(二)_连铸机设备（PPT103页)

连铸连轧新技术第二讲连铸机设备2.1弧形连铸机的几个重要参数2.1.1.连铸机台数、机数、流数的定义台数：凡是共用一个钢包浇铸一流或者多流钢坯的一套连续铸钢设备称一台连铸机。机数：具有独立的传动和工作系统，当其出事故时，仍可照常工作的一组设备称为一个机组。一台连铸机可以由一机或多机组成。若机数为1时可以省略。流数：每台连铸机所能同时浇铸的铸坯总根数称为铸机的流数。它可由一机或者多机承担。凡一台连铸机只有一个机组，又只能浇注一根铸坯，称为一机一流。如能同时浇注两根以上的铸坯，称为一机多流。凡一台铸机具有多个机组又可分别浇注多根铸坯的，称为多机多流。2.1.2弧形、椭圆形连铸机的表示方法连铸机的规格表示如下：aRb—c这里：a——机数，若其数为1，则可省略；R——机型为弧形或椭圆形连铸机；b——连铸机的圆弧半径，m；若椭圆形连铸机为多个半径之乘积，也标志可浇铸坯的最大厚度；c——表示拉辊坯辊身长度，mm，它标志着连铸机可容纳的连铸坯的最大宽度。B=C-(150~200)mm举例(1)3R5.25—240表示此台连铸机为3机，弧形连铸机，其圆弧半径为5．25m，拉坯辊辊身长度为240mm。(2)R10—2300表示此连铸机为1机，弧形连铸机，其圆弧半径为10m，拉坯辊辊身长度为2300mm，浇铸板坯的最大宽度为2300-(150~200)=(2150~2100)mm。即可浇铸板坯的最大宽度为2150~2100mm。(3)R3×4×6×12—350表示该连铸机为1机，四段椭圆形连铸机，圆弧半径分别为3m、4m、6m和12m，拉坯辊辊身长度为350mm。2.1.3弧形连铸机的几个重要参数1)铸坯断面尺寸规格目前已生产的连铸坯形状和尺寸范围如下：小方坯：70mm×70mm～200mm×200mm；大方坯：200mm×200mm～450mm×450mm；矩形坯：150mm×100mm～400mm×560mm;板坯：150mm×600mm～300mm×2640mm;圆坯：D80mm～450mm。铸坯断面尺寸的确定应考虑轧机咬入能力、工艺要求、轧件的压缩比和铸坯质量的限制。2)拉坯速度(浇注速度)A拉坯速度拉坯速度vc是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是m／min，简称拉速；浇注速度q是指每分钟每流浇注的钢水量，单位是t／(min·流)，简称注速，两者之间可以转换：式中p---铸坯密度(非合金钢一般取p=7．8t／m3)，t／m3；B---铸坯宽度，m；D---铸坯厚度，mqBDvc1B拉坯速度的确定a用铸坯断面确定拉速式中——铸坯断面周长，mm；F——铸坯断面面积，mm2；K——断面形状速度系数，m·mm/min。小方坯：K=65～85；大方坯(矩形坯)：K=55～75；圆坯：K=45～55。上式只适用于大、小方坯、矩形坯和圆坯。FlKvclb用铸坯的宽厚比确定拉坯速度铸坯的厚度对拉坯速度影响最大，由于板坯的宽厚比较大，所以可采用以下经验公式确定拉速：式中D----铸坯厚度,mm；f-----系数，m·mm／min。DfvcC最大拉坯速度mmLKv2minmax式中——最大拉坯速度，m／min；Lm——结晶器有效长度(结晶器长度一l00mm)，mm；Km——结晶器内钢液凝固系数，mm／min1/2；&min——最小坯壳厚度mm.计算得出的拉速为理论最大拉速，而实际生产的最大拉速是理论的90％～95%.maxv3)圆弧半径的确定铸机的圆弧半径R指铸坯外弧曲率半径，单位是m。它是确定弧形连铸机总高度的重要参数，也标志所能浇注铸坯厚度范围。R≥cD式中R——连铸机圆弧半径；D——铸坯厚度；c——系数，一般中小型铸坯取30～40；大型板坯及合金钢，取40以上。国外，普通钢种取33～35，优质钢取42～45。4）液相深度A液相深度液相深度L液是指铸坯从结晶器液面开始到铸坯中心液相凝固终了的长度，也称为液心长度。