年产量80万吨150X150小方坯车间.doc

内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书（论文）年产量80万吨150X150小方坯车间摘要连铸技术是现代炼钢生产中最具有革命性的技术之一，其特点是节约能源、提高成材率和便于机械化、自动化操作，在过去的三十年中连铸技术得到了快速的发展与推广，特别是在两次世界石油危机的推动下，连铸生产规模空前扩大，涌现了许多实现全连铸的钢铁联合企业，连铸比的高低已经成为一个国家钢铁工业发展水平的标志。本次设计题目为年产量80万吨150X150的小方坯车间，设计采用了一座80t转炉和2个40万吨弧形连铸机，管式结晶器以及二冷区的设计，这种结构形式具有机架结构较简单，加工量较大，观察设备和铸坯方便等一系列优点。所铸的钢种包括普碳钢、优碳钢、低合金钢、硅钢等。设计中详细地计算和选择了连铸机的工艺设备参数、生产工艺流程以及车间工艺布置。关键词: 小方坯、形连铸机、二冷区设计、 工艺布置An annual production capacity of 800000 tons of 150 X150 billet workshopAbstractModern steelmaking continuous casting technology is the most revolutionary of production technology of its characteristic is to save energy and increase yield and facilitate the mechanization, automation, in the past thirty years of continuous casting technology obtained fast development and promotion, especially in two world oil crisis led to the continuous casting production scale unprecedented expansion, and produced a full continuous casting of steel many realize joint enterprise, the discretion of the LianZhuBi has become a national symbol of the steel industry development level. This design topic for annual capacity of 800000 tons of 150 X150 small billet workshop, design USES a arc casting mould and tube type 2 the design of cold, this structure has the frame structure is simple, manufactured bigger, observation equipment and casting billet is convenient wait for a series of advantages. Molten steel grades of carbon-steel, including optimal carbon steel, low alloy steel, silicon steel, etc. Design in detail calculation and choose the continuous caster process equipment parameters, the production process and workshop process arrangement. Keywords: small billet caster, form, two cold area design, process arrangement - 3 -目录年产量80万吨150X150小方坯车间1摘要1Abstract21 绪 论11.1 我国方坯连铸发展的状况11.1.1 我国连铸生技术的基本现状21.1.2 我国连铸技术的发展和所取得的主要成绩21.1.3 连续铸钢的优越性21.1.4 我国连铸生产存在的问题32连铸机机型的选择42.1连铸机机型及特点42.1.1连铸机机型的分类42.1.2各种类型连铸机机型的特点42.2连铸机机型的选择52.2.1连铸机机型选择的原则52.2.2连铸机机型的确定62.3小方坯连铸机的主要特征62.4产品大纲63工艺参数的确定及计算93.1工艺参数的确定93.1.1铸坯断面的确定93.1.2连铸机弧形半径的确定93.1.3钢包容量的确定103.1.4 