁仍然是平行的,其距离相当于铸坯厚度. 该结晶器满足了浸入式水口的插入、保护渣的熔化及薄板坯厚度的要求.,5.3.2.3 凸透镜式结晶器 FTSC工艺 鼓肚自上而下贯穿整个结晶器,并延伸至二冷的第I段中部; 即与结晶器出口相连接的是一组带孔型的支承辊,以适应鼓肚铸坯,并对其进行矫平.长度增加，大大减轻矫平坯壳所承受 的应力. 增大了结晶器容积,钢水量增多,更利于钢水流的稳定.,5.3.2.4 平行板形结晶器 CONROLL工艺. 浸入式水口也是扁平状,双侧孔.结晶器断面尺1500 x(70130)mm铸坯厚
6、度在7090mm。 该结晶器钢水凝固时不变形,保持液面平稳,利于夹杂上浮和保护渣的熔化,避免了铸坯表面夹渣、裂纹等缺陷.确保铸坯的质量.,5.3.3 浸入式水口1.CSP浸入式水口 漏斗形结晶器: 上口开度较大,水口有足够插入空间,便于使用厚壁浸入式水口. 水口的外部形状,决定了结晶器内上部钢水流动通道.,CSP工艺用浸入式水口及其在结晶器中的位置示意图,水口的内部形状,特别是开孔形状,决定了钢水在结晶器内的流场,直接影响温度分布、坯壳的生长、夹杂的上浮.,大十字出口，起到了增加钢水流量，稳定拉速的作用，寿命也得到提高,2.FTSC浸入式水口,这是意大利达涅利公司开发成功的FTSC薄板坯连铸浸
7、入式水口，由于出口面积大，约为5700mm2，故钢液从水口流出的速度低，加之水口与结晶器距离较大，从而可以防止钢流对坯壳的冲刷，最大限度地减少拉漏事故。,FTSC浸入式水口,ISP工艺用结晶器和浸入式水口,德国德马克和意大利阿尔维迪集团合作开发的一种适合薄板坯连铸用的浸入式水口。此种水口为扁平形水口，单孔直筒式。钢水从下水口注入，下口的厚度仅为3035mm，钢水通道1015mm,水口壁厚10mm，宽250mm。由于断面呈扁形，为了保证一定的注速，出口面积要相应增加；,3.ISP浸入式水口,5.3.4 铸坯的液芯压下技术 LCR(Liquid Core Reduction)也称软压下(SR, S
8、oft Reduction): 指带液芯的铸坯出结晶器下口后,通过支承辊对坯壳施加挤压,铸坯内仍然是液芯。经二冷区, 铸坯液芯逐渐减小, 直至铸坯完全凝固.,目的: 节能和提高生产率. 在液芯状态下压力加工可明显降低轧制负荷. 液芯压下不仅可将铸坯厚度减薄,表面质量及平整度较好; 可明显减轻铸坯中心的偏析,改善铸坯中心的疏松和细化晶粒.,液芯轻压下(软压下)原理,5.4 连续铸轧设备5.4.1概述1.铸轧: 将熔融金属由高温陶瓷喷嘴导入内部通有冷却水的旋转两轧辊的辊缝间,直接以轧辊做结晶器,一边凝固一边轧制,直接获得20mm以下至几毫米厚的薄带坯.,薄带铸轧技术1-钢包；2-中间包；3-水口；
9、4-结晶器辊；5-温度控制；6-卷取机,2.基本原理,炉内金属按照铸轧的要求控制温度。经精炼处理后的液态金属，通过流槽进入浇道系统，并控制液面高度。当液体金属靠本身压力作用，从供料嘴顶端溢出，随即进入一对内部通冷却水的旋转铸轧辊缝中被轧制成板。,在a-a点立即冷却形成薄壳、随着金属的热量不断地被铸轧辊导出，液体金属不断结晶；随着铸轧辊向上转动，在a-a至b-b范围内进行着铸轧。在b-b横截面上金属已经完全凝固，接着金属便进入了固态轧制的状态。当金属被轧制至c-c面时，整个铸轧过程即告结束，c-c面的宽度即为铸轧板坯的厚度。由a-a面到b-b面的高度，即为铸轧区高度。,3.应用-铝带连续铸轧,连
10、续铸轧从20世纪50年代以来一直在有色金属、特别是铝带的生产上得到了广泛的应用；1951年美国亨特道格拉斯（Hunter-Douglas）公司设计制造成功首台双辊铝带连续制造机；1981年中国冶金工业部铝加工实验厂制成了6501600mm双辊倾斜式铸轧机；50多年来，铝合金带坯的连续铸轧技术长足进展，到2000年底，全球约有400台连续铸轧机在运转，产能3600kt。,4.铸轧机类型（1）轮带式铸机 由铸轮凹槽和旋转钢带形成移动式连续铸模,把液态金属注入铸轮凹槽和旋转钢带之间,通过铸轮内通冷却水带走热量、形成薄的板带坯.,轮带式带钢铸机示意图1-熔炼炉；2-保护盖；3-中间包；4-上辊；5-冷
