连铸工艺与设备

1、1连铸工艺与设备连铸工艺与设备2. 连铸的工艺流程与设备连铸的工艺流程与设备课程编号：课程编号：01014901课程类型：课程类型：选修课选修课学学 时：时： 32 学学 分：分：2开课对象：开课对象：材料成型及控制工程专业本科生材料成型及控制工程专业本科生先修课程：先修课程：认识实习、机械设计、金属学、生产实习认识实习、机械设计、金属学、生产实习 2011.3.2222.1 连铸机的工艺流程连铸机的工艺流程 n 由炼钢炉炼出的合格钢水经炉外精炼处理后，用钢由炼钢炉炼出的合格钢水经炉外精炼处理后，用钢包运送到浇铸位置注入中间包，通过中间包注入强包运送到浇铸位置注入中间包，通过中间包注入强制水冷

2、的铜模制水冷的铜模结晶器内。结晶器内。n 结晶器是无底的，在注入钢水之前。必须先装上一结晶器是无底的，在注入钢水之前。必须先装上一个个“活底活底”，它同时也起到引出铸锭的作用，这个，它同时也起到引出铸锭的作用，这个“活底活底”就称为引锭杆。注入结晶器的钢水在迅速就称为引锭杆。注入结晶器的钢水在迅速冷却凝固成形的同时，其前部与伸入结晶器底部的冷却凝固成形的同时，其前部与伸入结晶器底部的引锭杆头部凝结在一起。引锭杆的尾部则夹持在拉引锭杆头部凝结在一起。引锭杆的尾部则夹持在拉坯机的拉辊中，当结晶器内钢水升到要求的高度后，坯机的拉辊中，当结晶器内钢水升到要求的高度后，开动拉坯机，以一定的速度把引锭杆开

3、动拉坯机，以一定的速度把引锭杆(牵着铸坯牵着铸坯)从结从结晶器中拉出。晶器中拉出。32.1 连铸机的工艺流程连铸机的工艺流程n 为防止铸坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉坯阻力，为防止铸坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉坯阻力，在浇铸过程中既要对结晶器内壁润滑又要它做上下往在浇铸过程中既要对结晶器内壁润滑又要它做上下往复振动。复振动。n 铸坯被拉出结晶器后，为使其更快地散热，需进行喷铸坯被拉出结晶器后，为使其更快地散热，需进行喷水冷却，称之为二次冷却，通过二次冷却支导装置的水冷却，称之为二次冷却，通过二次冷却支导装置的铸坯逐渐凝固。这样，铸坯不断地被拉出，钢水连续铸坯逐渐凝固。这样，铸坯不断地被拉

4、出，钢水连续地从上面注入结晶器，便形成了连续铸坯的过程。地从上面注入结晶器，便形成了连续铸坯的过程。n 当铸坯通过拉坯机、矫直机当铸坯通过拉坯机、矫直机(立式和水平式连铸不需立式和水平式连铸不需矫直矫直)后，脱去引锭杆。完全凝固的直铸坯由切割设后，脱去引锭杆。完全凝固的直铸坯由切割设备切成定尺，经运输辊道进入后步工序。备切成定尺，经运输辊道进入后步工序。 4图图1-1 弧形连铸工弧形连铸工艺流程和设备艺流程和设备1-钢包；钢包；2-中间包中间包；3-结晶器及振动结晶器及振动装置；装置；4-电子搅拌电子搅拌器；器；5-二冷区支导二冷区支导装置；装置；6-拉矫机；拉矫机；7-切割装置；切割装置；8

5、-辊辊道；道；9-坯料坯料5弧形连铸工艺流程和设备弧形连铸工艺流程和设备62.2 连铸设备组成简介连铸设备组成简介n 主体设备主要包括：浇铸设备主体设备主要包括：浇铸设备钢包运载设备、钢钢包运载设备、钢包回转台、中间包及中间包小车或旋转台、结晶器包回转台、中间包及中间包小车或旋转台、结晶器及振动装置、二次冷却装置、拉矫装置、引锭链、及振动装置、二次冷却装置、拉矫装置、引锭链、脱锭与引锭链存放装置；切割设备脱锭与引锭链存放装置；切割设备火焰切割机与火焰切割机与机械剪切机机械剪切机(摆式剪切机、步进式剪切机等摆式剪切机、步进式剪切机等)。n 辅助设备主要包括：出坯及精整设备辅助设备主要包括：出坯及

6、精整设备辊道、拉辊道、拉(推推)钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺性设备中间中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表结晶器被结晶器被面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。测长、测速、测压等仪表系统。 7n连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态变成液连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态变成液-固固态，又变成固态的全过程。其间进行着一系列比较态，又变成固态的全过程。其间

7、进行着一系列比较复杂的物理与化学变化。显然，连续铸钢具有连续复杂的物理与化学变化。显然，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了较高的要求，主要有：设备工艺对机械设备提出了较高的要求，主要有：设备应具有抗高温、抗疲劳强度的性能和足够的刚度，应具有抗高温、抗疲劳强度的性能和足够的刚度，制造和安装精度要高，易于维修和快速更换，要有制造和安装精度要高，易于维修和快速更换，要有充分的冷却和良好的润滑等。充分的冷却和良好的润滑等。 2.2 连铸设备组成简介连铸设备组成简介8连铸工艺和设备连铸工艺和设备9钢包回转台：设在连