钢包允许的最大浇铸时间103.1.5拉坯速度113.1.6铸坯的冶金长度及铸机长度123.1.7连铸机流数的确定133.2连铸生产能力计算133.2.1 连铸机作业率的确定133.2.2 每炉钢水量G143.2.3 浇铸时间的确定143.2.4连浇炉数153.2.5准备时间153.2.6连铸机生产能力计算173.2.7 金属收得率的确定184 连铸机的主要设备194.1 钢包运载及钢包设备194.1.1 钢包回转台194.1.2钢包尺寸的确定194.2 中间包214.2.1中间包容量的确定：224.2.2中间包的深度的确定224.2.3中间包形状的确定224.3中间包车254.4结晶器的设计254.4.1结晶器的尺寸参数254.4.2铜管的壁厚的确定264.4.3结晶器铜管的内角半径的确定264.4.4结晶器长度的确定264.4.6足辊274.5二冷区的设计274.5.1二冷区的比水量的确定284.5.2二冷区水量即各段水量分配的确定284.6拉矫装置及引锭杆装置294.6.1拉坯力的组成294.6.2引锭装置294.8铸坯输出装置304.8.1辊道304.8.2挡板304.8.3冷床305工艺布置305.1小方坯连铸车间布置305.2车间的工艺布置315.3连铸机区域内的布置315.3.1流间距与中心间距的确定315.3.2区域总长度的确定325.4.3区域的总长度的确定325.3.4连铸机的总高度和连铸机浇铸吊车轨面标高33参 考 文 献35致谢36内蒙古科技大学高等职业技术学院毕业设计说明书（论文）1 绪 论1.1 我国方坯连铸发展的状况我国是在炼钢生产中研究、应用连铸技术较早的国家之一。20世纪50年代中期，当连铸技术在前苏联、英国、意大利、加拿大等国进入工业性试验阶段时，我国即着手进行试验研究工作。1956年我国在当时的重工业部钢铁综合研究所建成了直径80的圆坯半连铸试验装置。1957年在上海钢铁公司中心试验室建成一台高架立式方坯连铸机；1958年在唐山钢铁厂建成了第一台工业生产的立式连铸机，同年在重庆第三钢铁厂建成投产一台两机两流，配合30转炉，浇铸175250矩形坯的立式连铸机。1960年在唐山钢铁厂建成一机一流，配合5转炉浇铸150150小方坯的立式连铸机。我国发展的连铸机型大多为立式连铸机，生产效率低。因此，我国连铸生产的发展极其缓慢，到1978年我国的钢产量为3178万，其中平炉钢1127万，占总产钢量的35.46%，连铸比仅为3.5%。为了改变我国连铸生产发展的落后状况，1974年，我国从原西德施罗德西马克和德马克公司引进了3套弧形板坯连铸机。1980年，我国又与原西德曼内斯曼德马克公司签订了引进小方坯连铸设备及技术转让与合作制造合同，在国内增建一批旨在浇铸9090，120120及150150供成品轧机一火成材使用的小方坯连铸机。上述即是我国设备发展情况。随着钢铁工业的发展，我国小方坯连铸生产技术也得到了迅速的发展。我国钢产量呈直线增加；连铸机总台数已由1979年的24台增加到1995年的247台，截止1995年底，我国已经建成投产小方坯连铸机近200台，能力约为3000万/年，1995年实际小方坯产量达2500万以上。现代化转炉(电炉)二次冶金(精炼)连铸三位一体技术的发展推动了我国工业迅速、稳定的增长。对钢铁工业的节能降耗、提高成材率做出重大贡献。1.1.1 我国连铸生技术的基本现状1、我国连铸比已超过世界平均水平，接近工业发达国家水平，连铸比可以说接近饱和状态。2、我国小方坯连铸机高效化改造取得很大成绩小方坯连铸机单流产量已达到国际先进水平，但我国连铸机平均作业率与世界连铸机平均水平还存在较大差距，提高连铸机作业率以增加连铸机产量还有较大发展潜力。3、经过近10多年来的努力，我国连铸在高效化改造!新技术的应用等方面取得了很大成就，就大中型企业连铸机装备水平来看已与国外钢厂水平相当，要重视工艺软件技术开发与创新，新技术要用出实效来，要依靠传统的板坯和大方坯连铸机来生产和解决高品质，高附加值的连铸坯质量问题。4、薄板坯连铸连轧技术已引入大中型企业，我国薄板坯连铸连轧生产已跨入世界先进行列，它对改变我国钢材产品结构，提高板带比，改变热轧带卷的市场竞争力起重大的变革作用。1.1.2 我国连铸技术的发展和所取得的主要成绩由统计结果可知，“七五”和”八五”期间我钢铁生产发展迅速，尤以“八五”更为显著。早在“八五”初期，冶金部提出“以连铸为中心，以炼钢为基础，以设备为保证”的连铸生产技术方针，从总体上抓投产导向，连铸机配套完善，提高炼钢水平和铸机备品备件的国产化供应等关键。