板坯连铸机结晶器研究

1、-作者xxxx-日期xxxx板坯连铸机结晶器研究【精品文档】 摘 要结晶器是钢坯连续铸造的关键设备，其设计和制造的优劣直接影响到连铸生产的正常与稳定。本文就目前连铸结晶器采用的铜板材料及铜板材料表面处理技术的发展现状进行了总结和分析。指出针对板坯结晶器窄面铜板易高温变形、磨损的情况，采用高强度、高导热率的弥散强化铜材料，进而延长结晶器的维修周期，提高生产效率。同时针对现有结晶器铜板表面改性技术的优缺点，发展新型合金涂、镀层技术，进一步提高涂、镀层的硬度，耐磨和耐腐蚀性能。目前结晶器铜板表面处理的几种方法：电镀法、热喷涂法、化学热处理法以及具有潜在发展前景的激光熔覆法。激光熔覆法由于具有清洁无污

2、染，成品率高以及性价比高等特点，具有广阔的发展和应用空间。而且，通过优化熔覆工艺参数，设计合理的熔覆材料体系，能够形成与铜板呈冶金结合的优良抗热耐磨复合涂层，从而显著提高结晶器的使用寿命。关键词：结晶器；化学热处理；激光熔覆；铜板Abstract The progress of mould plates was reviewed in continuous casting. The techniques such a solution or aging or forming or fine crystal and their combination were an effect tiveme

3、thod which benefit for high conductivity and high strengthen of copper base alloy. Copper base composite maerial through dispersion technique and composite hardening and surface strengthening have more promising for mouldes in the future.Based on the current study stat of surface strength ening on c

4、opper crystallizer, several surface treatment means,such as electro plating thermal spraying,penetration and laserclad dingte chnique with potential development are described. Because of cleanliness without any pollution, high finished product ratio and high performance costratio, laser cladding has

5、 wide development and application range. Moreover, by optimizing process parameters and designing suitable material system, fine hea-t resistant and wear-resistant coating having metallurgy bonding with copper substrate can be fabricated, therefore, it may notably improve the service life of copper

6、crystallizer.Key words: Copper crystallizer; Electroplating; Thermal Chemical heat treatme;Copper plate目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论1 连扎连铸简介1 工艺流程3 板坯连铸机质量优势4 研究背景5 国内外状况6 结晶器概述7结晶器存在的问题91.8 结晶器使用前的安全检查91.9 本章小结10第2章 结晶器夹紧装置的选择计算11结晶器夹紧装置简介112.2 结晶器夹紧受力分析及计算选择122.3 结晶器宽边调整机构的安装142.4 本章小结14第3章 结晶器调宽装置的选择计算

7、153.1 调宽装置简介153.2 调宽装置的确定和基本参数的选择163.3 调宽装置驱动选择183.4 窄边调整机构的安装183.5 本章小结19第4章 结晶器铜板及水箱的选择计算204.1 结晶器铜板的设计20结晶器长度的选择20结晶器断面尺寸和倒锥度22结晶器铜板材质及表面镀层的选择23铜板厚度计算244.2 水箱设计254.3 本章小结26第五章 结晶器振动装置的应用和发展275.1 振动装置的概述275.2 结晶器的振动方式27总结305.4 本章小结31结论32参考文献33致谢35【精品文档】第1章 绪论1.1 连扎连铸简介 连铸连轧全称连续铸造连续轧制（Continue Cast

8、ing Direct Rolling，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。传统生产工艺是用熔炼炉将炼好的钢液铸成铸锭，经过保温、锻造制成锻坯，之后再通过均热炉加热到高温并保温一段时间后才进行热轧。这一过程需要多次加热保温，既浪费了能源，生产周期过长。而连铸连轧技术则是把熔炼好的液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进

9、行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点Error! Reference source not found.。连铸坯凝固是一个传热过程，在连铸机内，液体钢水转变为固 态的半成品钢坯时放出的热量包括以下三项：1) 过热：进入结晶器时的温度与钢的液相线温度之差。前者也叫浇铸温度，一般把开始浇注10min左右经均匀混合后在中间包温度作为浇铸温度。 2) 潜热：指钢水由液相线温度冷却到固相线温度，即在完成从液相 到固相转变的凝固过程中放出的热量。3) 显热：指从固相线温度冷却到出铸机时，表面温度达到1000左右时放出的热量。连铸过程

10、的热量传递主要为横向传热，即为二维热量传递，纵向传热可以忽略。钢水在连铸机中凝固传热是在三个冷却区内实现的，即结晶器(一次冷却)、包括辊子冷却系统的喷水冷却区(二次冷却)和向周围环境辐射传热(三次冷却)三个区域。钢水过热度和铸坯在铸机内的传热过程直接关系到液相穴的长短 和浇铸速度的高低即影响到铸机的生产率，甚至铸坯质量。在液相穴内，特别是在钢流由中间包流入结晶器的区域内，传热主要取决于钢液的流动状态以及凝固前沿与铸坯表面之间的温度梯度。从结晶器到最后一个支撑辊之间的传热包括了三种传热机制(辐射、传导和对流)的综合作用。 国外的一些经验。薄板坯连铸连轧技术工艺流程与产品质量，现在拥有薄板坯连铸连