L液=VCt式中L液——连铸坯液相深度，m；VC——拉坯速度，m／min；t——铸坯完全凝固所需要的时间，min。图2一l连铸坯液相深度示意图铸坯厚度D与完全凝固时问t之间的关系由下式表示：得出液相深度与拉坯速度的关系式：液相深度与铸坯厚度、拉坯速度和冷却强度有关。铸坯越厚，拉速越快，液相深度就越长，连铸机也越长。在一定范围内，增加冷却强度，有助于缩短液相深度。t2凝KD224t凝KDcvKDL224凝液B冶金长度根据最大铸坯厚度、最大拉速确定的液相深度为冶金长度L冶，冶金长度是连铸机的重要结构参数；决定着连铸机的生产能力，也决定了铸机半径或高度，从而对二次冷却区及矫直区结构乃至铸坯的质量都会产生重要影响。max22max4vKDL凝冶C铸机长度铸机长度L机是从结晶液面到最后一对拉矫辊之间的实际长度。这个长度应该是冶金长度的1.1～1.2倍。冶机）（LL2.1~1.1弧形连铸机由主体设备和辅助设备两大部分组成。其主体设备由以下几部分组成：(1)钢液浇注及承载设备：钢包、回转台、中间包、中间包车；(2)成形及冷却设备：结晶器及其振动装置、二冷装置；(3)拉坯矫直设备：拉坯矫直机、引锭装置、脱引锭装置、引锭杆收集存放装置；(4)切割设备：火焰切割、机械剪切(液压剪、机械剪)；(5)出坯设备：辊道、冷床、拉钢机、翻钢机、缓冲器、火焰清理机、打号机等。现代连铸机有哪些结构特征?近代连铸机向高生产率和高质量两个方向发展，提高拉坯速度和缩短辅助时间是提高生产率的重要手段。由于拉速高，连铸坯液芯长度增加，由此引起一系列问题，如铸坯出结晶器后坯壳厚度变薄、二次冷却段的铸坯易产生鼓肚变形、矫直时由于铸坯仍有液芯而产生内裂等，这些问题的解决构成了近代连铸机的重要结构特征。为了保护浇注，须使用长水口，采用带升降机构的钢包回转台。为了改善结晶器冷却效果，增加结晶器出口坯壳厚度，须采用直型长结晶器，长度为900mm。结晶器振动机构采用四偏心机构，其振动采用高频率小振幅以减小振痕深度，提高铸坯表面质量，最高振动频率已达400次／min。由于高拉速，液芯长度加长，铸坯极易产生鼓肚变形，影响铸坯质量，在二次冷却段的夹辊采用小辊距高刚度，为此采用小辊密排和分节辊结构。铸坯的矫直采用多点矫直或连续矫直，以降低由于矫直在坯壳中产生的应力水平，防止内裂提高质量。压缩铸造技术也是解决这个问题的重要途径。图2-2钢包示意图2.2钢包钢包又称盛钢桶、钢水包、大包等；它是用于盛装、运载钢液并进行浇注的设备，也是钢液炉外精炼的容器。图2—3滑动水口控制原理图(a)全开;(b)半开；(c)全闭1一上水口;2一上滑板；3一下滑板；4一下水口钢包通过滑动水口开启、关闭来调节钢液注流。图2-4长水口保护装置(a)卡口型；(b)液压型；(c)叉型1一钢包；2一氩气；3～钢水；4一中间包；5一浇注位置长水口又称保护套管，用于钢包与中间包之间保护注流不被二次氧化，同时也避免了注流的吸气、飞溅以及敞开浇注的卷渣问题。钢包回转台图2-5钢包回转台(a)直臂式；(b)双臂单独升降式；(c)带钢包加盖功能钢包回转台是现代连铸中应用最普遍的运载和承托钢包进行浇注的设备，通常设置于钢水接受跨与浇注跨柱列线之间。钢包回转台能够在转臂上同时承放两个钢包，一个用于浇注，另一个处于待浇状态。2.3中间包中间包也叫做中包、中间罐。中间包是位于钢包与结晶器之间用于钢液浇注的过渡装置，有减压、稳流、去渣、贮钢、分流和中间包冶金等重要作用。中间包的容量是钢包容量的20％～40％。在通常浇注条件下，钢液在中间包内应停留8～10min，才能起到夹杂物上浮和稳定注流的作用。图2-9中间包各种断面形状示意图(a)、(e)单流；(b)、(f)、(g)双流；(c)4流；(d)6流；(h)8流1一钢包注流位置；2一中间包水口位置；3一挡渣墙中间包车结构有哪些特点?中间包车是承载和运送中间包的特殊车辆，根据工艺操作要求，中间包车必须具备如下功能：(1)将中间包由预热位置移到浇钢位置上，在浇钢结束后还应移出浇钢位置，因此中间包车应具有运行功能；。