连铸设备教材1

1、目录1. 概述1.2.1 立式连铸机1.2.2 立弯式连铸机1.2.3 弧形连铸机1.2.4 直弧形连铸机1.2.5 水平连铸机1.3.1 方坯连铸1.3.2 罗克普型小方坯连铸机2. 连铸机及其参数计算2.1 铸坯断面2.2 拉坯速度2.3 机身长度2.4 弧形半径2.5 连铸机流数2.6 连铸机生产能力计算2.7 方坯连铸机的工艺布置2.7.1 连铸机总体尺寸2.7.2 方坯连铸机工艺流程2.7.3 连铸机在车间内的布置3. 浇注设备3.1 钢包及其运载设备3.2 钢包回转台3.3 中间罐3.4 中间罐车3.4.1 中间罐车的型式3.4.2 中间罐车的总体结构4. 结晶器及其振动机构4.1

2、 结晶器4.1.1 结晶器内坯壳的形成4.2 结晶器的型式和构造4. 2.1 结晶器振动的目的4. 2.2 结晶器振动方式4. 2.3 结晶器振动机构的类型4.2.4 结晶器振动机构介绍4.2.5 结晶器振动的运动参数5. 二冷区铸坯导向装置5.1 二冷装置的作用与工艺要求5.2 二次冷却区的传热5.2.1 二冷区热平衡5.3 二冷区铸坯导向装置的结构5.3.1 小方坯连铸机二冷装置5.3.2 大方坯连铸机二冷装置5.3.3 板坯连铸机二冷装置5.3.4 二冷区扇形段更换方法5.3.5 二冷区支承导向部件结构6. 拉矫机6.1 拉矫机的技术要求6.2 拉矫机的型式与结构6.3 矫直的基本原理和

3、矫直力的确定6.4 拉坯力的计算与确定7. 引锭杆及其存放装置7.1 引锭杆的形式与结构7.1.1 引锭杆的形式7.1.2 引锭杆结构7.2 引锭杆的脱锭与存放装置8. 火焰切割机8.1 火焰切割机结构8.2 切割枪及切割咀1. 概述连续铸钢自问世以来，它便得到迅速的发展。这主要是由于它与传统的“模铸-开坯”工艺相比（见图1），具有如下突出的优点：简化了生产钢坯的工艺流程，节约了大量的能源。据日本资料介绍，连铸的能源消耗仅为模铸工艺的20.8%-13.5%。我国每吨连铸坯综合节能约为130kg标准煤，若实行连铸坯的热送还能再节省5kg左右的标准煤。由于能在一个机组上连续浇铸出钢坯来，可以提高金

4、属收得率达7%-8%，成材率提高10%-15%。成本还可以降低约10%-12%。可以采用计算机自动控制，易于实现连续生产。从根本上改变了工人劳动条件，生产率相应得到提高。由于连铸的优越性，许多钢厂纷纷采用连铸取代模铸工艺，并出现全连铸炼钢车间。各国连铸比不断提高。经过几十年各国对连铸技术的研究、开发，使得连铸新工艺、新技术发展很快。近年来，以高拉速、高连浇率、高作业率、高铸坯无缺陷率（或称为无清理率）的高效连铸是连铸生产的重要发展方向，也是迅速提高我国连铸生产水平的重要手段。小方坯1302拉速4米分、1502拉速3米分；产量每流13-15万吨；作业率达90。板坯拉速可提高到-2米分左右，作业率

5、达90，双流板坯铸机单月产量也已达到32-35万吨的水平。我厂2#板坯连铸机经改造，原设计为50万吨年，改造后为85万吨年左右。拉速和作业率都比现在的拉速和作业率要有所提高。随着炼钢技术的发展，炉外精炼的采用RH、VOD、LF炉、吹Ar等工艺使供连铸的钢水质量有了明显改善；连铸采用保护浇铸以及连铸液面控制电磁搅拌等新技术的应用，使铸坯表面质量进一步提高，内部缺陷进一步减少。这不仅扩大了连铸浇铸的钢种，而且为铸坯红送创造了有利条件。目前连铸发展为连铸连轧短流程新工艺。薄板坯连铸可浇成50-100mm厚的连铸坯，热送加热炉，然后热连轧机组直接轧制成最小厚度约的热轧带卷，该工艺是以最短的工艺流程，在

6、一条连续的作业线上直接生产带卷的高新技术。我国邯钢、包钢包等厂家已经引进了这种新技术。1.2 连铸机的机型连铸机的机型直接影响连铸坯的产量、质量、投资和效益。最早应用于工业生产的是立式连铸机，历经几十年的不断发展，图1-1至今已形成完整的机型型谱。通常称为传统连铸机，主要有立式、立弯式、弧形式和水平连铸机等。在其大发展的同时，广大连铸工作者为获得更高质量的铸坯，进一步提高连铸机的拉坯速度，相继开发出多种形式的连铸机，这里称其为新型连铸机。下面仅对其中几种主要新型机作简要叙述，详见图1-1。1.2.1 立式连铸机如图1-1（1）所示，其基本特征是：连铸机的各主体设备：结晶器及其振动装置、二次冷却

