连铸车间毕业设计

1、学 号：201343000106毕业设计说明书GRADUATE DESIGN设计题目：设计一年产120万吨转炉车间学生姓名：-专业班级：-学 院：-指导教师：- 讲师2016年05月08日摘 要连续铸钢简称连铸，是钢液经浇注、冷凝、切割而直接得到铸坯的生产工艺。连续铸钢设备必须适应高温钢液由液态变成也固态，又变成固态的全过程，其间进行了比较复杂的物理与化学变化。连续铸钢具有连续性强、工艺难度大和工作条件差等特点，因此，生产工艺对机械设备提出较高的要求。基于上述前提，结合目前国内外连铸车间的布置，本文设计了年产120万吨连铸车间。在本次设计中，重点是对车间进行设计，通过选取合适的连铸机对车间进行

2、合理的设计，对连铸机本体各装置钢包回转台、钢包、中间包结晶器拉矫机、切割装置等进行合理的选取，最后还对本次设计的可行性进行了分析，使得本次的设计能符合实际的要求。设计中涉及的系数部分取的也是现场的经验数值，用到的部分公式也是来自于实际的经验公式，最终完成了本次的设计。关键词 连铸车间；钢包；中间包；结晶器IAbstractAbstractContinuous casting of steel, which is the production process of casting billet directly from molten steel through casting, condens

3、ing and cutting. Continuous casting equipment must be adapted to high temperature steel liquid from liquid to solid state, and then into the whole process of solid, during which a more complex physical and chemical changes. Continuous cast steel has the characteristics of strong continuity, difficul

4、t technology and poor working conditions, therefore, the production process of mechanical equipment put forward higher requirements.Based on the above premise, combined with the current domestic and foreign continuous casting plant layout, this paper designed an annual output of 1 million 200 thousa

5、nd tons of continuous casting plant. In this design, the focus is to design workshop, by choosing a suitable casting machine reasonable design of the workshop, the caster body device ladle revolving Taiwan, ladle, tundish crystallizer straightening machine, cutting device etc. for reasonable selecti

6、on, finally carry on analysis the feasibility of the design, make the design can meet the requirements of practical. The coefficients involved in the design are part of the field experience, the part of the formula is derived from the actual empirical formula, and finally completed the design. Keywo

7、rds：continuous casting workshop; ladle; tundish; mouldIII目 录目 录摘 要IIABSTRACTIII第1章 绪论11.1 连续铸钢技术现状11.1.1 连铸冶金技术的发展趋势11.1.2 连续铸钢的概述1第2章 连铸的特点32.1 连铸机的分类及特点32.1.1 连铸机分类32.1.1 立式连铸机32.1.2 立弯式连铸机32.1.3 带直线段弧形连铸机42.1.4 弧形连铸机42.1.5 椭圆形连铸机42.1.6 水平连铸机52.2 连铸车间的设计52.2.1 连铸车间布置52.3 连铸机区域尺寸62.3.1 区域总宽度62.3.2

8、区域总长度6第3章 连铸机各设备的设计73.1 连铸机的设计73.1.1 连铸机的选取73.1.2 连铸机剖面图73.2 连铸机及格设备的选取73.2.1 钢包回转台选取73.2.2 钢包及其运载装置93.2.3 中间包及其运载装置113.2.4 结晶器的选择133.2.5 二次冷却区装置143.2.6 拉坯矫直装置143.2.7 切割装置163.2.8 搅拌装置17结 论21参考文献22谢 辞23注 释24附 录251华北理工大学迁安学院毕业设计说明书第1章 绪论1.1 连续铸钢技术现状1.1.1 连铸冶金技术的发展趋势钢铁冶金技术发展的趋势与时代要求是高效、优质、低消耗与低排放。连铸作为钢

9、铁生产流程中承上启下的关键环节，是当前国家钢铁生产结构调整与技术升级战略中值得重点关注的核心环节。近年来，我国钢铁冶金精炼技术得到大力发展，钢坯控轧控冷成形加工技术也取得快速发展。作为钢材生产流程的中间环节，连铸技术的发展表现出如下几个明显特征：1、流程紧凑。如各类近终形铸机与常规连铸的带液芯压下和动态轻压下技术的发展与应用；2、技术密集。浇注与凝固、机械与液压、自动控制、过程检测与多级通讯的技术集成度大大提高。3、功能扩大。钢水精炼、浇注与凝固控制、近终形、铸轧与组织控制等系统集成技术受到重视。可以说，现代连铸技术在冶金工业中的作用与地位已愈发重要。本设计论述了国际先进连铸技术的发展与特点以

10、及我国连铸技术的整体发展水平及其面临的挑战，对连铸技术的发展趋势进行了展望。连铸设计创新的推动力来自于用户对铸机性能和使用要求的不断提高。当前，随着钢铁市场环境与社会发展的需要，连铸技术发展更倾向于保证产品质量、提高钢材成材率以及高附加值钢种的生产，且节能增效。为了提高钢坯纯净度、控制中心偏析，直弧形机型动态辊缝铸机快速发展。其中远程辊缝控制技术及凝固末端动态轻压下技术在板坯连铸以及大方坯连铸中受到用户的高度重视。国际先进连铸技术已在向精细化及数字化技术方向发展。1.1.2 连续铸钢的概述从钢包炉出来的钢液注入钢包，经过二次精炼后背运到连铸机上面，钢液通过钢包底部的水口在注入中间包。中间包水口

