连铸机主要参数的确定

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1、连铸机主要参数确定连铸机主要参数确定张玉宝张玉宝机械工程学院机械工程学院2010年年2021/6/1618-4 8-4 弧形铸机主要参数的计算与确定弧形铸机主要参数的计算与确定一：连铸机的生产能力一：连铸机的生产能力 影响连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连影响连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连浇炉数、流数、断面尺寸、作业率等。浇炉数、流数、断面尺寸、作业率等。 设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要决定设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要决定于作业率和拉速。于作业率和拉速。 一包钢水允许的最长浇注时间可用经验公式计一包钢水允许的最长浇注时间可用经验公式计算：算：其中：其中：G G：钢包容量（

2、：钢包容量（t t） f f: : 铸坯质量系数；其值为铸坯质量系数；其值为10-15 10-15 。2021/6/1621.1.连铸机的生产能力连铸机的生产能力浇铸能力浇铸能力Q Q： 指每分钟注入结晶器内的钢水重量指每分钟注入结晶器内的钢水重量式中：式中：n: n: 铸机流数铸机流数 F F：铸坯断面积；：铸坯断面积；m m2 2 v vg g：拉坯速度；：拉坯速度；m/minm/min ：铸坯比重；普碳钢：铸坯比重；普碳钢7.8t/m7.8t/m3 32021/6/1632 2）连铸机的作业率）连铸机的作业率为提高作业率，必须采用多炉连浇。为提高作业率，必须采用多炉连浇。按年浇注时间计算

3、作业率按年浇注时间计算作业率式中：式中：A A0 0: : 年浇注时间；年浇注时间；h h A A1 1：年日历时间；：年日历时间；8760h8760h 2021/6/1643 3）连铸机的年产量）连铸机的年产量YaYa：式中：式中：G: G: 一包钢水的重量；一包钢水的重量；t t N N：平均连浇炉数（一个浇注周期的炉数）：平均连浇炉数（一个浇注周期的炉数） F Fv v：铸坯收得率；可取：铸坯收得率；可取95-96%95-96% ：连铸机作业率；可取：连铸机作业率；可取70-80%70-80% T T1 1：浇铸周期的时间：浇铸周期的时间2021/6/1652.2.连浇炉数：连浇炉数：一

4、般设计采用连浇炉数为一般设计采用连浇炉数为3-43-4炉。炉。3.3.浇注时间浇注时间 ： 式中：式中：G: G: 平均每炉产钢量；平均每炉产钢量；t t B B、D D：铸坯宽度、厚度；：铸坯宽度、厚度； ：铸坯密度；：铸坯密度； v v：拉坯速度；：拉坯速度；m/minm/min N N：流数：流数2021/6/1664 4：连铸机流数：连铸机流数 n n ： 为了把一包钢水在规定时间内浇完，有时需为了把一包钢水在规定时间内浇完，有时需同时浇几根钢坯，钢坯的根数即铸机的流数。同时浇几根钢坯，钢坯的根数即铸机的流数。式中：式中：G: G: 钢包容量；钢包容量；t t T T：钢包允许的浇注时

5、间；：钢包允许的浇注时间；min min S S：铸坯断面积；：铸坯断面积； m m2 2 v v：拉坯速度；：拉坯速度；m/minm/min ：铸坯比重；：铸坯比重；t/mt/m3 32021/6/167二：弧形铸机参数计算二：弧形铸机参数计算1.1.铸坯断面铸坯断面主要设计参数有：主要设计参数有：主要设计参数有：主要设计参数有：铸坯断面、冶金长度、拉坯速度、铸坯断面、冶金长度、拉坯速度、铸机弧形半径、连铸机流数等。铸机弧形半径、连铸机流数等。 是铸机机械设备设计的主要依据，是决定设是铸机机械设备设计的主要依据，是决定设备性能和尺寸的基本因素。备性能和尺寸的基本因素。 铸坯断面尺寸规格是确定

6、连铸机机型和功能的设计依铸坯断面尺寸规格是确定连铸机机型和功能的设计依据，铸坯断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材据，铸坯断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材产品规格和产品质量等因素的制约。产品规格和产品质量等因素的制约。2021/6/168铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围：铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围：小方坯：小方坯：70707070160160160160大方坯：大方坯：200200 200200 450450 450450矩形坯：矩形坯：100150 100150 400560 400560板坯：板坯：150600 150600 3002640 3002640圆坯：圆坯：80 8

7、0 450 4502021/6/1692021/6/16102.2.冶金长度冶金长度 冶金长度：从结晶器液面到铸坯全部凝固为止，冶金长度：从结晶器液面到铸坯全部凝固为止， 铸坯中线距离称为冶金长度。铸坯中线距离称为冶金长度。1 1）冷凝公式）冷凝公式坯壳厚度与冷却强度和冷凝时间有关，由实验可得：坯壳厚度与冷却强度和冷凝时间有关，由实验可得：式中：式中：坯壳厚度；：坯壳厚度； mm mm k k：冷凝系数；：冷凝系数；mm/minmm/min0.50.5 t t：冷凝时间；：冷凝时间；minmin2021/6/16112 2）冶金长度：）冶金长度：当当 时，铸坯全部凝固。（时，铸坯全部凝固。（H