因此，到1992年，从总体上已经解决了连铸机达产问题。在此基础上，又把连铸生产技术方针扩展为”以连铸为中心，以炼钢为基础，以设备为保证，以全连铸为方向，实现炼钢、二次冶金、连铸组合优化”。到”八五”末期，又明确了连铸生产完善的重点是全连铸、高效连铸、连铸坯热送热装；计算机控制和近终形连铸，引导连铸水平逐步提高。1.1.3 连续铸钢的优越性1、节省工序缩短流程连铸与模铸相比，最大的特点是省掉了模铸的脱摸，整摸，钢锭均热和开坯等工序。基建投资少，占地面积小，节省劳动力。2、提高金属收得率3、降低能量消耗4、生产过机械化和自动化程度高炼钢厂铸锭车间劳动环境恶劣，手工劳动多，是炼刚生产中最落后的生产工序。尤其是对转炉的发展而言，注定以成为提高生产率的限制性环节。采用连铸后。由于设备和操作水平的提高以及采用全程计算机控制和管理，劳动环境得到了根本性改善。连铸操作自动化和智能化已成为现实。5、连铸钢种的扩大，产品质量日益提高目前几乎所有的钢种都可采用连住生产。连铸的钢种已扩大到500多个。就钢种而言。超纯净钢。高牌号钢。不锈钢，Z向钢，管线钢，重轨，硬线，工具钢以及合金钢都可用连铸生产。1.1.4 我国连铸生产存在的问题1、大量低水平连铸机的重复建设。目前，我国生产能力低下的低效率连铸机仍占70%左右。以方坯生产为例，我国连铸机平均单流年产不到7.5万，而国际上先进连铸机单流年产能力超过13万。2、可浇品种少。以合金钢连铸为例，我国合金钢连铸比仅为5%左右，而工业发达国家已达90%。3、连铸机作业率低。我国连铸机平均作业率不到65%，而工业发达国家连铸机多采用大部件更换、离线检修等手段，大大缩短了停机时间，连铸机实际作业时间多在85%以上，甚至有些国家的个别连铸机实际作业时间达到了94%。4、自动化控制水平低。我国绝大部分企业在诸如连铸的测温、测速等方面还是凭经验或用手控方式进行，偏差较大；有些连铸机在建成时配备了一些自动控制设备，但由于仪器设备存在着各种质量问题，不能保持良好的运行状态。就拿连铸机结晶器液面控制来说，本是最需要依靠自动控制来实现的，但目前结晶器液面实现自动控制的尚不足全部连铸机的10%。而工业发达国家连铸生产的自动控制已发展到整个连铸过程的计算机控制，样品采集、分析、逻辑控制都是建立在数学模型上的，其精确程度和准确性是用手控或凭经验所无法做到的。2连铸机机型的选择2.1连铸机机型及特点2.1.1连铸机机型的分类连铸机的机型经历了一个由立式、立弯式到弧形演变过程。连铸机可按多种形式来分类。若按结构外形可把连铸机分为立式连铸机、立弯式连铸机、带直线段的直弧形连铸机、弧形连铸机和水平连铸机。若按连铸机一个机组，在共用一个钢水包下所能浇注铸坯的流数来区分，则可分为单流、双流和多流连铸机。若按连铸机所浇注的断面大小和外形来区分，连铸机可分为板坯连铸机，小方坯连铸机，大方坯连铸机，圆坯连铸机，异形断面连铸机和薄板坯连铸机。连铸机的机型经历了一个由立式、立弯式到弧形演变过程。连铸机可按多种形式来分类。若按结构外形可把连铸机分为立式连铸机、立弯式连铸机、带直线段的直弧形连铸机、弧形连铸机和水平连铸机。若按连铸机一个机组，在共用一个钢水包下所能浇注铸坯的流数来区分，则可分为单流、双流和多流连铸机。若按连铸机所浇注的断面大小和外形来区分，连铸机可分为板坯连铸机，小方坯连铸机，大方坯连铸机，圆坯连铸机，异形断面连铸机和薄板坯连铸机。2.1.2各种类型连铸机机型的特点立式连铸机的基本特点是从钢液到铸坯切成定尺的整个流程是在一条垂直线上进行的，铸坯自始至终不承受强制的弯曲变形，冷却比较均匀，夹杂物易于上浮，但设备高度大，笨重，不方便维修，另外基建投资也高。立弯式连铸机具有立式连铸机在垂直方向进行浇注和凝固的特点。设备的高度比立式减少了，且这种类型的连铸机夹杂物上浮条件较好，没有向内弧聚集的问题。缺点是铁静压力大以及弯曲的应力易引起铸坯内裂和表面裂纹，所以新建连铸机很少采用这种类型。直弧形连铸机是在立弯式连铸机的基础上，演变的带液相弯曲及矫直的弧形连铸机。与立弯式连铸机相比，铁静压力减小，设备高度降低，夹杂物上浮条件好，无向内弧聚集的问题。但这种连铸机在凝固过程中受到附加的应力，会增加内裂的危险，设备也比较复杂，维修的工作量也大。弧形连铸机的特点是采用弧形结晶器，铸坯在被矫直前，整个凝固过程都是沿着圆弧线移动，没有附加的弯曲应力，因而不易产生裂纹。设备高度低，铁静压力小减少了由于鼓肚引起的内裂以及偏析，有利于提高拉速。弧形连铸机高度低、维护检修以及处理事故较方便。2.2连铸机机型的选择在设计连铸车间时，首先要解决的问题是连铸机机型的选择，要根据产品的方案、质量要求和节省投资确定一种合适的机型。