8、铸机浇铸位置上方用于运载钢钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件和锚固件6部分组成部分组成(回转部分、固定部分、润滑系统回转部分、固定部分、润滑系统和电控系统和电控系统)。回转部分由回转环、回转部分由回转环、“H”型回转臂、钢包升降装置、型回转臂、钢包升降装置、加保温盖装置以及回转驱动装置所组成。由于回转速加保温盖装置以及回转驱动装置所组成。由于回转速度较低度较低(0.51r/min)，速比大，

9、所以回转驱动的大齿，速比大，所以回转驱动的大齿轮广泛采用柱销齿圈，它结构简单、维修方便、造价轮广泛采用柱销齿圈，它结构简单、维修方便、造价低廉。低廉。2.2.1 钢包回转台钢包回转台(数量数量1台台)10钢包回转台钢包回转台11钢包回转台钢包回转台12钢包升降有电机驱动和液压驱动两种形式，升降钢包升降有电机驱动和液压驱动两种形式，升降行程行程0.6lm，升降速度，升降速度0.52m/min。回转固定装置的作用是保证钢包在浇注时有准确回转固定装置的作用是保证钢包在浇注时有准确定位，并不致在外力冲击下产生位移。定位，并不致在外力冲击下产生位移。由于偏载和回转造成巨大的倾翻力矩，通过地脚由于偏载和回

10、转造成巨大的倾翻力矩，通过地脚螺栓传递到基础上，因此必须高度重视地脚螺栓的螺栓传递到基础上，因此必须高度重视地脚螺栓的设计。通常将地脚螺栓和锚固框架组成一个整体结设计。通常将地脚螺栓和锚固框架组成一个整体结构，以抵抗强大的倾翻力矩。为使地脚螺栓在变载构，以抵抗强大的倾翻力矩。为使地脚螺栓在变载荷下不致于松动，可使用预应力高强度螺栓。荷下不致于松动，可使用预应力高强度螺栓。2.2.1 钢包回转台钢包回转台13钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接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

11、包、单侧有钢包、两侧有钢包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三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种况下，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。少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。2.2.1 钢包回转台钢包回转台14在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功在变频器的容量选择上，

12、留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的率加大一级。同时利用变频器的S曲线加速功能，曲线加速功能，通过调整通过调整S曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过对减速机的冲击，再通过PLC判断变速限位、停止判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，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。同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。 旋转方式：顺时针、逆时针、旋转。旋转方式：顺时针、逆时针、旋转。2.2.1 钢包回转台钢包回转台15钢包回转台按转臂旋转方式不同，可分为两大类：钢包回转

13、台按转臂旋转方式不同，可分为两大类：一类是两个转臂可各自作单独旋转，另一类是两臂一类是两个转臂可各自作单独旋转，另一类是两臂不能单独旋转。这种型式的回转台操作灵活，但结不能单独旋转。这种型式的回转台操作灵活，但结构复杂，制造和维修困难，制造成本高。这种、型构复杂，制造和维修困难，制造成本高。这种、型式由于两个转臂可各自独立旋转，因而可以实现一式由于两个转臂可各自独立旋转，因而可以实现一个转臂在一边浇注钢水的同时，另外一个转臂能够个转臂在一边浇注钢水的同时，另外一个转臂能够在任何角度上接受钢包。但这种型式只有在工艺上在任何角度上接受钢包。但这种型式只有在工艺上有特殊要求时才采用。有特殊要求时才采

14、用。2.2.1 钢包回转台钢包回转台16功能功能钢包回转台将从精炼跨接受的钢包回转到浇注跨，钢包回转台将从精炼跨接受的钢包回转到浇注跨，为连铸机提供钢水，实现多炉连浇，提高连铸机作为连铸机提供钢水，实现多炉连浇，提高连铸机作业率。业率。 位置位置 位于浇铸平台的混凝土基础上。位于浇铸平台的混凝土基础上。2.2.1 钢包回转台钢包回转台17中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。口分配到各个结晶器中去。中间包是连铸机钢水包和结晶器之间钢水

15、过渡的中间包是连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。通常利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。通常认为中间包起以下作用：认为中间包起以下作用：1) 分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对分流作用。对于多流连铸机，由多水口中间包对钢液进行分流。钢液进行分流。2.2.2 中间包中间包182) 连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在连浇作用。在多炉连浇时，中间包存储的钢液在换盛钢桶时起到衔接的作用。换盛钢桶时起到衔接的作用。3) 减压作用。盛钢桶内液面高度有减压作用。

16、盛钢桶内液面高度有56m，冲击力，冲击力很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面很大，在浇铸过程中变化幅度也很大。中间包液面高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来高度比盛钢桶低，变化幅度也小得多，因此可用来稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的稳定钢液浇铸过程，减小钢流对结晶器凝固坯壳的冲刷。冲刷。2.2.2 中间包中间包194) 保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以保护作用。通过中间包液面的覆盖剂，长水口以及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污及其他保护装置，减少中间包中的钢液受外界的污染。染。5) 清除杂质作用。中间包作为钢液凝固之前所经清除杂质作用。中间包作为

17、钢液凝固之前所经过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要过的最后一个耐火材料容器，对钢的质量有着重要的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在的影响，应该尽可能使钢中非金属夹杂物的颗粒在处于液体状态时排除掉。处于液体状态时排除掉。n中间包烘烤上升下降，中包车右行，前后，上下中间包烘烤上升下降，中包车右行，前后，上下2.2.2 中间包中间包20中间包是钢包与结晶器之间的中间贮存容器，它中间包是钢包与结晶器之间的中间贮存容器，它有贮钢、稳流、缓冲、分流有贮钢、稳流、缓冲、分流(多流连铸机多流连铸机)和分渣的和分渣的作用，是实现多流连浇的基础。作用，是实现多流连浇的基础。 中间包是由钢板焊结的