11、位置被预先调好以对准下面的结晶器。结晶器本来是无底部的壳体，在注入钢液之前，必须先装上一个活底，它同时起到拉引铸坯的作用，这个活底叫做引锭杆，打开中间包塞棒或滑动水口后，钢液流入下口由引锭杆封堵的结晶器，在结晶器内，钢液沿着周边逐渐冷凝成坯壳，同时，其前部与深入结晶器的引锭杆头部凝结在一起。引锭杆的尾部则夹持在拉矫机的拉辊中间，当结晶器下端出口的坯壳由一定厚度时，启动拉矫机，以一定速度把引锭杆从结晶器把铸坯拉出，为了防止坯壳被拉断漏钢，同时也减小结晶器中的拉坯阻力，在拉坯过程中，既要对结晶器内壁加以润滑，又要对它进行上下振动。当带有液芯的铸坯被拉出结晶器之后，为了更快的散热，要立即进行直接喷水

12、或者喷雾冷却，这成为二次冷却。通过二次冷却支撑导向装置的铸坯逐渐凝固。当引锭杆离开拉坯矫直机后，将其与铸坯脱开。待铸坯完全凝固后，由切割装置将其切成定尺铸坯，去除毛刺，做好标记，最后由出坯装置将定尺铸坯运到制定地点，这样铸坯不断地被拉出、冷凝、切割输出，钢液又不断地注入结晶器，整个过程是连续进行的。5华北理工大学迁安学院毕业设计说明书第2章 连铸的特点2.1 连铸机的分类及特点2.1.1 连铸机分类立式连铸机、立弯式连铸机、带直线段的弧形连铸机、弧形连铸机、椭圆型连铸机、水平连铸机。2.1.1 立式连铸机1）铸机的主要设备布置在垂直中心线上，从钢水浇注到铸坯切成定尺，整个工序是在垂直位置完成的

13、。铸坯在切成定尺后由升降机或运输机送到地面。2）从工艺上看，钢水是在直立结晶器和二冷段逐渐结晶，有利于钢水中非金属夹杂物上浮，坯壳冷却也比较均匀，这对浇铸优质钢和合金钢是有利的。另外，铸坯在整个凝固过程中不受任何弯曲、矫直作用，更适合于裂纹敏感性高的钢种的浇铸。3）立式连铸机设备高，建设费用大，设备的维护和铸坯的运送都比较困难。浇铸厚度为200mm左右的铸坯，铸机的总高度可达2535m。从工艺上来说，铸坯因钢水静压力大，鼓肚变形较为突出，这些是立式连铸机的主要缺点。立式连铸机可分为高架式和地坑式两种。所谓高架式就是连铸机建在地面之上，地坑式则是建在地面之下。为了减少地坑施工困难，一般立式连铸机

14、是一小半建在地上，一小半建在地下，称为半高架式或半地坑式。2.1.2 立弯式连铸机立弯式连铸机是连铸技术发展过程中的一种过渡机型，目前已很少采用。这种连铸机的主要特点是：它的上半部和立式相同，所不同的是在铸坯完全凝固后，把铸坯顶弯90，使铸坯在水平方向出坯，这样可缩小铸机的高度，铸坯的定尺也不受限制。由于在水平方向出坯，铸坯的运送也不成问题。立弯式连铸机只适用于浇铸断面小于100l00mm的铸坯，对于厚度再大，待铸坯完全凝固再顶弯，冶金长度已很长了，这和立式连铸机的高度差不多，其优点已不明显。另外，顶弯设备也显得很庞大。而且，铸坯要经受顶弯和矫直两次变形，更易产生裂纹。2.1.3 带直线段弧形

15、连铸机带直线段的弧形连铸机是奥地利联合钢铁公司，美国钢铁公司推荐的一种机型，它主要用于浇铸板坯。这种铸机采用直结晶器，在结晶器下方有25m直线段夹辊。带有液芯的铸坯经过直线段后被连续弯曲成弧形，然后又把已凝固或带有液芯的弧形铸坯矫直，再切割成定尺。这种连铸机的特点有：1）在工艺上保留立式连铸机的特点，钢水在垂直结晶器和二冷的直线段凝固。其非金属夹杂物有充分时间上浮，有利于特殊钢的浇铸。2）铸坯在带液相弯曲成弧形后，使这种铸机又具有弧形连铸机设备高度较低，建设费用较低的特点。3）采用连续弯曲和多点矫直技术，可保证铸坯在两相区不产生裂纹，是这种机型的技术关键。4）这种机型比弧形连铸机较高，设备总重