机型选择的合适，为优秀的设计打下了基础，为连铸机投产后优质高产创造了条件。2.2.1连铸机机型选择的原则1、满足钢种和断面规格的要求；目前，发展比较成熟的机型有立式直弧形、弧形、多点矫直弧形超低头和水平式等连铸机，几种机型都有采用，但是弧形连铸机应用最多.2、满足铸坯质量的要求；连铸机对铸坯质量的影响主要包括两个方面；一是铸坯裂纹及中心偏析，二是铸坯的纯净度。这些缺陷都与连铸机机型直接相关。从中仔细分析得到机型对铸坯质量两个方面的影响是相互矛盾的。若综合两者考虑两者对铸坯质量影响，则直结晶器、弧形、多点矫直弧形连铸机是比较理想的机型。3、节省建设投资近年来随着钢铁冶金技术的发展，各种形式钢包冶金技术，无氧化浇注以及中间包冶金技术等，组成了一个完整的纯净钢水的生产流程，以能做到满足不同档次产品对纯净度的要求。机型对铸坯的夹杂物含量以及分布的影响正在逐步减弱。由于多点矫直、连续矫直及压缩浇注技术的发展，铸坯可以带液芯矫直而不产生裂纹。因此，理想的连铸机是设备高度低、钢水静压力小。这样可以简化连铸机辊列设计，可减少建设投资。2.2.2连铸机机型的确定本设计采用的是选用弧形连铸机，这种连铸机结构简单，维护方便，投资省，并能保证品种和质量要求。2.3小方坯连铸机的主要特征小方坯得铸坯断面小，热熔量比较小。所以比大方坯、板坯连铸设备工作条件要好。小方坯浇铸过程，坯壳有自支撑作用，铸坯没有鼓肚现象，象采用刚性银锭杆的洛克普连铸机，二冷区导向段的设计非常简单。实践表明，铸坯质量完全满足标准要求。A 钢包支撑钢包支撑主要有以下两种：1、对于转炉连浇炉数多，多采用钢包回转台，有利于快速更换钢包，保证多炉连浇。现增设钢包升降和秤量装置，有利于长水口安装，显示钢包重钢水量。2、平炉、电炉配连铸，当连铸炉数少时也可采用钢包更换座架，钢包座架结构简单，重量轻，投资少。B 中间包及中间包车中间车采用升降装置，以便安装进入式水口；为适应钢水的温度的波动及控制拉速，中间包钢流多采用塞棒控制。C 结晶器及震动机构采用管式结晶器，结晶器下加足辊或多机结晶器，并将单足辊改为双足滚，减少铸坯菱变。结晶器冷却水缝改为5mm，以增加水的流速到6m/s以上，水套壁加厚以增强刚性。加大铜管的倒锥度，铜管圆角半径的适当，以减少角裂，120120150150mm方坯铜管倒锥度为0.60.8%/m；120120方坯管圆角半径为46mm，150150mm方坯铜管圆角半径68mm.振动机构改为振幅可调。结晶器液面采用铯137对液面自动控制。结晶器材质采用磷脱氧铜，内壁镀锣、镍等材料，提高结晶器寿命。D 二冷区设计院改进的型的小方坯连连铸机的二冷区分为二冷活动段和二冷固定、段，在浇铸时，二冷活动段为可移开式，即开浇后，弧形导向托板由气缸移开，避免漏钢烧损，便于维护检修，提高作业率。为简化后部布置，将结晶器进出水管，二冷给水管都移开到内弧，并且二冷区分段供水，喷嘴纵向排列，冷却均匀，调节方便，维护简单。E 引锭杆型式引锭杆有链式引锭杆和刚性引锭杆两种形式，采用刚性引锭杆比较受欢迎。F 拉矫机拉矫机采用固定机架，下辊传动，简化了需要升降的上辊机构，底座加强，检修时只需拆卸辊子，不必移动机架，压下气缸安装在下部便于防护冷却。采用五滚拉矫机，该拉矫机具有结构紧凑，设备可靠，操作方便，拉坯和矫直灵活等特点。G 铸坯切割铸坯切割有剪切机切割也有火焰切割，对于小方坯以剪切机为主。为提高剪切能力，现将剪切力加大到400500t。电动机剪显得设备庞大，为将低设备重量采用45度液压剪，改善减少铸坯质量。H 辊道辊道采用分组链条集中传动，减少设备维修和更换时间。I 翻钢及冷床采用翻钢推钢机，可将铸坯翻坯90度推钢，这样铸坯并在一起不致顶弯。由分散冷床改为集中冷床，节省占地面积。步进式翻钢冷床，单坯运动前进，冷却效率高，铸坯一面前进、一面翻钢，保证了平直度，特别合适运送冷却小断面铸坯2.4产品大纲一、冶炼的钢种、代表钢号及其化学成份本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2-1所示。 