连铸钢包滑动水口液压系统设计_毕业设计论文说明书(编辑修改稿)

连铸钢包滑动水口液压系统设计_毕业设计论文说明书(编辑修改稿)内容摘要：

┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 连铸工艺及设备 连铸工艺 转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。 连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。 将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。 结晶器是连铸机的核心设备之一，它 使铸件成形并迅速凝固结晶。 拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。 连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。 图 连铸工艺流程 连铸工艺设备 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化学变化。 连续铸钢具有连续性强、工艺难度大和工作条件差等特点。 连铸生产对机械设备提出了较高的要求，主要有：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。 主体设备主要有：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、引锭杆、脱锭与引锭杆存 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 43 页 第 3 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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 )。 辅助设备主要有：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、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。 钢包回转台是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、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件 6部分组成。 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，单个钢包重量已超过 140 吨。 无论在何种情况下，都要保证钢包回转台旋转平稳，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。 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。 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 10~30mm 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 600~1000mm。 中间包形状有长方形、三角形等。 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。 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。 电磁搅拌器的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。 具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内 ，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。 滑动水口 滑动水口是安装在钢包底部的装置，一千多度的钢水，就是经过它进入中间包或激振器内，滑动水口可以随时开闭，起到控制钢温、调节钢流的作用，保护着钢包下面的设备和操作人员的安全。 从塞棒式控制钢流开始，逐步开始发展到装在包外的滑动水口机构，从刚性机构发展到稳定的弹性机构，安全性答复提高。 现在，国内各大钢厂越来越多地使用先进的滑动水口，但大多数是进口的，国产化程度还有待提高。 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 43 页 第 4 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 滑动水口的工作原理 所谓滑动水口 ,就是利用安装在钢包底部铁壳外面的两块用耐火材料制成的平板 (上面的称上滑板 ,下面的称下滑板 ),并依靠机械的力量把两块板靠紧 ,达到近乎没有间隙的程度。 通过外部的驱动力量 ,移动下滑板 ,使上、下滑板产生平行位移 ,由于上、下滑板上都有同样大小的注孔 ,且上滑板注孔连接上水口砖 ,直通钢包内钢水 ,下滑板注孔连接下水口砖。 当上、下注口在移动中重合时 ,钢包内钢水 ,可通过上水口砖、上滑板、下滑板、下水口砖流出 ,进行浇注作业。 当上、下注孔错开时 ,则注口关闭 ,浇注作业停止。 