16、量要大，设备的安装，调整难度较大是这种铸机的缺点。2.1.4 弧形连铸机弧形连铸机的结晶器是弧形的，二冷区夹辊安装在四分之一圆弧内，铸坯在垂直中心线切点位置被矫直，然后切割成定尺，从水平方向出坯，因此，铸机的高度基本上等于圆弧半径。这种连铸机的主要特点是：1）由于它布置在1/4圆弧范围内，因此，它的高度比立式、立弯式要低，这一特点使它的设备重量较轻，投资费用较低，设备的安装和维护方便，因而得到广泛应用。2）由于设备高度较低，铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可减小坯壳因鼓肚变形而产生的内裂和偏析，有利于改善铸坯质量和提高拉速。3）弧形连铸机构主要问题是钢水在凝固过程中非金属夹杂物有向内

17、弧侧聚集的倾向，易造成铸坯内部夹杂物分布不均匀，另外，由于内、外弧形冷却不均匀，容易造成铸坯中心偏析而降低铸坯质量。2.1.5 椭圆形连铸机为了进一步降低高度，发展了椭圆形连铸机。国外把这种机型叫做带有多点矫直的弧形连铸机，也叫做超低头连铸机。它分段，依次改变圆弧部分的曲率半径，使结晶器和二冷段夹辊布置在四分之一椭圆形圆弧上。这种结构的机型除了弧形区是采用多半径，其基本特点和弧形连铸机相同。然而，由于它是多半径的，铸机安装调整较复杂，维护也较困难一些。2.1.6 水平连铸机水平连铸主要设备，如结晶器、二冷段，拉坯机和切割设备均布置在水平位置上。水平连铸机与立式和弧形连铸铸机不同的是它的结晶器和

18、中间包是紧密相接的，在水口和结晶器连接处安装有分离环。另外，拉坯时不是结晶器振动，而是拉坯机带着铸坯作拉反推停不同组合的周期运动。水平连铸机的特点是：1）设备高度低，投资省、建设速度快，适合中、小企业技术改造；2）钢水无二次氧化，铸坏质量得到改善。也无需钢液面检测和控制；3）铸坯在水平位置凝固成形，不受弯曲、矫直作用，有利于特殊钢和高合金钢的浇铸；4）设备维护简单，处理事故方便。水平连铸目前存在的主要问题是受拉坯时的惯性力限制，更适合浇铸200mm以下中小断面方、圆铸坯，铸坯定尺也受限制。另外结晶器的石墨板和分离环价格高，增加了铸坯的成本。2.2 连铸车间的设计2.2.1 连铸车间布置总连铸车

19、间的平面布置有横向布置，纵向布置，及轧钢车间布置等三种形式。1）横向布置指连铸机中心线与厂房纵向柱列线垂直的布置，横向布置的特点是钢包运输距离短，物料流程合理，不同的作业分散在在多个跨间，各项操作互不干扰。2）纵向布置指连铸机中心线与厂房纵向柱列线相平行的布置，由于钢水包运输线经过各浇注跨，钢水可分别用吊车供应各连铸机，调度比较方便，但车间一般较长。3）连铸机靠近轧钢车间布置指连铸机由靠近炼钢车间转为靠近轧钢车间，以保证得到高温铸坯。对于新建的工厂，应该使炼钢连铸轧钢三个工序尽量靠近，以保证钢水或铸坯的高温输送。2.3 连铸机区域尺寸2.3.1 区域总宽度决定于浇注平台的总宽度，这又决定于连铸

20、机的台数和台间距。每台连铸机的宽度主要由连铸机的流数，流间距决定。浇注平台的长度要考虑到中间包的长度及其布置，而连铸机的流数间距决定了中间包车的长度。通常中间包的 浇注位置和烘烤位置要有3米的距离，烘烤区至平台外沿要有2米的空隙。因此，对于要求多炉连浇和快速更换中间包的连铸机，每台连铸机配置两个中间包车和两个烘烤区，这样的浇注平台的长度应为3倍中间包长度的加1012米的安全距离。计算两台连铸机间距时，是以连铸机最大宽度来考虑。为此需要计算拉矫区宽度，切割区切头的输出坑宽度，出坯辊道区宽度及其两侧检修走刀宽度。2.3.2 区域总长度是由连铸机纵向布置的钢水包回转台只冷床固定挡板为止的全部在线设备

21、所决定。一般方坯连铸机的车间，其区域总长度小于板坯连铸机；高拉速连铸机所需要的区域总长度大于低拉速连铸机。第3章 连铸机各设备的设计3.1 连铸机的设计3.1.1 连铸机的选取在根据市场和当代技术水平及生产本设计选取弧形连铸机。3.1.2 连铸机剖面图连铸机本体剖面图如图1所示：图3-1 连铸机本体剖面图3.2 连铸机及格设备的选取3.2.1 钢包回转台选取1）钢包回转台简述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，通常设置于钢水接收跨与浇注跨柱列之间。所设计的钢包旋转半径，使得浇钢时钢包水口处于中间包上面的规定位置。用钢水接收跨一侧的吊车将钢包放在回转台上，通过回转台回

22、转，使钢包停在中间包上方供给其钢水。浇注完的空包则通过回转台回转，再运回钢水接收跨。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，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，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。7因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的s曲线加速功能，通过调整s曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过PL