(2)在安放中间包时，首先将中间包提起，使水口离开结晶器盖一定高度后再进入浇钢位置，下降中间包，使水口对准结晶器中心，因此它应具有升降和微调功能；(3)在浇钢过程中偶遇事故时，需将中间包中钢水放掉，因此中间包车还必须有使钢水溢流出去的功能；(4)浇钢过程中，中间包中钢水重量应能显示，因此它应具有称量功能。根据以上工艺对中间包的要求，在中间包结构上应设置有：行走装置、升降装置、微调装置、长水口装卸装置、称量装置、操作台、供电供油等主体设备，此外还应设置有行程检测、限位装置等。总之，中间包车是在恶劣条件下工作的功能比较多、结构复杂的运载车辆。图2-12三层式滑动水口示意图1一座砖；2一上水口；3一上滑板；4一滑动板；5一下滑板；6一浸入式水口；7-螺栓；8一夹具；9下滑板套；10一滑动框架；11一盖板；l2一刻度；13一连杆；l4一油缸；l5一水口箱；16—结晶器浸入式水口目前连铸大都采用浸入式水口加保护渣的保护浇注。浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动的状况，因而也直接关系到铸坯表面和内部质量。图2—13浸入式水口基本类型(a)单孔直筒形水口；(b)侧孔向上倾斜状水口；(c)侧孔向下倾斜呈倒Y形水口；(d)侧孔呈水平状水口图2-14两种箱式浸入式水口示意图（浇注大型板坯时使用）2.4结晶器结晶器是一个水冷的钢锭模，是连铸机的核心部件，称之为连铸设备的心脏。结晶器的作用：钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型，且均匀形成具有一定厚度的坯壳。结晶器采用冷却水冷却，通常称为一次冷却。(1)良好的导热性，能使钢液快速凝固。每lkg钢水浇注成坯并冷却到室温，放出的热量约为131410kJ／kg，而结晶器约带走5～10％，即67～134kJ／kg，若板坯尺寸为250×1700mm，拉速为lm／min时，结晶器每分钟带走的热量多达20万kJ。而结晶器长度又较短，一般不超过lm，在这样短的距离内要能带走大量的热量，要求它必须具有良好的导热性能。若导热性能差，会使出结晶器的铸坯坯壳变薄，为防止拉漏，只好降低拉速，因此结晶器具有良好的导热性是实现高拉速的重要前提。(2)结构刚性要好。结晶器内壁与高温金属接触，外壁通冷却水，而它的壁厚又很薄(仅有10~20mm)，因此在它的厚度方向温度梯度极大，热应力相当可观，其结构必须具有较大的刚度，以适应大的热应力。(3)结晶器结构要简单，便于制造和维护。为了能快速改变铸坯尺寸或快速修理结晶器，以提高连铸机的生产能力，现代结晶器都采用了整体吊装或在线调宽技术。(4)内表面耐磨性要好，以提高寿命。结晶器在高温状况下伴随有铸坯和结晶器内壁之间的滑动摩擦，因此结晶器内壁的材质应有良好的耐磨性和较高的再结晶温度。(5)重量要轻，以减少振动时的惯性力。为提高铸坯表面质量，结晶器的振动广泛采用高频率小振幅，最高已达400次／min，在高频振动时惯性力不可忽视，过大的惯性力不仅影响到结晶器的强度和刚度，进而也影响到结晶器运动轨迹的精度。对结晶器的要求：2.4.1结晶器的类型与构造按结晶器的外形可分为直结晶器：用于立式、立弯式及直弧形连铸机；弧形结晶器：用在全弧形和椭圆形连铸机从其结构来分管式结晶器：用于小方坯、圆坯及矩形坯连铸；组合式结晶器：用于大方坯、大矩形坯和板坯连铸。图2—21管式结晶器1一冷却水入口；2一钢液；3一夹头；4一冷却水出口；5一油压缸管式结晶器主要用于小方坯连铸机上。图2—22组合式结晶器结构图1一调厚与夹紧机构；2一窄面内壁；3一宽面内壁；4一结晶器外框架；5一振动框架；6一调宽机构图2—23宽度可调的板坯结晶器2.4.2结晶器的重要参数结晶器断面尺寸：结晶器断面尺寸应根据铸坯的公称尺寸来确定。由于铸坯冷却凝固收缩，尤其弧形铸坯在矫直时还会引起铸坯的变形，为此要求结晶器的内腔断面尺寸应比铸坯公称尺寸略大一些。作为一次冷却，结晶器长度是一个非常重要的参数。结晶器越长，在相同的拉速下，出结晶器坯壳越厚，浇铸安全性更好。然而，结晶器