连铸机

1连铸机漏钢事故2014年5月北京中达信保险公估有限公司2我国的钢铁行业钢铁工业作为国民经济的基础原材料产业，在经济发展中具有重要地位。我国是钢铁生产和消费大国，粗钢产量连续多年居世界第一。我国钢铁工业不仅在数量上快速增长，而且在品种质量、装备水平、技术经济、节能环保等诸多方面都取得了很大的进步，形成了一大批具有较强竞争力的钢铁企业。3钢铁材料简介钢铁:是以Fe和C为主要组成元素，并含有Si、Mn、P、S等杂质的合金。生铁:碳含量（wc2.11%）和杂质含量较高的铁碳合金，生铁硬度高、性脆。炼钢生铁：硅的质量分数较低（wSi1.25%），断口呈银白色，主要用于炼钢。铸造生铁：硅的质量分数较高（wSi1.25%~3.2%），断口呈灰黑色，用作铸造的原料。钢:碳的质量分数较低（wc2.11%），杂质元素的含量也较低的铁碳合金。钢具有较好的强度和韧性，是常用的金属材料。钢材:钢锭或钢坯经压力加工成各种形状、规格的钢材。4钢铁生产流程与产品示意图5钢铁工业的特点用地面积较大：每生产一吨钢铁一般需要2平方米左右的用地，再加上为它服务的和被它带动发展起来的工业企业用地，要比钢铁厂本身的用地扩大2～3倍。用水量大：平均每炼一吨钢需水100～200立方米。目前我国的大型钢铁联合企业大都位于几条主要河流的沿岸。运输量大：大型钢铁厂生产一吨钢铁，厂内外平均货运量20吨左右，其中原料运输5.5吨。协作面广：钢铁企业是一个有机联系的生产综合体，需要产品原料的协作，副产品和废品回收的协作，与为钢铁厂服务的工厂建立协作关系，以及在厂外工程方面如水、电、气、管线、运输方面的协作等。职工人数较多：大型钢铁联合企业是一个十分复杂的生产系统，拥有众多的生产部门，职工人数也很多。6钢铁生产流程简介钢铁制造业一般可分为长流程和短流程长流程包括：原料供应、炼铁、炼钢、轧钢等生产工序，其特点是生产流程长，任何一个环节出现问题都可能影响整个生产的正常进行。短流程是从炼钢开始到轧钢的生产工序。无论长流程还是短流程，炼钢到轧钢都是提高钢铁企业效益与产品质量的关键。钢铁企业的加工对象是高温液体或固体，时间和温度条件以及整个生产过程各工序衔接非常重要。比如，钢水在连铸过程中，既要保证钢水温度，又不能使连铸机断流。连铸坯生产出来后，要与轧钢工序有机结合，做到热装、热送，充分利用高温钢坯的热能，减少再加热过程和钢坯烧损。钢铁生产是一个连续和离散混合的生产过程，包括许多物理、化学变化，每个环节都要受到生产与管理的控制。7烧结为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。8炼焦焦炭是高炉冶炼的主要燃料，焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。9高炉炼铁——基本原理炼铁的原理：用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）=铁（Fe）炼铁的方法直接还原法（非高炉炼铁法），如气体炼铁；高炉炼铁法，是广泛应用的生产方法。高炉炼铁主要原料及作用铁矿石（烧结矿、球团矿）：提供铁元素。冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。焦碳：提供热量；作为还原剂及料柱的骨架。冶炼一吨铁约需要500Kg焦炭。熔剂（石灰石、白云石、萤石）：使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。空气：为焦碳燃烧提供氧。10高炉11高炉炼铁工艺流程与主要设备示意图我司曾处理了唐山、邯郸等钢铁厂的高炉轴流式鼓风机受损案12炼钢的主要任务脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等，获得所要求的钢水，以浇注成合格钢钢锭或板坯。将炼钢炉（转炉、电炉等）中初炼过的钢液移到另一个容器中，在真空、惰性气体或还原性气氛中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等，也称二次冶金。