7、支承导向装置、拉坯设备及切割装置等均从上到下配置在同一铅垂生产线，且在浇铸过程中铸坯没有受到任何强制变形过程。因而具有如下优点：（1）由于钢水铅垂注入结晶器内，四周冷却条件相同，易于调节控制，因而钢水结晶固易达到最佳状态。且钢水中各种非金属夹杂物易于上浮，铸坯内夹杂物最少，横断面结晶组织对称。（2）连铸机的主体设备结构均简单，且可省去一套矫直装置。（3）铸坯在结晶凝因过程中，不受任何机械外力作用。为获得高质量铸坯创造更有利的条件。其主要缺点是：（1）铸机机身很高，由此带来一系列问题：钢水的静压大，极易产生鼓肚变形。机械设备的维护检修很不方便。施工工作量都很大（不论是向空中还是往地下），因而投资

8、较多。（2）铸坯定尺长度受到限制，发展困难。随着生产率进一步提高，铸坯尺寸要增大，拉速需加快，都迫使立式连铸机还要加高，其缺点会更加突出，发展受到严重限制。1.2.2 立弯式连铸机如图1-1（2）所示，它的主要特征是：铸机机身上部都与立式铸机完全相同，在铸坯完全凝固后，经过弯坯装置，将铸坯弯曲90o成水平，然后在水平位置矫直、切断成定尺，水平出坯。该机型的主要优点是：（1）完全保留了立式连铸机的主要工艺与铸坯质量高的长处。（2）显然机身较立式铸机高度有所降低。更重要的是从此开拓了连铸机水平出坯的新途径，坯长不再受限制。其主要缺点是：尽管铸机机身高度有所降低，但在铸坯尺寸进一步加大，拉速再提高时

9、，铸坯的液相深度会越来越长，机身至弯坯前还是太高。这样该机型所显示的优越性会越发不明显。甚至难于克眼由于高度带来的困难。特别是在主要设备的组成上，除了比立式铸机减少一套翻钢与出坯装置外，又增加了弯坯装置和矫直设备，二者重量相差无几。1.2.3 弧形连铸机在不断寻求降低连铸机高度的过程中，到60年代初，我国及瑞士首先研制成功了圆弧形连铸机（如图1-1（3）。从此，连铸机获得了突破性迅猛进展。圆弧形连铸机的基本特征是：从位于最上面的结晶器及紧相连的二次冷却支导装置到拉矫机，受到矫直辊施加的外力被矫直。该机型具有如下优点：（1）机身高度低，仅为立式铸机高度的13，由此带来一系列优越性：对设备和维护、

10、检修以及事故处理等都比较方便。钢水的静压力较小，因而大大减少因鼓肚引起铸坯的内裂和偏析。（2）在克服立弯式连铸机缺点的同时，保持和发扬了其水平出坯的特长。定尺长度不再受限制，为实现高速浇铸创造了良好的条件。它的主要缺点是：（1）鉴于钢水完全是在14圆弧中进行冷却凝固的，其中夹杂物上浮自然会受到阻碍，又很容易向内弧富集，会造成夹杂物偏析。（2）整个铸机占地面积比立式铸机大。（3）连铸机设备制造、安装、维修、对中、找正比较困难。1.2.4 直弧形连铸机近年来，在总结立式连铸机和全弧形连铸机优缺点的基础上，提出采用直结晶器，具有弯曲过渡的弧形段，然后矫直水平出坯的直弧形连铸机如图1-1中3b。这种机

11、型的连铸机采用直结晶器，并具有一个M以上的直线段，因而它具有立式连铸机铸坯质量好的优点。同时，二冷又采用了较大的弧形段，矫直水平出坯因而又具有弧形机中提高拉速、增加产量的优点；采用特殊的弯曲和矫直结构；可带液芯进行弯曲和矫直。防止铸坯由于矫直引起的内袭纹。1.2.5 水平连铸机目前它（如图）1-1中4）的工艺和装备在国外已较为成熟，正在向扩大钢种、断面形状和尺寸的方向发展。该机型的主要特征是：在浇铸过程中铸坯始终保持水平运动，不受弯曲或矫直，系属无氧化浇铸。表1：连铸机的机型比较表连 铸 机弯曲形式圆弧半径结晶器二次冷却 区弯曲及矫直特点发展情况类别型式-高头式（高铁水静压头立式直直不弯曲不矫

12、直工业性生产立弯式普通弯曲一个直直完全凝固后弯曲矫直工业性生产普通弯曲一个直直铸坯内部23以上凝固后弯曲全凝矫直工业性生产低头式（低铁水静压头）直弧形一点弯曲一个直直一弧铸坯内部未凝固弯曲全凝后矫直工业性生产多点弯曲许多过渡半径一个基本半径直直-弧铸坯内部未凝固时多点弯曲及矫直。工业性生产弧形一点矫直一个弧弧铸坯全凝或带液芯矫直工业性生产多点矫直多半径弧弧铸坯未凝时多点矫直工业性生产水平连铸机-水平式水平式不弯曲不矫直工业性生产二钢厂1、2连铸机为R8m直弧型板坯连铸机，3方板坯兼容连铸机为R8m直弧形连铸机。1.3.方板连铸机1.3.1 方坯连铸小方坯连铸一般指断面尺寸160×16