11、轧技术的外国公司主要有4家, 其典型工艺布置各不相同。工艺布置的不同对质量性能是有影响的。西马克的CSP技术，西马克CSP技术设备相对简单, 流程通畅, 易于掌握, 但是由于其采用50mm的板坯, 对薄规格产品道次变形量过大, 轧机负荷大; 对厚规格的产品压缩比过小, 对提高质量不利,了产品范围的扩大和质量的提高。德马克的ISP技术，德国德马克ISP技术连铸75mm板坯, 液芯压下至60m , 2架大压下轧机轧制到20mm, 进感应炉和无芯卷取箱炉均热, 4架精轧机轧制为成品。德马克方案的技术含量较高, 液芯压下大压下轧机、感应加热等都有特色, 但是新技术多带来的问题就是设备复杂，对管理水平和

12、水平要求高。另外, 板坯出连铸机后进大压下轧机前, 板坯温度一般已不均匀, 工艺设计此有一除鳞设备, 但是板坯此时除鳞, 温度下降不利于轧制, 不除鳞则影响表面质量, 在生产一矛盾始终未得到解决。大压下轧机与连铸机连接在一起, 中间无缓冲设备, 而轧机换辊需要停机进行, 势必影响铸机的工作。奥钢联的CONROLL技术奥钢联只在美国MANSFIELD的ARMCO利用原有的旧轧机改造了一条使CONROLL铸机的生产线。该生产线浇铸75125mm的板坯, 奥钢联技术的特点是全部使用成熟技术。近年人们认为,连铸薄板坯从质量与经济性方面考虑, 并非越薄越好, 而是有一个经济厚度, 这一厚度为90100m

13、m左右。因为这个厚度离传统的板坯厚度较近, 可以借用长期积累的丰富经验与技术; 板坯较厚压缩比大, 从而可提高产品质量; 板坯断面积大可采用较低的拉速, 降低了结晶器磨损, 减少了拉漏几率; 在卷重相同的情况下板坯定尺短, 输送辊道、加热炉长度较短, 节省了投资, 平板结晶器的加工、修复也相对容易, 有色金属消耗低。达涅利的FTSR技术, 达涅利为加拿大的ALGOMA钢铁公司建设薄板坯连铸连轧线已投产, 该生产线使用达涅利的凸透镜型结晶器, 铸造6080mm的薄板坯, 出结晶器进行液芯压下到5070mm然后进入辊底式隧道炉均热, 由一台粗轧机轧制到2535mm , 再进行均热(辊底式隧道炉)

14、,最后进入6机架精轧机组。达涅利技术生产的钢种范围较广, 包括包晶钢在内均可生产。在提高质量方面考虑也比较全面, 增加了边部感应加热和粗轧后的二次加热。为得到更好的表面质量, 达涅利的生产线有三次除鳞, 分别在连铸机出口、粗轧机入口和精轧机入口, 这对于提 高表面质量无疑是有利的。达涅利设计的除鳞机为旋转的形式, 这对于提高表面质量和减少Error! Reference source not found.。1.2 工艺流程将加热成熔融状态的液态钢装入钢水包中，由天车（桥式起重机）吊运至连铸机上方将钢水包中的液态钢水注入连铸机中进行连铸生产，连铸坯从连铸机下方拉出将钢水包中的液态钢水注入连铸机中

15、进行连铸生产，连铸坯从连铸机下方拉出连铸坯在隧道均热炉中缓慢前进，以保证连铸坯温度均匀和恒定用飞剪对连铸坯进行定尺剪切，剪切成定尺长度的连铸坯送入隧道经轧制成型后的钢材进入水冷段进行层流冷却连铸坯从隧道均热炉的另一端出来后进入热连轧机组中轧制卷成卷筒状的钢材由天车运送入成品库中存放经过层流冷却后的钢材进入卷取机中卷取 从炼钢厂送过来的连铸坯，首先是进入加热炉，然后经过初轧机反复轧制之后，进入精轧机。轧钢属于金属压力加工，说简单点，轧钢板就像压面条，经过擀面杖的多次挤压与推进，面就越擀越薄。在热轧生产线上，轧坯加热变软，被辊道送入轧机，最后轧成用户要求的尺寸。轧钢是连续的不间断的作业，钢带在辊道

16、上运行速度快，设备自动化程度高，效率也高。从平炉出来的钢锭也可以成为钢板，但首先要经过加热和初轧开坯才能送到热轧线上进行轧制，工序改用连铸坯就简单多了，一般连铸坯的厚度为150205mm，先经过除磷到初轧，经辊道进入精轧轧机，精轧机由7架4辊式轧机组成，机前装有测速辊和飞剪，切除板面头部。精轧机的速度可以达到23/。热轧成品分为钢卷和锭式板两种，经过热轧后的钢轨厚度一般在几个毫米，如果用户要求钢板更薄的话，还要经过冷轧。与热轧相比，冷轧厂的加工线比较分散，冷轧产品主要有普通冷轧板、涂镀层板也就是镀锡板、镀锌板和彩涂板。经过热轧厂送来的钢卷，先要经过连续三次技术处理，先要用盐酸除去氧化膜，然后才

