《连铸工艺与设备》ppt课件

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1、1/74,连铸工艺与设备 2. 连铸的工艺流程与设备,课程编号：01014901 课程类型：选修课 学 时： 32 学 分：2 开课对象：材料成型及控制工程专业本科生 先修课程：认识实习、机械设计、金属学、生产实习 2011.3.22,2/74,2.1 连铸机的工艺流程,由炼钢炉炼出的合格钢水经炉外精炼处理后，用钢包运送到浇铸位置注入中间包，通过中间包注入强制水冷的铜模结晶器内。 结晶器是无底的，在注入钢水之前。必须先装上一个“活底”，它同时也起到引出铸锭的作用，这个“活底”就称为引锭杆。注入结晶器的钢水在迅速冷却凝固成形的同时，其前部与伸入结晶器底部的引锭杆头部凝结在一起。引锭杆的尾部则夹持

2、在拉坯机的拉辊中，当结晶器内钢水升到要求的高度后，开动拉坯机，以一定的速度把引锭杆(牵着铸坯)从结晶器中拉出。,3/74,2.1 连铸机的工艺流程,为防止铸坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉坯阻力，在浇铸过程中既要对结晶器内壁润滑又要它做上下往复振动。 铸坯被拉出结晶器后，为使其更快地散热，需进行喷水冷却，称之为二次冷却，通过二次冷却支导装置的铸坯逐渐凝固。这样，铸坯不断地被拉出，钢水连续地从上面注入结晶器，便形成了连续铸坯的过程。 当铸坯通过拉坯机、矫直机(立式和水平式连铸不需矫直)后，脱去引锭杆。完全凝固的直铸坯由切割设备切成定尺，经运输辊道进入后步工序。,4/74,图1-1 弧形连铸工艺流

3、程和设备 1-钢包；2-中间包；3-结晶器及振动装置；4-电子搅拌器；5-二冷区支导装置；6-拉矫机；7-切割装置；8-辊道；9-坯料,5/74,弧形连铸工艺流程和设备,6/74,2.2 连铸设备组成简介,主体设备主要包括：浇铸设备钢包运载设备、钢包回转台、中间包及中间包小车或旋转台、结晶器及振动装置、二次冷却装置、拉矫装置、引锭链、脱锭与引锭链存放装置；切割设备火焰切割机与机械剪切机(摆式剪切机、步进式剪切机等)。 辅助设备主要包括：出坯及精整设备辊道、拉(推)钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表结晶器被面测

4、量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。,7/74,连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态变成液-固态，又变成固态的全过程。其间进行着一系列比较复杂的物理与化学变化。显然，连续铸钢具有连续性强、工艺难度大和工作条件差等特点。因此生产工艺对机械设备提出了较高的要求，主要有：设备应具有抗高温、抗疲劳强度的性能和足够的刚度，制造和安装精度要高，易于维修和快速更换，要有充分的冷却和良好的润滑等。,2.2 连铸设备组成简介,8/74,连铸工艺和设备,9/74,钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动

5、控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成(回转部分、固定部分、润滑系统和电控系统)。 回转部分由回转环、“H”型回转臂、钢包升降装置、加保温盖装置以及回转驱动装置所组成。由于回转速度较低(0.51r/min)，速比大，所以回转驱动的大齿轮广泛采用柱销齿圈，它结构简单、维修方便、造价低廉。,2.2.1 钢包回转台(数量1台),10/74,钢包回转台,11/74,钢包回转台,12/74,钢包升降有电机驱动和液压驱动两种形式，升降行程0.6lm，升降速度0.52m/min。 回转固定装置的作用是保证钢包在浇注时有准确定位，并不致在外力冲击下产生位移。 由于偏载和回转造成巨大的倾翻力矩，通过地脚螺栓传递到

6、基础上，因此必须高度重视地脚螺栓的设计。通常将地脚螺栓和锚固框架组成一个整体结构，以抵抗强大的倾翻力矩。为使地脚螺栓在变载荷下不致于松动，可使用预应力高强度螺栓。,2.2.1 钢包回转台,13/74,钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。,2.2.1 钢包回转台,14/74,在变频器的容量

7、选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的S曲线加速功能，通过调整S曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过PLC判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。 旋转方式：顺时针、逆时针、旋转。,2.2.1 钢包回转台,15/74,钢包回转台按转臂旋转方式不同，可分为两大类：一类是两个转臂可各自作单独旋转，另一类是两臂不能单独旋转。这种型式的回转台操作灵活，但结构复杂，制造和维修困难，制造成本高。这种、型式由于两个转臂可各自独立旋转，因而可以实现一个转臂在一边浇注钢水的同时，另外一个转臂能够在任何角度上接受钢

8、包。但这种型式只有在工艺上有特殊要求时才采用。,2.2.1 钢包回转台,16/74,功能 钢包回转台将从精炼跨接受的钢包回转到浇注跨，为连铸机提供钢水，实现多炉连浇，提高连铸机作业率。 位置 位于浇铸平台的混凝土基础上。,2.2.1 钢包回转台,17/74,中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。 中间包是连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。通常认为中间包起以下作用： 1) 分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。,2.2.2

9、 中间包,18/74,2) 连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。 3) 减压作用。盛钢桶内液面高度有56m，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。,2.2.2 中间包,19/74,4) 保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。 5) 清除杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。 中间包烘烤上升下降，中包车

