连铸工艺、设备--01连铸设备及主要工艺参数

第一章连铸设备及主要工艺参数§1—1连铸机生产能力一.连铸机产量计算1.小时产量：P=60BDVρηNB—铸坯宽度，ｍ；D—铸坯厚度，ｍ；V—拉速，ｍ∕min；ρ—铸坯密度，取7.6～7.7t∕m3；N—流数。2.平均日产量：A=3.平均年产量：⑴Q=365AY⑵Q=24×60×(365－H)YGη1η2nW／TQ—连铸机的生产能力，ｔ∕（台·ａ）；Y—连铸机作业率，％；G—每炉的钢水量，ｔ；TnG1440H—集中检修时间，天；W—连铸机台数；T—连铸机平均浇铸周期，min；ｎ—平均连浇炉数，炉；η1—金属收得率，％；η2—铸坯合格率，％。二.铸坯断面选择原则：1.根据轧材需要的压缩比确定；2.连铸机生产能力和炼钢能力合理匹配；3.根据轧机组成、轧材品种和规格来确定；4.要适合连铸工艺要求。连铸坯形状和尺寸：小方坯：70mm×70mm～200mm×200mm大方坯：200mm×200mm～450mm×450mm矩形坯：150mm×100mm～400mm×630mm板坯：150mm×600mm～300mm×2640mm圆坯：Ф80～450mm三.连铸机流数N=G／τFVρG—钢包容量，ｔ；F—铸坯断面面积，m2；V—铸坯的平均拉速，ｍ∕min；τ—钢包浇铸时间，min；ρ—冷坯密度，7.6～7.7t∕m3。四.连铸机的作业率连铸机的实际作业时间＝钢包开浇起至切割完毕的时间＋浇铸准备时间＋正常开浇等待的时间％）日历时间（）铸机实际作业时间（连铸机作业率（％）＝100hh五.金属收得率η1＝W1∕G1×100%η2=W2∕W1×100%η=η1η2=W2∕G1×100%η1—钢水收得率，％；W1—浇铸所得到的全部铸坯量，ｔ；G1—钢水重量，ｔ；η2—铸坯合格率，％W2—合格铸坯量，ｔ；η—金属收得率，％。六.浇注时间τS=G∕BDρVN连铸钢水金属平衡图：七.准备时间指从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇注时完成结晶器内引锭头的密封为止所需的辅助操作时间。1.尾坯封顶及拉出尾坯：10～12min。2.清理连铸机：6～8min。3.送入引锭杆：上装：2min。下装：3～4min。4.填塞引锭头：方坯：5～7min。板坯：8～10min。5.中间包车到位：2～3min。6.钢包定位并装长水口：2～3min。7.向中间包注钢水：2min。总的准备时间：30～45min。八.连浇炉数为提高连浇炉数，应做的以下几点：1.转炉、电炉冶炼周期与连铸机的浇铸周期必须严格的匹配，才能实现连浇；2.连铸拉漏率低，使连浇炉数增加；3.采用高级耐火材料，有利于提高连浇炉数；4.连铸机设备始终处于良好状态，是实现多炉连浇的保证条件。金属损失和多炉连浇的关系（220ｔ）§1—2连铸机的基本参数计算一.拉速设计拉坯速度：连铸机每一流单位时间拉出铸坯的长度。m∕min浇注速度：连铸机每一流单位时间拉出铸坯的重量。t∕min1.拉速的确定凝固定律：δ=Kδ：凝固层厚度。mmt：凝固时间。mink：凝固系数。mm∕min1∕2t①按结晶器出口处坯壳厚度计算由凝固定律可知，结晶器出口处最小坯壳厚度：δmin=Km·＝Km·则：Vmax＝·Lm式中Km—结晶器内钢的凝固系数，mm∕min1∕2，可取Km＝20mm∕min1∕2。Lm—结晶器有效长度。mmtmaxVLm2min2mk②按铸机冶金长度计算Vmax＝·Lc③按经验公式计算V=f·L′∕A式中A：铸坯横断面积。.L′：铸坯断面周长f：系数。与钢种、铸坯形状、结晶器参数、冷却制度等有关。方板坯取45～60,圆坯取35～45。小断面取上限，大断面取下限。224Dk2.影响拉速的因素①钢种的影响钢种拉速原因奥氏体不锈钢V较大高温塑性好、强度高高碳钢、铁素体不锈钢、V较低高温塑性差、强度低低合金钢轴承钢、高速钢、v更低导热性差、凝固范围宽、硅钢对裂纹敏感性强⑵断面形状和尺寸的影响V由小大A.