17、能送到冷轧机组。在冷轧机上，开卷机将钢卷打开，然后将钢带引入五机架连轧机轧成薄带卷。从五机架上出来的还有不同规格的普通钢带卷，它是根据用户多种多样的要求来加工的。 冷轧厂生产各种各样不同品质的产品，那飞流直下，似银河落九天的是镀锡板，那银光闪闪的是镀锌板，有红、黄、兰各种颜色的是彩色涂层钢板。镀锡板是制造罐头和易拉罐的原料，又叫马口铁，以前我国所需要的镀锡板全靠进口，自从武钢镀锡板大量生产后，部分替代了进口货。武钢生产镀锡板采取的是电镀锡工艺，这些镀锡板好像镜子一样，光鉴照人，就像诗人描写的：“轧钢工人巧手绘锦帐，千万面银镜送给心爱的姑娘，你知道不知道，在那爱妻牌洗衣机上，有我们汗水的芳”。

18、镀锌板的生产工艺有两种，一种是热镀锌，一种是电镀锌。那貌不惊人包装特别的是硅钢片，它们用在发电设备、机电设备、轻工、食品和家电上。用镀锌板作为基材，在反面涂上各种涂料就成为彩色涂层钢板。由于工艺先进，涂层十分牢固，可以直接用于家电产品和作装饰材料。除了板材以外，轧钢厂也生产长材，如型钢、钢轨、棒材、圆钢和线材，它的生产过程和轧钢原理与板材类似，但是使用的轧辊辊型完全不同。1.3 板坯连铸机质量优势坯连铸连轧技术除其短流程、近终形、节约能源、成本低的优势外, 另一重要的优点是质量好。由于薄板坯在结晶器内的冷却强度远大于传统的板坯, 其二次和三次枝晶更短, 铸态组织晶粒比传统板坯更细、更均匀。 原

19、始组织精细为最终组织的细化创造了条件。 同时因冷却强度大, 板坯的微观偏析也得到较大的改善, 分布也更均匀, 产品的性能更加稳定。直轧工艺取消了-相变温度区的中间冷却,热轧变形是在粗大的奥氏体组织上直接进行。而传统的所谓冷装工艺, 通过中间冷却的-相变过程, 形成大大细化的新的奥氏体组织。因此为把粗大的奥氏体转变成细小的成品组织, 对于直接轧制工艺也需确定合适的总变形量, 对于采用50mm的板坯而言, 这个总变形量只能比传统的冷装的厚板坯轧制的总变形量小。从这个角度讲, 薄板坯连铸连轧的性能质量的提高也有困难。直接轧制工艺在生产低合金钢时也有特点。 通常微合金元素的完全溶解是合金元素在钢中多重

20、作用的前提。 薄板坯高温直接装炉, 许多合金元素不会象在传统的生产工艺中因为板坯冷却而析出, 而是始终处于溶解的状态, 其不仅在初始组织而且在再结晶后均起到晶粒的细化作用。比如, 为了 在成品组织中取得弥散硬化, 一部分合金元素在相变之后仍应处于溶解状态。常规冷装工艺, 再加热前的冷却过程中合金元素已经以碳、氮化物的形式析出，再加热过程中, 一般不可能以固溶状态保持到相变以后, 就起不到使最终产品晶粒细化的作用。薄板坯则通过工艺的优化控制避免这一问题, 根据需要在变形前使材料中的合金元素处于固溶状态, 通过变形的诱导析出使析出物有更精细的均匀分布。而剩余的合金元素保留到相变以后析出, 造成对材

21、料的进一步强化。这种状态可最大的发挥合金元素的潜力, 减少合金元素的用量。薄板坯连铸连的均热工艺还保证了板坯在轧制过程中的温度的均匀和稳定, 以CSP技术为例, 辊底式隧道炉与轧机同在生产线上, 板坯头部进入轧机时, 其他部分仍然在炉内保温, 出炉后的板坯也与空气接触的时间极短, 马上进行轧制, 所以保证了板坯的横断面与纵向的温度分布非常均匀。最大的温度差可在±10左右。纵向的温度也与横向相同, 在整个的变形过程中没有因为温度的变化而引起轧制力的波动。 这种原始组织的均匀和轧制过程温度的均匀保证了产品的性能质量的稳定和均匀。薄板坯连铸连轧产品的尺寸精度也是很高的, 统计表明98.9%

22、带卷长度的纵向厚差不大于± 99.3%带卷长度的宽度差不大于±。1.4 研究背景 薄板坯连铸连轧技术于 20 世纪 80 年代末期开发成功，用于生产热轧板卷的一种全新的短流程工艺 ，它首次将连铸、温度均匀化和热轧3个工艺阶段连接在一起，实现了流程简化，紧凑，降低了能耗，节约了投资和生产场地,被国际钢铁界公认是继转炉炼钢、连续铸钢之后的又一次革命。 目前,薄板坯连铸连轧生产的产品只能覆盖板材品种的70%80%，还有相当一部分产品，如汽车面板，超深冲板和表面质量要求高的板材，奥氏体不锈钢板，部分高碳钢板等尚处于开发试验阶段。如美国Armco公CONROLL工艺目前只可以生产30