18、壳体，其内衬有隔热层；中间包是由钢板焊结的壳体，其内衬有隔热层；永久层和工作层，近年来为提高中间包使用寿命，永久层和工作层，近年来为提高中间包使用寿命，在工作层上喷涂一层在工作层上喷涂一层1030mm厚的碱性耐火材料厚的碱性耐火材料涂层。为了钢水保温，在上部设置有中间包盖。涂层。为了钢水保温，在上部设置有中间包盖。 中间包容量一般取钢包容量的中间包容量一般取钢包容量的20%40%，为了多，为了多炉连浇，中间包容量还必须大于更换钢包期间浇注炉连浇，中间包容量还必须大于更换钢包期间浇注的钢水量。中间包钢水深度为的钢水量。中间包钢水深度为6001000mm。中间包形状有长方形、三角形等。中间包形状有

19、长方形、三角形等。2.2.2 中间包的结构特点中间包的结构特点21二流方坯连铸机中间包二流方坯连铸机中间包22功能功能中间包车用于把中间包从预热位置运到浇注位置或中间包车用于把中间包从预热位置运到浇注位置或从浇注位置运到预热位置，中间包车可以升降及横从浇注位置运到预热位置，中间包车可以升降及横向微调对中中间包，以便使浸入式水口与结晶器对向微调对中中间包，以便使浸入式水口与结晶器对中并插入结晶器内。中并插入结晶器内。 位置位置 在浇铸平台上。在浇铸平台上。2.2.3 中间包车中间包车(数量数量2台台)23中间包车是承载和运送中间包的特殊车辆，根据中间包车是承载和运送中间包的特殊车辆，根据工艺操作

20、要求，中间包车必须具备如下功能：工艺操作要求，中间包车必须具备如下功能：1) 运行功能：将中间包由预热位置移到浇钢位置上，运行功能：将中间包由预热位置移到浇钢位置上，在浇钢结束后还应移出浇钢位置；在浇钢结束后还应移出浇钢位置；2) 升降和微调功能：在安放中间包时，首先将中间升降和微调功能：在安放中间包时，首先将中间包提起，使水口离开结晶器盖一定高度后再进入浇包提起，使水口离开结晶器盖一定高度后再进入浇钢位置，下降中间包，使水口对准结晶器中心；钢位置，下降中间包，使水口对准结晶器中心；3) 使钢水溢流出去的功能：在浇钢过程中偶遇事故使钢水溢流出去的功能：在浇钢过程中偶遇事故时，需将中间包中钢水放

21、掉；时，需将中间包中钢水放掉；2.2.3 中间包车结构特点中间包车结构特点244) 称量功能：浇钢过程中，中间包中钢水重量应称量功能：浇钢过程中，中间包中钢水重量应能显示。能显示。 根据以上工艺对中间包车的要求，在中间包车根据以上工艺对中间包车的要求，在中间包车结构上应设置有：行走装置、升降装置、微调装置、结构上应设置有：行走装置、升降装置、微调装置、长水口装卸装置、称量装置、操作台、供电供油等长水口装卸装置、称量装置、操作台、供电供油等主体设备，此外还应设置有行程检测、限位装置等。主体设备，此外还应设置有行程检测、限位装置等。总之，中间包车是在恶劣条件下工作的功能比较多、总之，中间包车是在恶

22、劣条件下工作的功能比较多、结构复杂的运载车辆。结构复杂的运载车辆。2.2.3 中间包车结构特点中间包车结构特点25功能功能分配从钢包流出的钢水到结晶器，并且稳定分配从钢包流出的钢水到结晶器，并且稳定和纯净钢水。盖能减小钢水的温降。和纯净钢水。盖能减小钢水的温降。 位置位置 在中间包小车上。在中间包小车上。2.2.4 中间包及盖中间包及盖(数量数量2台台)26滑动水口是安装在钢包和中间包底部以实现调节钢滑动水口是安装在钢包和中间包底部以实现调节钢水流量的装置。下图为中间包滑动水口，它安装在中水流量的装置。下图为中间包滑动水口，它安装在中间包底部，通过液压缸间包底部，通过液压缸8带动活动滑板带动活

23、动滑板2移动，从而使移动，从而使它与上下固定滑板它与上下固定滑板1、3进行相对错位来实现调节钢流。进行相对错位来实现调节钢流。2.2.5 滑动水口滑动水口中间包滑动水口示意图中间包滑动水口示意图l一上固定滑板；一上固定滑板；2活动滑板；活动滑板；3一下固定滑板；一下固定滑板；4一浸入式水口；一浸入式水口；5一滑动水口一滑动水口箱体；箱体；6结晶器；结晶器； 7一连杆；一连杆；8液压缸；液压缸；9一中间包一中间包27 滑动水口的主要特点是减少了工作件与钢水的接滑动水口的主要特点是减少了工作件与钢水的接触面，极大地改善了用以控制钢流的耐火材料的使触面，极大地改善了用以控制钢流的耐火材料的使用条件，

