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1、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
2、铸机的表示方法,连铸机的规格表示如下： aRbc 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-(150200)mm,举例,(1) 3R5.25240表示此台连铸机为3机，弧形连 铸机，其圆弧半径为525m，拉坯辊辊身长度为240mm。 (2) R102300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-(150200)=(2150 2100)
3、 mm。即可浇铸板坯的最大宽度为2150 2100mm。 (3) R34612350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：70 mm 70 mm200 mm200 mm； 大方坯：200 mm200 mm450 mm450mm； 矩形坯：150 mm100 mm400 mm560mm; 板坯：150 mm600 mm300 mm 2640mm; 圆坯：D80 mm450 mm。 铸坯断面尺寸的确定应考虑轧机咬入能力、
4、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mmin，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=78 tm3)，tm3； B-铸坯宽度，m； D-铸坯厚度，m,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，mmm/min。小方坯：K=6585；大方坯(矩形坯)：K=5575；圆坯：K=4555。 上式只适用于大、小方坯、矩形坯和圆坯。,b 用铸坯
5、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，mmmmin。,C 最大拉坯速度,式中 最大拉坯速度，mmin； Lm结晶器有效长度(结晶器长度一l00 mm)，mm； Km结晶器内钢液凝固系数，mmmin1/2； (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
6、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2040。在通常浇注条件下，钢液在中间包内应停留810min，才能起到夹杂物上浮和稳
7、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，
8、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
9、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213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l kg钢水浇注成坯并
10、冷却到室温，放出的热量约为131410kJkg，而结晶器约带走51 0，即671 3 4kJkg，若板坯尺寸为2 5 01 7 00mm，拉速为l mmin时，结晶器每分钟带走的热量多达2 0万kJ。而结晶器长度又较短，一般不超过l m，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1020mm)，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
11、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4 00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
12、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221 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222 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223 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
13、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，结晶器过于长的话，冷却效率就降低。目前世界上通常采用的结晶器长度有两种，即700mm和900mm。,结晶器长度,结晶器长度 确定结晶器长度的主要依据是铸坯出结晶器下口时的坯壳最小厚度。若坯壳过薄，铸坯就会出现鼓肚变形，甚至拉漏。 结晶器长度的计算如下： 结晶器有效长度(结晶器容纳钢水的长度)的确定： 钢水在结晶器中停留时间与铸坯出结晶器坯壳的厚度关系，由凝固定律可知： 式中 v 拉坯速度，m/mi
14、n; Lm结晶器有效长度，mm； Km结晶器内钢液凝固系数，mm/minl1/2； 出结晶器下口坯壳厚度， mm ；一般应有1025。 在实际生产中钢液面距结晶器上口有80120 mm的距离，故结晶器的长度为：,结晶器锥度 由于铸坯在结晶器内凝固的同时是伴随着体积的收缩，因此，结晶器铜板内腔必须设计成上大下小的形状，即所谓的结晶器锥度。 结晶器锥度分为宽度方向和厚度方向两种。 宽度方向锥度：结晶器宽度方向的锥度比厚度方向上的锥度更为重要。因此，通常所说的结晶器锥度就是指结晶器宽度方向的锥度。 铸坯的收缩与拉速有关，从理论上讲，结晶器锥度应根据拉速变化而变化。,*结晶器为什么要有锥度? 答：在结
15、晶器中钢水由于受到冷却而形成一定形状的坯壳，随着铸坯不断下移，温度也不断下降而收缩，在结晶器与坯壳砑问形成间隙，称气隙。由于气隙的存在降低了冷却效果，同时由于坯壳过早的脱离结晶器内壁，在钢水静压力作用下坯壳会产生变形。因此结晶器内腔设计要有锥度，而且是上大下小的倒锥度，以减少气隙。,结晶器宽度 结晶器宽度的设计要考虑从液态钢液完全凝固以及冷却到常温铸坯所有收缩量。根据钢的成分以及连铸机型等因素确定，总的收缩取1.3%2.5%为宜，普通深冲钢可取1.5%。,2.4.3 结晶器材质与寿命 a 结晶器内壁材质 由于结晶器内壁直接与高温钢液接触，要求其内壁材质导热系数要高，膨胀系数要低，在高温下有足够
16、的强度和耐磨性；塑性还要好，易于加工。 目前使用结晶器材质主要有两大类： (1)铜合金。在铜中加入含量为0.080.12的银，就能提高结晶器内壁的高温强度和耐磨性。在铜中加入含量为05的铬或加入一定量的磷，可显著提高结晶器的使用寿命。还可以使用铜一铬一锆一砷合金或铜一锆一镁合金制作结晶器内壁，效果都不错。 铜银合金成份为：Cu 99.5，Ag0.070.1。加银的目的是为了提高铜板的再结晶温度，当含银量在0.080.1时再结晶器温度为318326(比普通铜板提高5 0)，高于它的工作温度，在正常冷却条件下结晶器内壁工作温度为250320，这样可以防止再结晶。 (2)铜板镀层。在结晶器的铜板上镀0.10.15 mm厚的镀层，能提高耐