23、4和409不锈钢；加拿大Algom公司的FTSR中薄板坯连铸机产品方案包括了汽车面板和高级家电板，实际只生产了包晶钢；北极星-BHP设计时也计划生产汽车板，但现在生产的品种为一般深冲钢和高强度钢板。所以对于高级品种的生产，这些生产线均处于试验阶段，尚未投入工业生产，也没有经用户使用认可的成功先例。总之，采用薄板坯连铸连轧生产高档产品还有待于生产工艺的进一步发展和成熟。 从1999 年以来，我国已有珠钢、包钢、邯钢、鞍钢(2 条) 、唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰等12 家企业共13 条连铸连轧生产线投入生产，年生产能力达 3900 万吨左右。生产线的总数量和总产能均占世界同

24、类生产线1/3 左右 ，是连铸连轧发展速度最快的国家。20052006 年建成的本钢、济钢、酒钢、唐山国丰等生产线目前尚处于吸取、消化、并尽快达产阶段。其余7 条生产线则多年来围绕全流程生产工艺的稳定与优化 ，产品质量与产量的提高 ，新技术的开发与应用 ，冷轧用板性能的优化与控制等方面展开工作。经过多年的不懈努力和探索，与 4 年前相比 ，近年来我国的连铸连轧生产的发现趋势出现了一些可喜的变化。 但与先进国家相比，我国板带钢在钢材中占有率远低于发达国家，冷轧板的供给量仍不能满足人们生产生活和国家工业建设的需要，而且连铸连轧生产的薄板质量一般，不能用于汽车板等质量性能要求优良的产品，所以研究CS

25、P工艺下冷轧板的组织性能具有重要的现实意义。另外，关于冷轧再结晶过程中的织构演变规律，虽然已经有很多的研究，但至今仍没有非常确定的理论，存在有争议。1.5 国内外状况 国内外板坯连铸连轧生产线建设为我国大中型钢铁企业产品结构调整及进入板带市场提供了宝贵的经验，薄板坯连铸连轧生产线是一个紧凑、高效、节能、高技术的集成生产线，与常规热连轧机不同，另外建设薄板坯连铸连轧生产线时，必须重视与炼钢的配合，合理选择炉容与精炼设备，目前尚不能取代常规连铸和热连轧机。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

26、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。连铸技术作为现代钢铁生产流程中承上启下的关键环节，在未来钢铁生产技术发展与升级中具有巨大的发展空间。从以上国内、

27、国际连铸生产技术与装备发展现状来看，我们可以展望： 一方面，从技术、经济环境与社会可持续发展要求来看，我国钢铁冶金行业粗放式的发展形式已经结束，当前正开始进入设备与技术升级换代、集约式的新的发展阶段。因此，为冶金行业大力研发、扩大应用高新技术是我们生存与发展的时代要求。另一方面，我国的周边地区与国家(如印度、俄罗斯、东南亚与西北亚等)也正逐渐进入钢铁行业的大发展阶段，日益成为世界钢铁发展的热点地区。只有积极开发、掌握具有自主知识产权的高新技术、大力加强国际化交流与合作，我们才能抓住机遇，真正地把自己做大、做强，成为一个与国家发展形象相一致的极具竞争力的国际化一流企业。 针对国内外发展形势和以往

28、发展过程中集团内部企业存在的不良竞争资源浪费大、合力小、整体国际信誉提升不够等问题，特提出如下建议： (1)加强资源的有效整合。集团内部三家连铸设计单位应合理协调发展，目前在工艺、设备、自动化和过程控制模型等方面研发与应用水平过于分散，且水平参差不齐，没有形成具有国际竞争力和良好信誉的中冶核心技术。 (2)加强资源效率的提升。核心技术的研发、成熟与提升需要实在的投入，也需要市场应用的锤炼。集团内部恶性竞争不仅导致资源使用效率差，也不利于技术进步和整体利益的保障。 (3)加强技术进步对冶金行业发展的引领作用。针对当前国内外形势和国家发展战略需求，集团应抓住机遇。集中力量、整合资源、发挥优势并加强

29、高新技术与自主知识产权技术的发展，在推动国家 冶金行业整体技术进步、升级的过程中走跨越式的联合发展之路。1.6 结晶器概述 结晶器是连铸设备中的铸坯成型设备，人们称它是连铸机的心脏。它的功能是将连续不断地注入其腔内的高温钢液通过冷却壁强制冷却，到出其热量，使钢液在结晶器内逐渐凝固成所需的断面形状和一定厚度的坯壳，并是这种芯部仍为液态的铸坯不断的从结晶器的下口被拉出，进入二次冷却区。为保证坯壳不被拉漏以及不产生变形和裂纹等缺陷，结晶器的性能对连铸机的性能对连铸机的生产能力和铸坯的质量都起到非常重要的作用。 结晶器是非常重要的设备，结晶器为坯壳形成的最初阶段提供了冷却，几何形状和空间，连续的钢水通

