连铸工程设计规范条文说明

中华人民共和国国家标准连铸工程设计规范GB50×××-200×条文说明

目次1.总则 473．连铸工程设计的一般原则 484．连铸车间工艺设计……………554．1一般规定 554．2炼钢炉与连铸机的配合 554．3车间生产能力 564．4连铸车间工艺布置及厂房建筑 575．连铸机工艺参数及机型选择 595．1铸坯断面选择 595．3连铸机拉坯速度 605．4连铸机冶金长度 605．6连铸机机型选择 616．连铸机设备设计 636．1一般规定 636．2钢包运载浇铸设备的设计 636．3中间罐车的设计 646．4中间罐的设计 646．5结晶器的设计 656．6结晶器振动装置的设计 666．7二次冷却及铸坯导向装置的设计 676．8拉矫机或扇形段驱动装置的设计 696．9铸坯切割机械的设计 696．10辊道设计 706．11引锭杆和引锭杆存放装置的设计 716．12铸坯冷却输出装置的设计………………726．13液压、气动及润滑系统设计 727.电气及自动化 737．1供配电系统 737．2传动系统 737．3自动化仪表 737．4电信系统 747．5自动化系统 758．水处理设施 778．1连铸机用水水质及用水条件 778．2供水系统 778．3水处理主要设施 778．4安全供水 788．5水质稳定 798．6补充水 798．8水处理设施的布置 79

1总则本条文阐明了编制本规范的目的。通过近十年来连铸工程设计实践验证，连铸工程设计技术，积累了丰富的、系列化的符合当代连铸技术发展方向且成熟可靠的设计经验。我国正在由钢铁大国迈向钢铁强国的进程中，国家钢铁产业发展政策也有较大调整。现行的《连铸工程设计规定》（YB9059-95）已实施十余年。因此，制定一个符合当前连铸技术水平、体现国家技术政策的新导向、突出连铸生产新工艺和新技术的《连铸工程设计规范》是迫切需要的。本条文规定了《连铸工程设计规范》编制的基本原则。1．规范的编制充分贯彻执行国家产业发展规划，体现国家连铸技术政策的新导向，推动产业结构的优化升级。要增强生态意识，倡导绿色环保，积极采用有利于节能减排的新技术、新产品，切实淘汰那些消耗高、排放多的落后工艺和设备。2．充分体现当前国内外连铸技术发展水平，突出连铸生产新工艺、新技术和新设备，积极推广具有自主知识产权、自主创新的成熟可靠的先进技术，不断吸收新的科技成果，提升企业整体技术水平和综合竞争能力。规定了本规范的适用范围。提出关于连铸工程设计需同时执行国家颁布的有关标准、规范的规定。3连铸工程设计的一般原则3．0．1本条文规定发展连铸仍是今后炼钢厂建设的一项重要技术政策。连铸工程是极好的节能、环保项目。连铸工艺与传统的模铸——开坯工艺相比，具有简化炼钢生产工序、提高金属收得率8%～12%、节能降耗、保护环境等技术经济优越性。近10年来，我国连铸技术的发展突飞猛进，连铸比已达98%以上，连铸生产基本上取代了落后的模铸生产，连铸机机型齐全，铸机装备水平接近或达到世界先进水平。生产流程朝着连续化、紧凑化方向发展，铸坯质量不断提高，连铸生产已成为钢厂节能降耗、提高经济效益的重要环节。今后新建钢铁企业除特殊钢厂生产极少数特殊产品采用模铸外，都应采用全连铸工艺。3．0．2连铸坯热送热装不仅是节能和提高生产率的重要措施，而且对改革传统的钢铁工业结构具有深远意义，它将连铸和轧钢两大工序相连接，实现了连续化生产，向短流程、高效率、节能、省投资、减少环境污染等方面迈进了一大步。连铸坯热送热装的节能效果与生产条件、铸坯热装率和热装温度有关，热装率和热装温度越高，节能效果越显著。通常设计热装率应大于60%，热送温度应大于600℃。另外，一般将连铸坯温度达400℃作为热装的低温界限，低于连铸坯热送热装涉及从炼钢到热轧之间的各个生产环节，是一项系统工程。实现连铸坯热送热装的关键技术为无缺陷铸坯和高温铸坯的生产以及炼钢连铸与热轧各工序密切配合、协调稳定生产操作和一体化生产管理系统等。连铸坯直接轧制（CC-DR）是比热装轧制（CC-HCR）档次更高的连铸连轧工艺，它同样具有节能、提高金属收得率、缩短工艺流程、改善产品质量等突出优点，因此CC-DR工艺正在日益广泛地得到推广应用。由于CC-DR工艺没有加热炉（或保温炉）缓冲，只经在线补偿加热，对连铸坯温度要求更高，在铸坯输送和轧制过程中要求更好的保温技术。对炼钢连铸与热轧工序的匹配衔接技术，尤其是生产计划，物流管理等要求更为严格。生产中直轧比的高低和经济效益的大小，在很大程度上取决于生产计划管理技术。3．0．3近终形连铸技术就是在保证产品质量的前提下，力求浇注尽可能接近最终产品尺寸和形状的铸坯。近终形连铸是近年来世界钢铁行业倍受关注的新技术，是连铸技术发展的基本趋势之一。它具有进一步减少中间加工工序、节能、省投资和缩短生产时间等突出优点。应根据产品结构要求和建厂条件推广采用。目前成熟应用于工业生产的近终形连铸主要有：1薄板坯连铸：浇铸厚度50~100mm的薄板坯经加热炉后可直接入精轧机组轧制。薄板坯连铸2异形坯连铸：浇铸断面接近轧制成品型钢断面的连铸技术，主要指工字型坯，用于轧制宽缘工字钢（H型钢）的坯料。3．0．3进一步明确了对旧有连铸机改造的设计原则。3．0．5钢水是保证连铸质量的重要先决条件，只有根据生产计划及时供应充足的质量合格的钢水，才能保证连铸机的产品质量和产量。钢水在浇铸前经炉外精炼，确保连铸钢水成分、温度和纯净度方面的要求，为连铸操作创造稳定的工艺条件。炉外精炼在现代全连铸工艺中已成为一个必备的独立工序。炉外精炼装置的型式应根据原料条件和产品要求确定。3．0．8本条文规定了优化中间罐设计的主要技术措施。连铸中间罐作为钢包和结晶器之间的缓冲容器，起着稳压和分流作用。合理的中间罐设计还应具有冶金作用和在高温作用下的结构稳定性。中间罐的容量和钢水深度、罐形和钢流控制是中间罐设计的主要参数。