13、0mm2的小方坯或与之面积相当的其他断面形状的铸坯。小方坯连铸具有设备简单，建设投资省、生产率高、生产成本低等优点，所以小方坯连铸发展较快。特别是用小方坯连铸机生产普碳钢钢筋、棒、线材较为经济。近年来小方坯连铸采用保护浇铸、液面控制和电磁搅拌以及计算机过程控制等新技术，可浇合金钢等钢种。浇铸断面尺寸160×160mm2的方坯或与之面积相当短形坯为大方坯。大方坯和小方坯在浇注工艺上无实质区别。在设备结构较小方坯连铸机复杂，如结晶器除应用管式结晶器之外，根据需要也有采用组合式的二冷装置根据坯子断面大小，采用不同数量的夹持辊等。它既可浇普碳钢，也可浇合金钢或不锈钢。方坯连铸机的流数，一般为

14、1-4流，流间距为900-1400mm。根据炼钢炉容量、浇注时间浇铸断面和拉速来确定流数。小方坯连铸机配合大炉子生产，则流数较多。原武钢-炼钢出钢量270t，铸坯断面为180×180mm2、200×200mm2已属大方坯，考虑到炉机配合，连铸机设计为一台8机8流。二钢厂转炉出钢量为80t，考虑到炉机配合，采用一台一板二方并列二机二流方坯兼容并列连铸机，方坯为4流。1.3.2 罗克普型小方坯连铸机近年来，小方坯连铸机普遍采用罗克普型刚性引锭杆。用刚性引锭杆代替传统的链式引锭杆，可使二次冷却装置进一步简化，有利于二冷喷咀布置和处理事故快等优点。个别厂家大方坯连然机也有采用刚性引

15、定杆，但二次冷却装置为防止铸坯鼓肚而必须增加一定排数夹持辊。从而失去了采用罗克普刚性引锭杆的优点。相反增加刚性引锭杆存放设备。因此，大多数大方坯连铸机仍然采用传统的链式引锭杆。1.4 铸坯热送铸坯热送一般是指从连铸机出来的坯子，温度为200-950的连铸坯直接装入加热炉，然后进行轧制。节能效果较为明显，因而也是很多厂家追求的目标。但热送必须具有如下条件：其一，要提高连铸坯的质量，使不精整率达到80以上。为此，连铸机要配备必要的质量判别、跟踪和保证系统。其二，要采用高温连铸坯的生产技术，如气-雾冷却，全部出坯辊道置于保温罩内，热送直接轧制的连铸坯角部加热炉。其三，要按照轧制计划所规定的钢种、钢材

16、规格、轧制速度，组织连铸机和轧机同步作业。目前许多国内连铸机生产都在组织热送，有的新建连铸-轧钢短流程生产。一些使用固定断面坯为原料的中小型轧机及线材轧机，是连铸方坯直接热送的有利前提。铸坯热送工艺的不断完善和迅速发展，必将使炼钢轧钢流程再来一次飞跃。2. 连铸机及其参数计算连铸机的参数是选择机型及机械设备设计的主要依据，是决定设备性能和规格的基本因素。其参数主要有：铸坯断面、拉坯拉速、弧形半径、连铸机冶金长度以及连铸机的流数等，这里仅就弧形连铸机简述一般参数的设计计算与选择。2.1 铸坯断面决定浇铸钢种之后，铸坯断面形状和尺寸是首先要确定的问题。所谓铸坯断面尺寸是指铸坯在常温下的规格尺寸，又

17、称“公称尺寸”。而铸坯断面形状有方坯、矩形坯、板坯、圆坯以及一些异型坯。铸坯断面形状和尺寸是由其用途和下一道工序的要求所决定的。它的选择取决于工厂最终生产的产品。在确定铸坯断面时，主要考虑以下几个方面的问题。1) 首先应根据轧钢生产的需要来确定铸坯断面。(1) 为保证轧制成品的质量和性能，应使铸坯获得需要的压缩比(指铸坯断面积与轧制后产品横断面积的比值）。对碳素钢和低合金钢，最小压缩比应达到6。对不锈钢、耐热钢的最小压缩比则应达到8，对于高速钢和工具钢一般应不小于10。实践上，对不同产品要求的压缩比可见表2-2。表2-1 铸坯断面形状与极限尺寸表断 面 形 状断 面 尺 寸 （mm）方坯最小最

18、大70×70450×450矩形坯(扁坯、板坯)最小最大50×108400×630 300×2640圆形坯最小最大40450异形坯椭圆形工字形中空圆坯120×240400×460×120 356×775×100450×100表2-2 各种产品所要求的压缩比最 终 产 品无缝钢管型 钢厚 板薄 板连铸坯连铸圆坯连铸方坯连铸板坯连铸板坯满足产品机械性能所要求的压缩比有一定安全系数的最小压缩比目前用户要求的压缩比至8至35或更大(2) 目前，连铸断面与轧机的合理配合，见表2-3。表2-3 铸坯

19、断面与轧机的配合轧机规格铸坯断面（mm×mm）轧机规格铸坯断面（mm）高速线材轧机方坯：100×100-140×1404200中厚板轧机板坯:300×（1900-2200）400/250轧机方坯：90×90-120×120扁坯：100×1504800中厚板轧机板坯:350×2400500/350轧机方坯：120×120-150×150扁坯：150×1801700热连轧机板坯:200-250)×(700-1600)650轧机方坯：140×140-200×20