分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。13转炉炼钢14转炉结构及吹炼方式转炉吹炼三种主要方式示意图15轧钢生产技术发展趋势模铸热轧开坯冷轧加热热轧连铸冷轧加热热轧冷轧薄板坯连铸冷轧薄带连铸技术进步16钢水浇铸铸钢是将成分合格的钢铸成适于轧钢和锻压所需形状的固体(连铸坯或钢锭)，是衔接炼钢和轧钢间的一项特殊作业。钢水浇铸有模铸和连续浇铸（简称“连铸”）二种方法。模铸是传统的铸造方法，存在着很多缺陷和问题，但由于它具有某些特殊的优点，仍然是某些钢种从钢水变成钢锭的浇铸方法。连铸因具有生产成本低、金属收得率高、产品质量优、劳动条件好等优点，已成为钢水浇注广泛采用的新技术和新工艺。17方坯（或圆坯）弧形连铸机简介18连铸机的工艺流程连铸工艺分为：钢水准备、浇铸和铸坯精整三部分。钢水准备包括LF炉、真空处理、VOD炉、钢包吹氩等；浇铸则由钢包、中包、结晶器、二冷、拉矫、切割出坯等设备组成；精整有火焰清理和修磨等工序。19连铸机类型与分类按结晶器运动方式分为：固定式和移动式两类。一类是以水冷、底部敞口铜质结晶器为特征的常用连铸机，又分为立式、立弯式、弧形、水平等连铸机；另一类是同步运动结晶器的连铸机，铸坯与结晶器壁间无相对运动，能够达到较高的浇铸速度，如双辊式、双带式、单辊式、单带式，轮带式等连铸机。按铸坯断面形状和大小分为：方坯连铸机(断面不大于150mm×l50mm的叫小方坯；大于150mm×l50mm的叫大方坯)；板坯连铸机(铸坯断面为长方形，其宽厚比一般在3以上)；圆坯连铸机(直径Φ60～Φ400mm)；异形坯连铸机(如H型、空心管等)；方、板坯兼用连铸机(既能浇板坯、也能浇方坯)，薄板坯连铸机(铸坯厚度为40～80mm的薄板坯料)等。按铸坯所承受的钢液静压头（铸机垂直高度与铸坯厚度的比值）分为：高头型(H/D＞50，机型为立式或立弯式)、标准头型(H/D为40～50，机型为带直线段的弧型)、低头型(H/D为20～40，机型为弧型或椭圆型)、超低头型(H/D＜20，机型为椭圆型）4种。目前常用的是：结晶器为固定式的方坯（或圆坯）弧形连铸机。20连铸机的台数、机数与流数台数凡是共用一个钢包，浇注1流或多流铸坯的1套连续铸钢设备称为1台连铸机。机数凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1个机组。1台连铸机可以由1个机组或多个机组组成。流数1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。1台连铸机有1个机组，又只能浇注1根铸坯，成为1机1流；若1台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其为多机多流，如1个机组能够同时浇注2根铸坯的称为1机2流。21连铸机的主要设备--钢包又称钢水包、大包等，是盛装和运载钢水的浇注设备。钢包除作为盛装钢水容器外，还具备对钢水进行调温、精炼处理等功能。钢包主要由钢包本体(外壳、加强箍、耳轴、倾翻装置部件组成)、耐火衬和水口启闭控制机构等装置组成。22连铸机的主要设备--钢包回转台钢包回转台是连铸中应用最普遍的运载和承托钢包进行浇注的设备，通常设置于钢水接收跨与浇注跨柱列之间。23连铸机的主要设备--中间包中间包是连铸工艺流程中，位于钢包与结晶器之间的过渡容器，接收钢包浇注的钢水，再经中间包水口分配到各个结晶器。起到稳定钢水流量、去夹杂、分流和保证钢水连续浇铸的作用。中间包车是中间包的支承、运载工具。它设置在连铸浇注平台上，通常每台连铸机配备两台中间包车，当一台浇注时，另一台处于加热烘烤位置。中间包车具备：运行功能、升降功能、对中功能、称量功能等。