23、C判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。2）钢包回转台的工作特点钢包回转台用于把钢包回转到或旋转出浇注位置。通常通过起动“钢包自动更换”按钮来自动完成钢包回转。在这种情况下，钢包的加速、减速及定位通过PLC系统和行程开关或编码器来完成，另外，也可采用手动回转模式。由于回转台设置了两个回转臂，因而可实现多炉连浇。每个臂可独立提升，两臂同时旋转。主传动安装在底座上，并通过减速箱及小齿轮与回转支承外齿的啮合来驱动回转台的回转。装在钢包回转台叉形臂上的称重传感器有热防护罩保护，以免热辐射，同时称重传感器所在区域还要通压缩空气冷却。在浇注位

24、置，通过过载连轴器将旋转部件固定在浇注位，以避免用吊车更换钢包时损坏驱动部分。一旦断电，液压马达把钢包旋出浇注位至事故钢包上面。该操作通过设置在浇注平台上的手动阀执行。在准备位置。钢包滑动水口液压缸与滑动水口连接，由滑动水口液压站提供动力。钢包回转台的回转部分，如回转大轴承等由一个集中润滑站供润滑脂润滑，各种防护罩和保护墙用于保护回转台结构免受钢水喷溅。在回转台上装有钢包加盖装置，当回转台接收钢包或钢包吊离回转台时，钢包盖可旋出吊车吊钩区。（1）重载。钢包回转台承载几十吨到几百吨的钢包，当两个转臂都承托着盛满钢水的钢包时，所受的载荷为最大。（2）偏载。钢包回转台承载的工况有5种：即两边满载，一

25、满一空，一满一无，一空一无，两无两空。最大偏载出现在一满一无的工况，此时钢包回转台会承受最大的倾翻力矩。（3）冲击。由于钢包的安放、移去都是用起重机完成的，因此在安放移动钢包时产生冲击，这种冲击使回转台的零部件承受动载荷。（4）高温。钢包中的高温钢水会对回转台产生热辐射，从而使钢包间转台承受附加的热应力；另外浇注时飞溅的钢水颗粒也会给回转台带来火替隐患。3）钢包回转台的优点（1）钢包回转台能迅速、精确地实现钢包的快速交换，只要旋转半周就能将钢包更换到位；同时在等待与浇注过程中支承钢包，不占用有关起重机的作业时间。（2）钢包回转台占用浇注平台的面积较小，也不影响浇注操作。（3）操作安全可靠，易于

26、定位和实现远距离操作。I14）钢包回转台的选取（1）承载能力。钢包回转台的承载能力是按转臂两端承载满包钢水的工况进行确定。（2）回转速度。钢包回转台的回转转速不宜过快，否则会造成钢包内的钢水液面波动，严重时会溢出钢包外、引发事故。一般钢包回转台的回转转速为lr/min。（3）回转半径。钢包回转台的回转半径是指回转台中心到钢包中心之间的距离。回转半径一般根据钢包的起吊条件确定。（4）钢包升降行程。钢包在回转台转矜上的升降行程，是为进行钢包长水口的装卸与浇注操作所需空间服务的，一般钢包都是在升降行程的低位进行浇注，在高位进行旋转或受包、吊包;钢包在低位浇注可以降低钢水对中间包的冲击，但不能与中间包

27、装置相碰撺。通常钢包升降行程为600800mm。（5）钢包升降速度。钢包回转台转臂的升降速度一般1.21.8m/min。钢包回转台选取如图2所示图2 钢包回转台3.2.2 钢包及其运载装置1）钢包本体简介（1）外壳。支座和氩气配管等，外壳是钢包的主体构架，由钢板焊接而成，外壳有一定数量的排气孔，可以排除耐火材料中的湿气。（2）加强箍。为了保证钢包本体的坚固性和刚度，防止钢包变形，必须在钢包外壳外面焊接加强箍和加强筋。例如：大中型钢包可以在中上部或者中下部焊接一条加强箍，小型钢包在腰部焊接一条加强筋。（3）耳轴。钢包两侧各有一个耳轴，用于钢包的吊运。耳轴的位置一般比钢包满载时的重心高350400

28、mm，这样可以使钢包在吊运，浇铸时更加稳定。（4）溢渣口。溢渣口的设置可以使出钢时钢包内的钢渣流入备好的渣包内。9其高度比钢包上沿低100200mm，其位置应该与耳轴错开，以免影响吊运。（5）注钢口。在钢包底部一侧设置一个注钢口，可以使钢水流出，又称为钢包水口。其周围安装有水口砖。钢包水口通过两块带水口孔的上、下滑板砖之间的相对移动达到控制钢水流出量。（6）透气口。钢包底部根据需要设置12个透气口，主要用于安装吹氩搅拌用的透气砖。（7）倾翻装置。倾翻装置可以将钢包翻转180，完成倒渣和出钢作业。由连杆机构和吊环装置组成。（8）支座。一般在钢包底部设置3个支座，保持钢包平稳放置，保护钢包底部的倾

