连铸机浇出的铸坯为什么要矫直

对二次冷却区为弧形的连铸机，如全弧型、立弯型等铸机浇出的铸坯才需要进行矫直，而立式、水平式连铸机浇出的铸坯不需矫直。二次冷却区为弧形的连铸机，浇出的铸坯为弧形，其半径为弧形半径尺，这种弧形铸坯无法进行切割、运输、堆垛以及轧制等后部工序，为此铸坯必须在拉出二次冷却区后即进行矫直。

连铸坯的矫直有几种方式

连铸坯的矫直按矫直时铸坯凝固状态分有全凝固矫直和带液芯矫直，如按矫直辊布置方式分有一点矫直、多点矫直和连续矫直。

铸坯厚度较薄，如小方坯、小矩形坯等，由于铸坯厚度较薄，凝固较快，液芯长度较短，在进入矫直区时已全部凝固，在这种情况下矫直称全凝固矫直(或固相矫直)。由于铸坯已全部凝固，强度较高，能承受较大的应变，所以皆采取一点矫直。

铸坯厚度较大，如板坯、大方坯等，铸坯全部凝固时间较长，液芯长度也较长，如仍采用固相一点矫直，其铸机半径很大。为了减小铸机半径，而采取仍有液芯的情况下进行矫直，由于铸坯两相区强度很低，为了防止一点矫直时应变过大而产生内裂，而采取多点矫直(两点以上称多点)，即带液芯多点矫直。

带液芯矫直还可采取连续矫直的方式，所谓连续矫直就是在矫直区内铸坯连续矫直变形，因此其应变和应变率都很低，可极大地改善铸坯受力状态，有利于提高铸坯质量。

拉坯矫直机有几种结构形式

拉矫机的形式通常按辊子多少来标称。图2-22是五辊拉矫机，它应用在小方坯连铸机上，它由两个相同的机架和一个下辊组成拉矫机组，上辊5由气缸带动能上下摆动并由电机驱动进行拉坯。而两个上辊和一个中间下辊这3个辊子组成一个矫直组，完成一点矫直，这种五辊拉矫机，实际上是二辊拉坯一点矫直的拉矫机。

图2-22五辊拉矫机

l一立式直流电机;2—制动器；3一减速机；4—传动链；

5一上拉辊；6—下辊；7一压下气缸；8一底座

多辊拉矫机如图2-23所示。这种拉矫机使用在板坯连铸机上，它属多辊拉坯多点矫直的拉矫机机组。

图2-23多辊拉矫机

l一机架；2—上辊压下装置；3一下辊；

4一铸坯；5—驱动辊；6一自由辊

拉坯矫直机的作用是什么

在各种连铸机中，必须要有拉坯机或拉矫机。它是布置在二次冷却区导向装置的尾部，承担拉坯、矫直和送引锭杆的作用。

引锭杆与凝结在一起的铸坯连续拉出结晶器，然后经过二次冷却区支承导向装置，使铸坯进入拉矫机，铸坯出拉辊后，其头部与引锭杆分开。对弧形连铸机来说，铸坯出拉坯机后，还必须进行矫直。矫直是使呈弧形铸坯，在外力矩作用下产生塑性变形，成为平直的过程。只有良好的矫直，才能生产出合格铸坯。通常要求铸坯在进入拉矫机前应完全凝固，以防止铸坯产生内裂。一般是拉坯和矫直这两道操作常在同一机组里完成，故统称拉矫机。

对拉矫机要求是：足够的拉坯能力，能克服铸坯各点阻力；有足够的矫直力，在规定的温度下能把铸坯矫直；拉坯速度可以调节。

在什么条件下应采用固相矫直

对弧形连铸机，其铸坯必须在切割之前进行矫直。

矫直有两种方式：固相矫直和带液芯矫直。

固相矫直是指铸坯进入矫直区必须全部凝固，此时进行矫直属固相矫直。从浇入结晶器中钢水到矫直区全部凝固是需要一定时间，其时间τ0与铸坯厚度H有如下关系：

τ0∝H₂

即凝固时间与铸坯厚度平方成正比。对厚度较大的铸坯，为使其在矫直区能全部凝固，必然要经历比较长的凝固时间，这就只有降低拉坯速度才行，但这要降低连铸机的生产能力。因此在近代连铸机中只有铸坯厚度比较小的才采用固相矫直，如小方坯连铸机、薄板坯连铸机等。又如对某些裂纹敏感的钢种，其拉坯速度不能太快，有足够的凝固时间，也可采用固相矫直。

一点矫直和多点矫直

对弧形连铸机，从二次冷却段出来的铸坯是弯曲的，必须进行矫直。若通过一次矫直，已将铸坯矫成平直，称一点矫直，若经过二次才能矫直称二点矫直，其余类推，二点以上的矫直称多点矫直。

矫直是由矫直辊完成的，每3个矫直辊(内弧2个外弧1个)组成一组，用它来完成矫直任务，每经过一组完成一次矫直(一点矫直)，直到矫成平直为止。

对多点矫直，一般矫直点数取3～5点。

一点矫直和多点矫直的矫直辊如何配置

每3个辊即可完成一点矫直，内弧配2个辊，外弧配1个辊，外弧辊受力最大。若2点矫直需2组共6个辊，其余类推。

图2-24为矫直辊配置方式。a为一点矫直，b为三点矫直。图中只画出矫直辊，支承辊没有画出。

图2-24矫直辊配置方式

a一一点矫直；b—三点矫直。

为什么要采用带液芯矫直

提高拉坯速度是增加连铸机生产能力极为有效的途径，因此高拉速是近代连铸机的重要特征。

由于铸坯的液芯长度与拉速成正比，因此高拉速连铸机铸坯的液芯必然很长，如仍采用固相矫直，势必使连铸机半径很大，这明显不合理。下面用板坯连铸机浇铸250×1950mm坯为例说明：当采用拉坯速度V=1.6m/min时，液芯长度达36.98m，若采用固相矫直，其铸机半径R=23.41m，这显然不合理。若将铸机半径控制在10m以内，拉坯速度就不能大于0.79m/min。于是人们就设想，能否使铸坯带着液芯进行矫直。通过理论研究和生产实践证明这是可行的，于是出现了带液芯矫直，已广泛应用于板坯、大方坯等铸坯较厚的弧形连铸机中。

连续矫直及其矫直辊的配置

多点矫直能将矫直变形化整为零分散进行，是降低铸坯应力提高拉坯速度的一项重要措施。但是多点矫直(包括一点矫直)铸坯的变形是断续进行的，每次变形都是在矫直辊处瞬间完成的，因此铸坯的应变率就很高，对某些钢种还是有影响的。

连续矫直的基本思想是，让铸坯在矫直区内应变是连续进行，那么它的应变率就是一个常量，这对改善铸坯质量更为有利。

连续矫直矫直辊的配置及铸坯力学行为如图2-25。矫直辊共4个，每个辊上受到矫直力P的作用，铸坯受到弯矩为梯形(图b)，应变是在辊BC之间完成，其变化为线性，而应变率在辊BC间为常量(图d)，e为剪切应力。这种受力状态对进一步改善铸坯质量是极为有利。

图2-25连续矫直力学行为

a一矫直辊配置；b一弯矩；

c一应变；d—应变率；e一剪切应力