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1、板坯连铸机结晶器研究学 院:成人教育学院 专 业: 冶金技术 学生 姓名: 学 号: 3210121XXXX 指导 教师: 摘要连铸机是现代冶炼生产过程中重要的生产设备，连铸生产线的引入能大大提高冶炼生产效率，降低工人的劳动强度，同时降低了成本，使冶炼生产跨进了一个崭新的时代。结晶器在连铸生产过程中起到了核心的不可替代的作用，组合式结晶器是结晶器进化过程中发展起来的一种，在现代连铸工业中得到了广泛的应用。在本说明书中，主要研究了直线式结晶器的组成、各部分工作原理，介绍了国内外结晶器的发展趋势，找出了现在连铸生产线中所使用的结晶器的不足和一些解决的办法。本文重点讨论了直线式结晶器的调宽机构和夹紧
2、机构，详细介绍了直线式结晶器中中的调宽装置的结构以及工作原理，进行了水箱的几何形状及主要构件的设计计算。关键词结晶器；调宽装置；水箱；足辊lw 目 录摘要II第1章 绪论51.1 结晶器概述51.2结晶器存在的问题81.3 结晶器使用前的安全检查81.4 本章小结9第2章 结晶器夹紧装置的选择计算102.1结晶器夹紧装置简介102.2结晶器夹紧受力分析及计算选择112.3结晶器宽边调整机构的安装132.4本章小结14第3章 结晶器调宽装置的选择计算153.1调宽装置简介153.2调宽装置的确定和基本参数的选择163.3调宽装置驱动选择183.4窄边调整机构的安装183.5本章小结20第4章 结
3、晶器铜板及水箱的选择计算214.1结晶器铜板的设计214.1.1结晶器长度的选择214.1.2结晶器断面尺寸和倒锥度234.1.3结晶器铜板材质及表面镀层的选择244.1.4铜板厚度计算254.1.5小结254.2水箱设计264.3本章小结27结论28参考文献29致谢30lw第1章 绪论1.1 结晶器概述 结晶器是连铸设备中的铸坯成型设备，人们称它是连铸机的心脏。它的功能是将连续不断地注入其腔内的高温钢液通过冷却壁强制冷却，到出其热量，使钢液在结晶器内逐渐凝固成所需的断面形状和一定厚度的坯壳，并是这种芯部仍为液态的铸坯不断的从结晶器的下口被拉出，进入二次冷却区。为保证坯壳不被拉漏以及不产生变形
4、和裂纹等缺陷，结晶器的性能对连铸机的性能对连铸机的生产能力和铸坯的质量都起到非常重要的作用。结晶器是非常重要的设备，结晶器为坯壳形成的最初阶段提供了冷却，几何形状和空间，连续的钢水通过结晶器内部的铜板强制冷却，逐步成型。这个过程是钢水(坯壳)与结晶器之间连续相对运动下进行的。因此结晶器一直承受着钢水静压力、坯壳和铜板间摩擦力钢水热量的传导等因素的影响，使结晶器始终处在机械应力和热应力综合作用下，工作条件极为复杂。结晶器在生产过程中，是否能够保证均匀强化的冷却，以及在机械应力和热应力的作用下不致产生变形，保证猪皮质量，降低溢漏率，提高结晶器使用寿命，因此一个良好的结晶器设计应该满足以下要求:(1
5、) 要有良好的均匀的导热性能。(2) 结构合理，并具有足够的刚性，能够在承受剧烈的温度变化时变形小，铜板内壁要有良好的耐磨性能。(3) 保证结晶器刚性的前提下，尽量减轻结晶器的重量，以便减小震动时结晶器的惯性力。(4) 结晶器结构尽量简单，可接近性好，便于制造安装和调整。(5) 冷却水路能自行离合。结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备之一。它的功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强制冷却，导出共热星，使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和坯壳厚度的铸坯。并使这种芯部仍为液态的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出，为其在以后的二次冷却区域内完全凝固创造条件。一个组合式结晶