29、翻装置和滑动水口机构。（9）氩气配管。具有透气口的钢包可以在钢包外壳设置氩气配管和快速接头，方便插入或者拔出氩气输送管道。2）钢包耐火材料。钢包内衬一般由保温层，永久层，工作层构成。保温层常用石棉板砌筑，永久层常用粘土砖或高铝砖砌筑，工作层根据工作条件选择合适的材料、砌筑适当的厚度，使内衬各个部位损坏同步，从整体上提高钢包使用寿命。钢包在使用前必须经过充分的烘烤。3）钢包的作用钢包又叫钢水包或大包。其作用是盛放、运载钢水及部分熔渣，在浇铸过程中可以通过开启水口的大小来控制钢流量，还可以用于炉外精炼，通过炉外精炼可以使钢水的温度调整精度，成分控制命中率及钢水纯净度进一步提高。故钢包的作用可以简洁

30、的总结为:盛放、运载、精炼、浇铸钢水，还具有倾翻，倒渣落地放置等作用。4）钢包的选取钢包是截面为圆形的桶状容器，其形状与尺寸应该满足以下条件：（1）钢包的直径与高度比。钢包容量一定时，为了减少散热损失和有利于夹杂物的上浮应该尽量减小钢包的内表面面积，故钢包平均内径与高的比值为0.91.1。（2）锥度。为了在浇铸后方便倒出残留的钢液，钢渣以及取出包底凝固块，一般的钢包内部都设计成上大下小带有一定锥度，钢包壁应该有10%15%的倒锥度。大型钢包底应该向水口方向倾斜3%5%。（3）钢包外形。为了有利于钢液中气体的排出，夹杂物的上浮，减少浇铸时钢液的冲击，钢包外形不能做成细高形，尽量做成矮胖型。钢包选

31、取如图3所示：图3 钢包3.2.3 中间包及其运载装置1）中间包的简介（1）中间包容量。中间包的容量主要是根据 钢包容量、铸坯的断面尺寸、中间包流数、浇铸速度、多炉浇铸时的换包时间、钢水在中间包内的停留时间 等来确定。（2）中间包高度：主要取决于中间包内钢水的深度，在钢水液面以上流出100200mm。一般中间包内钢水深度为6001200mm。中间包内钢水的液面不能小于300mm，否则会产生漩涡，卷入炉渣。（3）中间包长度：主要取决于水口位置距离。单流连铸机的中间包长度取决于钢包水口与中间包水口的距离。多流连铸机则与流数和中间包水口间距有关。（4）中间包宽度，高度：在中间包的容量和长度确定的前提

32、下，高度越高，宽度越小。中间包宽度小可以减少钢液在中间包内的散热，减少中间包内的钢液剩余量。（5）中间包内壁的斜度：中间包内壁有一定的斜度，目的是有利于清理中间包内的残钢、残渣。一般斜度为10%20%。 注意：水口间距是多流连铸机中间包特有的参数，水口间距是指多流连铸机中相邻的各个结晶器之间的中心距离。2）中间包的作用中间包作用：中间包是连铸工艺中，位于钢包与结晶器之间的过度容器。中间包车是中间包的支撑、运载工具。一般每台连铸机配备两台中间包车，互为备用，一台工作时，另一台处于烘烤状态。贮钢、减压、分流、稳流，去除气体和夹杂物，中间包冶金等。减压、稳流、稳定钢流、减少钢液对结晶器中初生坯壳的冲

33、刷。3） 中间包结构中间包结构主要由本体、包盖、水口控制机构（滑动水口机构、塞棒机构）等设备组成。外壳为钢板焊接，内有耐火材料，外壳上两侧有耳轴便于吊运，耳轴下有座垫，以稳定的坐在中间包车上。中间包本体，由外壳和内衬组成。外壳外面焊有加强筋和加强箍，中间包还设置了钢水溢流孔和出钢孔（水口）和排气孔（外壳上）等。内衬由保温层，永久层，工作层构成。保温层用石棉板、保温砖砌筑或用轻质的浇筑料浇筑。永久层用粘土砖砌筑或用浇筑料直接浇筑。工作层用高铝砖，镁质砖砌筑或硅质绝热板等。中间包内衬喷涂涂料主要作用在工作层，其优点：涂料耐侵蚀，使用寿命长； 施工方便，更换迅速； 便于清理残钢残渣不破坏砌砖层，减少

34、了耐火材料的消耗。注意：喷涂涂料干燥后，使用前应该烘烤。用绝热板砌筑时，绝热板与永久层之间要填充河沙，目的是缓冲内衬受热膨胀，起到一定的绝热作用，便于拆卸内衬。在出钢孔处砌筑座砖和水口砖。在大容量中间包的耐火衬中还设置的矮挡墙和挡渣墙作用：主要隔离钢包注流对中间包内钢水的扰动，使中间包内钢水的流动更加合理，有利于夹杂物的上浮，提高钢液纯净度。4）中间包的选取理论上中间包的形状应该具有最小的散热面积，良好地保温性能。按照中间包的断面形状可以分为：圆形，椭圆形，三角形，矩形，T字形等等。中间包的外形力求简单，方便吊运、存放、砌筑、清理等。按水口数量分有单流，多流等一般中间包水口是14流。中间包选取