10、右行，前后，上下,2.2.2 中间包,20/74,中间包是钢包与结晶器之间的中间贮存容器，它有贮钢、稳流、缓冲、分流(多流连铸机)和分渣的作用，是实现多流连浇的基础。 中间包是由钢板焊结的壳体，其内衬有隔热层；永久层和工作层，近年来为提高中间包使用寿命，在工作层上喷涂一层1030mm厚的碱性耐火材料涂层。为了钢水保温，在上部设置有中间包盖。 中间包容量一般取钢包容量的20%40%，为了多炉连浇，中间包容量还必须大于更换钢包期间浇注的钢水量。中间包钢水深度为6001000mm。 中间包形状有长方形、三角形等。,2.2.2 中间包的结构特点,21/74,二流方坯连铸机中间包,22/74,功能 中间

11、包车用于把中间包从预热位置运到浇注位置或从浇注位置运到预热位置，中间包车可以升降及横向微调对中中间包，以便使浸入式水口与结晶器对中并插入结晶器内。 位置 在浇铸平台上。,2.2.3 中间包车(数量2台),23/74,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) 运行功能：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； 2) 升降和微调功能：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； 3) 使钢水溢流出去的功能：在浇钢过程中偶遇事故时，需将中间包中钢水放掉；,2.2

12、.3 中间包车结构特点,24/74,4) 称量功能：浇钢过程中，中间包中钢水重量应能显示。 根据以上工艺对中间包车的要求，在中间包车结构上应设置有：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。,2.2.3 中间包车结构特点,25/74,功能 分配从钢包流出的钢水到结晶器，并且稳定和纯净钢水。盖能减小钢水的温降。 位置 在中间包小车上。,2.2.4 中间包及盖(数量2台),26/74,滑动水口是安装在钢包和中间包底部以实现调节钢水流量的装置。下图为中间包滑

13、动水口，它安装在中间包底部，通过液压缸8带动活动滑板2移动，从而使它与上下固定滑板1、3进行相对错位来实现调节钢流。,2.2.5 滑动水口,中间包滑动水口示意图 l一上固定滑板；2活动滑板；3一下固定滑板； 4一浸入式水口；5一滑动水口箱体；6结晶器； 7一连杆；8液压缸；9一中间包,27/74,滑动水口的主要特点是减少了工作件与钢水的接触面，极大地改善了用以控制钢流的耐火材料的使用条件，因此它工作安全可靠，使用寿命长，能精确控制钢流，有利于实现远距离操作和自动控制。滑动水口还可实现封闭浇注，防止钢水二次氧化，改善铸坯质量。,2.2.5 滑动水口,28/74,功能：浇铸过程中能自动或手动控制钢

14、液的流量。 位置：在中间包上。,2.2.6 中间包塞棒机构(数量8套),塞棒机构 l一拨杆，2一升降杆，3横梁； 4一塞棒砖支承杆；5一扇形齿轮16一调整机构,塞棒控制是通过塞棒控制机构控制塞棒上下运动，以达到开闭水口调节钢水流量为目的，塞棒机构如左图所示，通过操纵拨杆1使扇形齿轮5转动，带动升降杆2上下移动，从而带动横梁3和塞杆上下运动，以达到关闭和开启水口调节钢水流量的目的。,29/74,功能 在塞棒控制失效情况下(有结晶器溢流的危险)截断中间包水口。 位置 在中间包底面。,2.2.7 事故闸板(数量8套),30/74,功能 在钢包和中间包之间将长水口氩封环装在钢包滑动水口下，防止钢水氧化

15、。 位置 放置在中间包车上。,2.2.8 钢包长水口机械手(数量2套),31/74,在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。,2.2.9 结晶器,32/74,功能 收集和存放渣以及从中间包溢流出来的钢水。保护钢包回转台，中间包车，结晶器。 位置 在浇铸平台上。 结构 溢流箱位置靠近浇铸时的中间包，收集从中间包溢流槽中流出的钢水。两个渣箱位于中间包停放位置的下面，收集渣和滴下来的钢液。溜槽放置在钢包事故旋转的范围中，收集从钢包滑动水口流出的钢水。这三个设备都由钢板焊接成，内衬耐火材料。,2.2.10

16、 事故保护装置,33/74,二冷室设置在浇铸平台下。二冷室用做收集铸坯冷却过程中产生的蒸汽以便于蒸汽的排出。二冷室上有多个开孔连接蒸汽排出系统。,2.2.11 二冷室,2.2.12 结晶器和足辊,数量4 套 1) 功能 结晶器使钢水生成带液芯的坯壳。足辊起托住坯壳，并按规定的半径导向坯壳。 2) 位置 插在振动台上结晶器的支承壳座中。,34/74,功能 通过振动台支撑结晶器，使结晶器沿相应于浇铸半径的弧度作弧形振动。 位置 在结晶器外部，浇铸平台下。,2.2.13 结晶器液压振动装置(数量4套),35/74,功能 支撑和导向结晶器与拉矫机之间的铸坯和开浇时的引锭杆。 位置 结晶器与拉矫机之间。 结构 二冷固定扇形段由支撑框架，热保护装置，外弧支撑辊，内弧压辊确保各种铸坯的冷却控制。此扇形段为固定段。,2.2.14 二冷固定扇形段 (数量4套),36/74,在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。