中间罐容量及钢水深度应使钢水在中间罐内有足够的停留时间，使夹杂物充分上浮，并保证多炉连浇更换钢包时防止液面低于临界值产生旋涡，卷入渣子到结晶器中。钢水在中间罐内的停留时间是评判中间罐容量的标准。中间罐的容量一般为钢水在罐内平均停留时间应不小于8min。但过长会导致不必要的钢水温降。中间罐的形状（包括外型和内型）和钢流控制方式应根据连铸机型式、流数进行设计。总的要求是罐形简单，便于制造，砌砖方便，易于加挡渣坝，以确保钢水在罐内不产生死角，有利于改善钢液流动和热流分布合理。3．0．9采用保护浇铸技术，是改善铸坯质量的重要措施。在浇注过程中，防止钢液二次氧化和避免吸N2，以确保钢液的清洁度。无氧化保护浇铸主要包括四个方面：（1）钢包至中间罐钢流的保护；（2）钢包和中间罐钢液面的保护；（3）中间罐至结晶器钢流的保护；（4）结晶器钢液面的保护。无氧化保护浇注技术已是设计及生产中普遍采用且成熟可靠的技术。关键在于保护渣的选择方面，应根据浇注断面和钢种选择合适的保护渣。保护渣应具有低粘度、低熔点、高熔化速度和良好的吸收夹杂性能。3．0．10结晶器振动装置是连铸机关键设备之一。理论研究和实践经验都已证明了振动参数对铸坯表面质量影响极大。提高振动频率，减少振幅和负滑脱时间，可使振痕深度减小。高频小振幅技术已在连铸机中广泛采用。结晶器液压振动技术是近年开发的一项核心技术。它可在线调节结晶器振动的波形、频率和振幅，选择最佳的振动特性参数，在不同钢种和拉速组合下均可获得最佳的铸坯表面质量。另外，液压振动装置用液压缸取代传统的机械振动系统中的传动系统和振动发生装置，设备组成大大简化，减轻了设备维修工作量。系统运行精度高。目前，国内许多单位已开发研制了具有自主知识产权的液压振动装置并在实际工程中采用。国产化条件已基本成熟。3．0．12保持合适的钢水浇铸温度是生产高质量产品和提高生产能力的重要基础。高的浇铸温度，会导致柱状晶区的扩大，可能产生中心疏松和内部裂纹等缺陷。随着浇注温度的升高，漏钢的危险性明显增加。但是，浇铸温度太低，可能导致钢的冷凝和水口堵塞使浇铸中断。因此，应尽可能控制低的浇铸温度。每个钢种的钢水浇铸温度是从各自的液相线温度计算值加上一个合适的过热度，被确定为该钢种在中间罐内的钢水浇铸温度。低过热度浇铸就是保持中间罐内钢水温度处于一个较低且稳定的水平。钢水过热度主要根据钢种的质量要求和浇铸性能来确定。通常，根据不同钢种分组推荐值为10～30℃之间。为达到稳定的低过热浇铸，钢包及中间罐的烘烤、加盖保温等措施是非常重要的。必要时可采用中间罐钢水加热设施，以实现恒温浇注。3．0．13本条文规定了二次冷却方式及自动控制模式的选择。二次冷却是连铸生产的重要环节，良好的二次冷却对提高铸坯的质量至关重要。目前广泛使用二次冷却方式有全喷水冷却和气水雾化冷却两种。各具特点，但相比之下，气水雾化冷却具有热效率高、流量调节范围大、冷却均匀、节水等突出优点，比较适于现代连铸机的浇铸速度和多钢种浇铸强冷、弱冷的调节要求。通常小方坯采用全水喷淋冷却即可，而大方坯、板坯、异形坯应采用气水雾化冷却。当前，二冷水的自动控制主要有拉速相关控制法和基于目标表面温度的动态控制法。拉速相关控制法又称水表法或比例控制法等。属一级控制，即依据拉速的快慢为控制参数来决定冷却水量的大小。这种控制模式简单易行，目前得以广泛应用。但这种方式没有考虑钢的热特性差异和浇铸温度的影响，遇非稳定浇铸条件时难以实现铸坯温度的相对稳定，在实际操作过程中，难以避免不合理的人为干预。而目标表面温度控制法采用二级动态控制模型，依据当时浇注的钢种、钢水温度和拉速等条件，计算机每隔一段时间适时计算一次铸坯各控制区的表面温度，并与设定的目标表面温度进行比较，根据比较的差值结果，适时的自动调整各段的冷却水量，使铸坯的表面温度与目标表面温度相吻合。动态二冷控制可减少不合理的人工干预，控制精度高。这种控制方式的关键在于根据钢的凝固特性制定合理的冷却制度和对模型的可靠性要求高。在新建的大型板坯连铸机设计中应采用二冷动态模型控制。应该说明的是，不论采用哪种控制模式，确保连铸机的对弧精度，合理布置喷嘴，保证喷嘴喷淋效果是保证铸坯质量的前提。3．0．14板坯连铸机扇形段远程自动调辊缝技术是保证铸坯质量和提高铸机作业率的重要措施，是实施铸坯动态轻压下的必要条件。通常，连铸机扇形段的夹紧装置可设计为液压夹紧和机械夹紧两种形式，无论是液压夹紧还是机械夹紧，辊缝调节都可分为远程辊缝可调式和人工垫块可调式。机械夹紧的扇形段上框架升降是依靠电动蜗轮蜗杆装置和夹紧导向装置来实现，停机时可远程调节辊缝，但在浇铸过程中虽可实施静态轻压下，而不能实施动态轻压下。只有远程辊缝可调式的液压夹紧扇形段，采用带有集成定位装置（位置传感器和伺服阀）的液压缸控制扇形段上框架的升降，方可实现远程调辊缝和动态轻压下技术。不仅能精确控制辊缝，还可大大地缩短更换断面厚度的时间。3．0．15动态轻压下技术就是在凝固末端施以一定的压下量，来补偿铸坯的凝固收缩，以阻止凝固末端富集偏析元素的钢液向下流动，从而减少中心偏析的一种方法。实施动态轻压下的先决条件是连铸机必须采用远程调辊缝的液压夹紧扇段。目前，采用动态轻压下技术有两种方式：第一种方式是指薄板坯连铸机为适当增加结晶器出口的铸坯厚度以改善结晶器区域的浇铸条件，稳定操作，提高生产率，采用液芯压下和动态轻压下相结合方式，即铸坯离开结晶器后，在紧接其后扇形段区域至铸坯凝固终点，根据压下工艺灵活分布压下量，采用液芯压下在浇铸过程中将铸坯减薄，以满足连铸连轧生产线的规格要求，同时在一定程度改善了铸坯内部质量。此种方式压下量可达10～25mm。第二种方式通常用于常规连铸，就是在铸坯最终凝固区施压，目的是使凝固末端阻塞液相穴和凝固前沿的树枝晶破碎，将富集的偏析元素压回液相穴，从而减少铸坯中心偏析。动态轻压下技术实施的主要关键点在于：①要准确的确定凝固末端的位置。