35、如图4所示：图4 中间包3.2.4 结晶器的选择1） 结晶器的作用结晶器是指承接由中间包注入的钢液，并且使之按规定的断面形状凝固成坚固坯壳的连续铸钢的设备。结晶器是连铸机主题设备的一个关键部件，它类似于强制水冷的钢锭模，被称为连铸机的心脏，它的材质和性能参数对铸坯的质量和连铸机的生产能力起着决定性的作用，它的作用是使钢液强制冷却、初步凝固成型且形成具有一定厚度的坯壳，使坯壳不被拉断，避免漏钢及歪扭、裂纹等缺陷，保证坯壳均匀稳定的生长。2） 结晶器的简介结晶器一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌

36、器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。3）结晶器的分类（1）奥斯陆型蒸发结晶器一种晶浆循环式连续结晶器。操作时，料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后，由泵送往加热室。晶浆在加热室内升温（通常为26），但不发生蒸发。热晶浆进入结晶室后沸腾，使溶液达到过饱和状态，于是部分溶质沉积在悬浮晶粒表面上，使晶体长大。作为产品的晶浆从循环管上部排出。强制循环蒸发结晶器生产能力大，但产品的粒度分布较宽。（2）DTB型即导流筒挡板蒸发结晶器，也是一种晶

37、浆循环式结晶器。器下部接有淘析柱，器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器。加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面。溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大。在环形挡板外围还有一个沉降区。在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管并受热溶解。晶体于结晶器底部入淘析柱。为使结晶产品的粒度尽量均匀，将沉降区来的部分母液加到淘析柱底部，利用水力分级的作用，使小颗粒随液流返回结晶器，而结晶产品从淘析柱下部卸出。（3）奥斯陆型又称为克里斯塔尔结晶器，一种母液

38、循环式连续结晶器。操作的料液加到循液压控制系统环管中，与管内循环母液混合，由泵送至加热室。加热后的溶液在蒸发室中蒸发并达到过饱和，经中心管进入蒸发室下方的晶体流化床(见流态化）。在晶体流化床内，溶液中过饱和的溶质沉积在悬浮颗粒表面，使晶体长大。晶体流化床对颗粒进行水力分级，大颗粒在下，而小颗粒在上，从流化床底部卸出粒度较为均匀的结晶产品。流化床中的细小颗粒随母液流入循环管，重新加热时溶去其中的微小晶体。若以冷却室代替奥斯陆蒸发结晶器的加热室并除去蒸发室等，则构成奥斯陆冷却结晶器。这种设备的主要缺点是溶质易沉积在传热表面上，操作较麻烦，因而应用不广泛。3.2.5 二次冷却区装置二次冷却区通常是指

39、结晶器以下道拉矫机前的区域，二次冷却装置是连铸机重要的组成部分。它对铸坯质量有着关键性的影响，因此，它的工艺和结构设计对连铸机的性能有着只管仲淹的的作用。二次冷却区的设计和选取如图所示：图5 二冷区装置3.2.6 拉坯矫直装置1）拉坯矫直装置的作用（1）将铸坯从二次冷却段内拉出。在拉坯过程中，拉坯速度将根据不同条件（钢种、浇注温度、断面等）的要求在一定范围内进行调节，可以满足快速送引锭，并有足够大的拉坯力，以克服铸坯可能遇到的最大拉坯阻力。（2）将弧形铸坯经过一次或多次矫直，使其成为水平铸坯。矫直时，对不同的钢种和断面以及带液芯的铸坯，都应能避免裂纹等缺陷的产生，并能适应特殊情况下低温矫直铸坯

40、。（3）对于没有采用专门的上引锭杆装置的连铸机，在浇注前将引锭杆送入结晶器的底部。（4）在处理事故时（如冻坯），可以先将结晶器盖板打开吊出结晶器，透过引锭杆上顶冻坯，再用吊车吊走事故坯。（5）对于板坯连铸机，在引锭杆上装辊缝测量仪，通过拉矫机的牵引检测二冷段的装配及工作状态。综上所述，拉矫机的作用可简单归结为拉坯、矫直、送引锭、处理事故和检测二冷段状态等。2）拉坯力的确定拉坯力是根据铸坯在运动过程中所需要的动力和所需要克服的阻力来确定的。同时需要考虑在不正常情况下浇注阻力的增加。弧形连铸机的阻力主要有：铸坯在结晶器内的阻力：铸坯在二次冷却段内的阻力；铸坯通过矫直辊的阻力；铸坯通过切削设备的阻力

41、。铸坯自重所产生的重力可在确定拉坯动力时考虑在内。对拉坯矫直装置的要求：（1）应具有足够的拉坯力，以在浇注过程中能够克服结晶器、二次冷却区、矫直辊、切割小车等一系列阻力，将铸坯顺利拉出。（2）能够在较大范围内调节拉速，适应改变断面和钢种的工艺要求，快速送引锭杆的要求；拉坯系统应与结晶器振动、液面自动控制、二次冷却区配水实现计算机闭环控制。（3）应具有足够矫直力，以适应可浇注的最大断面和最低温度铸坯的矫直，并保证在矫直过程中不影响铸坯质量。（4）在结构上除了适应铸坯断面变化和输送引锭杆的要求外，还要考虑使未矫真的冷铸坯通过，以及多流连铸机在结构布置的特殊要求。结构要简单，安装调整要方便。小方坯和

