课程设计---年产量200万吨板坯连铸生产工艺设计

课程设计---年产量200万吨板坯连铸生产工艺设计内容摘要：

生产批次及相关数据。 得到的板坯经垛板台垛板后，一部分经热送辊道送入轧钢车间，余下部分未充分冷却的送入冷床冷却，之后一并清理检查，再次交友冷床冷却，之后作为车间成品外运。 生产工艺流程如下图： 100 吨转炉 精炼炉 钢水包回转炉 中间包 二次冷却系统 拉坯矫直系统 切割机 打印机 轧钢车间 热送辊道 垛板台 结晶器 外运 冷床 清理检查 冷床 5 三、 连铸机设备参数的计算 1. 连铸机类型选择 现在世界各国使用的连铸坯有立式、立弯式、弧形、椭圆形和水平式 5 种。 据不完全统计，目前世界上所建的连铸机中，立式占 17%，立弯式占 21%，弧形占 55%，其他形式占 7%。 目前新建的连铸机是弧形的最多。 立式连铸机从中间包到切割站等主要设备都排在一条垂直绳上。 整个机身矗立在车间地平面上或者布置在地下的深坑内。 这种连铸机占地面积小，设备紧凑，高温铸坯无需弯曲变形，铸坯表面和内部裂纹少，铸坯内凝固液体中夹杂物容易上浮，钢水比较 “干净 ”，二次冷却装置和夹辊等结构简单，便于维护。 立式连铸机的缺点是机身高达 20~46m，必须加高厂房或深挖地坑，基建费用昂贵；因不能把连铸机高度增加过高，故只能低速浇注，生产率低。 适用于优质钢、合金钢和对裂纹敏感小断面钢种铸坯的浇注。 立弯式连铸机与立式相比，机身高度降低，节省投资；水平方向出坯，加长机身比较容易，可实现高速浇注；铸坯内未凝固钢液中得夹杂物易上浮，夹杂物分布均匀。 缺点是因铸坯要经过一次弯曲一次矫直，故容易产生内部裂纹；铸机高度虽然降低，但基建费用依然较高。 结晶器和立式连铸机一样都是直的，属于过渡机型。 弧形连铸机采用的是具有某一曲率半径的弧形结晶器。 其结晶器，二次冷却装置和拉矫设备都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧度上。 铸坯在结晶器内凝固时就已经弯曲，带液心的铸坯从结晶器拉出来，沿着弧形轨道运行，继续喷水冷却，在四分之一 圆弧处完成凝固，然后矫直并拉出送至切割站。 弧形连铸机的高度仅为立式的三分之一，建设费用低，钢水静压力小，铸坯在辊间的鼓肚小，铸坯质量好；加长机身也比较容易，故可高速浇注，生产率高。 弧形连铸机的缺点是：因铸坯弯曲矫直，容易引起内部裂纹；铸坯内夹杂物分布不均，内弧侧存在夹杂物的聚集；设备较为复杂，维修也较困难。 弧形连铸机虽然有缺点，但由于在设备和工艺上的技术进步，仍然是世界各国钢厂采用最多的一种机型。 垂直弯曲型连铸机也就是带直结器的弧形连铸机，这种连铸机成为垂直弯曲型连铸机。 该种铸机的垂直段较短，一般仅为 2~3m，铸坯带液相弯曲和矫直。 它保持了立式连铸机的夹杂物易上浮的特点，但由于铸坯带液相弯曲和矫直，因而设计中应尽量降低弯曲和矫直点铸坯两相界面处的变形率以保障内部质量。 椭圆形连铸机又称为超低头连铸机，它的结晶器、二次冷却段、夹辊和拉坯矫直机均布置在 1/4 椭圆弧上，椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线所组成，其基本特点与弧形连铸机相图。 水平连铸机的结晶器、二次冷却区、拉坯矫直机、切割装置等设备安装在水平位置上。 水平连铸机的中间罐与结晶器是紧密相连的。 中间罐水口与结晶器相连接处装有分离环。 拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉坯机带动铸坯做拉 ——反推 ——停不同组合的周期性运动来实现的。 水平连铸机是高度最低的连铸机，其设备简单，投资省，维护方便。 水平连铸机结晶器内钢液静压力小，避免了铸坯的鼓肚变形，中间罐与结晶器之间是密封连接，有效防止了钢液流动过程中的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量6 少，一般仅为弧形连铸坯的 1/8~1/1另外，铸坯无需矫 直，也就不存在由于矫直弯曲而产生裂纹的可能性，铸坯质量好，适合浇注特殊钢和高合金钢，因而受到各国的关注。 我国从 70 年代末开始进行了大量的研究和工业试验工作。 本车间模拟生产的板坯属于中厚板，宽度也较大，不属于小断面铸坯，不能使用立式连铸机和立弯式连铸机。 综合考虑基础建设投资和技术成熟度，选用弧形连铸机作为生产机器。 另，参考相关企业车间设计，选择双臂钢包回转台，封闭系统浇注，钢包和中间包之间采用长水口装置，要求回转台具有使钢包升降的功能。 设钢包加保温盖装置，采用大容量中间包，中间包内设挡渣墙和坝，和结晶器 之间采用浸入式水口保护浇注。 设置塞棒机构。 采用可调宽的结晶器和多点拉矫机。 采用水冷和气 ——水冷却兼备的铸坯冷却系统，即二冷区的上半部分喷水强冷，中段和后段用气 ——水雾化缓冷，水平段液心回热。 既可以减少表面裂纹，生产高温铸坯，又比较经济。 采用上装引锭杆和火焰切割设备，电磁搅拌机装置搅拌。 铸坯表面温度测量采用非接触式辐射高温计。 2. 连铸机流数 连铸机流数 n 可按下式计算： n = Q0Tmax F vc 𝛾 式中： n： 连铸机流数； Q0： 钢包实际容量， t； Tmax： 钢包浇铸时间， min； F： 铸坯断面积， m2； vc： 拉坯速度， m／ min； γ： 铸坯密度， t／ m3。 计算条件： Q0=100t， Tmax =60min， F1=， F2=，F3=， F4=， vc=； 带入数据有： N1=200/(60****)= 流 N2=200/(60****)= 流 N3=200/(60****)= 流 N4=200/(60****)= 流 因此，取流数为 n=1 流。 3. 中间包容量 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。 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) 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。 7 3) 减压作用。 盛钢桶内液面高度有 5~6m，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。 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) 清楚杂质作用。 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。 中间包容量有 、 、 、 四种，国际上水平连铸的中间包有加大趋向，原因有： 1)使钢水在中间包内温降速度小，可达 ℃ ／ min。 2)使夹杂充分上浮保证大型夹杂物不近入结晶器内。 3)中断钢水后能维持较长的浇铸时间 (大于 30min 有利于多炉连浇 )。 中间包容量过大，中间包小车、台车及倾翻设备过大，则修建、砌包、烘烤、费用都将加大。 按照设计要求，采用容量为 的中间包。 4. 设备清单 序号 设备名称 数量 备注 1. 钢包 包转台 1 2. 长水口机械手 1 3. 中间包车组 1 液压升降 4. 中间包盖 1 5. 中间包 2 6. 中间包烘烤装置 2 7. 中间包水口烘烤装置 1 8. 悬臂操作箱 1 9. 结晶器 1 10. 结晶器罩 1 11. 振。