通常采用动态凝固模型根据实际操作条件（如钢种、拉速、钢水过热度、二次冷却曲线等）即时计算得到铸坯凝固终点。目前的经验是轻压下区域位于铸坯固相率=0.4～0.9的范围内较合适。②压下量和压下速率的确定，需要针对钢种的凝固收缩特性，制定合理的压下工艺，既要保证轻压下的效果，而有不产生低倍裂纹。这需要多次摸索才能确定合适的参数。目前的经验是：总的压下量设计值约4～6mm，而压下速度一般1～1.5mm/m动态轻压下技术是控制和改善铸坯中心偏析的有效措施之一。有取代末端电磁搅拌的趋势。特别是为中厚板轧机供坯的板坯连铸机和生产合金钢、高碳钢等的大方坯连铸机，此项技术和装备应成为基础的配置。该项技术准确应用具有一定难度，要取得理想的效果，必须精确控制工艺参数、凝固条件、压下区域铸坯固相率（）和压下速率等，否则极易造成铸坯中心裂纹。3．0．17电磁制动技术是在高拉速条件下为稳定结晶器液面，防止卷渣而采取的技术措施。其原理是在结晶器内、外弧框架增设电磁线圈，当线圈通直流电流时，在结晶器区域形成电磁场，根据钢液切割磁力线产生反电动势的原理，从而减少结晶器液面的波动，避免保护渣卷入。有利于初生坯壳生长，减少漏钢事故，保证连铸机实现高拉速，同时也减少了表面夹杂物数量，提高铸坯表面质量。电磁制动技术只在高拉速铸机上采用，拉速小于2m/min效果不佳。3．0．19本条文规定对连铸工序主要烟尘污染源必须采取的治理措施。不锈钢及高Cr合金钢连铸坯火焰切割时，在切口表面生成粘稠的铬氧化物，熔点高达2000℃，能阻断切割中氧化反应的进行，且熔渣不易排出，会使切割中断。所以需加铁粉助熔，由此产生大量烟气，其烟气中含有钢中氧化物及合金粒子，粒度属亚微细粒范围，呈黄褐色，含尘量约2—3g/Nm3，虽无毒但对人体是有害的。因此，必须加设抽气除尘设施，对烟气进行净化处理，使其净化后的烟气含尘量小于50mg/Nm3同样，铸坯表面火焰清理（或热修磨）装置及中间罐倾翻点生产中均产生大量含氧化铁粉及灰尘的烟气，铸坯表面清理烟气含尘量约2g/Nm3，而中间罐倾翻的烟气瞬时含尘量高达5g/Nm3。也需要对烟尘进行治理。连铸烟气净化除尘常用的有干式和湿式两种除尘器，应根据生产工艺排出的烟气参数、工作条件、除尘效率、设备投资等因素综合考虑选择。3．0．21针对目前一些企业能源介质计量手段不完善、不准确的现状，强调今后连铸工程设计对各种能源介质供给系统必须配备完善的计量检测仪表，为能源管理提供可靠数据。因为准确的能源计量、监测是企业高效能源管理的基础，也是考核节能效果的必要手段。只有严格计量制度，才能真实反应企业能源水平、存在问题和差距，为今后节能目标的确定和节能规划的制定提供保证。3．0．25～3．0．26根据国家《钢铁产业发展政策》，规定连铸工程设计中关于连铸设备及工艺技术引进和禁止引进的原则。近年来，我国连铸装备技术迅速发展，连铸比已达98%以上，拥有了国际上先进的连铸装备和生产技术，产品质量日益提高。标志现代化连铸机水平的关键技术如结晶器热态调宽、结晶器漏钢预报及热相图、结晶器液压振动、扇形段远程自动调辊缝技术、铸坯动态凝固计算模型及动态轻压下技术、计算机质量判定以及连铸机主机全新的设备结构等，这些先进技术国内已基本掌握，可以说，先进连铸机国产化条件已成熟。这就为今后新建或改建连铸技术装备项目与国际接轨奠定了坚实的基础。但必须说明的是，我国的连铸装备技术虽然有了很大发展，在主要环节上已经达到国际先进水平，但在局部关键技术方面与国际先进水平仍有一定差距。我们提倡采用国产化连铸技术装备，并不排斥、拒绝国外的先进技术装备。在一些目前还比较薄弱的环节有目的、有限制的引进国外先进连铸设备是必要的。但对于技术含量低、耗能高、关键部位落后的淘汰连铸设备应严格禁止引进。

4连铸车间工艺设计4．1一般规定4．1．1～4．1．2从20世纪90年代末期开始，我国新建炼钢连铸车间已基本上采用了条文中所示的“三位一体”的基本工艺路线和铸坯热送热装工艺。但原有的大部分炼钢连铸车间还存在工序之间设备配套不够完善，各工序生产能力不匹配，钢水净化和无缺陷高温铸坯生产技术不稳定等难点，目前铸坯热装水平不高，与国际先进水平还有较大差距，应通过改、扩建积极提高这方面的水平。4．1．3明确连铸车间设计必须具备的条件。4．1．5规定连铸工程设计中为实现多炉连浇、提高连铸机作业率应采取的一些技术措施。4．1．6铸造起重机结构强度比普通桥式起重机大，电气设备可靠性级别高，采用双制动器制动，因而增大了运行的可靠性和安全性。以往吊运盛有钢水和液渣的中间罐多数采用普通桥式起重机吊运，这是违反《炼钢安全规程》的，应以制止纠正。近年来，曾发生多起采用普通桥式起重机吊运钢水包坠落、钢水覆地的恶性事故，伤亡惨痛。国家质量监督检验检疫总局发函（国质检特函[2007]355号），开展特种设备隐患排查和起重机械专项整治行动。再次强调吊运熔融金属的起重机必须选用符合TB/T7688.15—1999《冶金起重机技术条件铸造起重机》要求的铸造起重机。连铸中间罐在正常浇铸结束时，罐内残留一定数量的钢水和液渣，特别是发生浇铸事故而停浇时，罐内盛有满罐钢水和液渣可能性是存在的。近年来采用大容量中间罐，其容量已达80t左右，一旦中间罐在吊运过程中发生坠落、钢水覆地事故，后果将是极其严重的。这就是本条文规定的理由和意义。问题是现有带死龙门钩的铸造起重机，吨位也偏大，不适于吊运中间罐，需要有关部门配合起重机制造厂尽快研制既符合铸造起重机要求又满足中间罐吊运的起重机。4．2连铸机与炼钢炉的配合本节各条文规定的目的在于合理确定连铸机与炼钢炉的合理匹配关系。在前一时期钢铁快速扩建中，为了满足市场的需求，一些厂抓住商机，建设多台连铸机来与转炉配合生产，一个三座转炉的炼钢车间，配置的连铸多达5台。对提高车间产量和调节铸坯规格发挥了一定作用，但综合考虑投资效益并不尽合理，其后果必定是产品质量不高、设备利用率低、能耗高、劳动生产率低。