24、因此它工作安全可靠，使用寿命长，能精用条件，因此它工作安全可靠，使用寿命长，能精确控制钢流，有利于实现远距离操作和自动控制。确控制钢流，有利于实现远距离操作和自动控制。滑动水口还可实现封闭浇注，防止钢水二次氧化，滑动水口还可实现封闭浇注，防止钢水二次氧化，改善铸坯质量。改善铸坯质量。2.2.5 滑动水口滑动水口28功能：浇铸过程中能自动或手动控制钢液的流量。功能：浇铸过程中能自动或手动控制钢液的流量。 位置：在中间包上。位置：在中间包上。2.2.6 中间包塞棒机构中间包塞棒机构(数量数量8套套) 塞棒机构塞棒机构l一拨杆，一拨杆，2一升降杆，一升降杆，3横梁；横梁；4一塞棒砖支承杆；一塞棒砖支

25、承杆；5一扇形齿轮一扇形齿轮16一调整机构一调整机构塞棒控制是通过塞棒控塞棒控制是通过塞棒控制机构控制塞棒上下运制机构控制塞棒上下运动，以达到开闭水口调动，以达到开闭水口调节钢水流量为目的，塞节钢水流量为目的，塞棒机构如左图所示，通棒机构如左图所示，通过操纵拨杆过操纵拨杆1使扇形齿轮使扇形齿轮5转动，带动升降杆转动，带动升降杆2上上下移动，从而带动横梁下移动，从而带动横梁3和塞杆上下运动，以达和塞杆上下运动，以达到关闭和开启水口调节到关闭和开启水口调节钢水流量的目的。钢水流量的目的。 29功能功能在塞棒控制失效情况下在塞棒控制失效情况下(有结晶器溢流的危险有结晶器溢流的危险)截断截断中间包水口

26、。中间包水口。 位置位置 在中间包底面。在中间包底面。2.2.7 事故闸板事故闸板(数量数量8套套)30功能功能在钢包和中间包在钢包和中间包之间将长水口氩之间将长水口氩封环装在钢包滑封环装在钢包滑动水口下，防止动水口下，防止钢水氧化。钢水氧化。 位置位置 放置在放置在中间包车上。中间包车上。2.2.8 钢包长水口机械手钢包长水口机械手(数量数量2套套)31在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的器是连铸机的核心设备之

27、一，直接关系到连铸坯的质量。质量。2.2.9 结晶器结晶器32功能功能收集和存放渣以及从中间包溢流出来的钢水。保护钢收集和存放渣以及从中间包溢流出来的钢水。保护钢包回转台，中间包车，结晶器。包回转台，中间包车，结晶器。 位置位置 在浇铸平台上。在浇铸平台上。结构结构溢流箱位置靠近浇铸时的中间包，收集从中间包溢流溢流箱位置靠近浇铸时的中间包，收集从中间包溢流槽中流出的钢水。两个渣箱位于中间包停放位置的下槽中流出的钢水。两个渣箱位于中间包停放位置的下面，收集渣和滴下来的钢液。溜槽放置在钢包事故旋面，收集渣和滴下来的钢液。溜槽放置在钢包事故旋转的范围中，收集从钢包滑动水口流出的钢水。这三转的范围中，

28、收集从钢包滑动水口流出的钢水。这三个设备都由钢板焊接成，内衬耐火材料。个设备都由钢板焊接成，内衬耐火材料。2.2.10 事故保护装置事故保护装置33n二冷室设置在浇铸平台下。二冷室用做收集铸坯冷二冷室设置在浇铸平台下。二冷室用做收集铸坯冷却过程中产生的蒸汽以便于蒸汽的排出。二冷室上有却过程中产生的蒸汽以便于蒸汽的排出。二冷室上有多个开孔连接蒸汽排出系统。多个开孔连接蒸汽排出系统。2.2.11 二冷室二冷室2.2.12 结晶器和足辊结晶器和足辊n数量数量4 套套1) 功能功能结晶器使钢水生成带液芯的坯壳。足辊起托住坯壳，结晶器使钢水生成带液芯的坯壳。足辊起托住坯壳，并按规定的半径导向坯壳。并按规

29、定的半径导向坯壳。2) 位置位置 插在振动台上结晶器的支承壳座中。插在振动台上结晶器的支承壳座中。34功能功能通过振动台支撑结晶器，使结晶器沿相应于浇铸半径通过振动台支撑结晶器，使结晶器沿相应于浇铸半径的弧度作弧形振动。的弧度作弧形振动。 位置位置 在结晶器外部，浇铸平台下。在结晶器外部，浇铸平台下。2.2.13 结晶器液压振动装置结晶器液压振动装置(数量数量4套套) 35功能功能支撑和导向结晶器与拉矫机之间的铸坯和开浇时的引支撑和导向结晶器与拉矫机之间的铸坯和开浇时的引锭杆。锭杆。 位置位置 结晶器与拉矫机之间。结晶器与拉矫机之间。结构结构二冷固定扇形段由支撑框架，热保护装置，外弧支撑二冷固

30、定扇形段由支撑框架，热保护装置，外弧支撑辊，内弧压辊确保各种铸坯的冷却控制。此扇形段为辊，内弧压辊确保各种铸坯的冷却控制。此扇形段为固定段。固定段。2.2.14 二冷固定扇形段二冷固定扇形段 (数量数量4套套) 36在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。其中发挥着重要作用。 交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调交流电机变频调速技术日益成

