连铸理论与工艺-板坯连铸

板坯连铸主讲教师：闵义2007.11连铸理论及工艺2第五章板坯连铸5.1、板坯连铸机的主要设备结构与特点5.1.1钢包回转台钢包回转台是现代连铸中应用最普通的运载和承托钢包进行浇铸的设备，通常设置于钢水接收跨与浇铸跨柱列之间。所设计的钢包旋转半径，使得浇钢时钢包水口处于中间包上面的规定位置。用钢水接收跨一侧的吊车将钢包放在回转台上，通过回转台回转，使钢包停在中间包上方供给其钢水。浇铸完的空包则通过回转台回转，再运回钢水接收跨。345A钢结构部分：钢结构部分由叉型臂、旋转盘与上部轴承座、回转环和塔座组成。B回转驱动装置：回转驱动装置由电动机、大速比减速机及回转小齿轮组成。回转小齿轮与上部轴承座的柱销齿轮相啮合。回转台的旋转频率通常不大于太1/60s，假如旋转频率太高，则在起动及制动时会使钢包内的钢水产生动荡，甚至溢出。6C事故驱动装置：钢包回转台一般都设计配有一套事故驱动装置，以便在发生停电事故或其他紧急情况而无法用正常驱动装置时，仍可借助于事故驱动装置将处于浇铸位置的钢包旋转到事故钢包上方。事故驱动装置通常是气动的，由气动马达代替电动机驱动大连比减速机及其他部分。D回转夹紧装置：回转夹紧装置是使大包固定在浇铸位置的机构，它一方面保护了回转驱动装置在装包时不受冲击，另一方面保证了正在浇铸钢包的安全。7E升降装置：为了实现保护浇铸，要求钢包能在回转台上做升降运动；当钢包水口打不开时，要求使钢包上升，便于操作工用氧气烧水口。同时钢包升降装置对于快速更换中间包也很有利。蝶型回转台的钢包升降装置，是根据杠杆原理设计的，它由一个叉臂、一个升降液压缸、两个球面推力轴承及导向连杆与支承钢结构组成。F称量装置：钢包称量装置的作用是用来在多炉连浇时，协调钢水供应的节奏以及预报浇铸结束前钢水剩余量，从而防止钢渣流人中间包。每套升降装置有4个称量传感器以及完整的称量系统。G润滑装置：钢包回转台的回转大轴承以及柱销齿圈啮合采取集中自动润滑，分别由两台干油泵及其系统供给。89105.1.2中间包车的用途和分类中间包的功能：中间包是钢包和结晶器之间的中转设备。使用中间包的目的是：减少钢水的冲击和飞溅，使钢沉平稳；钢水在中间包停留时使非金属夹杂物有机会上浮：在多流连铸机上，中间包起分流作用；在多炉连浇时、中间包可以贮存一定数量的钢水以保证在更换钢包时继续浇铸。中间包车是放置和运送中间包的设备：在浇铸前，中间包车载着预热好水口的中间包开到结晶器上方，对准结晶器中心位置即可开浇；浇铸完毕或发生事故不能继续浇铸时，中间包车可迅速离开浇铸位置。为实现多炉连浇可实施快速更换中间包的操作，每台连铸机通常配有两台中间包车．对称布置在结晶器两边。门形中间包车为普遍采用的形式。11中间包车应具有如下功能：在浇铸平台上能准确地向浇铸位置运载中间包；能快速更换中间包；便于中间包水口和结晶器对中，纵、横向微调方便、准确；在采用保护浇铸时，中间包具有升降机构，便于装卸浸入式水口；在结构上便于观察结晶器液面和保护渣的操作；承裁装置的构件能耐长时间的热负荷而不变形。12•门形中间包车的轨道铺设在浇铸平台上，并布置在结晶器内外弧的两侧：车子骑在结晶器的上方。•中间包车主要构成(见图2—3)由中间包车车体、走行装置、升降装置、对中装置、称量装置、长水口机械手、溢流槽及其台车、电缆拖链、润滑给脂装置及钥包操作用台架等组成。13141516A中间包车车体：中间包车车体是钢板焊接的框架结构，它有两个焊接的沟形梁，并与一个铰接安装的横向构件相联接。此种形式的车体车架短，能使中间包浸入式水口周围具有足够的空间，不阻挡视线，便于对结晶器内的钢水情况进行监视、在结晶器内取样、加保护渣以及去除结晶器内残渣等浇铸作业。17B走行装置：每台中间包车通常配备有两套电气机械走行传动装置，每套传动装置由一个交流马达、一个齿轮减速箱装置、一个联轴节和双闸瓦制动器组成这两套走行传动装置都布置在该中间包车背侧，并配备了防止钢水飞溅和热辐射的保护装置。