8、为铸坯厚度为铸坯厚度）若：拉坯速度为若：拉坯速度为v，全部凝固所经历的时间为：，全部凝固所经历的时间为：则有：则有：影响冶金长度的因素有：铸坯厚度、拉坯速度、冷凝强度影响冶金长度的因素有：铸坯厚度、拉坯速度、冷凝强度2021/6/16123.3.拉坯速度拉坯速度拉坯速度拉坯速度拉坯速度拉坯速度：连铸机每分钟拉出铸坯的长度。（连铸机每分钟拉出铸坯的长度。（m/min) 结晶器出口处坯壳厚度为：结晶器出口处坯壳厚度为：（mm）若结晶器的有效长度为若结晶器的有效长度为 ，拉速为，拉速为 : 则：式中：式中： ：为结晶器有效长度。：为结晶器有效长度。2021/6/1613将将 带入有：带入有：若取：若

9、取：则最大拉坯速度为：则最大拉坯速度为：（ ：为安全坯壳厚度）：为安全坯壳厚度）安全坯壳厚度通常为：安全坯壳厚度通常为：方坯：板坯、扁坯：2021/6/16144.4.连铸机弧形半径连铸机弧形半径连铸机弧形半径指铸机的连铸机弧形半径指铸机的外弧外弧半径。半径。 当铸机弧形半径大时，铸机高度增加，重量增加；当铸机弧形半径大时，铸机高度增加，重量增加；当铸机弧形半径小时，铸机尺寸、重量变小，但过当铸机弧形半径小时，铸机尺寸、重量变小，但过小的弧形半径在矫直时由于延伸率过大而产生裂纹。小的弧形半径在矫直时由于延伸率过大而产生裂纹。因此，铸机弧形半径大小应针对不同的铸坯断面，浇因此，铸机弧形半径大小应

10、针对不同的铸坯断面，浇铸的钢种等因素，选择最佳半径，其值大小可根据理铸的钢种等因素，选择最佳半径，其值大小可根据理论计算来确定。论计算来确定。2021/6/16151.1.固相矫直时连铸机弧形半径计算固相矫直时连铸机弧形半径计算固相矫直：固相矫直： 在矫直区铸坯必须全部凝固，在此条件下矫在矫直区铸坯必须全部凝固，在此条件下矫直称固相矫直。直称固相矫直。在确定铸机弧形半径时，必须满足条件：在确定铸机弧形半径时，必须满足条件：（1 1）铸坯由矫直而产生的应变不应超过许用值；）铸坯由矫直而产生的应变不应超过许用值；（2 2）在矫直区必须全部凝固；）在矫直区必须全部凝固；2021/6/16162021

11、/6/16172021/6/16182021/6/16191) 1) 由应变确定铸机半径：由应变确定铸机半径：则有则有： ； (m) 式中：式中：固相矫直许用应变。主要取决于浇铸钢种、 铸坯温度及对铸坯表面质量多要求等。普通碳钢、低碳钢：普通碳钢、低碳钢：将此值代入，则有：将此值代入，则有：2021/6/16202) 2) 校核铸坯是否完全凝固：校核铸坯是否完全凝固：. .铸坯中线距离铸坯中线距离 L Lc c 有：有：( ( ：结晶器有效长度：结晶器有效长度) )为使铸坯进入矫直区时全部凝固，必须有：为使铸坯进入矫直区时全部凝固，必须有：即：即：2021/6/16212.2.液心矫直弧形半径

12、的计算液心矫直弧形半径的计算1）因固相矫直不可能实现高拉速，为提高铸机生产能 力，提出带液矫直方法。2）随着拉速的提高，连铸坯带液心通过矫直点，而两 相区界面坯壳的强度和允许应变极低，如果采用单 点矫直，势必产生内裂。因此，开发了多点矫直技 术，将总的应变分散 到每一矫直点的应变分量中去。3）每矫直一次，铸机弧形半径大一次，直到矫直为止， 因而在矫直过程中采用多个半径：2021/6/16224）矫直次数的确定由由R0 0矫直到矫直到R，总的应变，总的应变为：为：矫直次数矫直次数n为：为：一般取一般取35次。次。2021/6/1623液心一点矫直液心一点矫直2021/6/16242021/6/1

13、6252021/6/1626理想弯曲变形理想弯曲变形内弧坯壳伸长内弧坯壳伸长外弧坯壳缩短外弧坯壳缩短中性轴线与几何中心重合，长度不变中性轴线与几何中心重合，长度不变矫直变形时内弧坯壳两相区为矫直变形时内弧坯壳两相区为易裂区易裂区2021/6/1627矫直应变矫直应变计算计算2021/6/1628经过验证带液心一点矫直可经过验证带液心一点矫直可能出现裂纹能出现裂纹/出现很大的弧形出现很大的弧形半径半径2021/6/1629液心多点矫直液心多点矫直模型模型2021/6/16302021/6/16312021/6/16322021/6/1633取任意取任意两个矫两个矫直段分直段分析析2021/6/16342021/6/1635基本公式讨论铸坯厚度铸坯厚度H的影响的影响,H Rk+1 ,即每次矫直即每次矫直,半径半径变化小变化小,矫直次数增加矫直次数增加坯壳厚度的影响坯壳厚度的影响,进入矫直区坯壳厚度与拉坯速进入矫直区坯壳厚度与拉坯速度有关度有关,v 即每次矫直即每次矫直,半径变化小半径变化小,矫直次数增加矫直次数增加2021/6/16362021/6/16372021/6/16382021/6/1639多点顶弯与矫直计算原理相同多点顶弯与矫直计算原理相同2021/6/1640谢谢谢谢2021/6/1641 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！