31、熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，交流电机维护速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，交流电机维护量低，交流变频调速已取代直流调速，完全能够满足量低，交流变频调速已取代直流调速，完全能够满足拉坯辊速度控制的需要。拉坯辊速度控制的需要。2.2.15 拉矫机拉矫机37拉矫机拉矫机38在各种连铸机中，必须要有拉坯机或拉矫机。它是在各种连铸机中，必须要有拉坯机或拉矫机。它是布置在二次冷却区导向装置的尾部，承担拉坯、矫直布置在二次冷却区导向装置的尾部，承担拉坯、矫直和送引锭杆的作用。和送引锭杆的作用。引锭杆与凝结在一起的铸坯连续拉出结晶器，然后引锭杆与凝结在一起的铸坯连续拉出结晶器，然后经过

32、二次冷却区支承导向装置，使铸坯进入拉矫机，经过二次冷却区支承导向装置，使铸坯进入拉矫机，铸坯出拉辊后，其头部与引锭杆分开。对弧形连铸机铸坯出拉辊后，其头部与引锭杆分开。对弧形连铸机来说，铸坯出拉坯机后，还必须进行矫直。矫直是使来说，铸坯出拉坯机后，还必须进行矫直。矫直是使呈弧形铸坯，在外力矩作用下产生塑性变形，成为平呈弧形铸坯，在外力矩作用下产生塑性变形，成为平直的过程。只有良好的矫直，才能生产出合格铸坯。直的过程。只有良好的矫直，才能生产出合格铸坯。2.2.15 拉矫机作用拉矫机作用39通常要求铸坯在进入拉矫机前应完全凝固，以防止通常要求铸坯在进入拉矫机前应完全凝固，以防止铸坯产生内裂。一般

33、是拉坯和矫直这两道操作常在同铸坯产生内裂。一般是拉坯和矫直这两道操作常在同一机组里完成，故统称拉矫机。一机组里完成，故统称拉矫机。对拉矫机要求是：足够的拉坯能力，能克服铸坯各对拉矫机要求是：足够的拉坯能力，能克服铸坯各点阻力；有足够的矫直力，在规定的温度下能把铸坯点阻力；有足够的矫直力，在规定的温度下能把铸坯矫直；拉坯速度可以调节。矫直；拉坯速度可以调节。2.2.15 拉矫机作用拉矫机作用40功能功能在可接受的有限的张紧力内拉直铸坯，牵引铸坯到火在可接受的有限的张紧力内拉直铸坯，牵引铸坯到火焰切割机。还将引锭杆插入结晶器中。焰切割机。还将引锭杆插入结晶器中。 位置位置 在固定扇形段的后面，二冷

34、室的外面。在固定扇形段的后面，二冷室的外面。结构结构此装置为上下两辊式结构。上辊是主动辊，下辊是被此装置为上下两辊式结构。上辊是主动辊，下辊是被动辊。主动辊由齿轮电机驱动，电机带变频，可调速。动辊。主动辊由齿轮电机驱动，电机带变频，可调速。由四个单体组成。由于是多点矫直，矫直的压力就减由四个单体组成。由于是多点矫直，矫直的压力就减小了。小了。2.2.15 拉矫机拉矫机 (数量数量4 流流6 套套) 41在连续铸钢过程中，连铸坯拉矫采用液芯矫直时，在连续铸钢过程中，连铸坯拉矫采用液芯矫直时，为了获得无缺陷铸坯，对带液芯的铸坯施加小的压力为了获得无缺陷铸坯，对带液芯的铸坯施加小的压力的工艺方法。即

35、在铸坯凝固终端附近，对铸坯施加一的工艺方法。即在铸坯凝固终端附近，对铸坯施加一定的压下量，使铸坯凝固终端形成的液相穴被破坏，定的压下量，使铸坯凝固终端形成的液相穴被破坏，以抑制浓缩钢水在静压力作用下所自然产生的沿拉坯以抑制浓缩钢水在静压力作用下所自然产生的沿拉坯方向上的移动。方向上的移动。控制方式：控制方式： 变频器控制变频器控制 油缸控制油缸控制2.2.16 轻压下装置轻压下装置42连续铸钢时，利用电磁力控制钢液凝固过程，改善连续铸钢时，利用电磁力控制钢液凝固过程，改善铸坯质量的工艺。也称铸坯质量的工艺。也称EMS技术。电磁搅拌器技术。电磁搅拌器(Electromagnetic stirri

36、ng: EMS)的实质是借助在铸坯的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。而能推动钢水运动。2.2.17 电磁搅拌器电磁搅拌器43电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式根据电磁搅拌电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式根据电磁搅拌器在铸机冶金长

37、度上的不同安装位置大致有以下几种器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式。模式。结晶器电磁搅拌结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring)：MEMS 搅拌器安装在结晶器铜管外面。搅拌器安装在结晶器铜管外面。二冷区电磁搅拌二冷区电磁搅拌(Strand electromagnetic Stirring)：SEMS 搅拌器安装在铸坯外面。搅拌器安装在铸坯外面。凝固末端电磁搅拌凝固末端电磁搅拌(Final electromagnetic stirring)：FEMS 用于方坯连铸，搅拌器安装在铸坯外面。用于方坯连铸，搅拌器安装在铸坯外面。2.2.17 电磁搅拌

