连铸工艺与设备讲稿

连铸工艺与设备讲稿内容摘要：

机流数的选择 连铸机的流数可按下式确定： TFvGn  式 19 式中： n—— l 台连铸机浇注的流数； G—— 盛钢捅容量， t； v—— 平均拉还速度， m/min；  —— 连铸坯密度； T—— 允许浇注时间， min。 第 3 讲 弧形连铸机主要设备 盛钢桶及其运载设备 盛钢桶 盛钢桶又称为钢包、钢水包、大包等；它是用于盛接钢液并进行浇注的设备，也是钢液炉外精炼的容器。 1）盛钢桶尺寸的确定 盛钢桶的容量应 与炼钢炉的最大出钢量相匹配；考虑到出钢量的波动，留有 l0％的余量相一定的炉渣量；大型盛钢桶的炉渣量应是金属量的 3％～ 5％，小型盛钢捅的渣量为5％～ 10％；除此之外，盛钢捅上口还应留有 200mm以上的净空；作为精炼容器时要留出更大的净空。 为了减少热量的损失和便于夹杂物的上浮，盛钢捅的高宽比 (砌砖后深度 H 和上口内径D之比 )一般 1： 1～ ： 1；为了吊运的稳定，耳轴的位置应比满载重心高 200～ 400mm；为便于清除残钢残渣，盛钢桶桶壁应有 10％～ 15％的倒锥度，大型盛钢捅桶底应向水口方向倾斜 3%～ 5％。 图 13 盛钢桶各部位尺寸 12 2）盛钢桶的结构 盛钢桶由外壳、内衬、和注流控制机构三部分组成。 如图 14所示。 盛钢捅的外壳一般由锅炉钢板焊接而成，桶壁和桶底钢板厚度分别为 14～ 30mm和 24～40mm 之间，为了保证烘烤时水分顺利排出，在盛钢桶外壳上钻有一些直径为 8～ 10mm 的小孔。 大型盛钢捅还安有底座。 盛钢捅外壳腰部焊有加强箍和加强筋，耳轴对称地安装在加强箍上。 盛钢捅内衬一艇由保温层、永久层和工作层组成。 保温层紧贴外壳钢板，厚约 10～ 15mm，主要作用是减少热 损夫，常用石棉板砌筑，永久层厚约 30～ 60nmm，为了防止盛钢桶烧穿事故，一般由一定保温性能的粘土砖或高铝砖砌筑；工作层直接与钢液、炉渣接触，受到化学侵蚀、机械冲刷和急冷急热作用及由其引起的剥落。 因此可根据盛钢桶工作环境砌筑不同材质、厚度的耐火砖，可使内衬各部位损坏同步，这样从整体上提高盛钢桶寿命。 盛钢捅使用前必须经过充分烘烤。 3）滑动水口 盛钢桶通过滑动水口开启、关闭来调节钢液注流。 靠下滑板带动下水口移动调节上下注孔间的重合程度控制注流大小；驱动方式有液压和手动两种。 4）长水口 长水口又称保护套管，用于盛钢桶与中间罐之间保护注流不被二次氧化，同时也避免了 13 注流的飞溅以及敞开浇注的卷渣问题。 盛钢桶运载设备 供给连铸用的合格钢液经吹氩调温或精炼处理后，将盛钢桶送到中间罐上方进行浇注。 目前承托盛钢桶的方式主要有盛钢桶回转台和盛钢桶支架等。 盛钢桶回转台能够在转臂上同时承放两个盛钢桶，一个用于浇注，另一个处于待浇状态。 回转台可以减少换桶时间，有利于实现多炉连浇；而转台本身即可完成钢液的异跨运输，对连铸生产进程的干扰也少，并且占地面积小。 盛钢桶回转台有直臂式和双臂式两种。 回 16a 是直臂式回转台。 两个盛钢桶座落在同 — 直臂的两端，同时作回转和升降运动；图 1图 16c 是双臂式回转台，双臂可以单独回转 90176。 ，单独升降；盛钢桶转台均设有独立的称量系统；为了适应连铸工艺的要求，目前盛钢桶回转台趋于多功能化，增加了吹氩、调温、倾翻倒渣、加盖保温等功能。 中间罐及其运载设备 中间罐 1）中间罐的作用 中间罐也叫做中间包或中包。 中间罐是位于盛钢与结晶器之间用于 钢液浇注的装置，其主要作用是： (1)中间罐可减少钢液静压力，使注流稳定； (2)中间罐利于夹杂物土浮，净化钢液； (3)在多流连铸机上，中间罐将钢液分配给每个结晶器； (4)在多炉连浇时，中间罐贮存一定量的钢液，更换盛钢桶捅时不会停浇； (5)根据连铸对钢质量要求，也可将部分炉外精炼手段移到中间罐内实施．即中间罐冶金。 可见，中间罐有减压、稳流、去渣、贮钢、分流和中间罐冶金等重要作用。 