为使我国钢铁工业真正做到大而强，新建钢铁企业一定要从粗放式的规模型向质量效益型转化，打造结构优化、技术先进、产品精良、效益突出的钢铁基地。国家钢铁产业发展政策对新建转炉和电炉的界定容量做出了规定。装备大型化仍是今后钢铁生产发展的方向，出发点就是为了提高工程和企业的经济效益。因此，今后新建转炉及电炉全连铸车间时，连铸机与炼钢炉宜采用一对一的配置方式，不应采取多建一台备用连铸机的办法来解决炼钢炉与连铸机的生产配合。应把资金用在提高连铸机设备可靠性、高效性上，选择体现当今连铸技术发展水平的先进技术，为多炉连浇创造条件，确保铸机的高生产率。众所周知，一对一配置方式，以连铸为中心组织生产，生产管理最为简单，生产中干扰最少，容易达到高效生产的要求。连铸机与炼钢炉的配合可有以下几种主要方式：1连铸机的浇注周期与炼钢炉的冶炼周期大致相等，组织数炉连浇后，连铸机重上引锭杆时，炼钢炉暂时停下来，生产能力受到一定影响，这种方式可简化炼钢生产调度。实现车间均衡、稳定的生产。当连浇炉数增加时，可减轻对炼钢炉生产能力的影响。2连铸机的浇注周期比炼钢炉的冶炼周期短3—10分钟，中间经过钢包精炼炉的缓冲协调，组织一次连浇后，连铸机可挤出30～60min重上引锭杆的时间，不会影响炼钢炉生产能力。3铸坯宽度范围较大的板坯连铸机及浇注多品种钢的合金钢连铸机，生产不同规格或品种时，很难做到统一浇铸时间，这种情况下应以连铸为中心组织生产，冶炼炉节奏适应连铸机节奏。4．3车间生产能力4.3.1说明确定连铸车间生产能力的主要依据是车间生产大纲要求的规模，并由根据生产规模确定的相关工序主要设备配置，设备的先进性和可靠性来保证。对分步实施的工程设计时预留有车间最终规模的发展空间。4.3.2～4.3.4确定全连铸车间连铸机台数的原则。连铸机台数主要取决于车间生产规模和品种，以及炼钢炉配置的数量和容量。新建全连铸车间宜采用炼钢炉和连铸机一对一配置方式，并以实现炉机匹配为原则，建立更合理的、高效的、稳定的生产流程。实现炼钢炉、炉外精炼装置和连铸机之间协调、均衡的生产。连铸技术发展到今天，体现国际连铸技术发展水平的应是提高连铸机设备可靠性和生产率；提高铸坯质量，保证生产无缺陷高温铸坯，热送热装和节能环保为主要特点，不应再以增加备用连铸机来作为提高车间产量的手段。4.3.5～4.3.64.3.7明确了连铸机生产能力的计算。这种计算方法是目前连铸工程设计中常用的最基本的计算方法，适用于各种机型。公式中每炉钢水的平均浇注时间是采用各钢种、各种宽度稳定浇铸时的浇注速度计算出的加权平均浇铸速度和加权平均宽度计算的。公式计算结果即是连铸机的平均年产量。近年来，为计算方便，工程设计中也常采用计算机程序来计算。计算条件大体相同，不同之处是根据产品规格比例，分别出计算完成每种规格的铸坯产量所需的生产时间，其总和直接反映的是连铸机完成设计产量所需的作业天数，实际就是连铸机的作业率。换句话说，它比较准确的反映连铸机按预先设定的产品规格比例及一定的操作条件生产时所能达到的生产能力。但当铸坯的规格生产比例改变时，铸机的产量也会有所变化。4.4连铸车间工艺布置及厂房建筑4.4.1明确连铸车间的布置原则是上下工序有效衔接，流程顺畅，确保合格钢水的运送和将车间生产出来的高温铸坯顺利热送至轧钢车间。同时还应重视中间罐的修砌和更换备用设备的维修等作业。4.4.2明确连铸车间在厂区内的布置位置，强调新建炼钢连铸车间与轧钢车间的紧凑布置。铸坯运输距离（时间）是热送工艺的重要环节，直接影响热送指标和效益，炼钢连铸车间与轧钢车间毗邻，缩短了铸坯运输距离，为高温铸坯热送创造有利条件。条文中所采取的各项措施都是为了确保铸坯的热送温度。4.4.3～4.4.4连铸机在车间内的布置方式选择。连铸机在车间内的布置主要根据场地面积、所在位置、出坯方向等条件决定。当车间最终建设两台以上连铸机，横向布置与纵向布置相比具有如下优点：1.采用横向布置可以根据设备组成、作业环节设置多个平行跨间，如钢水接收跨、浇铸跨、铸坯切割跨、出坯跨（可设1—2跨）等，从而使作业分散、互不干扰，各跨起重机可根据作业配置，并为连铸机共用。2.各台连铸机向同一方向出坯，有利于集中设置铸坯输送设备，特别是采用热送热装工艺时，更有利于高温铸坯的快速输送。3.生产出的铸坯便于集中精整，从而节省精整设备。4.可集中布置中间罐修砌及设备离线维修设备，以便节省占地面积和减少修理、对中设备。纵向布置方式的优点是每个跨间再同一方向上只有一台连铸机，钢水吊运简单，没有干扰。缺点使钢水包要转向90°。适于利用旧厂房或受厂区条件限制。因此本条文推荐新建连铸车间应采用横向布置方式。4.4.7对连铸车间主厂房及构筑物设计提出原则要求。这里作两点说明：1）关于车间地坪结构及地坪负荷值是根据近年来新建炼钢连铸车间设计经验确定的。随着炼钢连铸设备的大型化，主机单体设备模块化，从主机线上整体快速更换，离线维修，以及考虑板坯最大重量和堆垛存放安全高度等因素，今后，新建大型板坯连铸车间的地坪负荷应取高限值。小型车间设计可取低限。对原有车间的改造设计可根据实际条件确定。2）连铸浇铸平台采用全钢结构设计或混凝土及钢结构混合型设计都能很好的满足生产要求，但相比之下，采用混合型结构设计具有较小的热膨胀和低的振动，设备稳定性较好，投资相对较低。5连铸机工艺参数及机型选择5.1铸坯断面选择5.1.1本条文规定铸坯断面选择的原则。通常，新建连铸工程设计时，连铸机生产的铸坯断面是由轧钢专业根据工厂轧机配置、轧材品种及规格要求提出后与炼钢专业协商确定。经济、合理的铸坯断面尺寸应是再满足轧材品种质量的前提下，力争一火成材，不宜过分加大铸坯断面。另外，一台连铸机生产的铸坯断面应尽量简化，铸坯最大和最小断面尺寸范围不宜过大，以便最大限度地实现炼钢与连铸的合理匹配，充分发挥炼钢、连铸及轧钢设备生产能力，获得最佳经济效益。