30、过结晶器内部的铜板强制冷却，逐步成型。这个过程是钢水(坯壳)与结晶器之间连续相对运动下进行的。因此结晶器一直承受着钢水静压力、坯壳和铜板间摩擦力钢水热量的传导等因素的影响，使结晶器始终处在机械应力和热应力综合作用下，工作条件极为复杂。结晶器在生产过程中，是否能够保证均匀强化的冷却，以及在机械应力和热应力的作用下不致产生变形，保证铸坯质量，降低溢漏率，提高结晶器使用寿命，因此一个良好的结晶器设计应该满足以下要求:(1) 要有良好的均匀的导热性能。(2) 结构合理，并具有足够的刚性，能够在承受剧烈的温度变化时变形小，铜板内壁要有良好的耐磨性能。(3) 保证结晶器刚性的前提下，尽量减轻结晶器的重量，

31、以便减小震动时结晶器的惯性力。(4) 结晶器结构尽量简单，可接近性好，便于制造安装和调整。(5) 冷却水路能自行离合。 结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备之一。它的功能是将连续不断地注入其内腔的高温钢水通过水冷铜壁强制冷却，导出共热星，使之逐渐凝固成为具有所要求因此，组合式结晶器在连铸机发展史上具有重要意义。组合式结晶器的结构又可分为带支撑框架和不带支撑框架两大类。后者由于结构紧凑、重量轻，也有的厂家称为紧凑式结品器，近年来应用逐渐增多。结晶器主要由内、外弧冷却水箱与铜板的装配件，内、外弧足辊，左、右窄面水箱与铜板装配件，窄面足辊，调宽装置，支撑框架紧装置，设备冷却水、二冷喷

32、水及于油润滑配管等主要部件组成。带支撑框架的结晶器典型的是德国西马克公司生产的结晶器。在浇铸过程当中的调宽采用伺服电机。奥钢联工程技术液压缸伺服调宽结晶器，其最大特点也是没有支撑框架，但调宽的驱功力为液压缸:除此之外，还有几个特点:即结晶器窄面有4对足辊；结晶器带有支脚，存放时不用专门的存放台架。另外奥钢联工程技术公司节约昂贵的钢板，把传统板坯连铸机结晶器铜板背面20-26mm深的水槽变为浅而宽的水槽并移至支撑板。(1) 结晶器倒锥度；(2) 在线热状态调宽调锥度系统；(3) 结晶器在线停机调厚；(4) 高速浇铸时铜板冷却水高流速均匀传热冷却结构；(5) 涡流式、电磁式、同位素式、浮子式、激光

33、式、超声波式等各种；(6) 漏钢顶报及热成僚系统；(7) 结晶器铜板热面温度控制系统及最低进水温度控制；(8) 结晶器电磁搅拌和电磁制动；(9) 一个结晶器烧多流铸坯的插装式结构。图1-2组合式结晶器俯视图 图 1-3 组合式结晶器左视图1.7结晶器存在的问题 (1) 研发能力较低，对关键技术掌握较差，进口依赖程度较大，关键部件如铜板镀层，和精确调宽调后机构仍依赖于进口。大多数企业以生产为主，对于新技术的研究处于之后状态。(2) 连铸生产过程中，钢坯极易出现拉漏的情况，生产安全性较差，工人的工作环境较差，安全性较低。1.8 结晶器使用前的安全检查 结晶器安装上线前，在维护区应检查结晶器的装配、

34、对中、运行、泄露情况、正确的安装和二次冷却喷嘴的喷雾情况。在结晶器到达操作区前，检查和结果都应被记录下来，还应该完场下面的检查和操作:(1) 检查铜板表面的磨损、损伤和平整(2) 检查窄面和宽面间的缝隙(3) 检查窄面锥度的调节和结晶器的的宽度(4) 在窄面和宽面间检查结晶器的边缘缝隙，并使用硅橡胶正确密封(5) 检查结晶器的水密封性能(6) 检查结晶器盖是否在结晶器的正确位置(7) 在调节后，检查夹紧装置的功能和夹紧结晶器(8) 检查结晶器液面传感器的位置并校验，为传感器安装保护盖和接通冷却水(9) 通过调节机构的手动方式来检查宽度调节装置的运转(10) 检查供应管线(气体、液体)是否正确连

35、接，包括密封性检查(11) 检查结晶器盖的正确位置、变形和耐火材料内衬的损坏(12) 检查供水软管机检查喷嘴位置和喷雾形式(13) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊固定的紧密配合(14) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊的旋转(15) 检查结晶器与振动装置接触面的正确位置以及是否损坏(16) 检查结晶器固定螺栓可能的损伤在结晶器更换后，还要在结晶器上完成以下的检查和操作(1) 检查结晶器足辊到铜板下部边缘是否道道设计值(视觉检查，用一个直尺定位在宽面)(2) 通过过渡直尺来检查结晶器足辊到弯曲段第一个辊的对中(3) 检查第一个窄面足辊到铜板下部边缘的对中(4) 用结晶器锥度测量仪检查宽面锥度的对称