38、器电磁搅拌器44连续铸钢的重要装置之一。引锭杆由引锭头、过渡连续铸钢的重要装置之一。引锭杆由引锭头、过渡件和杆身组成。浇注前，引锭头和部分过渡件进入结件和杆身组成。浇注前，引锭头和部分过渡件进入结晶器，形成结晶器可活动的晶器，形成结晶器可活动的“内底内底”，浇注开始后，浇注开始后，钢水凝固，与引锭头凝结在一起，由拉矫机牵引着引钢水凝固，与引锭头凝结在一起，由拉矫机牵引着引锭杆，把铸坯连续地从结晶器拉出，直到引锭头通过锭杆，把铸坯连续地从结晶器拉出，直到引锭头通过拉矫机后方与铸坯分离，进入引锭杆存放装置。拉矫机后方与铸坯分离，进入引锭杆存放装置。引锭杆位置：通过编码器确定。引锭杆位置：通过编码器

39、确定。2.2.18 引锭杆引锭杆4546功能功能从结晶器铸坯导向段内牵引出来。从结晶器铸坯导向段内牵引出来。 位置位置 开浇时，插入到连铸机头部。平时存放在引锭杆存放开浇时，插入到连铸机头部。平时存放在引锭杆存放装置上。装置上。结构结构引锭杆包括引锭头、过渡段和引锭杆杆体。引锭杆头引锭杆包括引锭头、过渡段和引锭杆杆体。引锭杆头在开浇时与结晶器中钢水凝固在一起，并将铸坯引出。在开浇时与结晶器中钢水凝固在一起，并将铸坯引出。引锭杆头部用销子与引锭杆杆体相连接。与铸坯的连引锭杆头部用销子与引锭杆杆体相连接。与铸坯的连接由一种为了能快速断开而采用的一次性的起始片来接由一种为了能快速断开而采用的一次性的

40、起始片来保证。引锭杆杆体由保证。引锭杆杆体由5段用铰制螺栓连接的刚性弧形段用铰制螺栓连接的刚性弧形扇形段组成。扇形段组成。2.2.18 引锭杆引锭杆(数量数量4 套套) 47该设备采用气动夹钳使切割机与铸坯同步行走，电该设备采用气动夹钳使切割机与铸坯同步行走，电机驱动切割小车行走，直流调速电机驱动，水冷切枪机驱动切割小车行走，直流调速电机驱动，水冷切枪进行切割，在切割不锈钢时配置喷铁粉装置，可以切进行切割，在切割不锈钢时配置喷铁粉装置，可以切割钢坯割钢坯(包括不锈钢包括不锈钢)。厚度大于厚度大于50mm的厚钢板一般采用火焰切割，也叫的厚钢板一般采用火焰切割，也叫氧气切割。其工艺大体如下：氧气切

41、割。其工艺大体如下：根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；将氧气和燃气压力调至规定值；将氧气和燃气压力调至规定值；用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割点；点；2.2.19 火焰切割机系统火焰切割机系统 (数量数量1套套4 流流) 4849505152在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，火焰白心尖端距钢板表面火焰白心尖端距钢板表面1.52.5mm；当起点达到

42、燃烧温度当起点达到燃烧温度(辉红色辉红色)时，打开切割氧气阀，时，打开切割氧气阀，瞬间就可进行切割；瞬间就可进行切割；在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线以适当的在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线以适当的速度移动割嘴继续往前切割；速度移动割嘴继续往前切割；切割终了时，先关闭切割氧气阀，再关闭预热焰的氧切割终了时，先关闭切割氧气阀，再关闭预热焰的氧气阀。气阀。火切加紧电磁阀，火切加紧电磁阀，3个位置有个位置有3个不同的状态个不同的状态控制方式：控制方式：u氧气电磁阀控制氧气电磁阀控制u切割运动变频器控制切割运动变频器控制u粒化水电磁阀粒化水电磁阀2.2.19 火焰切割机系统火焰切割机系统5

43、3功能功能将从连铸机拉出来的铸坯，按要求切割成定尺长度的将从连铸机拉出来的铸坯，按要求切割成定尺长度的铸坯，还可以用于切割试样，切头、切尾。铸坯，还可以用于切割试样，切头、切尾。 位置位置 中间辊道的后面。中间辊道的后面。结构结构这一装置主要有安装在台车上的主割枪。切割时，小这一装置主要有安装在台车上的主割枪。切割时，小车依靠一套水冷夹钳夹住铸坯，使小车的行走与铸坯车依靠一套水冷夹钳夹住铸坯，使小车的行走与铸坯同步。回程时，由齿轮电机驱动。第二把割枪与主割同步。回程时，由齿轮电机驱动。第二把割枪与主割枪平行安装，切一薄片由下面的小车收集，作为试样。枪平行安装，切一薄片由下面的小车收集，作为试样

44、。此系统还有火焰自动调节系统和切割时的喷铁粉装置。此系统还有火焰自动调节系统和切割时的喷铁粉装置。2.2.19 火焰切割机系统火焰切割机系统542.2.20 弧形连铸机弧形连铸机n 立式和立弯式连铸机的结晶器都是直的，而弧形连铸机立式和立弯式连铸机的结晶器都是直的，而弧形连铸机采用的是具有某一曲率半径的弧形结晶器，其结晶器、采用的是具有某一曲率半径的弧形结晶器，其结晶器、二次冷却装置都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧二次冷却装置都布置在某一半径的一个圆的四分之一弧度上。铸坯在结晶器内凝固时就已弯曲，带液芯的铸坯度上。铸坯在结晶器内凝固时就已弯曲，带液芯的铸坯从结晶器拉出来，沿着弧形轨道运行，