20、0扁坯：160×2802050热连轧机板坯:（210-250）×（900-1930）2300中板轧机板坯：180×700,150×150(3) 连铸坯断面选择除应与轧机及其轧制成品断面相适应外，还必须以连铸和轧钢二者都能取得合理的经济效益为前提，切不可忽略轧材生产成本和产量。生产小方坯时莫要过分追求一火成材，也不宜为增大压缩比而过分加大铸坯的断面。 （4）铸坯断面的范围不宜过宽，铸机应按大断面进行设计，如用来生产过小断面是不经济的。连铸坯的最小断面（不包括水平连铸机）推荐确定为：普碳钢方坯及圆坯一般宜大于等于120mm；特殊钢方坯及圆坯一般宜大于等于13

21、0mm；板坯厚度一般宜大于等于140mm。 （5）对每一台连铸机所生产的铸坯的断面应尽量简化，厚度规格不宜超过三种，这种既可以节省投资，又便于组织生产，有利于提高产量。 2）应根据炼钢炉的容量，连铸机的生产能力以及二者生产周期的匹配来确定铸坯断面应保证在钢包允许的浇铸时间之内完成浇铸。如果配有能直接轧制的开坯机，则更宜采用较大断面的铸坯。铸坯断面的大小和形状对其质量和铸机的生产率有直接的影响。一般说来，铸坯断面大有利于夹杂物上浮，质量也容易得到保证，铸机的生产能力也高，但不应超过所必需的压缩比太多，造成额外浪费。选取小断面铸坯，操作难度大一些，投产可以少一些。总之，应设法寻求保证铸坯质量的最经

22、济断面。从目前生产水平来看：生产小方坯时，如采用浸入式水口浇铸，它的最小断面尺寸应大于等于140mm×140mm；为防止铸坯生产鼓肚，最大宽度可达到350mm；铸坯成分偏析率小于时的最大铸坯厚度为300mm，若尺寸大于此值时可设置电磁搅拌装置；断面的矩形度（即宽度与厚度之比）应小于或等于2。但铸坯断面形状的不同，给工艺和设备上带来的问题也不同。圆坯较当量内切圆半径相等的或矩形坯的冷却面积要小，且易产生中心疏松、偏板和内裂等质量缺陷，应引起操作上的特别注意。2.2 拉坯速度拉坯速度是设计连铸机的重要参数之一。铸坯断面确定之后，拉速对连铸机的生产能力起着决定的作用。拉速V通常是以铸机每一

23、流每分种拉出铸坯的长度（m）来表示（m/min）。也有用浇注速度q(t/min·流)来表示的，即铸机每一流每分钟浇注的钢水量（t）。显然，拉坯速度越高，铸机的生产能力也愈高，拉速高是我们需要的。但是，由于受到设备、钢水结晶凝固条件及铸坯质量的限制，拉速不能太大。拉速快，拉出结晶器的坯壳就薄，易发生过大变形甚至造成漏钢。在一定的工艺条件下，必须满足以下两个基本条件：满足一定的坯壳厚度铸坯出结晶器下口时，应具有均匀的一定强度的坯壳厚度，即。大量实验研究得出，结晶器内钢水凝固的坯壳厚度，可按公式（2-1）计算： K t （mm） （2-1）式中 t-钢水凝固经历的时间，min； k-结晶器

24、内的凝固系数，mm/ 。出结晶器下口时的安全或允许的坯壳厚度，详见表2-4。表2-4 允许坯壳厚度 铸 坯 断 面 （mm×mm）允许坯壳厚度（mm）小方坯70×70-85×8586×86-110×110111×铸坯厚度×铸坯厚度×铸坯厚度板 坯各种厚度和宽度10-15 K值依浇钢水的性质、温度、铸坯断面形状、尺寸及冷却强度不同而异。对传统连铸机（水平机除外）。当钢水在结晶器内凝固时，K值波动在20-24。而对于新型连铸机和水平连铸机来说，钢水与结晶器接触条件好，其K值可在25-30间选取。由于铸坯在二冷区所受到的

25、冷却条件基本一样，其K值均在26-33中选定，或按图2-3选取。根据允许的安全坯壳厚度，计算的最大拉速Vmax 为： （mm/min） （2-2） 式中Lm-结晶器有效高度mm。满足连铸机确定的冶金长度连铸机的冶金长度，板坯是指从结晶器液面起至最后一对夹辊间的长度，也称铸机长度。方坯可延至剪切点。若已知连铸机的冶金长度为L（m），其最大拉坯速度Vmax为： 图2-1凝固系数k曲线 （mmin） （2-3） 式中K-综合凝固系数，见表2-5或由图2-3查； D-铸坯厚度mm； F1拉速降低系数，按表2-6选取。表2-5 综合凝固系数综合凝固系数（mm/min-V2）断 面 （mm×mm

26、）小于130×130， 130×130-150×150对质量无特殊要求的碳素钢对质量有特殊要求的碳素钢及合金元素小于4的合金钢高合金机械结构用钢奥氏体不锈钢铁素体不锈钢3230不浇铸 26.524 24取值较大是由于采用浸入式水口及冷却水量可按拉速变化自动调节的装置。可浇铸，但一般不用。表2-6 拉 速 降 低 系 数小方坯断面（mm×mm）拉速降低系数f170×70-85×8586×86-110110>111实际上，拉坯速度也可按如下经验公式计算： （mmin） （2-4）式中 -铸坯断面，mm； F-铸坯断面积，m