11、却装置；6-拉坯装置；7-带,（2）双带(或履带)式铸轧机 把液态金属注入两个张紧的平行钢带(或履带)之间,通过由双带形成移动结晶器铸成薄的带坯.,双带式连铸机示意图1-浸入式水口；2-中间包；3-金属液；4-压辊；5-高速冷却水喷嘴；6-上钢带；7-支承辊；8-双层喷嘴；9-集水器；10-张紧辊；11-带坯；12-活块；13-涂层喷嘴；14-下钢带；15-回水挡板,（3）双辊式铸轧机 把液态金属铸入两个相对旋转的铸轧辊的辊缝内,通过双辊内通的冷却水将其热量带走,并通过双辊间所形成的楔形铸轧区连续铸轧出薄的带坯或带材.,双辊式连铸设备类型a-下注式；b-倾斜式；c-水平式1-流槽；2-浮漂；3
12、-前箱；4-供料嘴,5.4.2 双辊式铸轧机配置形式 下注式、倾斜式、水平式.,5.4.2.1 下注式双辊铸轧机美国亨特公司. 液态金属静置流口和流槽前箱横浇道供料嘴辊缝冷却并被轧制成材. 熔炼系统、浇铸系统、铸轧系统、精整系统.,5.4.2.2 倾斜式双辊铸轧机美国亨特公司。 铸坯出坯方向与地面成150角.,5.4.2.3 水平式双辊铸轧机法国斯卡尔公司. 出坯方向水平,省去牵引、矫直装置,机组长度较短.,双辊式连铸机组配置形式a-下注式；b-倾斜式；c-水平式1-熔炼炉；2-静置炉；3-连铸设备；4-牵引机；5-剪切机；6-张力矫直机；7-卷取机,双流水平连铸机组,铝铸轧机,5.4.3 浇
13、铸系统前箱、横浇道、供料嘴等组成.,调整底板上微动机构,可保证供料嘴与辊缝间具有合适间隙. 作用：将液态金属从静置炉输送到供料嘴,清除金属液中的氧化物和气体,使供料嘴中压力保持不变.,双辊式连铸设备类型a-下注式；b-倾斜式；c-水平式1-流槽；2-浮漂；3-前箱；4-供料嘴,细化丝添加装置1-放线架；2-递送机；3-合金丝；4-中间导向辊；5-静置炉；6-流槽；7-堵头,5.4.3.2 细化丝添加装置添加晶种，细化晶粒铝钛合金丝、铝钛硼合金丝,缓缓地、连续不断加入流槽内铝液中.,5.4.3.1 流槽 引导金属液由静置炉到前箱的保温通道.短，可活动流槽的上方配上煤气火燃喷头或电阻丝加热的盖子。
14、,5.4.3.3 前箱及其液面高度控制机构中间包 (前箱). 保证金属液位有一相对稳定的高度,以控制由供料嘴进入铸轧辊的金属液的压力.前箱中的液位高度：辊缝中点水平线以上的高度液位控制机构：浮漂塞头式、杠杆塞子式.,5.4.3.4 供料嘴(铸嘴) 将金属液送进两铸轧辊缝的关键部件. 对铸坯质量有很大影响. 如板形不良、热带、孔洞、表面裂纹、皮下皱纹等缺陷就是由于铝液沿铸嘴宽度方向不均匀流动造成的. 供料嘴结构上要求金属液通过时流线合理无死角,金属液应均匀分布于辊缝. 金属液传入辊缝的温度要均匀一致.,供料嘴结构a-双入口供料嘴；b-单入口供料嘴,5.4.4 铸轧系统铸轧机本体: 铸轧机机架、铸
15、轧辊、轴承座、轴承、旋转接头、压下或压上装置、清辊器、升降导板等组成.5.4.4.1 铸轧机机架 牌坊: 铸轧机座的骨架. 承受着经轴承座传来的全部铸轧力和预置的预应力,要求它具备足够的强度和刚度. 结构上,要便于装卸轧机座上的各种零件、以及实现快速换辊. 闭式机架、开式机架.,5.4.4.2 铸轧辊 变形工具-轧辊;冷却工具-结晶器. 完成液态金属冷却、结晶、变形,成为所需断面形状的金属带坯. 承受轧制压力,巨大的热应力。 辊套材料辊套结构要能承受循环热应力、传热性好、不与金属液反应、有足够强度和刚度。,辊套和辊芯采用过盈,不能有相对转动和轴向窜动; 辊套和辊芯端面应进行焊接,或采用密封;
16、沿辊身长度方向温差要小(5); 加工和装配方便.,铸轧辊结构剖面图,辊芯是承受铸轧力的主要部件,且辊内通水强制冷却. 辊芯带通水槽, 水沟槽结构形式直接影响铸轧辊冷却强度和冷却均匀度.,铸轧辊冷却水供排水方式a-亨特式；b-3C式；c-中国式,5.4.4.3 旋转接头 为旋转的铸轧辊供排水. 密封要保证不泄漏.,旋转接头结构1-进水管；2-出水管；3,6-密封圈；4-进水接头；5-集水罩；7-轴承座；8-轴承；9-铸轧辊；10-回水轴向孔,5.4.4.4 精整系统 牵引机、剪坯机、矫平机、卷取机.,思考题：(1) 连铸机有哪几部分，如何分类，各有什么特点？(2) 连铸机由哪几部分组成？各部分的典型结构和作用？ (3) 连铸结晶器有几种类型，各有什么特点？ (4) 结晶器振动的作用是什么？(5) 典型的连铸连轧工艺有哪些，其各自特点是什么？(6) 连铸连轧工艺的结晶器结构及其特点是什么？(7) 连铸连轧工艺的浸入式水口特点是什么？(8) 双辊式薄带铸轧机有几种类型？简述其各部分组成及特点。,