表2-1 冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分钢种钢号化学成分（%）CSiMnPSCuAl普钢Q2350.14-0.220.12-0.300.35-0.550.0450.050.30Q2750.28-0.380.15-0.350.5-0.80.0450.050.30低合金钢16Mn0.12-0.230.20-0.601.2-1.60.00500.050.3020MnSi0.17-0.230.40-0.701.3-1.60.0450.0450.30硅钢热轧硅钢0.083.80-4.400.200.200.200.05-0.12冷轧硅钢0.072.8-3.200.05-0.080.015-0.0250.05-0.0250.02二、产品方案本设计产品方案见表2-2所示表 2-2 产 品 方 案钢种连铸坯产量(万t/a)生产比例%精炼方式碳素结构钢6480吹氮或主要RH低合金钢1620LF或LF+VOD总计80100说明：1)年产合格坯总量，是指连铸坯产量;2)表中所有钢种均进行炉外精炼处理，包括吹氮、LF、VOD、RH处理等;3) 生产钢种：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢； 4)代表钢号：Q195L、Q235、Q315、20#、45#、；以Q235为主.5)连铸坯规格:铸坯断面尺寸(150x150mm2)，采用方形铸坯。3工艺参数的确定及计算3.1工艺参数的确定主要参数确定及计算包括铸坯断面、弧形半径、拉坯速度、铸机冶金长度计算及铸机流数等3.1.1铸坯断面的确定铸坯的断面尺寸受冶炼设备容量、轧机组成、轧材品种规格和产品质量等因素的影响，在确定合理的铸坯尺寸时，必须考虑以下原则：连铸机生产能力与炼钢能力合理匹配，以便充分发挥设备生产能力，获得最佳生产效益。1、根据轧机组成、设备性能、轧材品种、规格以及不同钢种要求的压缩比，兼顾炼钢、连铸和轧钢都能取得合理的经济效益为前提，在满足轧材品种质量的条件下，力争一火成材，不易过分加大铸坯断面。另外，每台连铸机的铸坯断面种类应尽量少。2、可供选择的铸坯断面范围。3.1.2连铸机弧形半径的确定连铸机的弧形半径取决于生产钢种和铸坯断面尺寸。一般根据已经投产的连铸机的设计和生产经验得到的铸机半径(R)和铸坯厚度（D）之间的关系式来确定。小方坯连铸机 R=(3040)D大方坯连铸机 R=(3050)D板坯连铸机 R=(4050)D对于质量要求比较高的钢种，通常采用较大半径或多点矫直方式来提高铸坯质量。采用计算法确定铸坯半径时必须满足的两个条件1、铸坯矫直时，内弧表面变形率必须控制在钢种的允许范围内，以避免表面产生裂纹。2、铸坯带液芯矫直时，应使两相区的变形率小于钢种允许的变形率，避免内部产生裂纹。为此，本实验选择小方坯为150x150算R=33130=4.95m3.1.3钢包容量的确定根据公式：车间年产钢水量=nNq=(nq1440365 )/ T1式中 车间年供需钢水量n 车间吹炼炉数；N 每一吹炼炉座的年初钢炉数；取1；q 转炉公称容量，吨；连铸机的年作业率T1浇注时间由公式 =(nq1440365 )/ 可得：833333=(nq144036585%)/42nq=78联合实际，选容量为80t的转炉一座，设计时每个钢包的钢水量按150t计算。3.1.4 钢包允许的最大浇铸时间1、钢包允许的最大浇铸时间的确定 钢包允许的最大浇铸时间受多种因素的影响，如钢种、钢包容量、包衬材质、烘烤条件、覆盖保温剂、钢包加盖等。可用经验公式计算：Tmax =(logG0.2)f/0.3 Tmax =(log1500.2)11/0.3=72.45min式中: Tmax 钢包允许的最大浇铸时间，min；G 钢包容量，t；f 质量稀疏，主要取决于对浇铸温度控制的要求。在这里取f=112、实际浇铸时间的确定在确定连铸机的实际浇铸时间时，必须考虑连铸机与冶炼设备相配合进行多炉连浇的件。在本设计中，用一座转炉向一台连铸机提供钢液，这样调度方便，多炉连浇条件好，考虑到炉外精炼时间的，则确定实际浇铸时间为48分钟。3.1.5拉坯速度1、理论拉速的确定：它指连铸机在理论上所能达到的最大拉速。在钢种、铸坯断面和流数确立的条件下， 主要受连铸机冶金长度、结晶器出口铸坯凝固壳厚度及拉坯力的限制。 按照结晶器出口处铸坯最小坯壳厚度计算，根据本设计的钢种坯壳断面尺寸最小坯 壳厚度选取为 15mm。 式中： vmax最大理论拉速，m/min； K凝固系数，mm/min0.5 Lm结晶器有效长度，mm；最小坯壳厚度，mm.计算得出：vmax =2.54工作拉速根据经验为理论拉速的 85%，确定工作拉速为 2.29m/min。生产中，实际操作拉速必须小于冶金长度确定的最大拉速，否则铸坯导向段装置出口处将可能产生严重喷流。3.1.6铸坯的冶金长度及铸机长度1、液芯长度的确定铸机的冶金长度取决于铸坯的液相深度（即液芯长度），铸坯的液相深度是指钢水从结晶器液面至铸坯全部凝固完毕时的长度，它是确定弧形连铸机半径和二冷区长度的一个重要工艺参数。液相深度与浇注的钢种、铸坯厚度和拉速有关。可按下列公式计算：式中： L液铸坯液芯长度，mvmax最大拉坯速度，m/min； D铸坯厚度，mm K凝固系数，与钢种有关，一般为2530 mm/min0.5所以： =（1501502.29）/（42828）=16.43m2、冶金长度的确定在设计连铸机时，应考虑连铸机可能达到的最大拉速，而且还应考虑投产后，由于连铸技术的发展，进一部提高拉速的可能性。