27、m2； -铸坯断面形状系数，m·mm/min。上式只适用于大、小方坯和圆坯拉速的计算。由于板坯宽度比值过大，不能真实反映出铸坯厚度对拉速的重要影响。故暂列出铸坯形状系数的经验值于表2-7。通常在应用时，较小断面的铸坯偏于取较大的值，而对较大断面的铸坯偏于取表中所列范围的较小值。表中矩形坯，通常指宽比厚之值在-1.4。表2-7 铸坯形状系数铸坯形状系数小方坯大方坯及矩形坯圆 坯（m·mm/min）65-8555-7545-55拉坯速度V与浇注速度q间的关系可用下式表示： （mmin） （2-5） 或 （tmin·流） 式中 r-钢水密度，t/m3 ； W-铸坯宽度，

28、m； D-铸坯厚度，m。 在进行设计计算时，根据上述计算所得的拉速，可参照经验最后确定之。由于国内已有大批小方坯连铸机正常运行，其设计拉速与浇注速度列如表2-8。表2-8 拉速与浇注速度铸坯断面尺寸W×D（mm×mm）拉速V（m/min）浇注速度q方（kg/(min·流)浇注速度q（kg/(min·流)70×7080×8090×90100×100110×110120×120130×130140×140150×150160×160170×17018

29、0×180190×190200×200210×210220×220230×230240×240250×250影响拉速的因素是多方面的：浇铸钢水的温度越高，冷凝成一定厚度坯壳的时间越长，拉速应慢些，反之拉速可快些；钢种不同，冷凝时高温强度高的钢种，其拉速可大些。反之，应小些；铸坯断面形状和尺寸的差异，不同断面形状的铸坯，有不同的结晶凝固特点，冷却表面积的大小亦不同。圆形坯与方坯和矩形坯有明显的不同，不只是凝固有其特点，就其圆坯直径与之内切圆相等的方坯或矩形坯的冷却表面积相比明显地要小。因而在其他条件相同时，圆坯的拉速

30、自然要低些；连铸先进工艺技术的采用，如吹氩搅拌、侵入式水口与保护浇注等都有利于拉速的提高；连铸机结构的改进，冷却设备能力的改善，防变形能力的提高，中 图2-2 拉速的增长情况精度的提高等等都对提高拉速是必不可少的。因此，应将拉坯速度的提高看成是冶炼技术和连铸技术装备水平综合提高的结果。拉速的增长状况如图2-4所示。2.3 连铸机机身长度连铸机的机身长度，简称机长，是连铸机设计不可缺少的一个重要参数，它不但关系到主机的规格，也涉及到铸机的总体配置。为了研究铸机的机长，首先应解决铸坯的液芯长度。铸坯的液芯长度铸坯的液芯长度L液，通常是指从结晶器内的钢液面直到铸坯完全凝固为止所经历的最大长度。它是确

31、定连铸机机身长度与铸机弧形半径的重要工艺参数之一。也是连铸机进行总体设计和布置的基本参数。由铸坯凝固坯壳厚度的计算公式（2-1）可知，若铸坯的厚度为D（m），当凝固坯壳的厚度等于坯厚的一半时，铸坯已完全凝固。即：设拉坯速度为V（m/min），则铸坯的液芯长度L液为： （m） （2-6） 式中：D-铸坯厚度（米） V-拉速（米分） K-凝固系数（米/）板坯K值可取K=- （米/）圆坯K值可取K=- （米/）方坯K值可取25- （米/）从式（2-6）可见，铸坯的液芯长度与铸坯的厚度拉坯速度和冷却强度有关。铸坯越厚拉速越快，液芯长度就越长。连铸机冶金长度L冶在确定连铸机的钢种和断面尺寸后，考虑到可能

32、浇铸的最大坯厚与可能达到的最高拉速，冶金长度为： （m） （2-7）式中符号含义同前。公式（2-7）适用对铸机带液芯情况矫直的。如果铸机为一点矫直，机长L冶需乘以系数f，f=-1.15)。对于板坯连铸机机身长度与冶金长度一样，长度不变。对于方坯连铸机机身长度到拉矫机最后一对拉矫辊，冶金长度大于机身长度。2.4 弧形半径连铸机的弧形半径是指弧形连铸机铸坯弯曲的外弧半径，它是铸机重要的参数之一。通常是以米来表示的。它标志连铸机的型式、大小和可能浇铸铸坯的最大厚度，同时也直接关系到连铸机的总体布置、高度及铸坯的质量。弧形半径主要取决于铸坯 的最大厚度，但通常在确定弧形半径时所考虑的无论是工艺上或质量

33、上的要求，其实质都与铸坯的液芯长度有密切关系。弧形半径的确定，一般是按几种不同情况分别计算，经比较之后，最后确定其大小的。按铸坯进入拉矫机前完全凝固来计算铸机的弧形半径R。满足这个要求，就是要铸坯进入拉矫机时已无液芯。此时铸坯所经过的冷却区总长LC（即从结晶器内钢液面到第一对拉矫辊的冷却距离）见图2-4，计算如下： （m） （2-8）式中: R-铸坯中心弧形半径，m； -第一对拉矫辊中心线与水平弧形半径间的夹角，O； hO-圆弧中心水平线至结晶器内钢液面的距离，m。当采用弧形结晶器时，hOlm2-；当采用直结晶器时，hO= h1+ lm,h1为二次冷却区直线段长度，m。连铸机的弧形半径应确保冷