同时，为该车走行配有四个双轨轮，每个双轨轮装有球面滚柱轴承。其中两个双轨轮与主传动装置相联接，起横向约束和导向作用。18C升降装置：升降装置是使中间包上升、下降的机构；此装置通常由支承着中间包的两个横向支承框架和4台滚珠丝杆千斤顶及其电气机械传动装置等组成。滚珠丝杆千斤顶分布于中间包车前后四个角，由一个AC马达和离合器、抱闸及齿轮传动装置共同组成，由一个单一的升降传动系统来驱动。19D对中及称量装置：中间包水口的安装位置中心线与结晶器厚度方向上的中心线往往是有误差的．当浇铸板坯厚度变化时，也要调整水口位置，因此，一般中间包车上都设有对中微调机构，在中间包车的前梁上设有两个对中传运装置，由马达驱动蜗轮蜗杆减速箱，再带动蜗轮蜗杆、丝杆千斤顶作水平移动，则丝杆推拉中间包横向支承框架在提升柱的辊子上做前后调整移动。20E钢包长水口操作装置:长水口操作装置，是将钢包长水口安装在钢包滑动水口上，并使其紧压在水口上的机构。该装置还可以对钢包长水口进行更换；浇钢时，长水口可以随钢包滑动水口的开闭而移动；F溢流槽及其台车:发生某些事故时，中间包内钢水会因液面过高而溢流。为了保护设备不受损坏，中间包上没有专门溢流口。在操作平台上，回转台的一个边根据高度不同还设有溢流包、溢流槽，溢流的钢水可直通事故钢包。中间包车的溢流槽是介于中间包溢流口与操作平台上的溢流槽之间的设备，它设置在溢流槽台车上。溢流槽台车有四个车轮，台车一端挂在中间包车的车架上．可以随中间包车行走。215.1.3板坯结晶器的用途和分类结晶器是连铸机的心脏。中间包的钢水注入到结晶器内，钢水在结晶器中初步凝结成铸坯的外形，生成一定厚度的坯壳，并被连续地从结晶器下口拉拔出去，进入二次冷却区。铸坯的外壳尺寸由结晶器的内腔尺寸决定；结晶器浇铸时的内腔尺寸是按照成品的板坯尺小要求在浇铸前调整好的。结晶器具有如下的性能：(1)有较好的导热性能，能迅速形成足够厚度的初生坯壳；(2)有良好的结构刚度和结构工艺性，便于加工制造，易于拆装和调整；(3)有较好的耐磨性及较高的热疲劳性；(4)重量轻，以便在振动时有较小的惯性力。222324结晶器铜板结晶器铜板分为宽面铜板与窄面铜板。结晶器铜板是直接影响结晶器寿命的重要零件。(1)具有良好的导热性；(2)具有足够高的强度和硬度．以减少结晶器铜板的扭曲变形和机械磨损，保证结晶器铜板形状的稳定性；(3)具有较高的再结晶温度以防止连铸过程中铜板的软化和变形；(4)具有较高的抗蠕变能力和较高的热疲劳强度。铜板一股采用磷铜、银铜、铬锆铜等铜合金。为了提高铜板的耐磨性和表面光洁程度，减少粘结和防止渗铜产生铸坯星状裂纹，在铜板表面进行镀层。直结晶器的宽面铜板与窄面铜板一般均为平面。弧形结晶器的宽面铜板一般为与浇铸半径相一致的弧面，窄面铜板的表面形状呈平直状态，其侧面为与宽面铜板相符合的弧面。铜板长度即为结晶器的长度，窄面铜板的宽度就是铸坯的厚度。浇铸不同厚度板坯时，需要更换结晶器的窄面。25结晶器足辊结晶器足辊设于结晶器的下方用以支撑和导向来自结晶器的铸流，分为宽面足辊和窄面足辊。足辊是结晶器重要部分，要求与结晶器有严格的对中，在振动时与结晶器一起振动。在结晶器与辊子之间及辊子与辊子之间设有冷却喷嘴，以对铸坯进行喷淋冷却。26结晶器调宽装置调宽装置是在结晶器的每个窄面中心线的上下两个部位各安装一套蜗轮丝杆伺服马达，并带有位置控制器。每一个蜗轮传动轴跟伺服马达相联接。在自动调宽时，结晶器两个窄边的4套蜗杆伺服马达传动装置驱动两个窄边相向或反向同速运行，实现调宽所要达到的宽度。可以在浇铸前将结晶器调整到所要求的宽度，也可以边浇铸边改变结晶器的宽度。27软夹紧装置软夹紧装置是在内弧宽面铜板与结晶器支撑框架之间安装的4个宽面夹紧装置。每个夹紧装置由1个液压缸、1个蝶形弹簧包、1个丝杆螺母、1个蜗轮蜗杆传动装置和1个测力计组成。