由于滑板的移 动是和水口连接在一起进行的 ,所以称之为滑动水口。 滑动水口结构 （ 1）耐火材料部分 以福州中钢公司使用的 GZHS50120为例 ,如图 1所示 ,由座砖、上水口座、上滑板、下滑板、下水口砖组成。 图 滑动水口的耐材部分 （ 2）配套机构部分 为把上述耐材部分固定安装在钢包底部 ,因而需要配套机构 ,如图。 固定框架 :装上滑板用 ,固定在钢包上。 滑动框架 :装下滑板用 ,用来平行位移。 开闭框架 :连接固定框架 ,托起滑动框架 ,施加面压 ,安装下水口砖。 下水口顶座 :托起下水口砖 ,将下水口砖与下滑 板顶紧。 防热罩、防溅板 :防止钢水飞溅和热辐射。 传动机构 :连接杆、传动臂 ,把油缸的垂直动力转为水平动力 ,推动下滑板移 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 43 页 第 5 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 动。 冷却机构 :由风冷管道组成 ,通过冷风降低机构的温度 ,对弹簧进行冷却 ,防止变形。 驱动机构 :由电动缸或油缸组成。 图 滑动水口的配套机构示意 滑动水口的故障分析及改进措施 以唐山钢铁公司为例 由于唐山钢铁公司一炼钢厂原用滑动水口系统存在一定缺陷，导致滑动机构使用的可靠性不强，且浇钢用滑板砖仅使用一次。 这不但增加了工人的劳动强度及周转钢包数量，而且不利于钢包温度的提高， 同时也造成浇钢系统耐火材料消耗较高。 鉴于此，通过采取改进钢包滑动机构，调整滑板孔径和提高滑板质量等措施，解决了滑板面使用一次后即出现拉钢的现象以及时常出现的滑板刺钢事故， 实现了钢包滑板连用。 （ 1）滑动水口系统存在的问题： ① 滑板孔径 一炼钢供小方坯用钢包滑板直径 50 mm，因直径较大，在浇钢过程中需多次开关滑板。 使用后的滑板侵蚀较严重，滑板面间出现拉钢现象，不能满足连用要求。 ② 滑板材质 随着品种钢量的增加和钢水质量的提高，钢水冶炼过程中需添加各种合金进行处理，导致钢水中 [ Ca]、 [M n]和钢渣中 Cao、 MnO 含量增加。 使用铝碳或铝锆碳滑板浇铸这些钢种时，滑板铸孔边缘部位的熔损很明显，呈现很深的 /马蹄形熔损。 ③ 滑动机构 一炼钢厂滑动机构采用的是 FLK 机构，使用气体弹簧。 其特点是可能会突然失效， 因 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 43 页 第 6 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 此，每次使用后要冷却试压再使用。 如果连用，一旦失效就会发生刺钢事故，其可靠性较低。 （ 2）改进措 施： ① 滑板的孔径 根据理论计算，决定将滑板孔径由 50mm 改为 40 mm 和 45 mm，并进行了使用试验。 试验证明 : 45 mm 孔径滑板既能满足通钢量要求，又能满足滑板连用的要求，最终确定方坯用钢包滑板孔径为 45mm。 ② 材质的选择 根据一炼钢厂生产的实际情况，结合国内外其他炼钢厂滑板的使用情况，决定对金属 氮化物结合的滑板进行试验。 该滑板原料以刚 玉为骨料，以金属铝粉为基质，添加适宜的添加剂。 混合料在适宜的温度下使金属铝熔融并适度氮化烧成。 烧成滑板以刚玉为骨架，金属铝形成连续薄膜包裹在颗粒的周围 ,A1N 作为增强体均匀地分散在基体中形成细晶结构，赋予滑板如下特性 : 利用 A1N 的低膨胀系数和优异热导率，提高滑板的抗热震性；生成的 A1N 微小粒子弥散在基质中，能阻碍位错运动、裂纹扩展，兼有弥散增韧作用；滑板的热态强度几乎与冷态强度接近，远高于铝碳及铝锆碳滑板的。 这有利于提高滑板的使用性能，并大大增加了滑板的抗侵蚀能力及抗冲刷能力。 ③ 改换滑动机构 通过考察国内其他钢厂滑动机构使用情况，一炼钢厂决定用正泰 LSG70 150A1 机构代替 FLK 机构。 由于一炼钢厂原 FLK 机构与正泰 LSG70 150A1 机构液压系统不配套，不能满足 LSG70 150A1 机构要求。 为此，特地设计了新的液压缸，使行程及液压站的压强均符合正泰 LSG70 150A1 机构的要求；并且将机构连杆进行了改造，使用刚性连杆替代万向节连杆。 改换后的滑动机构，由于正泰 LSG70 150A1 机构板间压力大，滑 板结合紧密，可较好地保证使用时的可靠性。 国内外滑动水口比较 国内生产的滑动水口虽然品种很多，并且也出口到国外，但并不代表国内水平与国外相接近，二者主要区别在以下几方面 : （ 1）材质不同。 由于滑动水口是在 400℃高温下使用，对材质要求很高。 而国外生产的钢材比国内的好得多，成份也不一样，我国生产的滑动水口机构，采用国产的普通材质。 所以国内的滑动水口使用一段时间后，变形要比国外严重。 （ 2）加工不同。 国内生产基本上用普通机床，完全由人力控制，加工公差由人为因素决定。 而国外大多采用先 进机床，加工公差由机床本身来控制。 目前，温冶公司已购进了数控机床及其它高精度机床，生产出一批高质量的产品，出口美国，获得好评。 （ 3）毛坯质量不同。 国内的毛坯，尤其是铸件毛坯，其热处理工艺、外观 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书 共 43 页 第 7 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊。