现代连续铸钢实用手册PDF电子书下载

1 总论 1

1.1 连续铸钢的历史沿革 1

1.1.1 世界连铸技术的发展历程 1

1.1.2 中国连铸技术的发展 11

1.2 连铸技术发展大事记 19

1.2.1 世界连铸技术发展大事记 19

1.2.2 中国连铸技术发展大事记 21

参考文献 24

2 连铸工艺基础 26

2.1 铁基二元相图 26

2.1.1 铁碳相图 26

2.1.2 其他铁基二元相图 28

2.2 钢的物理特性 32

2.2.1 钢液的物理性能 32

2.2.2 钢的物理性能 37

2.3 钢的高温性能 52

2.3.1 钢的固、液相线温度 52

2.3.2 钢的高温力学性能 53

2.4 连铸过程的凝固传热 57

2.4.1 连铸过程的凝固传热机制 57

2.4.2 结晶器内的凝固传热 58

2.4.3 二次冷却区的凝固传热 66

2.4.4 辐射区的传热 73

2.4.5 凝固传热的平方根定律 74

2.4.6 连铸坯的宏观组织 77

2.4.7 连铸凝固传热过程的数学模型 86

2.5 连铸过程钢液的流动 90

2.5.1 中间包内的流动 90

2.5.2 结晶器内的流动 93

2.5.3 连铸坯内液心的流动 96

2.5.4 钢液流动的水力学模拟 97

2.5.5 中间包内钢液流动的数学模拟 103

2.5.6 结晶器内钢液流动的数学模拟 107

2.6 连铸过程铸坯的应力应变 108

2.6.1 连铸坯的受力特征 109

2.6.2 结晶器内坯壳的受力状态 111

2.6.3 二冷区坯壳的受力状态 113

2.6.4 拉矫区坯壳的受力状态 114

2.6.5 坯壳的应变状态及简易计算 116

2.6.6 铸坯裂纹生成的判据 119

2.7 连铸过程结晶器的振动 120

2.7.1 结晶器的振动方式及特点 120

2.7.2 正弦振动的基本规律及工艺参数 120

2.7.3 非正弦振动的基本规律及工艺参数 127

参考文献 135

3 连铸车间总体设计及供排水 137

3.1 连铸车间总体设计 137

3.1.1 连铸车间总体设计的主体观念 137

3.1.2 连铸机设计计算 137

3.1.3 多炉连浇 141

3.1.4 连铸机生产能力计算 143

3.1.5 连铸机工作时间分解 143

3.1.6 连铸机在炼钢车间的布置 145

3.1.7 辅助设施的位置 150

3.1.8 起重设施 152

3.2 连铸供排水 152

3.2.1 连铸供排水的用途及分类 152

3.2.2 连铸机用水条件 153

3.2.3 连铸水处理系统及主要设施 155

3.2.4 连铸水处理设施的运行与监视 159

参考文献 162

4 连铸设备 163

4.1 连铸机机型 163

4.1.1 立式连铸机 163

4.1.2 立弯式连铸机 164

4.1.3 弧形连铸机 164

4.2 共性工艺设备部件 166

4.2.1 钢包 166

4.2.2 钢包运载设备 167

4.2.3 钢包回转台 167

4.2.4 中间包 170

4.2.5 中间包车 171

4.2.6 振动装置 176

4.2.7 铸坯切割设备 185

4.2.8 连铸辊道系统 192

4.2.9 连铸机液压系统 196

4.3 方坯连铸机用部件 203

4.3.1 方坯连铸结晶器 203

4.3.2 方坯连铸二次冷却装置 209

4.3.3 方坯连铸拉坯矫直机 212

4.3.4 方坯连铸引锭杆 223

4.3.5 铸坯出坯收集系统 226

4.4 板坯连铸机用部件 233

4.4.1 板坯连铸结晶器 233

4.4.2 快速更换台 239

4.4.3 板坯连铸二冷区设备 240

4.4.4 动态轻压下 250