根据最大拉速计算出来的液芯长度，就是连铸机的冶金长度。连铸机的冶金长度可按下式计算：=（1501502.54）/（42828）=18.224m3、铸机长度的确定：连铸机长度一般指结晶器液面至铸机拉矫机最后一对夹辊之间的距离。对方坯连铸机可延伸到切割机起切点；对弧形板坯连铸机，可采用增加水平段夹持辊数量来增加铸机长度。铸机长度按冶金长度确定，通常铸机长度取1.1倍冶金长度。L铸=1.1L冶=1.122.098=20.046m3.1.7连铸机流数的确定一台连铸机同时浇注的铸坯根数，主要取决于炼钢炉容量、钢包允许浇注时间、铸坯断面和拉坯速度，并与铸机所需完成的产量以及铸机与冶炼周期的配合等有关。通常，在一台连铸机上浇注一种断面时计算流数的公式为：N=G / F x t x vg x r式中： N 一台连铸机的流数；G每炉钢水量，t；F铸坯断面面积，mm2；t钢包浇注的时间，min；vg该断面的平均拉速，m/min；r冷坯密度，取7.6t/m3.在一台连铸机上浇注多种断面时，应分别计算流数，取计算结果中的最大流数为连铸机流数。目前，一般连铸机流数为：方坯和圆坯18流，板坯12流。本实验取4流。3.2连铸生产能力计算影响连铸机产量的主要因素有：浇铸速度、连焦炉数、流速、断面尺寸、作业绿灯。设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要取决于作业率和拉速。当然，操作和管理水平对连铸机的产量也有是非重要的影响。3.2.1 连铸机作业率的确定连铸机的作业率关系到连铸机的产量、每吨连铸机的操作的费用和投资费用的回收期。连铸机的要获得较高的作业率，必须采取多炉连浇。为了提高炉数，应避免在操作中发生的偶然事故，并对设备进行定期维修。连铸机非生产时间占总时间的15%。连铸机作业率为：Y2 = (A1-A2)100%/A1=(876054.7524)100%/8760=85% 式中： Y2 连铸机作业； A1 日历时间，8760h； A2 连铸机非作业时间；3.2.2 每炉钢水量G设计转炉的公称容量为80t连铸用钢水是按每炉80t计算的。3.2.3 浇铸时间的确定连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间，如下式：。式中：T浇注周期时间，min；连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间，如下式： 式中：T浇注周期时间，min；准备时间，小方坯一般取 15min38min，本次设计取 30min，n平均连浇炉数，我国生产实际经验取 36 炉，本次设计取炉；t2单炉浇注时间，min；单炉浇注时间由式：式中： G平均每炉产钢水量 t； B铸坯宽度，m； D铸坯厚度，m； r铸坯密度，t/m ； 工作拉速，m/min； N流数得t2=G/BDpvN=80/0.15x0.15x7.6x2.29x4=51.07 min所以T=t1+nt2=30+4*51.07=234.283.2.4连浇炉数连浇炉数与转炉及连铸的配合有关，同时与炉子的容量的大小，浇铸时间长短耐火材料质量也有密切的关系。3.2.5准备时间准备时间是指从上一炉浇铸的中间包关闭到下一炉浇铸时完成结晶器内引锭杆头密封为止所需的辅助操作时间。1、尾坯封顶及拉出尾坯 完成这些操作需要的时间要根据钢种和铸坯断面等具体条件来确定。中间包车开走一般为1。尾坯封顶时间与铸坯断面有关，断面小，封顶时间短，断面大，封顶时间长。小方坯的封顶时间约1.5min，板坯封顶时间约2min。拉出尾坯时间与钢种和断面有关，合金钢的拉速比普碳钢低，大铸坯断面的拉速比小断面的拉速低.通常，普碳钢和大断面铸坯的拉尾坯时间取1012min。2、清理连铸机清理；连铸机主要是清扫结晶器.这项作业实际上可以与拉尾坯同时进行。板坯的作业时间一般为78min，方坯为67min。3、送入引锭杆如果是采用上装引锭杆，则可与拉尾坯和清扫结晶器的作业时间同时进行，待尾坯拉完，引锭杆也装完，不需要另外作业时间.如果是下装引锭杆，则必须待尾坯拉出，结晶器清扫完以后，才能把引锭杆摆入辊道，起动辊道送到拉矫机下，再启动拉矫机，把引锭杆送到结晶器下约500mm处，然后启动送入结晶器内。上装引锭杆作业时间约为2，下装引锭杆作业时间约34min。4、填塞引锭头引锭头送入结晶器后，先定位，然后用石棉填塞引锭头周边和结晶器内壁间的空隙，再铺上一层清洁废钢，作业时间与铸坯断面大小有关，对方坯一般为57min，对板坯一般为810min。