5.1.2本条文按连铸生产的主要断面尺寸对连铸机型式进行划定。几点说明如下：1）在方圆坯连铸机中，主要是根据铸坯断面尺寸大小并由此而引起的连铸机结构特点的变化，区分为小方（圆）坯连铸机和大方（圆）坯连铸机。通常，小方（圆）坯连铸机生产的断面为边长（或直径）小于200mm。大方（圆）坯连铸机生产的断面为边长（或直径）大于200mm。小方（圆）坯连铸机采用刚性引锭杆，由于铸坯出结晶器后不致出现鼓肚现象，二冷区结构较为简单，除喷水装置外，只有外弧设少数托辊引导引锭杆。而大方（圆）坯连铸机一般采用挠性引锭杆，二冷导向段结构比较复杂，需要根据铸机弧形半径、浇注钢种及断面尺寸等条件设置一定长度的夹持段，以防止铸坯鼓肚变形。另外，宽厚比小于2.5的矩形坯，一般也纳入方坯连铸机范围，统称方坯连铸机。2）常规板坯连铸主要根据浇铸断面尺寸的大小分类。小型板坯连铸机主要为中宽带轧机供坯，而大型板坯连铸机则主要为不同规格的热轧机组供坯。3）中薄板坯连铸机是介于常规板坯连铸机和薄板坯连铸机之间的过度机型，俗称中等厚度的薄板坯连铸机。目前主要生产断面范围由两种，即100～150×900～1620mm和130～150×1600～3250mm，前者主要生产厚度135mm，主要为热连轧机供坯。后者主要生产厚度为150mm，专为生产以中厚板产品为主的的炉卷轧机供坯。4）薄板坯连铸机和异形坯连铸机是近年投入生产的近终形连铸机。薄板坯连铸机是薄板坯连铸连轧生产线中浇铸设备，生产的铸坯厚度主要取决于布置在其后的热连轧机的配置，通常为50～100mm之间，而目前生产的最大宽度为1异形坯连铸机主要是根据H型钢轧机的大小划定。目前供应大型H型钢轧机断面范围为550×440×90～1024×390×100mm；供应中型H型钢轧机的断面范围为430×300×90～660×370×90mm。而小型H型钢轧机使用的坯料主要是5.1.3根据铸坯质量要求，对连铸机生产的连铸坯最小断面尺寸进行限定。5.3连铸机拉坯速度本节各条规定连铸机拉坯速度选择的原则。拉坯速度是连铸工艺中非常重要的参数，它是连铸机生产能力的重要标志。为提高连铸机生产能力，希望尽量提高拉速。但拉坯速度受多种因素影响，拉速的提高受铸机长度、连铸生产的安全性和铸坯质量的限制，应根据建设工程的具体条件，综合考虑确定合理的拉坯速度，不宜盲目追求高拉速。新建连铸机，应根据连铸机生产的铸坯断面、钢种、冶炼炉容量等条件，计算不同拉速和不同冷却条件下铸机的冶金长度和铸坯出结晶器下口时的坯壳厚度，以便确定铸机的长度等重要参数。通常，铸机的冶金长度取决于铸坯的液芯长度，与浇铸断面、钢种和拉速有关。铸机冶金长度确定后，铸机可能达到的最大拉坯速度也就随之确定了。生产操作的最大拉速必须小于铸机冶金长度确定的最大拉速。近年来，由于连铸机设备结构的改进和配套技术的完善如采用优化的二冷制度、高频率、小振幅的结晶器振动装置、漏钢预报、计算机过程控制，选择适合钢种要求的保护渣技术措施，拉坯速度普遍有所提高。综上，连铸机拉坯速度的确定应以连铸机生产能力、连铸生产过程的安全性和生产钢种的冶金质量要求等三个重要因素为前提。5.4连铸机冶金长度本节明确连铸机冶金长度的计算方法和连铸机长度的确定。1．连铸机的冶金长度取决于铸坯的液芯长度。液芯长度是指钢水从结晶器钢水弯月面至铸坯完全凝固时的长度，它是确定铸机弧半径和二次冷却长度的重要工艺参数。液芯长度与浇铸钢种、铸坯厚度和拉坯速度有关。现代连铸机设计中，按最大拉坯速度计算的液芯长度即是连铸机的冶金长度。条文中推荐的计算公式是根据凝固平方根定律导出的最基本的理论计算公式。对连铸机设计和指导连铸实际生产操作非常有用。鉴于二冷区凝固系数K值受多种因素影响，如钢水的成分、铸坯断面、二次冷却状态等等。现代板坯连铸机设计中，已广泛采用数学模型进行较详细的计算，以便确定相关的设计参数。2.连铸机长度指结晶器钢水弯月面位置至铸机拉矫机最后一对夹棍中心线之间外弧线的长度。为保证连铸坯拉出连铸机之前完全凝固，连铸机的长度应大于连铸机的最大冶金长度。现代连铸机设计，不仅考虑连铸机可能达到的最大拉速，还应考虑连铸技术的发展为今后连铸生产留有进一步提高拉速的可能。通常，连铸机长度是在最大冶金长度基础上留有约10%的富余量。对小方坯连铸机的长度可延伸至切割机起切点位置。5.6连铸机机型选择连铸机机型经历了一个从立式、立弯式到弧形的演变过程。目前世界上发展成熟、且投入实际生产的连铸机，主要有立式、立弯式、弧形、直弧形和水平连铸机等。每种连铸机都具有它独自的工艺及设备结构的特点，都能在一定的适用范围内满足钢种和断面尺寸要求。连铸机机型直接影响连铸坯的质量。在设计连铸车间时，首要的问题就是要根据车间产品方案选择一种既要满足生产钢种及断面规格要求，确保生产高质量铸坯又要兼顾合理的投资效益的合适的连铸机。对新建连铸机机型选择作如下分析和推荐：1）立式连铸机是最早投入生产的机型，铸机主要设备布置在同一垂直线上，钢水再直立结晶器和二冷段逐渐凝固，有利于钢水中非金属夹杂物上浮，坯壳冷却均匀，铸坯在凝固过程中不受弯曲和矫直的作用，生产铸坯质量好更适合于对裂纹敏感性高的钢种的浇铸。但是立式连铸机设备高、投资较大，设备维护和铸坯运送比较困难，环保条件差等不足，生产能力也受到限制。因此在炼钢及连铸生产技术已高度发展的今天，立式连铸机早已不是主导机型，只有在浇铸极特殊的合金钢铸坯或者特厚铸坯时，方可采用。2）立弯式连铸机上半部和立式连铸机相同，它保持了立式连铸机垂直方向进行浇铸坯的特点，待铸坯完全凝固后，将铸坯顶弯并矫直，在水平方向切割和出坯，保留立式连铸机工艺方面的优点，克服了立式连铸机的部分缺点。目前，该机型在薄板坯连铸机采用较多。在常规板坯连铸机中已极少采用。3）直弧形连铸机采用直结晶，在结晶下方设有2～3m直线段夹辊，在工艺上保留了立弯式连铸机的部分优点，钢水在垂直结晶器和二冷直线段内初凝过程中，非金属夹杂物得以充分上浮，部分避免了弧形连铸机的铸坯中在内弧侧1/4处夹杂物聚集。