断面形状：圆坯矩形坯方坯B.断面大小：大小⑶注温及钢中硫、磷含量的影响A.注温与拉速配合的原则：高温慢拉、低温快拉。B.钢水中硫、磷含量较高时，应适当降低拉速。二.冶金长度1.铸坯的液芯长度指从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完全凝固点的长度。根据凝固定律，铸坯完全凝固时：则：L=·VVLktkD2224KD2.冶金长度根据最大拉速计算出来的液芯长度。LC=·Vmax3.铸机长度LB=1.1×LC224KD三.铸机的弧形半径指连铸坯外弧曲率半径。单位：m确定弧形半径应考虑以下四点：A铸坯表面所允许的变形量；B二次冷却区应有一定的长度；C钢水静压力；D矫直前铸坯表面温度。1.按经验确定弧形连铸机弧形半径①按铸坯断面确定：小方坯连铸机：R=(30～40)D大方坯连铸机：R=(30～50)D板坯连铸机：R=(40～50)D②按钢种确定：普碳钢和低合金钢：R=(30～40)D优质钢和高合金钢：R=(40～50)D2.按凝固计算确定弧形连铸机半径①按铸坯全凝固矫直计算连铸机弧形半径原则：铸机的弧形段长度必须大于铸坯的液芯长度。凝固定律：δ=Kδ：凝固层厚度。mmt：凝固时间。mink：凝固系数。mm∕min1∕2t连铸机弧形段的长度为：LB=+h弧形结晶器：h=－0.1直结晶器：h=h1+L－0.1h1：二冷区直线段长度。铸坯的液芯长度为：Le=·Vmax2R2L224KD应满足：LB＝1.1Le即：+h=1.1··VmaxR＝[2.2·（×Vmax）－2h]∕π2R224KD224KD②按铸坯矫直时允许最大延伸率计算铸机半径原则：矫直时内弧表面延伸率必须小于允许延伸率值。铸坯矫直时，内弧受拉，外弧受压，中心线未发生变化，断面仍为平面，取C—C’段铸坯，铸坯矫直前后的延伸示意图：ａ—矫直前ｂ—矫直后设外弧半径为R,铸坯厚度为D,则内弧表面延伸率ε：%1005.05.0%100''%100''DRDOCCACCAA由于RD,故上式可近似写成：ε＝×100%ε≤〔ε〕则：R≥(m)式中〔ε〕：允许延伸率，它主要取决于浇铸钢种、铸坯温度以及对铸坯表面质量的要求等。对普碳钢和低合金钢〔ε〕＝1.5～2.0％][5.0DRD5.03.带液芯多点矫直连铸机圆弧半径R的确定原则：将总的应变分散到多个点进行，使铸坯每个矫直点的应变小于允许值。RK+1≤1∕)5.0][1(1KkDR铸坯多点矫直时的变形情况：§1—3盛钢桶及其运载设备一.钢包1.钢包的作用及功能具有盛装、运载、精炼、浇注钢水，倾翻、倒渣、落地放置等功能2.钢包容量的确定钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配；考虑到出钢量的波动，留有10％的余量和一定的炉渣量；钢包上口还应留有200mm以上的净空。⑴钢包的直径与高度之比一般：0.9～1.1⑵锥度包壁：10%～15%。包底：3%～5%(大型)。3.钢包外形为了便于钢水中气体和非金属夹杂物的上浮和排除，并降低开浇时的钢流冲击力，要求钢包的外形不能做成细高形状。钢包各部位尺寸：4.钢包的结构：主要由钢包本体、耐火衬和水口启闭控制机构等装置组成。1—桶壳；2—耳轴；3—支撑座；4—保温层；5—永久层；6—工作层；7—腰箍；8—倾翻吊环①钢包本体A.外壳B.加强箍保证钢包的坚固性和刚度、防止钢包变形，必须在钢包外壳焊有加强箍和加强筋。C.耳轴在钢包的两侧各装一个耳轴，用于吊运钢包。D.溢渣口使出钢时钢包内的炉渣流入已备好的渣包内，溢渣口的高度比钢包上沿低100～200mm。E.注钢口在钢包底部设置一个注钢口，可使钢水流出，又称钢包水口。在其周围安装水口砖。它是通过两块带水口孔的上下滑板砖之间相对移动，达到开闭、调节钢水流量大小的目的的。F.透气口在钢包底部可根据需要设置1～2个透气口，主要用于安装吹氩搅拌用的透气砖。