34、却区的总长一定要大于等于铸坯的液芯长度，即： （m）连铸机的弧形半径R应为： (m) (2-9) 2）按弧形铸坯在矫直时表面允许的延伸率来计算连铸机的弧形半径。以该条件来计算连铸机的弧形半径，显然它同样也适合铸坯完全凝固条件下矫直。铸坯通过拉矫机矫直时，铸坯内弧表面受拉，外弧表面受压，对一小段铸坯而言，假设矫直时断面的中心线长度不变且与断面垂直，断面仍为平面。若连铸机弧形半径为R，铸坯厚度为D，在铸坯上取一小段cc（如图2-7）来研究。矫直后内弧表面延伸为AA，外弧表面压缩也为AA，则铸坯内弧表面的延伸率为： 又由，则： 实际上，一般2.5%3.3%,故上式可以近似写成：为满足铸坯质量要求，必

35、须使，则连铸机的弧形半径应保证： （2-10）式中1铸坯表面所允许的延伸率。它主要取决于浇铸的钢种、铸坯温度及铸坯表面的质量要求等。试验得出，对于普通钢和低合金钢均可取11.5%-2.5%。3）铸坯在实行液芯拉矫时，连铸机弧形半径R的近似计算铸坯处于液芯状态拉矫时，要特别注意防止铸坯固液两相界面的内裂，这里是抗拉强度最薄弱的地方，也最容易产生内裂的位置。为此，对带液芯铸坯拉矫时常采用多辊拉坯矫直机实行多点矫直，以便使每一点的矫直变形率都小于允许的延伸率。在多点矫直时，铸坯虽有液芯仍然可近似地按中性轴长度不变原则（见图2-8），即： 在n+1点矫直前，凝固坯壳两相界面上表面的弧长为： AB =

36、经过第n+1点矫直后，其坯壳对应界面上表面的弧长为： BC = 故在第n+1点的矫直变形延伸率为 ： (%)即： (%) 且必须满足，由此可得到： (m) (2-11)式中2-两相界面允许的延伸率，通常取20.15%-0.25%。 a- 一次矫直 b- 多二次矫直 c- 多次弯曲图2-6弯曲和矫直时凝固壳的延伸率总之，连铸机弧形半径的最后确定，通常是根据连铸工艺和质量的要求，按相应的几个要求条件做有关的计算，再结合使用经验和具体情况，最后确定连铸机弧形半径的大小，但一定要保证大于或等于计算结果中的最大值。对于直弧形连铸机，当铸坯由直变弧形时，其外弧侧两界面的抗拉强度仍是限制关键。弧形半径的计算

37、和选定与多点矫直情况雷同。同样参见图2-8，当直铸坯开始弯曲成R1时，其外弧坯壳内表面的延伸率为：此时，同样必须满足2，即： （m） (2-12)若经一次或二次弯坯仍不能入弧时，还应继续弯坯，使RiR,其计算公式为：式中=，1于是 若直铸坯需经n次弯曲方能入弧，这时Rn/=R/，则n为： 式中 t由直铸坯弯成弧形半径为时的外弧坯壳内表面总的延伸率。t可由下式算出：t）/R/ (%) (2-14)一般估算连铸机弧形半径时，综合国内外弧形连铸机的实际情况，R可按铸坯厚度的若干倍做近似计算地：R=cD (cm) (2-15)式中c系数，一铸机的设计水平，绝大多数波动在30-40间，一般中小型铸坯取c

38、=30-36；对大板坯，c40。2.5 连铸机的流数在连续铸钢的生产中，凡共用一个钢包，不论同时能浇铸几流铸坯的一套连铸设备，均称为一台连铸机。一台连铸机可以是单机组，也可以是多机组。所谓机组，就是在一台连铸机中具有独立传动系统和工作系统，且当它机出故障时仍可照常工作的一套连续铸钢设备称为一个机组。一台连铸机，只有一个机组，又只能浇铸一根铸坯的称为一机一流。若同时能浇铸两根以上铸坯的铸机，称一机多流。凡一台连铸机具有多个机组，同时又能浇铸多根铸坯的，可称为一台多机多流连铸机。二钢3连铸机为一台一板两方并两方兼容并列连铸机。在一定操作工艺水平条件下，连铸机的断面尺寸确定之后，由于拉坯速度和钢包允

39、许浇铸时间的，若提高连铸机的生产能力，则必须增加铸机的流数，以缩短浇铸时间。近年来，小方坯连铸机最多浇铸达12流，多数采用4-6流。大方坯最高浇铸达8流，多数采用1-4流。大板坯最多浇铸达4流，常1-2流。若钢包容量为G（t），每流铸坯的断面积为S（m2）,当拉坯速度为V（m/min）时，这台连铸机所应浇铸的流数n，可计算如下： (2-16)式中 T钢包允许的浇铸时间，可按经验公式（2-17）计算： (2-17) r铸坯密度t/m3 f铸坯质量系数，其值10-16，取f=10，或按图2-9选取。连铸机的流数主要取决于钢包容量、冶炼周期、铸坯断面以及铸机允许的拉坯速度。 图2-8在设计连铸机时，