改善铸坯的洁净度，有利于高质量钢的浇铸。带液相的铸坯经直线段后被弯曲成弧形，然后又在矫直区被矫直。这种机型设备高度和投资相对较低。由于采用连续（或多点）弯曲和连续（或多点）矫直技术，可使铸坯弯曲、矫直变形控制在钢种允许的范围内，可以保证铸坯在两相区不致产生裂纹，生产的铸坯内部质量比弧形连铸机好，利于生产高质量产品。因此直弧形连铸机得到较大发展。从上世纪90年代初开始新建的板坯连铸机几乎全部采用直弧形。已建的弧形板坯连铸机也在逐步改造为直弧形。近年研发投入生产的薄板坯连铸机也有比较多的厂家采用直弧形连铸机。4）弧形连铸机结晶器是弧形的，其铸坯导向段布置在四分之一圆弧内并向水平方向延伸，铸坯在垂直中心线切点位置被矫直，然后在水平方向切割成定尺和出坯，因此铸机高度基本上等于圆弧半径。它的高度比立式、立弯式要低，设备安装维护较方便。铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可减小坯壳鼓肚变形产生的内裂和偏析，有利于改善铸坯质量和提高拉速。这种机型虽有钢水在凝固过程中非金属夹杂物向内弧聚集的倾向和由于内外弧冷却不均匀，容易造成中心偏析等缺点，但是，随着连铸技术的发展和连铸机自身及配套设备的进步和完善，弧形连铸机在充分发挥自身优点，同时不断克服其不足。加之工艺操作的改进，在实际生产中得到了广泛的应用。特别是方坯、圆坯和异形坯连铸机，弧形多点矫直或连续矫直型仍是当今的主导机型。5）水平连铸机主要设备如结晶器、二冷段、拉矫机和切割设备均布置在水平位置上，它的结晶器和中间罐是紧密连接的，在水口和结晶器连接处安装有分离环。在拉坯时不是结晶器振动，而是拉坯机带着铸坯拉——反推——停不同组合的周期运动。铸坯在水平位置凝固成形，不受弯曲、矫直作用。水平连铸机具有投资省、设备简单等优点。但由于结晶器部件价格高，生产规模小的限制，仅适合于现有中小企业改造时用于浇铸小断面的特殊钢和高合金钢的方、圆坯。

6连铸机设备设计6.1一般规定本节各条根据连铸机长期在高温、高负荷和潮湿的环境中工作特点，对连铸机设备设计共性问题作了原则规定。可概括为下列两个方面：（1）连铸机设备设计要求高的可靠性，以确保连铸机的高生产率。高的可靠性是指各种机械设备、电气自动化设备长期生产可靠、耐用，更换维修方便，维修量小。具体说，机械设备及其元器件在长期高温生产中应能抵抗变形，不易损坏，液压系统无泄露，电控设备、检测仪表及计算机控制精度高运转平稳，各种配套设施在长期生产期间无故障或易排除故障，漏钢事故少而且漏钢后能够尽快恢复生产。（2）应根据设备所在位置的工作环境，加强设备构件的各种防护技术措施。例如，对高温区的设备因环境温度很高，并受漏钢的威胁，应采取水冷措施防止热蠕变，并设防漏钢挡板；各种管线应采取隔热措施以避免热坯的直接辐射。以及喷淋区设备部件应考虑防锈、防腐的措施等等，这些防护措施对提高连铸设备使用寿命、确保设备高可靠性至关重要。6.2钢包运载浇铸设备的设计6.2.1～6.2.3钢包运载浇注设备的选择。钢包回转台可迅速将位于受包位置满载钢水的钢包旋转到浇注位置，同时将浇铸完钢水的空包回转到受包位换包。操作方便，有利于连浇作业，可在同跨或过跨浇注。所以新建或改建的连铸机应采用钢包回转台。只有在浇铸条件较差的旧有车间，钢包容量较小时，允许采用固定式钢包座架或带钢包移动小车的座架浇铸。钢包回转台的主要类型有直臂式钢包回转台、单臂旋转及升降的钢包回转台和单臂升降、同时旋转的“蝶形”钢包回转台。应根据钢包容量和车间条件选择，从操作灵活、可靠和经济角度考虑，容量大于100t的钢包宜采用液压单臂升降的“蝶形”钢包回转台。6.2.4回转台上设钢包加盖机构对到达回转台上盛有钢水的钢包加盖保温，减少钢水温度损失，有利于减少中间罐钢水温度波动，稳定拉速，提高铸坯质量。6.2.5钢包回转台设置事故驱动装置，用于在发生停电事故或其它紧急情况而无法使用正常驱动装置时，能快速将浇铸位的钢水包旋转至安全位置，以防止发生设备及人身安全事故。6.2.6为实现保护浇铸，要求钢包在回转台上能升降运动，以便在钢包和中间罐之间安装长水口。同时钢包升降装置对快速更换中间罐也是有利的。条文中规定的钢包升降速度及升降行程范围值是近年钢包回转台设计中使用的经验数据，设计钢包回转台时需根据钢包容量大小，在范围内选择合适的设计值。6.3中间罐车的设计6.3.1～6.3.3明确了中间罐车设计的基本要求。中间罐车作为支承和运送中间罐的设备，应能确保在浇铸平台上准确地向浇铸位置运载中间罐，并在多炉连浇时实现快速更换中间罐操作；还应便于中间罐水口和结晶器对中，纵、横向微调方便、准确。另外中间罐车长期在高温环境下工作，其构件应能耐长时间的热负荷而不变形；设置完善的防热、隔热及防止钢花飞溅的措施，不仅保护设备，也是操作人员在浇铸操作时的安全生产防护措施之一。6.3.4浸入式水口保护浇铸是提高铸坯质量的重要措施，为便于浸入式水口的安装、拆卸，中间罐升降机构已是近年设计中间罐车的常规配置。条文中对中间罐升降行程和升降速度参数作了原则规定，其参数范围为近年实际设计经验值，设计应根据具体条件在范围内选定。6.3.6中间罐车的结构形式根据连铸机布置及操作要求，可设计成各种不同的形式。按中间罐车轨道的布置方式，目前广泛运用的有落地式、高架式和半高架式三种主要形式。各具优缺点，可根据具体条件确定。但要确保操作人员有足够的操作空间和对结晶器内观察液面的良好视角。6.4中间罐的设计6.4.1本条文规定了中间罐容量的设计要求。中间罐作为钢包和结晶器之间的缓冲容器，起着稳压和分流的作用。合理的中间罐设计还应具冶金作用和在长期高温作用下的结构稳定性。