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单词 连铸机
释义

【连铸机】
 

目前,在世界上连续铸钢(简称连铸)已做为现代化炼钢行之有效的生产技术而广为采用。由于连铸在生产钢坯时,具有比以往模铸一开坯工艺更简单、金属收得率高、极大地降低能耗、钢坯质量好、成材率高、更易于实现生产的高度机械化和自动化以及明显地改善工人劳动条件等优越性,因而越来越受到各国钢铁生产厂的重视。而连铸机正是御接炼钢与轧钢生产之间的一项特殊工序。对连铸机的研究将在很大程度上决定着连铸的生产能力和铸坯的质量。由于钢铁生产发展的需要以及连铸工艺的不断提高,研究开发与之相适应的连铸机是目前钢铁工业中的一项重要课题。

连续浇铸液体金属的最初概念是在19世纪中叶提出的。Sellers(1840)、Laing(1843)和Bessemer(1846)提出的设想由于受技术条件的限制,只能用于浇铸低熔点的有色金属。1887年德国R.M.Daelen提出第一台连铸设备的建议的,其基本设计与近代连铸机相似,他的建议中包括把液体金属注入到上下口直通的水冷结晶器,二次冷却段、引锭杆、夹辊及铸坯切割装置。

人们很早就认识到浇铸金属和结晶器壁之间必须有相对运动。例如由美国J.Laing(1843)和瑞典A.H.Pehrson(1912)提出的专利中就包括了此特征。但是,直到1933年现代连铸之父——容汉斯(Siegfried Junghans)才奠定了在工业上大规模应用连铸的基础。二次世界大战后,世界上建设了一批半工业性实验设备。在第1批连铸机中,英国劳莫尔(Low Moor)于1946年安装了1台立式小方坯连铸机。1947年英国钢铁研究学会(BISRA)开始考虑采用弹簧支承的结晶器进行浇铸。1948年美国巴布考克-威尔柯克斯(Babcok & Wilcox)试制了1台间歇式拉坯方式的立式连铸机。1949年,奥地利开始试验固定式结晶器。与其同时,容汉斯在德国和美国的阿·勒德隆公司开始用振动系统的立式连铸机进行浇铸。另一个用容汉斯技术的设备于1950年在前联邦德国胡金根厂投产。此后,连铸技术以日益增长的速度向前发展,连铸机型也在不断发展完善。

50年代前期,首先用于工业生产的是立式连铸机。这种连铸机虽然工艺条件优越,但设备复杂、高大成为立式连铸机进一步发展的一个主要矛盾。1956年英国巴路厂在立式小方坯连铸上,将拉辊以下的铸坯产成水平方向出坯。1961年前西德迪林根(Dillingen)建成立弯式板坯连铸机,铸坯的弯曲是在完全凝固的状态下进行的。后来美国钢铁公司和前西德克勒克内厂采用的立弯式连铸机,则铸坯在达到弯曲时还未完全凝固,这对生产有利。随着连铸速度的提高和铸坯断面的增大,1963年前后开发了圆弧形和椭圆形连铸机。工业用弧型板坯连铸机是在前西德的曼内斯曼(Mannesmann)公司首先投产的。弧形连铸机能起到立式和立弯式连铸机同样的作用,但设备的高度要低得多,一般高度只有立式连铸机的1/3左右。60年代后,除了浇注特殊断面和特殊钢种的铸坯之外,弧形连铸机已成为各种连铸机中的主流,特别是大型板坯连铸机更是如此。近年来,有的钢厂采用了直结晶器弧形连铸机,对去除夹渣、生产高质量铸坯更为有利。70年代初,由美国通用电器公司和英国戴维公司建成投产的水平式连铸机,是各种连铸机中高度最低的,但到目前为止,还没有在浇注大断面铸坯方面有所突破,产量也比较低。1968年,法国的瓦洛尔厂投产了世界上第1台生产圆坯的立式旋转连铸机。在旋转连铸中,圆坯一边旋转一边被压送出去。这种连铸法铸出的圆坯,夹渣多集中在中心,除去芯部后,即可轧制出优质的管材。近年来,日本、美国、西欧等国对薄板坯连铸机和薄带材连铸机进行过多种机型的试验,除了采用有色金属连铸常用的双带式、双辊式、单辊式连铸机进行试验外,德国西马克公司还在立弯式连铸机上成功地浇注了薄板坯。

随着连铸应用的日益广泛,出现了各种各样的铸机型式。就所有各种断面的铸坯来说,一点矫直的弧形连铸机仍占统治地位。立弯式的板坯连铸机和用于板坯及大方坯连铸的渐进式多点矫直型的连铸机的应用趋势在增加。在日本这种趋势最为明显。小方坯连铸、弧形连铸机仍应用广泛。

采用较高的拉坯速度(亦称浇铸速度)以提高铸机的生产能力。日本钢管公司福山厂5号连铸浇注断面为220×1650mm,其拉坯速度1987年平均为2.2m/min,最高拉速为2.7m/min。随着拉坯速度的提高,铸机长度也在增加。目前,连铸机长度,已超过36米。日本的连铸机长度一般比其它地区的连铸机长度要大些。采用或计划采用直接轧制的方法是迫使人们延长铸机长度的主要原因。

较高的拉速和较长的铸机要求铸坯支撑导向系统相应增长。板坯连铸机的铸坯导向装置中包含有69对导辊,而大方坯有29对,这些导辊对保持铸坯的几何尺寸和保证铸坯质量是必要的。对板坯支撑导向系统的分析表明,在大多数连铸机上整个辊列长度上的平均辊间距约为400mm,最小值可达220mm。

近年来,为适应高生产率及高拉坯速度的要求,出现了许多新型连铸机。如倾斜式、履带式、立式旋转式、轮带式连铸机等等。目前,轮带式连铸机日渐成熟,而立式旋转连铸机正用于工业生产。

大约占总数一半的连铸机已进行了有意义的改进。主要改进的措施是使用大中间罐和采用电磁搅拌方法(EMS),尤其是在大方坯连铸机中。在板坯连铸机上,普遍采用可调宽结晶器,在板坯和大方坯连铸机上采用气-雾喷水冷却。今后,连铸机的研究热点是:(1)实现连铸坯的热送和直接轧制及连铸-连轧机组的开发与研制。(2)进一步开发与完善可连铸出接近最终产品规格的连铸机。薄板坯连铸机主要有双带式连铸机;Block连铸机,带钢与薄带钢连铸机主要有双轮连铸机(相同直径、不同直径)、单轮连铸机(金属牵引、平面流动)和水平连铸机。

【参考文献】:

1 徐宝升.连续铸锭装置,北京:冶金工业出版社,1959.1~15

2 北京钢铁学院冶金机械教研室.弧形连续铸钢设备.北京:冶金工业出版社,1978.1~150

3 中国金属学会连续铸钢学会编译.第4届国际连铸会议论文集,北京:中国金属学会连续铸钢学会,1990,290~292

4 刘明延,等.板坯连铸机.北京:机械工业出版社,1990.2~3

5 李纯忠,熊毅刚.连铸设备,沈阳:东北大学出版社,1993.8~11

(东北大学李纯忠副教授、张笑秋撰)

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