40、板坯连铸机的流数也可由图2-10a查得。在已知钢包容量、铸坯断面尺寸和拉坯速度的条件下，便于由诺模图查出连铸机的流数。例如，已知钢包容量为200t，浇铸铸坯的断面为200mm×1800mm，拉坯速度为，这时连铸机的流数即可由图2-10a查出。由图中开始查，按顺时针方向转查至图止，则可确定连铸机应为2流。如果要确定小方坯连铸机的流数时，同样可由图2-10b查出。例如要浇100mm方坯时，由图查出平均拉速为3m/min，经图知相应浇铸速度为，经图查得若浇铸时间为50min，与钢包容量45t在图中查出铸机相应为4流。二钢厂3连铸机流数计算（方坯）： （min） T：允许浇铸时间G：每为炉钢

41、水量75-80tf：质量系数，一般取10-16，取f=10铸坯浇铸时间：不锈钢 55-60min硅 钢 50min其它钢种 36min浇铸参数2-9铸坯断面mm×mm155×190175×215200×220220×220单 重kg/m223828633443678拉 速m/min-0.7-浇铸能力流kg/min372240335372浇铸时间min36504036二钢厂3连铸机考虑转炉扩容后出钢量为75-80t，方坯选4流。2.6 连铸机生产能力的计算：2.6.1 浇铸能力Q浇铸能力（Q）是指连铸机每分钟浇铸的钢液量，即：Qn·mg

42、n·F·Vg·r （2-15）式中：Q浇铸能力，t/min； n流数； mg每流浇铸能力，t/min流； F铸坯断面积，m2； Vg拉速，m/min； r铸坯比重，t/m3，冷坯取7.8 t/min.每流浇钢能力见表2-9 .2 连铸机产量计算：连铸机年产量计算公式如下： （2-16）式中：Ya-连铸机年产量，t/a G-钢包钢水重量，t N-平均连浇炉数 Fv-连铸机收得率， f-连铸机年作业率，T-浇铸周期，min40送引锭时间,min二钢厂3连铸机年产量计算,详见表-10。不换中包，换中包时分别为245,000t/y和295,000t/y。换中包假设连浇炉数

43、为40炉。表2-10 方板坯连铸机的年产量钢种类型净生产小时净生产天数产量(t/y)不锈钢板坯连铸4296179300,000方坯连铸7443150,000总计5040210350,000碳钢板坯连铸50,000方坯连铸226,319*总计276,319*2.7 方坯连铸机的工艺布置2.7.1 连铸机总体尺寸2.7.1.1 连铸机总长度（L）连铸机总长度是指从结晶器外弧线（即连铸机基准线）至冷床后固定挡板间的距离。方坯连铸机采用挠性引锭杆的连铸机与采用刚性引锭杆的连铸机由于引锭杆存放型式的不同，其连铸机总长是不一样的，前者要比后者长一些。挠性引锭杆连铸机长度由图可知：LRL1L2L3L4L5L

44、6 （2-17）式中：R-连铸机半径m； L1-矫直切点后拉矫机延伸长度m； L2-中间辊道长度m； L3-切割区长度m； L4-引锭杆长度m； L5-冷床前辊道长度m； L6-冷床区长度m. 现将各段分述如下： 矫直点后拉矫机长度L1 方坯连铸机的拉矫机一般由2-3对拉矫辊组成，当有两架拉矫机时第一架布置在切点，至第二架间距离为。当有第三架拉矫机时，第一架布置在弧线内，第二架布置在切点处，至第三架间距离为-。 中间辊道长度L2 该长度实际上是冶金长度的延长段，一般为-，适当加长该距离有利于提高拉速，保证安全切割。 切割区长度L3 当采用机械剪剪切时，该距离应考虑机械剪的剪切行程，开出和翻转引

45、锭杆及引锭头与切头粘连时进行人工处理的位置，一般L33-4m，当采用火焰切割时，切割区长度取决于浇注钢种及铸坯断面尺寸，必须进行计算。 引锭杆长度L4 （2-18）式中：R-连铸机弧形半径m； L1-拉矫机切点后的延长部分m； -引锭头距水平半径距离m； -拉矫机后伸出长度 对于Rm小方坯连铸机，L11mPage: 32冷床前辊道长度L5对使用挠性引锭杆的小方坯连铸机，为了挡住引锭杆不进入冷床区域，在引锭杆存放区之后，没有一个升降挡板。若车间长度较长，L5大于铸坯定尺长度时，它可以作为铸坯进入冷床的缓冲地带使用，通常L52-3m冷床长度L6冷床长度取决于铸坯定尺长度。若为单排出钢坯，冷床长度略

46、长于定尺长度，若是对排出钢坯时，冷床长度L6为2倍定尺长度加。 图2-9刚性引杆连铸机长度由图2-10可知：LRL1L2L3L4L5 （2-19）式中：R-铸机半径m； L1-矫直切点后拉矫机延伸长度m； L2-中间辊道长度m； L3-切割区长度m； L4-引锭杆长度m； L5-冷床前辊道长度m；与挠性引锭杆相比，L1、L3、L5的长度是差不多的，确定的原则也一样。有所差别的是中间辊道长度L2，其长度要比挠性引锭杆长一些，其原因是刚性引锭杆往上方移动需要的空间，通常L5为5-8m。另外L4的长度要考虑铸坯进冷床前缓冲存放的需要，其长度为最大的铸坯定尺长度加2-3m。2.7.1.2 连铸机总高度