中间罐的形状、容量和钢水深度是中间罐的重要参数，形状应尽量简单，便于制造，散热面积小，保温性能良好；其容量和钢水深度应是钢水在中间罐内有足够的停留时间，促使夹杂物能上浮，并保证多炉连浇更换钢包时不致断流停浇。中间罐容量一般为钢包容量的20%～40%之间。现代中间罐设计用钢水在中间罐内的停留时间作为评判中间罐容量的主要标志，考虑到钢水在中间罐内的散热对钢水降温的影响，中间罐最大容量为钢水在中间罐内平均停留时间应不小于8分钟为界。6.4.2本条文规定中间罐内型的设计要求。中间罐内型设计要使其具有最佳的温度场和热流分布。为使钢水在中间罐内不形成死角，依据水利学模拟试验，在中间罐内设挡墙与坝，或渣钢分离器等措施，有利于改善钢液流动，促进夹杂物上浮，获得合理的热流分布，各水口之间的温度差值最小。生产实践证明，中间罐采用挡渣墙、坝等技术措施以后，改善了钢的清洁度，提高了连铸坯的质量。6.4.4～6.4.6规定中间罐水口钢流控制方式选择。目前常用的钢流控制方法为塞棒、滑动水口或定径水口控制。定径水口只适用小方坯连铸机。在中间罐底部水口安装事故闸板目的是发生事故时紧急切断钢流、确保生产安全。6.5结晶器的设计6.5.1本条文规定了不同型式的连铸机所使用的结晶器类型。结晶器按结构区分有整体式、管式和组合式。目前，整体式结晶器已不再使用。管式结晶器结构简单，易于制造和维护，一般用于浇铸圆坯和中小断面方坯、矩形坯。目前，随着铜管加工工艺的改进，也应用到大断面的铸坯。组合式结晶器用于浇铸大断面的方矩坯和板坯。与管式结晶器相比，组合式结晶器角部冷却不好，铸坯容易出现角部缺陷，结构比较复杂，维修不方便。但组合式结晶器的铜板可以修复和反复使用，降低了生产成本。本条文规定了管式结晶器铜管的安装形式和铜管的长度。铜管长度的确定，要考虑拉坯速度和结晶器的冷却强度等因素，主要是根据铸坯在出结晶器下口时坯壳的厚度来确定。本条文规定了板坯结晶器铜板的设计原则。作为结晶器内腔的铜板与高温钢水直接接触，因此对铜板材质的性能有如下要求：热传导率（导电率）高；室温和高温强度高；再结晶温度（软化温度）高，耐磨和耐腐蚀性能好；热膨胀系数低；塑性好，易于加工。同时铜板应具有更高的强度和塑性、更好的导热性、耐磨性和耐腐蚀性能。现在都是采用在铜板表面电镀、热喷涂的方法来满足这些要求。尽管铜板表面的电镀和热喷涂合金，大大提高了铜板的寿命，但由于镀层的热传导系数要比铜小很多，为了保证钢水在结晶器内能够快速形成坯壳，必须对镀层的厚度进行控制。铜板的厚度通常与浇铸速度有关，铸机的浇注速度高，铜板的厚度取得薄一些，浇注速度低，铜板厚度取得厚一些，一般铜板厚度在35~45毫米设计铜板冷却水槽时，要考虑选定的冷却水量必须能够以规定范围内的流速（6~10米/本条文规定了确定结晶器上下口尺寸和锥度的设计原则。结晶器的断面尺寸是根据冷态铸坯的公称断面尺寸并考虑铸坯在冷却凝固过程中的收缩来确定的。而为了减小坯壳与结晶器铜板间的气隙，提高铜板的导热性能，加速坯壳的生长，在结晶器设计时，一般要采用倒锥度，即下口断面比上口断面略小。在确定结晶器宽度和厚度的尺寸时，要考虑钢种、拉速、结晶器的冷却强度、是否采用铸坯凝固末端动态轻压下等因素。总之，结晶器的倒锥度是为了消除结晶器内收缩的坯壳和铜板之间的气隙而设置的。结晶器的倒锥度如果小于铸坯的收缩，就会在铸坯和结晶器铜板间产生气隙，使这部分坯壳的凝固变慢，这将引起铸坯龟裂。另外，冷却用的喷淋水一旦流入这个缝隙，还会引起铜板腐蚀损毁。如果结晶器的倒锥度大于铸坯的收缩，铸坯将在结晶器中受到挤压力的作用，这也会成为铸坯裂损的原因。近来的研究表明，结晶器内铸坯的收缩并非如结晶器锥度那样呈直线性锥度，而是呈现出抛物线形状。所以，在国内外的板坯连铸机上，有些已开始使用抛物线形状的结晶器铜板。随着研究的深入和使用经验的积累，会找到更加合适的铜板形状。6.6结晶器振动装置的设计6.6.1～6.6.2结晶器振动装置的选择。结晶器振动装置随着连铸技术的发展经历了多种形式的演变，按驱动方式主要有机械振动（近似于正弦振动曲线）和液压振动（正弦和非正弦振动曲线）两大类。从其基本结构形式分，目前广泛应用于连铸的振动装置有以下几种形式：（1）短臂四连杆式振动机构。这种振动装置结构简单，能较准确地实现结晶器的仿弧运动，设备的刚性大。改进型半板簧短臂连杆振动装置，可克服四连杆型的横向移和全板簧导向型的偏摆问题，具有较多的优点，在小方坯连铸机中广泛应用。（2）四偏心振动装置。这种振动装置利用两对偏心距不同的偏心轮和连杆机构产生结晶器的弧线运动。振动台的导向装置是利用两条板式弹簧使结晶器只作弧线运动，而不产生其它方向的移动。这种振动装置的最大优点是振动平稳。缺点是结构比较复杂。现代板坯连铸机的结晶器振动装置绝大多数都采用四偏心振动。同时为缩短在线设备的检修时间，提高铸机作业率，将结晶器、振动装置和零扇形段组合安装在一个框架内，构成快速更换台，可同时吊装，也可分解吊装。（3）液压振动。液压振动是近年研发推出的一项现代连铸机的核心技术，主要优点是可实现结晶器的正弦曲线和非正弦曲线运动，可在线调整振动参数如振幅、频率、负滑脱率及正滑脱率和非正弦系数。由于液压缸可与振动平台直连，因此系统中无弹性变形，并采用无磨损的水平钢板弹簧来精确导向等，液压振动装置已广泛应用于板坯及方坯连铸机上。采用该技术的直接优点是在低拉速时减小振痕深度，改善铸坯的表面质量；而在高拉速时能保证有足够的保护渣流入，避免漏钢事故。目前，我国板坯连铸机双缸式液压振动装置和大方坯铸机内、外弧双缸式液压振动装置国产化技术已经成熟。几家单位已研发推出具有自主知识产权的新型液压振动装置，并在多台国产化连铸机应用，取得了良好的效果，达到国际先进水平。结晶器液压振动装置将成为现代板坯连铸机和大方、圆坯连铸机的常规配置。今后新建此类连铸机，应积极采用液压振动装置。6.6.3～6.6.5明确结晶器振动装置主要参数设计值。