5、中间包车到位将安装上浸入式水口，并烘烤好的中间包车开到浇注位置，通过两个方向的微调装置，使中间包浸入式水口和结晶器对中，其作业时间一般为23min。6、钢包定位并装长水口钢包回转台放上满包钢水后，旋转180度到浇注位置，并利用安装设备安好钢包的长水口，作业时间23min。7、向中间包注钢水长水口装完后，开启塞杆或滑动水口向中间包注钢水，待钢水达到中间包工作液面高度的三分之二左右时，打开中间包水口开始浇注，作业时间约2min。 至此，浇注准备工作全部结束，总的准备时间约3045min。对方坯连铸机取下限，对板坯连铸机取上限。3.2.6连铸机生产能力计算1、连铸机年产量可按下列公式计算： Q=2460(365-H)YG1 2nW/(t1nt2 )式中： Q年产量，t/a；G每炉钢水量，t；n平均连浇炉数；1铸坯收得率，%；2铸机作业率，%T1每炉钢平均浇注时间，min；T2每次浇注前的准备时间，min；3652460年日历时间，min.P = 2460(365-H)YG1 2nW/(t1nt2 ) = 2460(365-3)85%8096%n1/(30n51) 解得： n = 4炉/次 即平均浇炉数为4炉/次。式中 P 每台连铸机的生产量，40万t/a； 连铸机的作业率，0.85；1 2 连铸机收得率，0.95；n 连浇炉数；4炉/次；故：Q =581695.0154 本设计要求每台连铸机年产量为40万t/年,因此可以满足要求.2、每炉钢平均浇注时间计算公式如下： T=G/ BDrvgN式中： B铸坯断面宽度，m； D铸坯断面厚度，m； r铸坯密度，t/m3； vg平均拉速，m/min； N铸坯流数。故： T=51.07min从计算公式可以看出：连铸机生产能力与炼钢炉容量、铸坯断面、拉速、连浇炉数和铸机作业率等诸多因素有关。铸机作业率受设备的先进性与可靠性、生产操作和管理水平的直接影响。生产中应加强炼钢与连铸的调度和设备维修，提高连浇炉数和设备作业率，充分发挥设备生产能力。3.2.7 金属收得率的确定 连铸过程，从钢水到合格铸坯有各种损失，如钢包的惨钢、中间包的残钢、铸坯的且头切尾、氧化铁皮和因缺陷而报废的残钢。从炼钢厂来说，金属收得率是指从钢水得到合格铸坯的收得率；从目前生产来看，对浇铸收得率影响较大的主要来自中间包内残钢和漏钢。其计算方法如下：金属收得率为：1 = W1/G1100%=97%2 =W2/ W1100%=99%=1 2 = W2/ G1=96%式中： 1 钢水的收得率，%G1 浇铸所得到的全部铸坯量，t；2 铸坯合格率，%W1浇注所得到的全部铸坯量， t；W2 合格铸坯量，t； 金属收得率，%4 连铸机的主要设备4.1 钢包运载及钢包设备4.1.1 钢包回转台钢包回转台时是连铸机浇钢设备的重要组成部分，它的作用是将位于受包位置的满载钢包回转至浇钢位置，准备进行浇注。同时将浇注完钢水的空包回转至受包位置，准备运走。优点：利于多炉连浇；占用浇注平台面积小，钢包更换速度快，便于处理漏钢，适用于大型全连铸车间；可安装称量装置，控制浇注时间，其转速为0.71.0转/min，换包时间为0.52.0min。直臂式钢包回转台：这种回转台的两个钢包支撑在同一直臂的两端，同时做旋转运动，两个钢包可以同时做升降运动；有的也设计成在直臂两端装有单独的升降装置和称量装置。双臂式钢包回转台：具有各自独立驱动的转臂，两个钢包的相对位置是可以变化的，转角可以达到260度，操作灵活，可缩短换包时间，钢包能在回转台上升降便于使用长水口，实现保护浇注，但设备复杂，建筑费用大。近年来钢包回转台在形式和功能上得到了多方面的发展，本设计采用的是蝶型钢包回转台，回转半径2.55m，升降行程0.56m同时采用了以下新技术，连续自动称量装置、钢包倾翻装置、钢包保温盖加盖装置及吹气装置等。4.1.2钢包尺寸的确定钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配。钢包由外壳、内衬、和注流控制机构三部分组成，钢包的外壳一般由锅炉钢板焊接而成。钢包的结构见示意图4-1：1、钢包钢水量的确定钢包容纳钢水量，一般应考虑应有10%的过于量，则钢包的实际容积为：P + 0.1P = 1.1P =1.180=88t2、钢包内渣量的确定渣量一般为金属的315%，设计时取较大比例为15%。即渣量为：1.1P0.15 = 0.165P =14.52t3、钢包容积的确定 根据钢包实际容纳金属液与渣量计算容积。钢包比容取0.14m3/t；熔渣比取0.28m3/t.因此，钢与渣的总体设计，即钢包容积应为：0.141.1P + 0.280.165P= 0.20Pm3 =17.6m3 采用D/H=1；锥度为15%。