4.4.5 智能扇形段控制电路 252

4.4.6 具有在线轻压下功能的扇形段和拉矫机使用和维护要点 262

4.4.7 板坯连铸引锭杆（上装式） 262

4.4.8 板坯连铸出坯系统的各种设备 264

4.5 连铸机维护与保养 267

4.5.1 连铸设备的点检和巡检 267

4.5.2 连铸设备的周计划、月计划检修制度及实施 272

4.5.3 连铸主要设备的维修作业项目要点 279

4.5.4 连铸设备的润滑管理 281

4.5.5 连铸设备的事故管理 284

4.5.6 连铸设备的备件管理 288

5 连铸工艺及操作 289

5.1 连铸浇铸用工件的准备 289

5.1.1 钢包准备及使用 289

5.1.2 中间包准备及使用 292

5.2 连铸工艺制度 294

5.2.1 钢水温度的控制 294

5.2.2 浇铸温度 297

5.2.3 连铸钢水温度的调整 299

5.2.4 钢液成分的控制 300

5.2.5 炉外精炼对温度和成分的调整 304

5.2.6 钢液夹杂物控制及变性处理 305

5.2.7 保护浇铸 307

5.2.8 拉速控制 309

5.2.9 结晶器工艺参数 311

5.2.10 结晶器管理 316

5.2.11 结晶器振动 317

5.2.12 二次冷却 319

5.3 凝固过程对铸坯的管理 326

5.3.1 铸坯凝固过程所受外力 326

5.3.2 板坯的宽面支撑 328

5.3.3 板坯的窄面支撑 329

5.3.4 铸机对中 330

5.4 开浇操作与结束浇铸 332

5.4.1 开浇准备 332

5.4.2 开浇操作 333

5.4.3 铸机开始运转 333

5.4.4 正常浇铸 334

5.4.5 浇铸结束 334

5.5 浇铸异常及处理 335

5.5.1 钢包滑动水口故障（漏钢或无法控流） 335

5.5.2 中间包故障 335

5.5.3 结晶器漏钢 336

5.5.4 铸坯变形及其他 336

5.5.5 冷却水事故 337

5.5.6 电气、机械故障 337

参考文献 338

6 主要钢种连铸 339

6.1 不锈钢 339

6.1.1 不锈钢分类 339

6.1.2 不锈钢主要生产企业 339

6.1.3 不锈钢生产工艺流程 340

6.1.4 不同不锈钢钢种的连铸工艺 342

6.2 硅钢 345

6.2.1 硅钢的质量要求 345

6.2.2 硅钢生产工艺特点 345

6.2.3 硅钢连铸实例 347

6.3 IF钢 348

6.4 轴承钢 349

6.4.1 轴承钢的质量要求 350

6.4.2 国内外轴承钢生产主要流程及特点 350

6.4.3 轴承钢连铸工艺 351

6.4.4 轴承钢连铸实例 352

6.5 弹簧钢 353

6.5.1 弹簧钢的性能特点 354

6.5.2 高质量弹簧钢生产工艺 354

6.5.3 弹簧钢连铸实例 355

6.6 易切削钢 357

6.6.1 易切钢生产工艺特点 357

6.6.2 易切钢连铸工艺特点 357

6.6.3 易切钢连铸实例 358

6.7 重轨钢 359

6.7.1 重轨钢的质量要求及生产工艺流程 359

6.7.2 重轨钢连铸工艺特点 360

6.7.3 重轨钢连铸实例 361

6.8 硬线钢 362

6.8.1 硬线钢的质量要求及生产工艺特点 362

6.8.2 硬线钢连铸工艺特点 363

6.8.3 硬线钢连铸实例（武钢） 364

6.9 冷镦钢 365

6.9.1 冷镦钢的质量要求及生产工艺特点 365

6.9.2 冷镦钢连铸工艺特点 366

6.9.3 冷镦钢连铸实例 366

7 近终形连铸 368

7.1 薄板坯连铸技术开发 368

7.1.1 薄板坯连铸技术的前期工作及发展 368

7.1.2 薄板坯连铸技术的特点 375

7.1.3 薄板坯连铸的代表性技术——CSP的发展 378

7.1.4 薄板坯连铸工艺发展趋势 381

7.2 国内外薄板坯连铸生产线建设 381

7.2.1 世界薄板坯连铸生产线建设状况 381

7.2.2 我国薄板坯连铸连轧生产线概况 382

7.3 薄板坯连铸机型 384

7.3.1 CSP工艺 384

7.3.2 ISP工艺 394

7.3.3 FTSR工艺 396

7.3.4 CONROLL工艺 399

7.3.5 ASP铸机 400

7.4 薄板坯连铸的主要设备 402

7.4.1 薄板坯连铸结晶器形式 402

7.4.2 结晶器技术的发展 405

7.4.3 漏斗形结晶器使用过程中的问题 408

7.4.4 AFM结晶器的开发 409

7.4.5 结晶器电磁制动技术 412

7.4.6 结晶器监视技术 414

7.4.7 结晶器在线调宽、窄面锥度调节技术 415

7.4.8 结晶器振动机构 416

7.4.9 薄板坯液心轻压下技术 417

7.4.10 薄板坯连铸机的自动控制系统 422

7.5 薄板坯连铸生产工艺 425

7.5.1 薄板坯连铸的钢水质量控制 425

7.5.2 拉坯速度 427

7.5.3 二冷控制 428

7.5.4 CSP包晶钢连铸的问题 428

7.5.5 无缺陷铸坯浇铸工艺 428

7.5.6 结晶器与浸入式水口一体化设计 429

7.5.7 中间包冶金——中间包挡墙设置 431

7.5.8 保护渣的应用 431

7.6 薄板坯连铸产品品种的生产与开发 434

7.6.1 薄板坯连铸产品结构的发展 434

7.6.2 国外薄板坯连铸品种生产与开发情况 434

7.6.3 我国薄板坯连铸产品结构及生产情况 440

7.6.4 薄板坯连铸高强钢品种开发 442

7.6.5 薄板坯连铸生产高表面质量冷轧钢板的技术探讨 445

7.6.6 薄板坯连铸连轧生产硅钢 446

7.6.7 我国薄板坯连铸产品开发 448

7.7 连铸薄板坯质量 452

7.7.1 典型CSP产品和传统工艺产品质量比较 452

7.7.2 连铸薄板坯表面质量 454

7.7.3 薄板坯内部质量 456

7.7.4 薄板坯产品的质量控制 458

7.8 圆坯连铸 459

7.8.1 国内外圆坯连铸技术发展概况 459

7.8.2 圆坯连铸机主体设备及其维护 462

7.8.3 圆坯的凝固组织结构及其控制技术 464

7.8.4 圆坯质量及其控制技术 465

7.9 异形坯连铸 473

7.9.1 异形坯连铸发展概况 473

7.9.2 异形坯连铸机主体设备 473

7.9.3 异形坯连铸生产工艺 477

7.9.4 异形坯质量控制 483

7.9.5 异形坯连铸机的浇铸操作 488

参考文献 491

8 连铸坯质量 498

8.1 板坯缺陷 498

8.1.1 表面纵裂纹 498

8.1.2 表面横裂纹和角横裂纹 506

8.1.3 表面网状裂纹 514

8.1.4 表面凹陷缺陷 516

8.1.5 角部表面纵裂纹（角裂） 517

8.1.6 表面夹渣 518

8.1.7 气孔 519

8.1.8 内部裂纹 520

8.1.9 偏析 526

8.2 方坯（矩形坯、小方坯）缺陷 529

8.2.1 宏观缺陷 529

8.2.2 微观缺陷 533

8.3 钢中非金属夹杂物 533

8.3.1 钢中非金属夹杂物的种类 534

8.3.2 钢中非金属夹杂物对钢材性能的影响 540

8.3.3 钢中非金属夹杂物的减少和去除 546

参考文献 551

9 连铸坯热送热装和直接轧制 554

9.1 连铸坯热送热装技术的发展历程 554