24连铸机的主要设备--结晶器结晶器是一个强制水冷的无底钢锭模，是连铸机非常重要的部件，其作用：使钢液逐渐凝固成所需规格、形状的坯壳；通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢；通过调整结晶器的参数，使铸坯不产生“鼓肚”、裂纹等缺陷；保证坯壳均匀稳定的生长。结晶器的类型按其内壁形状，分为直形及弧形等；按铸坯形状，分为圆坯、矩形坯、方坯、板坯及异型坯等；按其结构，分为整体式、套管式、组合式及水平式等。25结晶器材质与寿命结晶器的材质主要是指结晶器内壁铜板所使用的材质。结晶器的内壁由于直接与高温钢液接触，工作条件恶劣。所以，内壁材料应具有以下性能：导热系数高，膨胀系数小，足够的高温强度，较高的耐磨性、塑性和可加性。结晶器内壁使用的材质主要有：铜、铜合金、铜板镀层、渗层。结晶器使用寿命实际上是指结晶器内腔保持原设计尺寸、形状的时间长短。只有保持设计的尺寸、形状，才能保证铸坯质量。结晶器寿命，通常用结晶器从开始使用到修理前所浇注的炉数（或吨数）来表示。影响结晶器寿命的因素：结晶器冷却水水质、结晶器足辊与二次冷却区对弧精度、结晶器维修、结晶器内壁材质及设计参数等。26结晶器振动装置结晶器振动装置在连铸中起到重要作用。在连铸过程中它使结晶器按照一定轨迹运动，减小了坯壳与结晶器铜板间的粘附力，不仅起到了“脱模”的作用，防止了初生坯壳表面产生过大应力而产生裂纹或“漏钢”等严重后果，也有助于消除坯壳表面裂痕，以提高铸坯表面质量。结晶器振动装置采用电机驱动或液压驱动两种。在控制系统控制下，按照工艺要求，结合拉速，控制结晶器按照一定的频率、振幅、负滑脱时间、正滑脱时间及波形偏斜率等上下振动，以得到满足工艺要求的结晶器振动轨迹。27扇形段、拉矫机弧形连铸机配有扇形段、拉坯机，以便将引锭链及与其凝结在一起的铸坯连续拉出结晶器，经过二次冷却支撑导向装置使铸坯进入拉矫机。扇形段、拉坯机有传动系统和工作系统两部分组成。传动系统包括电动机、减速器、万向联轴器。工作系统主要包括机架、拉矫辊及轴承、液压压下装置、冷却系统等。机架用于安放和支撑拉矫辊及其调整装置。连铸机拉坯辊速度控制水平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。28电磁搅拌连铸电磁搅拌技术是指在连铸过程中，通过在连铸机的不同位置处安装不同型式的电磁搅拌，利用所产生的电磁力促使铸坯内钢液流动，从而改善钢液凝固过程中的流动、传热和传质条件，以改善连铸坯质量的电磁冶金技术。旋转磁场式电磁搅拌器的工作原理类似于交流电动机。通三相交流电（有时采用两相供电），在磁极间产生旋转磁场，旋转磁场在铸坯钢液内产生感应电流，进而在钢液内产生旋转力矩，使钢液产生旋转运动。29连铸过程控制依据冶金工艺、控制论等为指导，采用多级计算机控制系统对连铸过程进行控制。30轧钢（1）轧钢是依靠旋转轧辊与被轧制件间的摩擦力，将其拖进轧机之产生塑性变形，以获得一定形状、尺寸和性能的产品。按照轧制温度分为：热轧与冷轧；按照产品形状分为：板带材轧制、管材轧制、型材轧制和线材轧制等。需要根据工艺与产品选择设备。31轧钢（2）32钢铁企业安全生产特点钢铁生产过程包括辅料（铁合金、电石）、制氧、焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等多种生产工艺流程，具有专业多、流程长、设备及操作复杂、连续作业等特殊性。钢铁生产既有工艺所决定的高动能、高势能、高热能危险，又有化工生产具有的有毒有害、易燃易爆和高温高压等危险，存在众多的危险源点。高温辐射，钢水和熔渣喷溅等引起的灼烫和爆炸，氧枪回火燃烧爆炸，起重伤害，车辆伤害，机具伤害，物体打击，高处坠落，触电，煤气中毒，窒息等事故。职业危害导致的职业病。以矽肺病和尘肺病居多。33炼钢生产的主要危险因素高温熔融物爆炸铁水、钢水、钢渣以及烧结炉底等高温熔融物，与水接触就会发生喷溅与爆炸。这是由于水遇高温物时发生急剧汽化膨胀，1kg水完全变成蒸汽后，其体积要增大约1500倍，破坏力极大。化学反应引起的喷溅与爆炸（喷炉事故）冷料受热不均；精炼温度过低或过高；碳化钙水解；钢液过氧化增碳；留钢