上下两组液压缸可以独立调整压力，以满足因结晶器上部钢水和下部钢水静压力不同所需相应的对宽面铜板的夹紧力。上下两组液压缸所需的液压压力，各通过一组液压线路，并通过液压传输器和比例阀等液压设备来提供。28软夹紧装置的功能主要有以下四点：(1)浇钢时，提供必要的央紧力，使4块钢板紧靠在一起；(2)阻止因宽面受热膨胀而产生的铜板变形；(3)浇铸中调宽时，减轻夹紧力，以便窄面铜板在摩擦力尽可能小的情况下移动，以减少对铜板的刮伤；(4)使结晶器打开一个缝，以便于进行下面工作：1)上装引锭杆时，宽面铜板间有足够的间隙放入保护板避免铜板划伤；2)更换结晶器的窄面，以满足浇不同厚度的铸坯；3)清除结晶器铜板缝间夹杂物；4)浇次间，用高的速度调整结晶器宽度。29浇铸调宽时，要求软夹紧装置减少对内弧宽面铜板所施加的力，但并不是退开内弧宽面铜板，内弧宽面铜板几乎不动，只是通过液压抵消了部分弹簧夹紧力，使宽面对窄面铜板的夹紧力减少到稍稍高于钢水静压力，这既有利于侧面在摩擦力极小的状况下移动，又保证了结晶器内腔尺寸不发生额外的变化，同时也保证了浇铸过程的安全。软夹紧装置的工作原理是：通过手动操作蜗轮蜗杆及丝杆螺母传动装置对蝶形弹簧设定预紧力，使压力稍高于施加在结晶器内壁铜板上钢水静压力，把四块铜板紧靠在一起。再由液压缸调整施加在铜板上的弹簧力，来适应由于浇铸时调宽引起钢水静压力的变化而需要相应改变的夹紧力。测力计是专门用来测量夹紧力的，如加上反馈功能，则可形成一套闭环控制系统。30漏钢预报装置在结晶器内发生粘结性漏钢(初生坯壳与铜板发生粘连所致)前，此装置能预先发出警报，以便及时采取措施，防止漏钢事故的发生。在结晶器的四个面上，从一些螺栓的中心插入康铜丝(热电偶)，再与其他仪表相联构成漏钢预报装置。热电偶布置得越多，预报会越准确。315.1.4结晶器振动装置及快速更换台结晶器振动的作用及分类结晶器振动装置用于支撑结晶器并使其沿铸机半径作近似圆弧的上下住复振动。连续浇铸中一直进行这种振动，以防止坯壳与结晶器粘结而被拉裂并有利于保护渣在结晶器壁的渗透使结晶器得以充分润滑和顺利脱膜。对结晶器振动的技术要求是：(1)振动的方式能有效地防止因坯壳的粘结而造成拉漏事故；(2)振动参数有利于改善铸坯表面质量，形成表面光滑的铸坯；(3)振动机构能准确实现圆弧轨迹，不产生因过大的加速度引起的冲击和摆动；(4)设备的制造、安装和维护方便，便于处理事故，传动系统要有足够的安全性能。3233快速更换台结晶器及上述的振动发生机构和结晶器、零段等三台设备是一起被支撑在一个独立的基本台架里，这个台架称为快速更换台架(见图2-6)。它可以连同上述三种设备一起快速拆离铸机或安装在铸机上，以便作为一个总体部件进行维护或修理。在漏钢时，可以迅速处理事故，使结晶器、支撑导向段离线进行清理、维护，并对设备情况进行检查阅整。因此，快速更换台设备是连铸机构非常重要的部分，采用快速更换台可以大大提高铸机作业率。34355.1.5扇形段和拉矫机5.1.5.1扇形段和拉矫机的用途和特点扇形段和拉矫机的作用如下：(1)通过夹棍和侧导滚对带有液心的坯壳起支撑和导向作用，使其沿着预定的轨道前进，并限制它发生鼓肚变形；(2)在二次冷却区借助水或汽水的直接冷却，加速凝固；(3)牵引和矫直铸坯，(4)对引锭杆起导向和支承作用。按连铸工艺的要求，扇形段和拉矫机应具有如下特点：(1)二次冷却区支导装置在高温铸坯作用下有足够的强度和刚度；(2)结构简单、调整方便，能适应改变铸坯断面的要求，能快速处理事故；(3)能按要求调整二次冷却区水量，以适应改变铸坯断面、钢种、浇铸温度和拉坯速度的变化。365.1.5.2扇形段和拉矫机的分类对板坯连铸机，为便于加工制造、安装调整、加速处理事故，把二次冷却区分成若干个扇形段。在结晶器下口的一段，称为支撑导向段。支撑导向段有零段和格柵两种形式，格栅即冷却板式，零段为密排支撑辊式或多节辊式。零段以下的段称为扇形段，扇形段之后的则为拉坯机和矫直