9.2 连铸坯热送热装工艺方法的分类 556

9.3 连铸坯热送热装工艺的相关技术 558

9.3.1 高温无缺陷铸坯制造技术 558

9.3.2 连铸坯的保温及边部加热技术 560

9.3.3 保证轧制温度的技术 564

9.3.4 适应不同铸坯热履历的轧制技术 566

9.3.5 改变板坯宽度技术 567

9.3.6 炼钢—连铸—轧钢一体化生产管理技术 568

9.3.7 连铸坯热送热装的工艺布置 571

9.4 连铸坯热送热装技术经济效益评估 574

9.4.1 节约能源 574

9.4.2 缩短生产周期 575

9.4.3 降低氧化铁皮损耗 576

9.4.4 改进产品质量，提高金属收得率 576

9.4.5 降低生产成本 577

9.4.6 环境保护和清洁生产 577

参考文献 577

10 连续铸钢自动化 579

10.1 概述 579

10.1.1 连续铸钢自动化的内容 579

10.1.2 连续铸钢自动化概述 581

10.1.3 连续铸钢自动化的现状及水平 583

10.2 连续铸钢基础自动化 585

10.2.1 主要检测仪表 585

10.2.2 主要自动控制系统 612

10.2.3 电气传动控制 619

10.2.4 连铸—连轧自动化 635

10.2.5 薄板坯连铸连轧自动化 635

10.2.6 水平连铸自动化 638

10.3 连续铸钢过程自动化 640

10.3.1 过程自动化级的作用和目的 640

10.3.2 过程自动化级计算机系统的主要功能 640

10.3.3 过程自动化级数学模型及人工智能的应用 644

10.4 连续铸钢管理自动化 674

10.4.1 连续铸钢管理自动化的类型、功能和硬件结构 674

10.4.2 信息采集、加工、处理与形成系统 675

10.4.3 CSP生产线制造执行系统（MES） 677

10.4.4 炼钢制造执行系统（MES） 682

10.4.5 管理自动化级数学模型及人工智能的应用 686

10.5 典型连续铸钢三电自动化系统 690

10.5.1 概述 690

10.5.2 美国纽柯公司Hertford厂板坯连铸三电自动化系统 693

10.5.3 宝钢1450mm板坯连铸三电自动化系统 697

10.5.4 宝钢圆（方）坯连铸三电自动化系统 698

10.5.5 武钢三炼钢1号、2号板坯连铸三电自动化系统 700

10.5.6 鞍钢一炼钢2号方坯连铸机三电自动化系统 702

10.6 连铸自动化新进展 706

10.6.1 智能机器人的应用 706

10.6.2 连铸结晶器可视化技术 707

10.6.3 检测仪表及检测技术的进步 707

10.6.4 控制系统的进步 710

10.6.5 数学模型及人工智能应用的进步 714

参考文献 718

11 连铸用耐火材料 722

11.1 钢包用耐火材料 722

11.1.1 钢包用耐火材料的配置 723

11.1.2 保温层 723

11.1.3 永久层 723

11.1.4 渣线区 724

11.1.5 工作衬 726

11.1.6 钢包底砖 731

11.1.7 座砖 732

11.1.8 水口砖 733

11.1.9 透气砖 733

11.2 中间包用耐火材料 735

11.2.1 中间包耐火材料的配置 735

11.2.2 保温层 736

11.2.3 永久层 736

11.2.4 工作层 737

11.2.5 挡渣堰（墙） 742

11.2.6 过滤器 743

11.2.7 气幕挡墙 744

11.2.8 座砖 744

11.2.9 覆盖剂 744

11.2.10 冲击板 744

11.2.11 中间包盖 745

11.2.12 中间包底 745

11.2.13 水口砖 746