36、性。1.9 本章小结 通过本章的学习，我进一步加深了对连铸机以及结晶器的了解。了解了结晶器的发展趋势和目前应用在国内外主流结晶器上的技术。对结晶器的设计工作做好了铺垫，为下一章的顺利进行做好了准备工作。第2章 结晶器夹紧装置的选择计算2.1结晶器夹紧装置简介 现代的板坯连铸机结晶器都采用宽面压窄面的结构，所以宽面板调整装置不能采用固定的支撑防止。因为窄边面板在浇铸过程中会受热膨胀，宽面板对窄面板即要有一定的事呀，防止接缝处漏钢，又要允许膨胀。原来使用的结晶器宽面调整装置时纯粹的电动机械调整装置，这种装置调整的精度较差，采用齿轮箱变速传动，寿命较短。后来随着液压技术的不断成熟，第二代结晶器跨面调

37、整装置采用的是螺杆加蝶形弹簧加液压缸的形式，这种调整装置较第一种有了质的飞跃，液压装置的引入大大提高了调整精度，但是蝶形弹簧在高温的工作条件下，很容易到达疲劳极限，因此这只能够宽面调整装置出现了自身无法突破的瓶颈。 现如今，第三代宽边调整装置已经投入使用，如下图2-1所示。现在主要使用的是纯粹的液压调整装置。这种装置的引入大大提高了宽边调整的精度，调整装置的使用寿命大大延长，同时这种装置免去了机械调整和螺杆蝶形弹簧调整时所需要的润滑管路，大大精简了结晶器的设计，同时提高了工作人员的安全性，使结晶器的可接近性大大提高。图 2-1 加紧装置图 2-2 结晶器夹紧装置2.2 结晶器夹紧受力分析及计算

38、选择 结晶器在连铸生产过程中，受的力非常复杂，因为结晶器的宽边钢板是弧线的，因此受力是变化的，在结晶器的设计过程中，工厂设计时遍采用的是计算机模拟结晶器内部受力情况。因此，我在本次毕业设计过程中只能通过简单的力学计算来得到结晶器宽边调整液压缸的受力情况。图 2-3 结晶器夹紧装置受力示意图钢水静压力计算= （3-1)式中 最大钢水静压力 结晶器压面到足辊中心线的距离 钢水密度 (3-2)式中 受压面积 结晶器压面到足辊中心线的距离 板坯宽度 = (3-3) = (3-4) 钢水静压力 结晶器压面到足辊中心线的距离 板坯宽度 钢水密度 设定作用力作用在距底面(最大压力足辊处)1/3 高度上。上下

39、部液压缸受力及窄面板压紧力计算对上部液压缸作用点取=0则 = (3-5) = (3-6)上下各设置两个液压缸，故每个液压缸受力1/2与1/2。实际上由于考虑到一定的安全系数，则上下部液压缸受力为 = (3-7)式中 上下部每股液压缸的实际受力 上下部每个液压缸的计算受力 安全系数 取 = (3-8)式中 上下部每股液压缸的实际受力 上下部每个液压缸的计算受力 安全系数 取 经过计算，上下两组液压缸的受力应该是 经上述计算得出长期生产重型机械液压设备，有着丰厚的生产经验，能够做出满足我本次设计的液压夹紧缸。配合液压锁紧回路，能够完成宽边的调整和夹紧动作。但是连铸机结晶器在连铸生产过程中是不断振动

40、的，因此液压缸的受力还受到振动的影响，这就需要反馈系统，利用微处理计算机进行调整，这在我本次设计的工作要求之外。2.3 结晶器宽边调整机构的安装 结晶器宽边调整机构采用的是液压缸调整和夹紧，在安装过程中，因为结晶器的水箱和铜板以及窄边调整机构等一系列组件都是通过铜板水箱两侧的螺栓和液压缸直接悬吊起来的，一次，宽边调整装置在安装时就不能和普通的液压缸一样采用尾部耳环连接。为了保证结晶器的强度，保证在连铸生产过程中随着结晶器的不断振动，宽边调整装置不会错位，依然能够顺利正常的工作。这次结晶器宽边调整液压缸的安装比较特殊，首先在结晶器的框架上，在预先计算好的中心线上打出和液压缸同等直径的通孔，然后将

41、液压缸穿过通孔，通过尾部法兰，用螺栓将液压缸固定在结晶器框架上，这样安装，即保证了结晶器在连铸生产过程中不会发生轴向蹿动，也不会发生径向振动，这样的安装方式大大提高了结晶器宽边调整的精度。同时这样的安装方式，便于微计算机反馈调整装置的测量，又再一步提高了结晶器宽边调整和夹紧装置的稳定性和精度。 2.4 本章小结 通过对本章的工作，完成了了宽边调整的夹紧装置这一重要部分，对结晶器的整体结构有了更深层次的认识。 本章工作还进行了液压缸的选择，选择了液压缸的的型号，对液压缸的行程，运动速度，工作原理等方面也有了了解，掌握了液压缸的分类，安装方式和实际工作的注意事项。 第3章 结晶器调宽装置的选择计算

42、3.1 调宽装置简介 对于板坯连铸机来说，结晶器的宽度根据所要浇铸的板坯的断面不同时可以进行调节的。起调宽方法有在线停机调宽和浇铸中调宽两种。过去多采用前者，但随着连铸技术的进步，尤其是对于80年代发展起来的热传送热装机连铸-直接轧制工艺，更需要应用浇筑过程中的调宽技术。 而条调宽技术关键中的关键中的关键就是结晶器窄边调整机构。结晶器窄边调整机构从连铸生产线诞生以来就一直是结晶器不可或缺的一部分。从最开始的手动机械调宽，到后来的电动机械调宽到现在的液压调宽，经过一系列的变化，窄边条款机构精度越来越高，性能越来越稳定，越来越适应快速连铸生产的要求。图3-1 调宽装置图 3-2 结晶器调宽装置3.