42、小矩形坯的铸坯厚度较薄，凝固较快，液相深度也较短，铸坯进入矫直区已完全凝固。而对大方坯、大板坯来说，铸坯较厚，等铸坯完全凝固后再矫直，就会增加连铸机的高度和长度，因而采用带液芯多点矫直。带液芯铸坯矫直多采用多点连续矫直；即铸坯在矫直区内连续变形，应变力和应变率分散变小，极大地改瞢了铸坯受力状况，有利于提高铸坯质量。综上所述，拉矫机的矫直形式有：单点矫直、多点矫直、连续矫直、渐近矫直和压缩浇注。连铸坯切割分为离线切割和在线切割，只有半连续铸钢机才采用离线切割。图6 拉矫机装置3.2.7 切割装置1）连铸坯的切割有几种方法（1）连铸坯的切割方法有两种：火焰切割和机械剪切。a、火焰切割的优点是：设备

43、重量轻、投资少，不受铸坯断面大小及温度限制，切口断面平整，切口附近铸坯不产生变形，设备易于维护。b、机械剪切割的优点是：没有金属的烧损，约可节省1。此外由于机械剪切割速度快，可以剪成较短的定尺长度。目前在板坯和大方坯连铸机上几乎都采用火焰切割，在小方坯连铸机上多采用机械剪切。2）火焰切割的原理火焰切割原理与普通的氧气切割相同，靠预热氧与燃气混合燃烧的火焰使切割缝处的金属熔化，然后利用高压切割氧的能量把熔化的金属吹掉，形成切缝，切断铸坯。火焰切割可使用多种燃气，如乙炔、天然气、丙烷、精制的焦炉煤气等。当用火焰切割不锈钢铸坯时，因在高温条件下易于产生粘稠的铬氧化物，熔点较高，能阻断切割的进行，且熔

44、渣不易排除，使切割中断，所以须要辅加铁粉或其它助熔剂。3）火焰切割设备的特点火焰切割设备应具有如下特点：（1）切割设备应具有防热、防尘措施，能在强烈热辐射和尘埃等恶劣工况下长期正常运转，可实现自动定尺自动切割功能。（2）切割枪效能高，切割速度快，切口质量好，切缝小，工作稳定可靠，抗回火能力强，切割噪音低，介质耗量少，切嘴寿命长。（3）介质供送及控制系统布置合理，安全可靠，可实现远距离控制。火焰切割装置由切割车、同步装置、切割小车及传动、切割枪、铸坯端面检测装置、能源介质供应系统及电控系统所组成。4）切割枪的形式切割枪是火焰切割装置的重要部件，而割嘴又是它的核心器件，它直接影响到切割速度、切割质

45、量、切缝宽度、介质耗量以及切割稳定等重要指标。根据预热氧与预热燃气混合方式不同可分为两种形式。(1）内混式预热氧与燃气在喷嘴内部混合，喷出后燃烧。内混式切割枪的火焰有短的白色焰心，因此只能在与铸坯较近的距离内(1030mm）才能切割。(2）外混式预热氧和燃气从各自的管路中喷出，在喷嘴外部大气中混合燃烧。外混式白色焰心较长(50100mm），可在距铸坯较远的距离上进行切割，不致因切割飞溅造成嘴子烧损，喷嘴寿命长。其次是因在大气中混合燃烧，不会有回火灭火，操作稳定，安全可靠。再次是切割断面平整，切缝小，金属耗量少。5）机械剪类型用以剪切连铸坯的剪机，按驱动方式分有电动及液压两大类；按其与铸机同步运

46、动方式分有摆动式和平移式；按剪刃运动方向分有上切式和下切式两种。液压剪主体设备比较简单，但液压站及其控制系统比较复杂。电动剪主体重量较大，但操作维护比较简单。摆动式剪机是把它的驱动端支承在固定的支架轴承上，其剪切端能绕支承轴心线摆动。由于摆动半径较大，所以摆动弧线近于一小段直线，剪切是在摆动过程中完成的，这种类型应用的较多。平行移动的剪机，是把剪机装在小车上，切坯时与铸坯同步运行，其优点剪机高度较低。这种剪较适用于小型液压剪机。本设计采用火焰切割如图所示：图7 火焰切割装置3.2.8 搅拌装置1）电磁搅拌一个载流的导体处于磁场中，就受到电磁力的作用而发生运动。同样。载流钢水处于磁场中就会产生一

47、个电磁力推动钢水运动，这就是电磁搅拌的原理。电磁搅拌是改善金属凝固组织，提高产品质量的有效手段。应用于连续铸钢，已显示改善铸坯质量的良好效果。早在1922年就提出了电磁搅拌的专利。论述了流动对金属结构、致密性、偏析和夹杂物等方面的影响。1952年开始在钢厂连铸机二次冷却区装置电磁搅拌的试验。随着连铸技术的发展，为改善连铸坯质量，人们对电磁搅拌结构、类型、搅拌方式和冶金效果进行广泛深入研究，使电磁搅拌技术日益成熟，得到了广泛的应用。2）电磁搅拌器类型电磁搅拌器型式和结构是多种多样的。根据铸机类型、铸坯断面和搅拌器安装位置的不同，目前处于实用阶段的有以下几种类型。（1）按使用电源来分，有直流传导式