2）中间罐容量及主要尺寸的确定 14 中间罐的容量是盛钢桶容量的 20％ ～ 40％。 在通常浇注条件下 ，钢液在中间罐内应停留8～ 10min，才能起到上浮夹杂物和稳定注流的作用；为此，中间罐有向大容量和深熔池方向发展的趋势；容量可达 60～ 80t，熔池深为 l000～ 1200mm。 中间罐容量应与存贮钢液量相匹配。 根据钢液存贮数量，可以计算出中间罐的容积，以确定其它各部位尺寸。 中间罐内型尺少主要有：中间罐高度 ；中间罐长度；中间罐角度；中间罐宽度。 3）中间罐的构造 a 罐体结构 中间罐的结构、形状应具有最小的散热面积，良好的保温性能。 一般常用的中间罐断面形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形和“ T”字形等，如图 1— 9 所示。 中间罐的外壳用钢板焊成，内衬砌有耐火材料，罐的两侧有吊钩和耳轴，便于吊运；耳轴下面还有座垫，以稳定地坐在中间罐小车上。 b 中间罐内衬 中间罐内衬也是由保温层、永久层和工作层组成。 c 中间罐罐盖 中间罐设有罐盖一则为了保温，再则可以保护盛钢桶桶底中不致过分受烤而变形。 在罐盖上开有注入孔和塞棒孔。 中间罐上还设有溢流槽，当盛钢桶注流失控时，可使多余的钢液流出。 为促使非金属夹杂物上浮，在中间罐内砌有挡渣墙和坝。 4）水口与塞 棒 a 水口直径的确定 15  HQd 3752 式 110 式中： Q—— 一个水口全开时的钢液流量， t／ h； H—— 中间罐的钢液深度， mm； d—— 水口直径， mm。 b 中间罐塞棒 中间罐用塞头与水口相配合来控制注流。 由于塞棒长时间在高温钢液个浸泡，容易软化、变形，甚至断裂。 为提高塞棒使用寿命，一般用厚壁钢管作棒芯，浇注时在芯管内插入直径稍小的钢管引入压缩空气进行冷却， 这对延长塞棒寿命有一定效果。 也可将塞棒作为中间罐吹氩棒，这样不仅可以控制注流，还可以在一定程度上起到纯洁钢液的作用。 c 中间罐滑动水口 中间罐采用滑动水口，虽然有安全可靠，利于实现自动控制等优点，但机构比较复杂，尤其在装有浸入式水口的情况下，加大了中间罐与结晶器之间的距离，增大了中间罐升降行程。 同时对结晶器内钢液的流动也有不利影响。 采用浸入式滑动水口进行浇注时，由于厂水口太长，不便于移动，也存在难于对中问题，故中间罐的滑动水口装置通常做成 3 层滑板。 d 浸人式水口 目前除了部分小方坯连铸机外，都采用 浸入式水口加保护渣的保护浇注。 浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动的状况，因而也直接关系到铸坯的表面和内部质量。 目前使用最多的浸入式水口有单孔直筒形和双侧孔式两种。 双侧孔浸入式水口其侧孔有向上倾斜、向下倾斜和水平状三类，如图 1— 15 所示。 单孔直筒式浸入式水口相当于加长的普通水口，一般仅用于小方坯、矩形坯或小板坯的浇注。 浇注大方坯和板坯均采用向下倾角的双侧孔浸入式水口；若浇注不锈钢应选用侧孔向上倾角的浸入式水口为宜。 箱形水口的注流冲击深度最小，当拉 速达到一定值后，再提高拉速，冲击深度也不加大，所以浇注大板坯时，使用最佳。 中间罐小车 中间罐小车是用来支承、运输、更换中间罐的设备。 小车的结构要有利于浇注、捞渣和烧氧等操作；同时还应具有横移和升降调节装置。 中间罐的类型：中间罐小车有悬臂型、悬挂型、门型、半门型等。 第 4 讲 结晶器 结晶器是一个水冷的钢锭模，是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。 16 钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型，且形成一定的坯壳厚度。 这一过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的。 