43、2 调宽装置的确定和基本参数的选择结晶器在浇铸生产过程中的调宽方法有两种。第一种是T型变化，第二种是Y型变化。T型变化时早期结晶器的变化方式，因为我本次设计采用的新型的液压调宽装置，所以我选用的的是较为先进的Y型变化，其变化的示意图如下图所示。变锥度 宽度变大 锥度设定a 宽度缩小 锥度设定b 图3-3 结晶器窄边调整过程示意图 a 宽度变大 b 宽度变小板坯调宽时的有关锥度设定和调宽速度选择是由制造工艺确定的。以下是控制调宽过程的数学公式: = (4-1)式中: 窄面顶部和底部的调整速度差； 加速度；结晶器高度； 拉速。根据经验，调宽速度一般为:宽度变大时，每侧 0-10 mm/min宽度变

44、小时，每侧 0-20 mm/min我在本次设计中借鉴宝钢连铸机工艺要求，选择锥度位316 mm，浇铸时调宽速度:调宽用210mm/min ，调窄用220mm/min3.3 调宽装置驱动选择 在浇铸中调宽时，机构处于带热负荷状态下运转。为了保证正常浇铸，窄边必须与初期凝固的坯壳保持良好的接触面，窄边的倒锥度必须适当，因此宽度调节的速度是在低速下进行的，而且移动速度要稳定。调宽素的机锥度的调节量必须与所浇铸的钢种、浇铸速度等参数相对应。且宽度、锥度的变化时相互配合的，可见，调宽装置的驱动要求比较特殊。西欧那个上所属，调宽装置的驱动要满足以下要求:(1)调速范围宽;(2)调速精度高;(3)力矩稳定性

45、好；(4)适应恶劣的工作环境。 过去一般采用的的机械驱动，这种驱动方式刚度刚性很好，但是因为丝杆的螺母之间总是存在间隙，所以停止精度就比不上液压调宽的方式。由于调宽装置的设置环境和相当恶劣的工作条件，在电动调宽方式中，直流电子调速系统更不能满足要求。就是一半的交流电机驱动也不能满足工作要求，宝钢采用的交流鼠笼型异步电动机加上带矢量控制的交流变频调速系统，它的性能无论是动态还是静态都是非常优秀的，尤其是输出恒转矩性能良好。但是这套性能工作原理复杂，设备成本高昂，所以我在本次毕业设计中并没有采用如此先进的驱动方式，而是采用的基本的液压调整方式，只要满足我设计所需要的工作精度就可以了Error! R

46、eference source not found.。 本次设计，通过查找相关的资料，我采用的是日本新日界厂的系统，下面是这套系统的工作原理图。条款是，单边的移动速度可达100mm/min。告诉调宽技术将更利于连铸直接轧制的铸坯尺寸配合以及提高铸坯的成品率。3.4 窄边调整机构的安装 结晶器窄边调整机构是固定在结晶器框架上的。因为窄边调整机构的调整范围比较大，我本次设计的调整范围是960mm至1600mm。所以如果两边采用单杆液压缸进行调整的过程中，在恶劣的工作环境和不断的震动过程中，液压缸的活塞杆可能发生挠度变形。这样，很大程度上影响了结晶器的精度甚至导致窄边卡死进而导致结晶器不能正常工作。

47、 所以在这次设计中，我采用了四个步进液压缸，一边一对，分别固定在结晶器窄边铜板上，这样就在很大程度上解决了活塞杆挠度变形的问题。但是很可能在不正常的工作条件下，活塞杆依然会发生变形。在宝钢的结晶器窄边机构中，已经出现了导向缸，即分别在每两边的一对液压缸中间加上一组导向缸，这样就完美的解决活塞杆变形的问题。其机构如下图所示。图3-4 宝钢的结晶器窄边调整机构(带导向缸)在安装时，不能仅仅把窄边调整系统通过法兰固定在结晶器框架上，考虑到肋板的强度不够，在结晶器框架上加上两个纵向的三角形肋板，这样，从理论上经过论证完全能够承受住窄边调整机构在工作时所需要的轴向力。我的设计如下图所示。将窄边调整机构用