48、和交流感应式。（2）按激发的磁场形态来分，有：恒定磁场型，即磁场在空间恒定，不随时间变化；旋转磁场型，即磁场在空间绕轴以一定速度作旋转运动；行波磁场型，即磁场在空间以一定速度向一个方向作直线运动；螺旋磁场型，即磁场在空间以一定速度绕轴作螺旋运动。目前，正在开发多功能组合式电磁搅拌器即一台搅拌器具有旋转、行波或螺旋磁场等多种功能。（3）按使用电源相数来分，有两相电磁搅拌器，三相电磁搅拌器。（4）按搅拌器在连铸机安装位置来分，有结晶器电磁搅拌器、二次冷却区电磁搅拌器、凝固末端电磁搅拌器。3）电磁搅拌技术与其他搅拌钢水方法(如振动、吹气）相比，电磁搅拌技术有以下特点：（1）通过电磁感应实现能量无接触

49、转换，不和钢水接触就可将电磁能转换成钢水的动能。也有部分转变为热能。（2）电磁搅拌器的磁场可以人为控制，因而电磁力也可人为控制，也就是钢水流动方向和形态也可以控制。钢水可以是旋转运动、直线运动或螺旋运动。可根据连铸钢钢种质量的要求，调节参数获得不同的搅拌效果。（3）电磁搅拌是改善连铸坯质量、扩大连铸品种的一种有效手段。4.结晶器电磁搅拌结晶器电磁搅拌器特点：钢水在结晶器内，搅拌器置于结晶器外围。搅拌器内的铁芯所激发的磁场通过结晶器的钢质水套和铜板渗入钢水中，借助电磁感应产生的电磁力，促使钢水产生旋转运动或上下垂直运动。结晶器铜板的高导电性，使用工频(50Hz）电源，由于集肤效应，磁场在铜层厚度

50、由外向里穿透能力只有几毫米，小于铜壁的厚度，也就是磁场被结晶器铜壁屏蔽不能渗入钢水内，无法搅拌钢水。为此采用低电源频率(210Hz），使磁场穿过铜壁搅拌钢水。4）结晶器电磁搅拌作用：（1）钢水运动可清洗凝固壳表层区的气泡和夹杂物，改善了铸坯表面质量。（2）钢水运动有利于过热度的降低，这样可适当提高钢水过热度，有利于去除夹杂物，提高铸坯清洁度。（3）钢水运动可把树枝晶打碎，增加等轴晶核心，改善铸坯内部结构。4）结晶器钢-渣界面经常更新，有利于保护渣吸收上浮的夹杂物。某厂板坯连铸机结晶器采用线性电磁搅拌器，电流为400A，电源频率为15Hz，使用后，板坯皮下(约1/8铸坯厚度范围内）夹杂物、气孔的

51、数量大大减少。大方坯连铸机结晶器采用电磁搅拌后，对改善铸坯表面质量效果显著。5）二次冷却区电磁搅拌在板坯连铸二次冷却区，由于沿扇形段有支承辊的排列，给安装搅拌器带来一定困难。经过十几年的发展，目前生产上应用的主要有两种型式：（1）平面搅拌器。在内外弧各装一台与支承辊平行的搅拌器，或在内弧侧支承辊后面安装搅拌器，或者把感应器的铁芯插入到内弧两辊之间的搅拌器。（2）辊式搅拌器。外形与支承辊类似，辊子里面装有感应器，既支承铸坯又起搅拌器作用。二次冷却区搅拌作用：打碎液芯穴内树枝晶搭桥，消除铸坯中心疏松和缩孔；碎枝晶片作为等轴晶核心，扩大铸坯中心等轴晶区，消除了中心偏析；可以促使铸坯液相穴内夹杂物上浮

52、，减轻内弧夹杂物集聚。6）凝固末端电磁搅拌铸坯液相穴末端部区域已是凝固末期；钢水过热度消失，已处于糊状区；由于偏析作用，糊状区液体富集溶质浓度较高，易形成较严重的中心偏析。为此，在液相穴长度的3/4处安装搅拌器，叫FEMS。一般采用频率为2l0Hz的低频电源。搅拌器作用：通过搅拌作用，使液相穴末端区域的富集溶质的液体分散在周围区域，降低铸坯中心偏析，减少中心疏松和缩孔。7）结晶器电磁制动从浸入式水口侧孔流出来钢流，其速度较大，流到结晶器窄面，与窄面凝固壳相碰后分成两股流动，一股向结晶器表面流动，一股沿凝固壳前沿向下流动，把夹杂物带入液相穴深部而上浮困难；流股冲刷凝固壳增加了角裂和漏钢的危险性；宽面中部弯月面钢水不活跃易于冻结。为了解决这些问题，开发了结晶器电磁制动技术(也叫EMB）。在板坯结晶器两个宽面处外加两个恒定磁场，从水口侧孔吐出的注流，以相当大的速度垂直切割磁场，从而在钢水中产生了一个电磁力，其方向与注流