45、继续喷水冷却，从结晶器拉出来，沿着弧形轨道运行，继续喷水冷却，在四分之一圆弧处完成凝固，然后矫直并拉出送至切割在四分之一圆弧处完成凝固，然后矫直并拉出送至切割站。站。n 弧形连铸机的高度仅为三分之一，建设费用低，钢水静弧形连铸机的高度仅为三分之一，建设费用低，钢水静压力小，铸坯在辊间的鼓肚小，铸坯质量好；加长机身压力小，铸坯在辊间的鼓肚小，铸坯质量好；加长机身也比较容易，故可高速浇注，生产率高。弧形连铸机的也比较容易，故可高速浇注，生产率高。弧形连铸机的缺点是：因铸坯弯曲矫直，容易引起内部裂纹；铸坯内缺点是：因铸坯弯曲矫直，容易引起内部裂纹；铸坯内夹杂物分布不均匀，内弧侧存在夹杂物的集聚；设备

46、较夹杂物分布不均匀，内弧侧存在夹杂物的集聚；设备较为复杂，维修也较困难。为复杂，维修也较困难。n 弧形连铸机虽有缺点，但由于在设备和工艺上的技术进弧形连铸机虽有缺点，但由于在设备和工艺上的技术进步，仍然是世界各国钢厂采用最多的一种机型。步，仍然是世界各国钢厂采用最多的一种机型。55n 连铸机特性参数的表示连铸机特性参数的表示 1) 台数台数：凡是共用一个盛钢桶，浇铸：凡是共用一个盛钢桶，浇铸1流或多流铸坯流或多流铸坯的的1套连铸钢设备称为套连铸钢设备称为1台连铸机。台连铸机。 2) 机数机数：凡具有独立传动系统和独立工作系统，当：凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障机仍能照常工作的

47、一组连续铸钢设备，它机出现故障机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为称之为1个机组。个机组。1台连铸机可以由台连铸机可以由1个机组或多个个机组或多个机组组成。机组组成。 3) 流数流数：1台连铸机能够同时浇注铸坯的总根数称之台连铸机能够同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。为连铸机的流数。 2.2.20 弧形连铸机弧形连铸机56连铸机的规格表示如下：连铸机的规格表示如下：aRbC这里：这里：a机数，若机数为机数，若机数为1，则可省略；，则可省略； R机型为弧形或椭圆形连铸机；机型为弧形或椭圆形连铸机； b连铸机的圆弧半径，连铸机的圆弧半径，m；若椭圆形连铸；若椭圆形连铸机为多个半径之乘积，

48、也标志可浇铸连铸坯的机为多个半径之乘积，也标志可浇铸连铸坯的最大厚度；最大厚度； C表示拉坯辊辊身长度，表示拉坯辊辊身长度，mm；它标志着；它标志着连铸机可容纳的连铸坯的最大宽度。连铸机可容纳的连铸坯的最大宽度。 2.2.20 弧形连铸机弧形连铸机57例如：例如：1)3R5.25240表示此台连铸机为表示此台连铸机为3机，弧形连铸机，机，弧形连铸机，其圆弧半径为其圆弧半径为5.25m，拉坯辊辊身长度为，拉坯辊辊身长度为240mm。2)R34612350表示该连铸机为表示该连铸机为1机，四段机，四段椭圆形连铸机，圆弧半径分别为椭圆形连铸机，圆弧半径分别为3m、4m、6m和和12m，拉坯辊辊身长度

49、为，拉坯辊辊身长度为350mm。 2.2.20 弧形连铸机弧形连铸机582.2.20 弧形连铸机主要参数的确定弧形连铸机主要参数的确定 n铸坯断面尺寸规格铸坯断面尺寸规格 铸坯断面尺寸是确定连铸机的依据。由于成材需铸坯断面尺寸是确定连铸机的依据。由于成材需要，铸坯断面形状和尺寸也不同。目前已生产的要，铸坯断面形状和尺寸也不同。目前已生产的连铸坯形状和尺寸范围如下：连铸坯形状和尺寸范围如下：v小方坯：小方坯：70mm70mm150mm150mm；v大方坯：大方坯：150mm150mm450mm450mm；v矩形坯：矩形坯：150mml00mm400mm560mm；v板坯：板坯： 150mm600

50、mm300mm2640mm；v圆坯：圆坯： 80mm450mm。59 2.2.20 确定铸坯断面和尺寸的依据确定铸坯断面和尺寸的依据 根据轧材需要的压缩比确定。根据轧材需要的压缩比确定。根据炼钢炉容量和铸机生产能力及轧机规格来考虑。根据炼钢炉容量和铸机生产能力及轧机规格来考虑。一般大型炼钢炉与大型连铸机相匹配，这样可充分一般大型炼钢炉与大型连铸机相匹配，这样可充分发挥设备生产能力，简化生产管理。发挥设备生产能力，简化生产管理。要适合连铸工艺的要求。若采用浸入式水口浇注时，要适合连铸工艺的要求。若采用浸入式水口浇注时，铸坯的最小断面尺寸为：方坯在铸坯的最小断面尺寸为：方坯在150mm150mm以

51、以上，板坯厚度也应在上，板坯厚度也应在120mm以上；如浇注时间不长，以上；如浇注时间不长，可用薄壁浸入式水口，浇注的最小断面可以为可用薄壁浸入式水口，浇注的最小断面可以为120mm120mm。602.2.21 拉坯速度拉坯速度(浇注速度浇注速度)n拉坯速度拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是位是m/min，简称拉速。，简称拉速。qDBvc1式中：式中： 钢水密度，钢水密度， ； B铸坯宽度，铸坯宽度，m； D铸坯厚度，铸坯厚度，m； q 每分钟每流浇注的钢水量。每分钟每流浇注的钢水量。3mt612.2.21 拉还速度的确定拉还速度的确定 FlKvc a 用铸坯