48、螺栓固定在加强之后的肋板上，这样不仅有更好的强度，而且更加便于安装，更加便于窄边调整机构的拆卸和维修。图3-5 有加强肋板的结晶器框架3.5 本章小结通过本章的工作，了解并进一步熟悉了结晶器的另一重要组成部分调宽装置即窄边调整装置，理解了该机构的机械构造和工作原理，同时指出了该部分的不足之处，并提出了自己的合理化建议和尝试改进。 本章同上一张有共同之处，进行了相关的计算分析。对该机构个别部分进行了改进，将原来的机械结构替换为液压机构，节省了空间，方便操作，提高了工作效率，同时也节省了成本，便于自动控制。第4章 结晶器铜板及水箱的选择计算4.1 结晶器铜板的设计结晶器长度的选择 连铸机结晶器的长

49、度是决定连铸机工作的可靠性和铸坏质量的最重要的参数之一。结晶器越长, 在其出口处的铸坯的凝固壳就越厚越坚固, 但拉坯力和拉应力也同时增大。对于各种尺寸规格的铸坯都存在一个在铸坯凝固壳中应力最小的合理的结晶器长度, 此长度可以取近似方坯断面的铸坯为例进行计算。在计算时采用如下假设条件:(1)铸坯整个周边的结晶均匀(2)当量应力根据强度的动力学理论进行计算。在结晶器出口处具有足够强度的铸坯凝固壳的厚度可按式式计算: = = (5-1)式中:凝固系数金属在结晶器中存在的时间结晶器有效区段长度浇铸速度与液态金属结晶的同时, 凝固壳便产生相变收缩, 钢水静压力把凝固壳压向结晶器壁, 而其收缩又阻止其向结

50、晶器壁靠近。在研究上述现象的过程中, 得出一个结论, 即在结晶器中存在若干区段:直接接触区, 间接(脉动)接触区和在铸坯和结晶器壁之间有一定间隙的区段。可以假定, 结晶器与铸坏之间的摩擦是发生在有效区段全长范围内。拉坯力可由下式确定:= (5-2)式中:摩擦系数钢水比重铸坯断面周长这时由拉坯力产生的拉应力: = (5-3)由钢水静压力产生的拉应力由下式算出:=+=-() (5-4)根据强度动力学理论，当量应力可有下式确定: (5-5)把有(3)(4)公式得到的代入得到:= (5-6)根据实验数据, 铸坯表面温度按波状曲线变化，这条曲线可以修直，并可以用下面的指数函数表示: (5-7)铸坯凝固壳

51、的平均温度是=250(5+) (5-8)式中钢水温度(大约1500) (5-9)把(8)的温度规律率考虑在内=127(1-) (5-10)理想的是尽量增大F值。若代入数值，k=3厘米/ ，时，F=127(1-×× (5-11)对于可根据结晶器长度，由于曲线与横坐标轴橡胶而受限制。在曲线上能够办证最大安全系数的最大值，通过微分法不难算出相当于这个最大值的结晶器长度。经过计算，结晶器的长度应该是600mm到1200mm。结晶器的长度计算结晶器的有效长度mm结晶器出口的坯壳厚度mm钢液凝固系数mm拉坯机拉坯速度mm (5-12)取mm 20mm =20mm最终计算得到结晶器的长度

52、1000mm结晶器断面尺寸和倒锥度结晶器下口宽度=冷板坯宽度×1.013 (5-13) (5-14)T是结晶器的锥度，按经验取1%得 =1637mm=结晶器上口宽度1620.8+2×8.10=1637mm (5-15)图 4-1 结晶器窄边铜板示意图结晶器铜板材质及表面镀层的选择.1铜板材质 铜板是钢水凝固期间进行热交换并使之成形的关键件，铜板的材质需满足相应的要求，根据浇铸时的工艺要求，铜板与钢液面接触的最高温度不得超过400。宽边铜板与短边铜板因其使用部位不同，所选用的材质也不同。 连铸机最初采用紫铜板，紫铜板虽然导热性好，但强度和硬度很低，耐磨性差，高温下强度更低。为

53、了提高结晶器的使用寿命，现在普遍采用铜合金板制作结晶器，如铜银合金、铜-铬-锆-砷合金、铜-镁-锆合金、铜-铬-锆-镁合金等。奥钢联、西马克结晶器铜板的材质均采用铜银合金、真空冶炼，冷加工成型。前者在铜银合金内表面进行了镀铬。铜银合金成分为995% ，0.07% 01%(有的达到013%)，0006% 左右。采用铜银合金的目的，主要是提高铜板再结晶温度。当含银量为0.08% 0.1% 时，再结晶温度为318 326 ，比普通冷轧铜板的再结晶温度约高出50% 。一般与钢水液面接触的铜板表面温度在正常冷却条件下为250320。舞钢板坯连铸机结晶器用铜银合金制作，化学成分为+>999% ， 007% 012% 。导电率98%IACS(20)。机械性能为200MPa，40MPa，45。为了更有效地提高铜板的使用寿命，在设计和制造中采用了在铜板表面镀层的方法。 结晶器的窄边铜板不仅在液面附近有热裂和剥离现象，而且由于热膨胀受宽边夹紧力的制约，使窄边铜板受压应力的影响而出现蠕动变形，在其下部由于调锥度，磨损更严重。因此，一般窄边铜板寿命比宽边短。据国外资料报道，采用含银的脱氧铜板，平均使用寿命为2000炉。结晶器的铜板要求有极好的热传导性，在室温和高温下能保持相当的强度。早期的连铸