炼钢机械： 连铸机械

第三章连铸机械•一、连铸工艺过程•1.定义：•将钢水连续不断地浇注到水冷结晶器内，凝固成一定坯壳厚度的钢坯连续地从结晶器内拉出，这种钢水连铸和钢坯连拉的过程的生产工艺即成为连续铸钢。•2.连铸工艺过程•以弧形连铸机为例介绍（介绍连铸机立面图）P183•钢包——回转台——中间罐——结晶器及振动器••——二冷段（弧形段/扇形段）——拉矫机——切割——堆码•钢水——结晶——二冷——拉矫——切割一、连铸工艺过程•3.连铸的优越性•低投入，高产出，高效益•简化钢坯生产过程，节省投资•节省能源，降低生产成本•提高金属收得率，降低金属损耗•提高钢坯质量，降低废品率二、连铸发展概况•（一）连铸技术主要发展•1.钢水处理方面5.坯型大型化炉外精炼、加钙、吹氩（氮）简化规格，按需切分，•搅拌真空脱气及保护浇注6.组合浇注连铸•2.连铸的钢种不断扩大一机能生产多种坯型•各种钢种包括特殊钢7.实现连铸连轧•3.不断提高钢坯质量采取短流程钢材生产工艺•采用电磁搅拌8.改进连铸机结构•4.生产能力不断提高简化整体布局，优化主要装置采用一机多流、多炉连浇，提高拉速•（二）连铸机机型与发展•各种机型图例介绍P197二、连铸发展概况•（三）我国连铸技术与设备的发展•1957：第一台立式上海试验研究•1958：第二台立式重庆工业生产•北京钢铁学院与重钢三厂•浇注170*250矩形坯，500t摆•动飞剪首次切断连铸坯•1959：第三台立式唐山钢厂北设总院•1960：试验弧形连铸机成功北京钢铁学院•1963：第一台弧形重庆工业生产•1964.6.241700弧形R=6m拉矫辊辊身1700•1200~1500*180板坯3流250*180方坯1500液剪三、连铸机主要参数•1.弧形连铸机性能参数：•铸坯形状与尺寸、拉速、弯曲半径、流数、冶金长度、生产率•2.铸坯断面•板、方、矩、圆、六角、八角、工字•确定原则：满足轧制或锻压坯料压缩比•普钢：Min：4~6特钢：Min：7~10•板坯宽厚比：1.2~1.4•断面越大越好•3.冶金长度•当坯壳厚度为成坯断面厚度一半时铸坯全部凝固，液芯的长度•即成为冶金长度。•Le=（H/2K）2V•H——铸坯厚度K——凝固系数V——拉速三、连铸机主要参数•4.拉坯速度•铸机每分钟拉出铸坯的长度m/min•铸机每分钟浇注出的铸坯质量t/min•拉速主要受限于钢水的凝固速度（影响铸坯出结晶器的厚度），拉速大，坯壳薄，钢水静压力作用易撑破坯壳而拉漏钢和引起铸坯内部疏松也和缩孔。•具体表现为：铸坯断面大小与形状、钢种铸•机类型、钢温•一般拉速与断面周长成正比，与铸坯断面积成反比。•V=l’K2/δ2•l‘——结晶器有效长度=l-0.1（m）l——结晶器长度•K——凝固系数δ——结晶器出口的结壳厚度三、连铸机主要参数•5.铸机弧形半径•考虑因素：固相矫直时弧形半径•液心矫直时弧形半径•多点顶弯矫直时弧形半径•**固相矫直时内弧表面受拉，外弧表面受压•弧形半径：R≥0.5H/[ε]l•R»（25~33.3）H•[ε]l——铸坯许用延伸率一般1.5~2%•H——铸坯厚度三、连铸机主要参数•6.铸机流数与生产能力•流数：z=G/TAVr•G——盛钢桶容量，t•T——一桶钢水允许浇注的时间T=（lgG-0.2）/0.3f•f——铸坯质量系数取10~16，质量高取小值•A——铸坯断面积•V——拉坯速度•r——铸坯密度•小时产量：Q=60zAVcr（t/h）•z——铸机流数A——铸坯断面积m2•Vc——平均拉速m/min，取（0.8~0.9）倍的工作拉速•r——铸坯密度t/m3•年产量：Y=8760C1C2C3C4Q（t）•8760=365*24——年日历小时C1——日历作业率C2——日浇注率•C3——成坯率C4——钢坯合格率四、连铸生产工厂设备•1.工厂布置•介绍典型连铸生产线的实例•车间平面布置•请同学介绍实习所见•2.组成设备•主体设备：盛钢桶及承载设备、中间包及转运设备、•结晶器及振动装置、二冷及支导设备（顶弯设备）、•拉矫机、引锭链的脱钩、存放、输送装置、切割设备•辅助设备：输送辊道、精整设备、推钢机、翻钢机、火焰清理机、•渣运机、打印机•工艺性设备：钢包吹氩（氮）装置、脱气装置、中间包修砌及烘烤设备•保护渣输送设备、结晶器润滑及冷却装置•自动控制及仪表装置：结晶器液面检测与显示装置、测温、测压、测速、称•重、测长装置、二冷辊缝检测装置、控制计算机四、连铸生产工厂设备•3.重点设备介绍•3.1浇注设备•请同学分析组成结构及作用•介绍盛钢桶回转台结构•P303~305•介绍中间包结构•P306~310四、连铸生产工厂设备•3.2结晶器及振动装置•（1）结晶器应满足的性能•*导热性好，促使铸坯快速凝固，形成足•够强度的坯壳•*刚性好，不易变形，保证铸坯形状规则•*工作面耐磨、抗热疲劳性好、寿命长•*重量轻，振动惯性小•*结构简单，拆装、调整方便，易制造与维护•（2）结晶器的传热原理•介绍P312图13-13.2结晶器及振动装置•（3）结晶器中钢水热量的释放•——钢水冷却到液相线释放的热量，据实验，每公斤钢水每降10C释放0.84KJ热量•——钢液在液相线凝固时释放热量•277.2KJ/Kg•——凝固的坯壳从结晶温度冷却到出结晶器时的温度，每下降10C，释放热量•0.67J/Kg•结论：钢水在结晶器中是单向传热，途径与热量比例为：钢水——坯壳26%——气隙71%——结晶器壁1%——冷却水界面2%•气隙是钢水向结晶器传热，影响凝固的主要障碍，消除办法：结晶器•带倒锥度，减小气隙形成3.2结晶器及振动装置•（4）影响结晶器传热的因素•结晶器内腔面积、结晶器的导热系数、•钢水温度、冷却水平均温度•结论：结晶器长度适当（铸坯与壁间气•隙原因要求）、尽力提高有效接•触面积；选导热好的材料；提高•冷却水流速而水压适当3.2结晶器及振动装置•（5）结晶器结构与特点•介绍典型结构P314~320•图13-3、13-15、13-7、13-9、13-10•材质：磷脱氧铜、紫铜，厚度在10~20，•HB80~90，内表面电镀铬•（6）结晶器尺寸•**倒锥度：上口断面面积——下口断面面积•———————————————*100%•上口断面面积*结晶其长度•套管式：-0.5%——-1%•板坯：窄面-0.5%——-1%•提问：倒锥度不当有什么后果？3.2结晶器及振动装置•**长度：•确定依据：保证铸坯出结晶器时有一定的坯壳厚度，•一般铸坯出结晶器下口坯壳厚度要大于•10~25mm•理论计算公式：l‘=vt=v（δ/k）2mm•实际取值公式：l=l’+（80~120）（考虑液面波动）•一般结晶器长度为600~900mm•**水缝面积：保证充分带走结晶过程中放出的热量（96%被水带•走），但水量不能过大，否则坯料会有裂纹，过小也•不行，否则会使坯料形成鼓肚或漏钢•Q=36A*v/（10000*l）（m3/h.m）•或A=（QL/v）*（10000/36）（mm2）•一般v=6~10m/s，进水压力0.29~0.59Mpa，水缝厚度为4~6mm。3.2结晶器及振动装置•（7）结晶器振动装置•A.工作方式：•同步振动——先结晶器与坯壳同步下降，•然后结晶器3倍速拉升•负滑脱振动——先结晶器下降快于坯壳下降，•然后结晶器3倍速拉升•正弦振动——结晶器按正弦规律运动•特点：结晶器与铸坯始终存在相对运动，运动中一段•速度大于拉坯速度具有脱模作用，冲击小，频率•可提高利于脱模减小铸坯振痕，结构简单（偏心机构）•控制系统简化，造价降低，维护方便3.2结晶器及振动装置•B.振动参数确定：•频率、振幅、驱动功率•讲读P323~325•C.振动机构：•讲读P326图13-18、13-19四、连铸生产工厂设备•3.3拉矫机•（1）拉矫力计算原理•存在拉力与矫直力•矫直力计算原理：全塑性矫直P349•拉坯力计算原理：考虑克服相关摩擦阻力（结晶器内阻•力、弯坯阻力、二冷辊阻力、矫直辊阻力、•切割阻力）•铸坯下滑力（有利拉坯）•（2）拉矫机设备构成•介绍四辊、五辊拉矫机P283~286四、连铸生产工厂设备•（3）拉矫新技术•压缩矫直：矫直的同时对铸坯表面施加•一定压力，减小凝固壳内层表面拉应力•多点矫直：小变形多次矫直•连续矫直：采取低的恒定的小应变率•四点反弯矫直P360图14-37