52、断面选取拉速：用铸坯断面选取拉速： l铸坯断面周长，铸坯断面周长，mm； F铸坯断面面积，铸坯断面面积，mm2 ； K断面形状速度系数，断面形状速度系数，mmm/min。 b 用铸坯的宽厚比选取拉坯速度：用铸坯的宽厚比选取拉坯速度： Dfvc D 铸坯厚度，铸坯厚度，mm； f 系数，系数，mmm/min。 622.2.21 最大拉坯速度最大拉坯速度 n 限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为壳的安全厚度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为810mm；大断面板坯坯壳厚度应；大断面板坯坯壳厚度应15mm。 22ma

53、xmmLKv Lm 结晶器有效长度结晶器有效长度(结晶器长度结晶器长度-100mm)； 结晶器内钢液凝固系数，结晶器内钢液凝固系数， ； 坯壳厚度，坯壳厚度，mm。 mK1/2mm/minmaxvLKmm632.2.22 盛钢桶允许浇注时间盛钢桶允许浇注时间n 为保证浇注操作顺利进行，并获得优质铸坯和防为保证浇注操作顺利进行，并获得优质铸坯和防止浇注过程中造成水口冻结停浇，不同容量的钢止浇注过程中造成水口冻结停浇，不同容量的钢包应有合适的允许浇注时间。为延长浇注时间，包应有合适的允许浇注时间。为延长浇注时间，而过分提高出钢温度，对操作和铸坯质量都是不而过分提高出钢温度，对操作和铸坯质量都是不利

54、的，根据经验，连铸的浇注温度应高于液相线利的，根据经验，连铸的浇注温度应高于液相线温度温度(T1)2060C。n 允许最大浇注时间允许最大浇注时间 G盛钢桶容量（吨），该式用于盛钢桶容量（吨），该式用于100吨钢包以下吨钢包以下T允许最大浇注时间（分）允许最大浇注时间（分）f 质量分数，要求严格钢种质量分数，要求严格钢种f=10，要求低的，要求低的f=16。fGT3 . 02 . 0lg642.2.23 圆弧半径圆弧半径 n铸机的圆弧半径只是指铸坯外弧曲率半径，单位是铸机的圆弧半径只是指铸坯外弧曲率半径，单位是m。它是确定弧形连铸机总高度的重要参数，也标志。它是确定弧形连铸机总高度的重要参数，

55、也标志所能浇铸铸坯厚度范围的参数。如果圆弧半径选得所能浇铸铸坯厚度范围的参数。如果圆弧半径选得过小，矫直时铸坯内弧面变形太大容易开裂。过小，矫直时铸坯内弧面变形太大容易开裂。生产实践表明，对碳素结构钢和低合金钢，铸坯表生产实践表明，对碳素结构钢和低合金钢，铸坯表面允许延伸率在面允许延伸率在1.5%2%；铸坯凝固壳内层表面所；铸坯凝固壳内层表面所允许的延伸率在允许的延伸率在0.1%0.5%范围内。连铸对一点矫范围内。连铸对一点矫直铸坯延伸率取直铸坯延伸率取0.2%以下，多点矫直铸坯延伸率取以下，多点矫直铸坯延伸率取0.1%0.15%。适当增大圆弧半径，有利于铸坯完。适当增大圆弧半径，有利于铸坯完

56、全凝固后进行矫直，以降低铸坯矫直应力，也有利全凝固后进行矫直，以降低铸坯矫直应力，也有利于夹杂物上浮。但过大的圆弧半径会增加铸机的投于夹杂物上浮。但过大的圆弧半径会增加铸机的投资费用。资费用。65n铸机半径的大小是由铸坯矫直决定的，对固相矫直，铸机半径的大小是由铸坯矫直决定的，对固相矫直，铸机半径铸机半径R受到铸坯矫直时其表面的应变量和液芯长受到铸坯矫直时其表面的应变量和液芯长度的限制，由此可得出铸机半径度的限制，由此可得出铸机半径R与铸坯厚度与铸坯厚度H、拉、拉坯速度坯速度y和凝固系数和凝固系数(冷却条件冷却条件)有关，其关系式如下：有关，其关系式如下： RH; RV/K2 由上二式可明显看

57、出，铸机半径由上二式可明显看出，铸机半径R与铸坯厚度与铸坯厚度H和和拉坯速度拉坯速度V成正比，即铸坯越厚，拉速越快铸机半径成正比，即铸坯越厚，拉速越快铸机半径R就越大，同时铸机半径就越大，同时铸机半径R与凝固系数平方成反比。与凝固系数平方成反比。n对高拉速连铸机，铸机半径相当大，这是不合理的，对高拉速连铸机，铸机半径相当大，这是不合理的，为了减小铸机半径，而采用带液芯多点矫直。为了减小铸机半径，而采用带液芯多点矫直。2.2.23 圆弧半径圆弧半径 66n 可用经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小可用经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小圆弧半径：圆弧半径：cDR R连铸机圆弧半径，连铸机圆弧半径， D铸坯厚度；铸坯厚度； c系数，一般中小型铸坯取系数，一般中小型铸坯取3036；对大；对大型板坯及合金钢，取型