则钢包下部内径为：DH= D-0.15H= 0.85D 根据原始数据 V=0.673D3 = 0.20P =17.6得D =2.97m而且H = D =2.97mDH=D-0.15H=2.52m4、钢包砖衬厚度的确定钢包砖衬包含保温层、耐火层，一般砌筑总厚度100250mm.钢包壁厚度约等于：Jb=0.07D=0.177m式中 Jb 桶壁厚度，mm； D 上部内径，mm；5、钢包外壳的确定 桶壁一般用1428mm厚的钢板，桶底用1835mm厚的钢板焊或铆接。b= 0.01D=0.03mmd = 0.012D =0.036mm式中 b 钢包壁壳厚度，mm；d 钢包壁壳底厚度，mm；D 上部内径，mm；已求得钢桶内壁尺寸、砖衬尺寸、钢壳厚度尺寸之后，便可以计算出外壳的外部尺寸。1)外壳内高：H1 = HJd=D0.1D=1.1D=3.27m2)外壳全高：H2 = HJdd=1.112D=3.3m3)外壳上部内径：D1=D2 Jb=1.14D=3.39m4)外壳上部外径：D2=D2Jb2b=1.16D=3.45m5)外壳下部内径：D3=D2Jb=0.85D20.07D=2.94m6)外壳下部外径：D4=D2Jb2b=1.01D=3m4.2 中间包中间包位于钢包和结晶器之间，用于接受钢包钢水及向结晶器内注入钢水。其作用如下：(1)稳定钢流，减少钢流对结晶器的冲击和搅动，稳定浇铸操作；(2)均匀钢业温度和成分；(3)使脱氧生成物和非金属夹杂物分离上浮；(4)在多流连铸机上起分配钢液的作用；(5)在多炉连浇时，中间包能储存一定数量的钢水，以保证在更换钢包时不停浇，不断流，仍能正常浇铸。4.2.1中间包容量的确定： G中 = 1.3Fvrtn=1.30.150.152.547.024=4.16式中 F 铸坯断面及m2；V 拉坯速度m/min；r 钢水比重7.0t/m3；t 更换钢包时间0.52min；n 流数；由于近年来为了适应中间包冶金的需要，中间包容量向大容量、深熔池方向发展，所以本设计采用中间包容量为15t。4.2.2中间包的深度的确定根据中间包钢水深度对夹渣影响来看，为了减少中间包内钢水涡流卷渣及使夹杂物充分上浮，采用加深中间包钢水的措施，本设计采用深熔池、设挡渣墙，浸入水口密封氩密封浇注。4.2.3中间包形状的确定1、中间包形状中间包形状根据铸机流数和布置，形式多种多样，有矩形、三角形、梯形等，考虑到中间包的吊挂、存放、清理、砌筑等方便，一般使用梯形中间包。所以本设计采用梯形中间包。2、中间包内衬的确定对中间包内衬的要求是具有耐钢液侵蚀和机械冲刷的能力，目的是为了减少钢坯中非金属夹杂物。中间包内衬包括：工作层、永久层和绝热层。绝热层用石棉板砌筑，厚度为10mm；永久层用粘土砖砌筑，厚度为40mm；工作层用绝热板砌筑，厚度为40mm。3、中间包罐盖的确定中间包设有罐盖一则是为了保温，再则可以保护钢包桶桶底不致过分受烤而变形。在罐盖上开有浇注口和塞棒孔。中间包上还设有溢流槽，当钢包桶注流失控时，可使多余的钢液流出，为促进非金属夹杂物上浮，在中间包内砌有挡渣墙。4、中间包内腔尺寸的确定中间包内腔尺寸主要参数：高度、长度、角度、密度1)中间包的高度的确定中间包内为了保持夹杂物充分上浮，钢液在中间包内最佳停留时间约为810min。小方坯临界液面一般为300mm，钢液可浇液面h3=200mm浇钢终了深度为h2=400mm则标准液面深为：Hp= h2 h3=450250=700 mm，在标准液面基础上加上h4=100 mm，为最大液深液面，即： Hmax= Hph4=600100=100 mm所以： H= h1Hmaxh5=900mm式中 h1 耐火材料的厚度，本设计为100 mm； h5 钢液面距包口距离，一般h5=100 mm；2)中间包的长度的确定长度方向尺寸确定的基准是中间包水口位置，当水口距各个部分的尺寸的确定后，长度即确定L2=(n-1)l2(l1l4)2=(4-1)1000(50010020)2 =30001240 =4240mm由于小方坯连铸机中间两流流间距与两边的流间距不同这里取中间流间距为2000mm。所以L2=4240800=5040mm式中 l1 水口距耐火端枪的距离，l1 =400600mm； l2 水口间的距离，即连铸机流间距，mm； n 流数； l4 耐火材料层厚度，mm； 包口尺寸为： L1= L22Htan3=50402900tan10=5326mm式中 3 中间包端墙倾角，一般取3 9123)角度的确定包口侧壁倾斜度2一般在设计中2 =912取2 =104)宽度的确定当高度、长度和角度确定后，宽度尺寸基本上是根据存放钢水量的多少来确定。G中/r=1/30.9（b1L2(b1L2B1L1)1/2B1L1）= 15/7.0 (B1b1