47、（见图2-11）浇注平台标高（D） DBR±K （2-20）式中D-浇注平台标高m；B-出坯辊面标高m，（对地面以上布置的连铸机一般B-0.8）； 图2-11K-平台面至弧形半径中心的距离，对于不同类型连铸机的K值不同，一般K值在.08-范围之间。当弧形半径中心线在平台之上时，上式为减K，反之为加K。图2-11所示为弧形半径中心线在平台面之上的情况。吊车轨面标高（H） HDa+b+c+d+e+f+g+h （2-21）式中H-车间吊车轨面标高，m；D-浇注平台标高，m；a-浇注平台至结晶器盖板面间的距离，m；b-结晶器板至中间罐底距离，此距离是与采用敞开浇注还是使用浸入式水口有关，m；

48、c-中间罐罐体及罐盖高度，m；d-中间包顶至钢包包脚距离，此距离取决于钢包尺寸和是否使用长水口，m；e-钢包包脚至吊耳中心线距离，m；f-钢包龙门钩尺寸，m；g-龙门钩至吊车上极限的安全距离，m；h-吊车上板限至轨面距离，m。上述情况系指连铸机同跨浇铸，即回转台或钢包架与中间包在同一跨间的尺寸。2.7.2 3#方板坯连铸机工艺流程连铸机工艺大体可分为：钢水准备、浇铸和铸坯精整三部分。钢水准备包括LF炉、RH真空处理、VOD炉、钢包吹氩等；浇铸则由大台、中包、结晶器、二冷装置、拉矫、切割出坯辊道、冷床等设备组成；精整有火焰清理和修磨等工序。二钢厂3连铸工艺流程框图，见图2-12。钢包LF炉或真空

49、处理或钢包吹氩钢水温度测量钢包回转台钢包加盖装置长水口安装机构钢水称量钢水温度测量中间罐事故闸板钢水称量中间罐车侵入式水口液面测量装置结晶器保护渣加入装置器水雾化冷却铸坯导向装置结晶器电磁搅拌拉矫机切头移送装置一次火焰切割机输出辊道引锭杆及存放装置打号机提钢坯机横移车 推钢机出坯辊道转盘冷床图2-12 连铸及工艺流程框图2.7.3 连铸机在车间内的布置横向布置连铸机中心线与厂房柱列线垂直。一般需设钢水接收跨、浇注跨、出坯跨等平行跨间。由于它将不同的作业分散在不同的跨间内进行，操作干扰少，通常根据实际需要确定各跨间尺寸，高度及吊车配备。适用于布置多台连铸机及全连铸的要求，是一种最基本的布置形式。

50、太钢二钢厂3方板坯连铸机就属于这种布置方案。纵向布置连铸机中心线与厂房柱列线平行，即在一个跨间内，布置连铸机。混合布置钢水接收跨、浇注跨为横向布置，连铸机厂房为纵向布置，连铸机长度不受跨间组成的限制。二钢厂1、2板坯连铸机即为混合布置。3. 浇铸设备连铸需要将炼钢炉炼出的合格钢水装入钢包, 吹气（通常用惰性气体）调温或真空脱气处理后，再由钢包承运设备送至连铸机浇铸平台，按工艺要求将钢水注入中间罐，此时的中间罐已在其运载设备上，水口正对结晶器以便进行浇铸。3.1 钢包及其承运设备在连铸机中，支承和运送钢包进行浇铸的方式，常见有以下几种：1）用铸锭起重机吊着钢包进行浇铸早期的连铸机多设在模铸跨内，

51、连铸炉很少，生产调度没有什么困难，因此可以借用铸锭起重机，完成钢包的运载。突出的优点是一机多用，经济上合算，操作也方便。这种铸锭起重机就是通用的桥式起重机，属于标准设备，可不必专门设计制造。随着炼钢产量的提高，连铸机台数的增加，这种方式既妨碍车间正常生产的顺利进行又无法满足生产的需要，必须寻找另外的方式。2）采用固定式钢包座架实行浇铸如图3-1所示。它是配置在连铸机浇铸平台上的专用设备。这样虽完全消除了与模铸的干扰，但还无法解决多台铸机或多炉连浇的需要，通常使钢包的承运设备与连铸机的浇铸分成并列的两跨， 1钢包2支座3种简报4结晶器5事故包以避免操作上的干扰，于是钢 图3-1 固定式钢包座架包的承运又出现了其它方式。 3）使用浇铸车浇铸这种钢包浇铸车也是配置在浇铸平台上的连铸专用设备。浇铸车有门式和半门式两种。门式浇铸车（图（3-2）与普通桥式起重机有某些类同点，但浇铸车两侧车轮均支承在浇铸平台的轨道上，当连铸机不在铸锭跨内时，可把它布置在两跨之间。将钢包支架做成活动小车形式，以便钢包由铸锭跨直接运送到中间罐上方进行浇铸。与门式浇铸车相比，半门式浇铸车（图3-3）用得较多。因为半门式浇铸车只有一侧车轮支承在浇铸平台的轨道上，另一侧支承