G.倾翻装置可将钢包翻转180°，完成倒渣和出钢作业。H.支座在钢包底部一般设置3个支座，既可保持钢包的平稳放置，又能保护钢包底部的倾翻装置以及滑动水口机构。I.氩气配管具有透气口的钢包可在钢包外壳设置氩气配管和快速接头，以便操作人员接插或者拔除氩气输送管路。⑵钢包耐火材料钢包内衬：保温层、永久层、工作层。保温层：紧贴钢板外壳，厚约10～20mm，主要是减少热损失，防止钢包外壳变形，常用多晶耐火纤维板或石棉板砌筑。永久层：厚约30～60mm，以防钢包烧穿事故，用黏土砖或高铝砖砌筑，或浇筑料整体打结。工作层：直接与高温钢水、熔渣接触，受到化学侵蚀、机械冲刷和温度急变的作用及由此引起的剥落。常见钢包工作层耐火材料：镁碳砖、铝镁碳砖、高铝砖、镁铬砖。⑶钢包滑动水口钢包通过滑动水口开启、关闭和调节钢水注流。A.滑动水口耐火材料性能及结构目前滑板砖材质主要有高铝质、刚玉质、刚玉—莫来石质、镁铝碳质和铝锆碳质等。滑动水口耐火材料组成：1—座砖；2—上水口砖；3—上滑板砖；4—下滑板砖；5—下水口砖B.滑动水口的使用a滑动水口工作原理滑动水口安装在钢包底部，借助机械装置，采用液压或电动使滑板做往复直线或旋转运动，根据上、下滑孔的相对位置，调节浇注钢水流量。b滑动水口机构c滑动水口开浇:填料法：（河砂、河砂＋石墨、石英砂＋石墨、镁沙）在出钢前，事先在上水口内加入填料，阻止钢水进入上水口孔内，以消除凝钢。吹氩法：在下滑板上安装透气砖，通过吹氩搅动钢水防止冻结。烧氧法：在上述情况下不能自动开浇时，为了保证顺利开浇，要使用氧气管将水口烧开，达到开浇的目的。这种方法对耐火材料损毁严重，在浇注过程中易使钢流发散，加剧钢水的二次氧化，影响钢水质量，应尽量避免采用。C.滑动水口的损坏原因ａ原因：钢流的热冲击。形态：发生以水口为中心的放射龟裂引起水口孔边缘的脱落和滑动面的剥落。ｂ原因：钢液和熔渣的化学侵蚀。形态：水口孔扩大、水口边缘及滑动面熔损。ｃ原因：反复加热（滑板的滑动面）形态：龟裂扩大、滑动面粗糙。ｄ原因：粘钢。形态：滑动面剥落＋粗糙。ｅ原因：节流浇注、钢流紊乱。形态：局部异常熔损（碳结合滑动板）5.钢包长水口（保护套管）①长水口的作用用于钢包与中间包之间，保护钢流不受二次氧化，防止钢流飞溅、卷渣，减少中间包化钢水温降。②长水口的材质A.熔融石英质主要成分是SiO2，这种水口导热率小，有较高的机械强度和化学稳定性，耐酸性渣的侵蚀，可以不烘烤使用。用于浇注一般钢种，含锰高的钢种不宜使用。B.铝碳质主要成分是Al2O3和碳，对钢种适应性较强，尤其适合浇注特殊钢种。耐侵蚀性能好，对钢液污染小，但导热快，水口易结瘤堵塞，渣线部位复合锆碳质或锆—碳—碳化硅质耐火材料，需烘烤后使用。目前在铝碳质长水口表面复合防氧化涂层，加热到700～900℃可形成釉层，防止了碳的氧化，提高了使用寿命。③长水口的安装操作步骤：A.先将长水口放入杠杆机构的托圈内，将长水口与钢包下水口连接上，长水口安装架另一端挂上配重；B.在钢包下水口与长水口的接缝处安装好氩气环或密封环，接上氩气导管；C.开启钢包水口，向中间包注入钢液，在钢包注流引流正常以后，开启氩气阀门，向长水口内吹入氩气。④长水口的种类A.具有吹氩环的长水口:氩气通过吹氩环吹向钢包滑动水口下水口与长水口连接处，起密封作用。B.具有透气材料的长水口：氩气通过弥散型透气材料向内吹，起密封保护作用。二.钢包运载设备1.钢包回转台的用途和分类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之间。分类：ａ直臂式；ｂ双臂式。钢包回转台类型：ａ—直臂式；ｂ—双臂单独升降式；ｃ—带钢水包加盖功能2.蝶型钢包回转台的主要结构特点⑴钢结构部分A．叉型臂B．旋转盘与上部轴承座C．回转环D．塔座⑵回转驱动装置⑶事故驱动装置⑷回转夹紧装置⑸升降装置⑹称量装置⑺润滑装置3．钢包回转台的工作特点⑴重载；⑵偏载；⑶冲击；⑷高温。4．钢包