6、器可以绕铸一流铸坯，也可以通过捅装件浇铸多流铸坯。板坯连铸机早期的结晶器是一个固定的模子，即一个结晶器对应“个板坯断面。20世纪70年代四壁组合式结晶器出现后，在个结品器上浇铸的扳坯宽度可以任意改变，而厚度可有级变化。在浇铸过程中可改变板坯宽度是8u年代的事情。到80年代不停机在线调厚已经在日本钢管公司福山6号机上实现。因此，组合式结晶器在连铸机发展史上具有重要意义。组合式结晶器的结构又可分为带支撑框架和不带支撑框架两大类。后者由于结构紧凑、重量轻，也有的厂家称为紧凑式结品器，近年来应用逐渐增多。结晶器主要由内、外弧冷却水箱与铜板的装配件，内、外弧足辊，左、右窄面水箱与铜板装配件，窄面足辊，调
7、宽装置，支撑框架紧装置，设备冷却水、二冷喷水及于油润滑配管等主要部件组成。带支撑框架的结晶器典型的是德国西马克公司生产的结晶器。在浇铸过程当中的调宽采用伺服电机。奥钢联工程技术公司液压缸伺服调宽结晶器，其最大特点也是没有支撑框架，但调宽的驱功力为液压缸:除此之外，还有几个特点:即结晶器窄面有4对足辊；结晶器带有支脚，存放时不用专门的存放台架。另外奥钢联工程技术公司为了节约昂贵的钢板，把传统板坯连铸机结晶器铜板背面20一26mm深的水槽变为浅而宽的水槽并移至支撑铜板的钢结构背板上，使结晶器传热冷却更加均匀且铜板厚度出45mm 减薄到27mm，从而降低了材料成本。这种结构又需要在铜板后焊接几百个钢
8、螺母以固定铜板。这样在定程度上又增加了加工成本。结晶器主要参数言:结晶器长度、调宽速度、结晶器水量和水流速、铜板厚度等。常规板坯连铸机因拉速低于薄板坯和中厚板坯连铸机，结晶器长度(均指冷却铜板长度)一般为700950mm，大部分为900mm，而薄板坯和中厚饭坯连铸机的结晶器长度在900一1200mm之间:浇铸过程中每侧的调宽速度一般为020mmmin。每侧最高达100mmmin.这是新日铁钢厂在80年代中期创造的。冷状态每侧调宽速度达200mmmin。结晶器水量为板坯断面周长20一3.0L(minmm)。大多数方坯连铸机的结晶器水量为板坯断面周长20一3.0L(minmm)。大多数板坯连铸帆的
9、结晶器为20L(minmm)，而福山6号饥宽面铜板为241L(minmm)。300mm厚度的窄面铜板为288L(minmm)。板坯连铸机结晶器的水流速度为710mmin。10m5min的水流速度是2001年才出现的。新结晶器的铜板厚度在2760mm之间，而多数在3950mm之间，27mm的铜板厚度是奥钢联发明的铜板和钢螺母焊接式结构中采用的。结晶器关键技术是:(1)结晶器倒锥度；(2)在线热状态调宽调锥度系统；(3)结晶器在线停机调厚；(4)高速浇铸时铜板冷却水高流速均匀传热冷却结构；(5)涡流式、电磁式、同位素式、浮子式、激光式、超声波式等各种；(6)漏钢顶报及热成僚系统；(7)结晶器铜板热
10、面温度控制系统及最低进水温度控制；(8)结晶器电磁搅拌和电磁制动；(9)一个结晶器烧多流铸坯的插装式结构。图2-1组合式结晶器俯视图图 2-2 组合式结晶器左视图1.2结晶器存在的问题 (1) 研发能力较低，对关键技术掌握较差，进口依赖程度较大，关键部件如铜板镀层，和精确调宽调后机构仍依赖于进口。大多数企业以生产为主，对于新技术的研究处于之后状态。(2) 连铸生产过程中，钢坯极易出现拉漏的情况，生产安全性较差，工人的工作环境较差，安全性较低。1.3 结晶器使用前的安全检查 结晶器安装上线前，在维护区应检查结晶器的装配、对中、运行、泄露情况、正确的安装和二次冷却喷嘴的喷雾情况。在结晶器到达操作区