为此，结晶器应 具有良好的导热性和刚性，不易变形；重量要小，以减少振动时的惯性力；内表面耐磨性要好，以提高使用寿命；结晶器结构要简单，以便于制造和维护。 结晶器的构造 按结晶器的外形可分为直结晶器和弧形结晶器。 直结晶器用于立式、立弯式及直弧形连铸机，而弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。 从其结构来看，有管式结晶器和组合式结晶器；小方坯及矩形坯多采用管式结晶器，而大型方坯、矩形坯和板还多采用组合式结晶器。 1）管式结晶器 管式结晶器的结构如图 1— 23 所示。 其内管为冷拔异形无缝钢管，外面套有钢质外壳，铜管与钢套 之间留有约 7mm 的缝隙通以冷却水，即冷却水缝。 铜管和钢套可以制成弧形或直形。 铜管的上口通过法兰用螺钉固定在钢质的外壳上，见图 1— 23，铜管的下口 — 般为自由端，允许热胀冷缩；但上下口都必须密封，不能漏水。 结晶器外套是圆筒形的。 外套中部有底脚板，将结晶器固定在振动框架上。 管式结晶器结构简单，易于制造、维修，广泛应用于中小断面铸坯的浇注，最大浇注断面为 180mm179。 180mm。 另外有的管式结晶器取消水缝，直接用冷却水喷淋冷却。 2）组合式结晶器 组合式结晶器是内 4 块复合壁板组合而成。 每块复合 壁板都是由铜质内壁和钢质外壳组成。 在与钢壳接触的铜板面上铣出许多沟槽形成中间水缝。 复合壁板用双螺栓连接固定，见图 126。 冷却水从下部进入，流经水缝后从上部排出。 4 块壁板有各自独立的冷却水系统。 4 块复合壁板内壁相结合的角部，垫上厚 3～ 5mm并带 45176。 倒角的铜片，以防止铸坯角裂。 现已广泛采用宽度可调的板坯结晶器。 可用手动、电动或液压驱动调节结晶器的宽度。 内壁铜板厚度在 20～ 50mm，磨损后可加工修复，但最薄不能小于 10mm。 对弧形结晶器来说，两块侧面复合板是平的，内外弧复合板做成弧形 的。 而直形结晶器四面壁板都是平面状的。 3）漏钢检测装置 为了能够预报结晶器漏钢事故，在结晶器四面铜壁外通过均匀的螺栓埋入多套康铜热电偶；热电偶测到的温度数据输入计算机或在仪表上显示。 热电偶的套数越多，检测也越精确。 也有根据结晶器内壁与铸坯坯壳间摩擦力的大小来测定结晶器内坯壳是否有漏钢。 17 4）多级结晶器 随着连铸机拉坯速度的提高。 出结晶器下口的的铸坯还壳厚度越来越薄；为了防止铸坯变形或出现漏钢事故，采用多级结晶器技术。 它还可以减少小方坯的角部裂纹和菱形变形。 多级结晶器即在结晶器下口安 装足辊、铜板或冷却格栅。 见图 128。 结晶器的重要参数 1）结晶器断面尺寸 冷态铸坯的断面尺寸为公称尺寸，结晶器断面尺寸应根据铸坯的公称尺寸来确定。 出于铸坏冷却凝固收缩，尤其弧形铸坯在矫直时还会引起铸坯的变形，为此要求结晶器的内腔断面尺寸应比铸坯公称尺寸略大地。 a 圆坯结晶器 18 0% DD ）（下  式 111 式中： 下D —— 结晶器下口内腔直径， mm； 0D —— 铸坯公称直径， mm。 b 方坯和矩形坯结晶器 考虑别铸坯可能压缩与宽展： cDD  0% ）（下 式 112 cBB  0% ）（下 式 113 式中： 下D —— 结晶器下口内腔厚度， mm； 0D —— 铸坯公称厚度， mm； 下B —— 结晶器下口内腔宽度， mm； 0B —— 铸坯公称宽度， mm； c—— 增减值，按断面尺寸大小选取。 断面＜ 160mm179。 160mm 时， c＝ 1mm； 断面＞ 160mm179。 160mm 时， c＝ 1． 5mm； 方坯结晶器内腔尺寸厚度与宽度尺寸相同可用下式确定： 0% DD ）（下  式 114 0% BB ）（下  式 115 c 板坯结晶器 结晶器宽边：   0%% B～B ）（上  式 116   0%%% B～B 宽下 ）（ 。