11.3 滑动水口 746

11.3.1 上水口 747

11.3.2 上滑板 748

11.3.3 中间滑板 749

11.3.4 下滑板 751

11.3.5 下水口 751

11.3.6 密封垫 753

11.4 连铸“三大件”用耐火材料 754

11.4.1 长水口 754

11.4.2 浸入式水口 760

11.4.3 整体塞棒 773

11.5 薄板坯连铸用浸入式水口 775

11.5.1 使用条件及性能要求 775

11.5.2 水口材质及性能 775

11.6 小方坯连铸用耐火材料——定径水口 776

11.6.1 锆质定径水口 776

11.6.2 氧化锆定径水口 778

11.6.3 定径水口扩径原因 779

11.6.4 快速更换定径水口 779

11.6.5 加长型定径水口（配浸入式水口和塞棒） 780

11.7 水平连铸用耐火材料 781

11.8 特钢连铸用耐火材料 781

11.9 耐火材料产品标准及相关检测方法 782

11.10 连铸用耐火材料的发展 783

11.10.1 连铸用耐火材料的优化和发展方向 783

11.10.2 连铸用新型耐火材料的开发 783

11.10.3 新技术在耐火材料研究开发中的应用 784

参考文献 784

12 连铸结晶器保护渣 785

12.1 连铸结晶器保护渣定义、基本功能和化学成分 785

12.1.1 连铸结晶器保护渣定义及基本功能 785

12.1.2 连铸结晶器保护渣组成和基本化学成分范围 785

12.1.3 选择保护渣化学成分的有关相图 785

12.2 连铸结晶器保护渣的原材料 785

12.2.1 基料 785

12.2.2 助熔剂 789

12.2.3 熔速调节剂 789

12.3 保护渣在结晶器内的行为与分布 791

12.3.1 保护渣在结晶器内的行为 791

12.3.2 保护渣在结晶器中的分布 791

12.4 连铸结晶器保护渣的物理化学性能 792

12.4.1 保护渣熔化温度及其影响因素 792

12.4.2 保护渣黏度及影响因素 794

12.4.3 保护渣熔化速度及其影响因素 799

12.4.4 保护渣吸收氧化物、氮化物的能力及影响因素 800

12.4.5 熔渣表面张力和熔渣与钢（固相或液相）的界面张力及其影响因素 802

12.4.6 保护渣绝热保温性能及其影响因素 805

12.4.7 保护渣的润滑作用 810

12.4.8 保护渣成分及性能对结晶器传热的影响 829

12.5 保护渣成分在浇铸过程中的变化 834

12.5.1 浇铸过程渣中化学反应及熔渣—金属间的化学反应 834

12.5.2 高温下保护渣的变化 836

12.6 连铸结晶器保护渣与铸坯表面质量及漏钢事故的关系 838

12.6.1 保护渣对铸坯表面纵裂纹的影响 838

12.6.2 保护渣对铸坯表面横裂纹、角裂纹、微裂纹和星裂的影响 840

12.6.3 保护渣对铸坯振痕深度的影响 842

12.6.4 熔渣层厚度对铸坯表面凹坑出现率的影响 843

12.6.5 保护渣对铸坯表面夹渣缺陷的影响 843

12.6.6 发热型保护渣对铸坯气孔的影响 844

12.6.7 保护渣对铸坯表面增碳的影响 844

12.6.8 保护渣结晶率对漏钢的影响 846

12.7 保护渣在连铸生产中的应用（示例） 846

12.8 连铸结晶器保护渣物性的检测方法 853

12.8.1 保护渣熔化温度的测试方法 853

12.8.2 保护渣黏度的测试方法 854

12.8.3 保护渣析晶温度的测试方法 855

12.8.4 保护渣堆积密度的测试方法 856

12.8.5 保护渣粒度的测试方法 857

12.8.6 保护渣铺展性的测试方法 859

12.8.7 保护渣熔化速度的测试方法 859

12.8.8 保护渣凝固温度的测试方法 860

12.8.9 保护渣表面张力的测试方法 860

12.9 连铸结晶器保护渣的研制方法 862

12.9.1 保护渣的设计准则 862

12.9.2 保护渣消耗量的确定 862

12.9.3 保护渣渣膜传热特性的控制 863

12.10 保护渣生产方法 864

12.10.1 保护渣原材料 864

12.10.2 保护渣生产工艺 865

12.11 中间包覆盖剂 867

12.11.1 中间包覆盖剂的冶金功能 867

12.11.2 中间包覆盖剂的化学成分 867

12.11.3 中间包覆盖剂的保温性能 868

12.11.4 中间包覆盖剂吸收夹杂物的能力 868

12.11.5 中间包覆盖剂对包衬的侵蚀 869

12.11.6 中间包覆盖剂对钢液成分的影响 869

参考文献 870

13 电磁技术在连铸中的应用 876

13.1 连铸用电磁搅拌技术概述 876

13.1.1 连铸钢水电磁搅拌的基本原理 876

13.1.2 电磁搅拌器的基本类型比较 876

13.1.3 电磁搅拌技术的特点 878

13.1.4 电磁搅拌器冷却方式和水质要求 878

13.2 方坯连铸电磁搅拌技术 879

13.2.1 方坯连铸电磁搅拌技术基础 879

13.2.2 结晶器电磁搅拌技术 882

13.2.3 二冷区电磁搅拌技术 887

13.2.4 凝固末端电磁搅拌技术 890

13.2.5 方坯连铸电磁搅拌的冶金效果 893

13.3 板坯连铸结晶器电磁控流技术 899

13.3.1 板坯连铸结晶器电磁搅拌 899

13.3.2 板坯连铸结晶器电磁制动技术 908

13.4 板坯连铸二冷区电磁搅拌技术 916

13.4.1 板坯连铸二冷区电磁搅拌的主要模式 916

13.4.2 不同模式二冷区电磁搅拌的技术特点 917

13.4.3 板坯连铸二冷区电磁搅拌的冶金效果 920

13.5 电磁连铸技术简介 922

13.5.1 研发背景 922

13.5.2 借助电磁场控制初期凝固 923

13.5.3 电磁连铸的冶金功能 925

13.5.4 正在探索的几种类型电磁连铸技术 925

13.5.5 电磁连铸的冶金效果 927

13.5.6 电磁连铸中需要解决的几个问题 927

参考文献 928

14 连铸项目经济分析与评价 932

14.1 连铸项目经济分析与评价原理 932

14.1.1 基本概念简介 932

14.1.2 项目方案的优化 938

14.1.3 开展项目经济分析评价的程序 943

14.1.4 连铸项目经济分析评价的实用性 947

14.2 连铸项目经济分析与评价案例 948

14.2.1 近终形连铸技术——薄板坯连铸连轧项目经济评价 948

14.2.2 小方坯连铸高效化技术改造项目经济评价 965

参考文献 980

附录 981

附录1 连铸生产过程的技术经济指标统计及计算方法 981

附录2 钢号表示方法和钢号对照 983

附录2.1 中国钢铁产品牌号表示方法 983

附录2.2 世界各国结构用钢钢号近似对照 988

附录2.3 世界各国不锈钢、耐热钢和高温合金钢号近似对照 995

附录2.4 世界各国工具钢钢号近似对照 1001

附录3 钢的高温力学性能汇编 1004

附录3.1 钢的高温力学性能Ⅰ 1004

附录3.2 钢的高温力学性能Ⅱ 1045

附录4 测量常用数值换算和基本单位换算 1062

附录4.1 钢液中氧活度α0-温度-电动势间的换算 1062

附录4.2 热电偶温度与毫伏值的关系 1065

附录4.3 黏度、密度单位换算 1070

附录4.4 英制基本单位、已废弃单位与法定单位的换算 1071

附录5 连铸常用名词中英文对照 1072