11、前，检查和结果都应被记录下来，还应该完场下面的检查和操作:(1) 检查铜板表面的磨损、损伤和平整(2) 检查窄面和宽面间的缝隙(3) 检查窄面锥度的调节和结晶器的的宽度(4) 在窄面和宽面间检查结晶器的边缘缝隙，并使用硅橡胶正确密封(5) 检查结晶器的水密封性能(6) 检查结晶器盖是否在结晶器的正确位置(7) 在调节后，检查夹紧装置的功能和夹紧结晶器(8) 检查结晶器液面传感器的位置并校验，为传感器安装保护盖和接通冷却水(9) 通过调节机构的手动方式来检查宽度调节装置的运转(10) 检查供应管线(气体、液体)是否正确连接，包括密封性检查(11) 检查结晶器盖的正确位置、变形和耐火材料内衬的损坏
12、(12) 检查供水软管机检查喷嘴位置和喷雾形式(13) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊固定的紧密配合(14) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊的旋转(15) 检查结晶器与振动装置接触面的正确位置以及是否损坏(16) 检查结晶器固定螺栓可能的损伤在结晶器更换后，还要在结晶器上完成以下的检查和操作(1) 检查结晶器足辊到铜板下部边缘是否道道设计值(视觉检查，用一个直尺定位在宽面)(2) 通过过渡直尺来检查结晶器足辊到弯曲段第一个辊的对中(3) 检查第一个窄面足辊到铜板下部边缘的对中(4) 用结晶器锥度测量仪检查宽面锥度的对称性。1.4 本章小结 通过第二章的学习，我进一步加深了对连铸机以及结晶器的了
13、解。了解了结晶器的发展趋势和目前应用在国内外主流结晶器上的技术。对结晶器的设计工作做好了铺垫，为下一章的顺利进行做好了准备工作。lw 第2章 结晶器夹紧装置的选择计算2.1结晶器夹紧装置简介现代的板坯连铸机结晶器都采用宽面压窄面的结构，所以宽面板调整装置不能采用固定的支撑防止。因为窄边面板在浇铸过程中会受热膨胀，款面板对债面板即要有一定的事呀，防止接缝处漏钢，又要允许膨胀。原来使用的结晶器宽面调整装置时纯粹的电动机械调整装置，这种装置调整的精度较差，采用齿轮箱变速传动，寿命较短。后来随着液压技术的不断成熟，第二代结晶器跨面调整装置采用的是螺杆加蝶形弹簧加液压缸的形式，这种调整装置较第一种有了质
14、的飞跃，液压装置的引入大大提高了调整精度，但是蝶形弹簧在高温的工作条件下，很容易到达疲劳极限，因此这只能够宽面调整装置出现了自身无法突破的瓶颈。现如今，第三代宽边调整装置已经投入使用，如下图3-1所示。现在主要使用的是纯粹的液压调整装置。这种装置的引入大大提高了宽边调整的精度，调整装置的使用寿命大大延长，同时这种装置免去了机械调整和螺杆蝶形弹簧调整时所需要的润滑管路，大大精简了结晶器的设计，同时提高了工作人员的安全性，使结晶器的可接近性大大提高。图 3-1 加紧装置图 3-2 结晶器夹紧装置2.2结晶器夹紧受力分析及计算选择结晶器在连铸生产过程中，受的力非常复杂，因为结晶器的宽边钢板是弧线的，因此受力是变化的，在结晶器的设计过程中，工厂设计时遍采用的是计算机模拟结晶器内部受力情况。因此，我在本次毕业设计过程中只能通过简单的力学计算来得到结晶器宽边调整液压缸的受力情况。图 3-3 结晶器夹紧装置受力示意图钢水静压力计算= （3-1)式中 最大钢水静压力 结晶器压面到足辊中心线的距离 钢水密度