6.7二次冷却及铸坯导向装置的设计6.7.1～6.7.2小方坯连铸机浇铸的铸坯断面较小，凝固快，铸坯拉出结晶器后，坯壳厚度一般已足够承受钢水静压力的作用而不易产生鼓肚变形，不需对铸坯进行夹持。二冷区主要作用是支承和引导引锭杆。因此，小方坯二冷导向装置的结构设计可以比较简单，结晶器下面第一段不设导辊，只设喷水管。这种二冷装置的结构与刚性引锭杆配合使用，结构简单而紧凑，而且处理漏钢事故比较方便。6.7.3大方坯连铸机，当凝固坯壳被拉出结晶器后，受内部钢水静压力的作用，铸坯会产生鼓肚现象而影响铸坯质量。因此，大方坯的二次冷却装置结构，需采用密排多辊式夹辊来支撑铸坯，而且对大断面方坯往往四个面都需要夹持辊支撑。随着铸坯进一步冷却，坯壳不断增厚，当凝固壳厚度达到足以承受钢水静压力时，就不再需要外部夹辊的支撑。因此，通常把大方坯连铸机内需要夹辊支承铸坯这一部分导向装置设计成可移动的整个部件，以适应生产不同断面铸坯的快速更换。6.7.5~6.7.9板坯连铸机的二冷铸坯导向段的设计原则二冷铸坯导向段布置在结晶器出口到切割前辊道的整个二冷室区域内，一般分为弯曲段、弧形段、矫直段、水平段；二冷区域内的全部水气喷嘴也安装在扇形段上。钢水在结晶器内初步凝固成坯壳后，由安装在扇形段上的驱动辊连续拉出结晶器，进入扇形段区域，在扇形段区域内完成弯曲、矫直并且完全凝固。因此，铸坯内部质量和表面质量的好坏，与扇形段的设计有直接的关系。同时，整个扇形段都工作在高温、高湿的环境中，扇形段的上部由于结晶器保护渣残留物的存在，对设备和辊子有很强的腐蚀性；另一方面，扇形段在整个工作周期内，始终要承受铸坯的鼓肚反力、弯曲和矫直反力、拉坯力的作用；为了提高铸机的作业率，扇形段设备应该具有较长的寿命和维修更加方便。因此，板坯连铸机扇形段要以能够获得最佳的产品质量、最大的生产效率、最少的设备维修量为设计原则。同时，为了进一步提高铸坯内部质量和作业率，扇形段要能够实现动态轻压下控制和远程调节辊缝。6.7.10～6.7.11明确了异形坯连铸机铸坯导向段的设计。异形坯连铸机的基本结构与矩形坯连铸机相似，但由于异形坯的特殊横断面形状及凝固特点，异形坯连铸机设备某些方面具有特殊性，主要区别在于结晶器的形状和二冷区支撑辊的布置不同。二冷段夹辊的设计是根据鼓肚凝固特点确定的，为防止鼓肚变形，铸坯导向装置支撑腹部要到铸坯基本完全凝固为止。通常设计导向段1～3段为异形坯专用，第4段以后可与矩形坯导向段基本相同。因此在浇注断面更换时，从结晶器直到基本完全凝固为止的部件要同时更换。为防止鼓肚变形，在连铸机上部（第一段）需用辊子分别支撑铸坯翼缘的顶部，端部及工字形的腹部，后两段辊子数可适当减少（如翼缘端部），这对保证铸坯质量非常重要。在拉矫机前的二冷段适合位置设置除水装置，是为了将二冷喷淋沿内弧工字坯腹部流下的部分冷却水排除，以防铸坯表面质量恶化及影响铸坯切割。6.8拉矫机的设计6.8.1方、圆坯连铸机的拉矫机采用液压压下，系统压力可选择较高，便于调节冷、热坯不同压力要求，与气动系统相比，液压缸体积较小，具有行程容易控制，动作平稳等优点。6.8.2明确了方、圆坯连铸机的拉矫机选型。（1）小方、圆坯连铸机的整体机架五辊拉矫机是近年来在总结以往小方坯连铸机成功经验基础上，设计制造的一种新型拉矫机，采用连续矫直技术，可上、下辊传动，上辊液压压下，具有足够的拉坯能力。拉矫机区域内设置水冷隧道，铸坯在隧道内运行，提高了拉矫机的热防护能力，另外，所有部件都安装在一个机架上，结构紧凑，方便整体更换，离线检修。对大方、圆坯和异型坯应采用可更换的单机架拉矫机，根据铸坯断面和拉坯力大小等要求，采用不同数量的单机架组合成多机架拉矫机，实现多点矫直，确保铸坯质量。另外对大方坯连铸机还可根据需要实施动态轻压下技术。6.8.3拉矫机长时间处于高温辐射状态下工作，特别是多炉连浇时，拉矫机部位温度很高，如不对拉矫机各部分设备进行有效的冷却和防护，就会出现设备部件产生高温蠕变、润滑条件恶化、液压缸泄漏等问题，使拉坯阻力增加，严重时影响拉矫机正常工作。6.8.11当进行换中间罐操作或出现事故时，铸坯会在二冷区短时间停留；重新拉坯时，拉坯阻力增加。因此拉6.9铸坯切割机的设计6.9.1～6.9.2关于铸坯切割机选型的规定。（1）小方坯连铸采用的切割设备种类较多，主要有电动机械剪、液压剪和火焰切割机等，三种型式都能满足小方坯切割的技术要求，电动机械剪和液压机械剪设备紧凑，切割速度快，金属损耗小，特别适合于切割定尺较短的铸坯，但设备重，一次投资较大，设备维护要求高，切口质量略差。而火焰切割机，在线设备结构简单，一次性投资低，切口比较平整，不受铸坯温度限制，虽然金属损耗较高，但被广泛采用，因此小方坯短定尺切割时可采用机械剪，长定尺时宜采用火焰切割机。（2）板坯、圆坯、大方坯和异形坯受断面尺寸限制，应采用火焰切割机切割。薄板坯采用机械剪剪切是由于薄板坯连铸机拉速高，要求快速切割。（3）火焰切割机包括机械设备、能源介质供应和控制以及电气仪表和控制等为自成系统配套的机电一体化单元产品。可由专业化生产厂成套集成设计制造，工程设计单位提供订货技术条件，包括切割机工艺参数及技术要求和切割介质条件。6.9.3从多年的使用中总结的经验，蜗轮副润滑是电动机械剪良好运行的关键；大蜗轮油箱较小，不适应重负荷工作，长期连续使用则油质恶化，降低剪切机剪切能力。通常采用润滑油体外循环的办法即设置专用润滑站供大蜗轮啮合处润滑。6.10辊道设计6.10.1小方坯断面小、铸坯单位长度重量较轻，通常输送辊道采用一个马达驱动主动轮带动多个链传动的从动轮的单流传动方式，可相对减少辊道的传动马达数量。同样，在铸坯切割后的辊道采用单独驱动的多流共用长辊道，也可减少辊道传动装置数量。6.10.2设备侧导向装置的作用是防止铸坯在运送过程中跑偏。辊道之间设盖板是为了方便于辊道区的事故处理操作，同时保护驱动装置和轴承免受热辐射。6.10.3单独驱动辊灵活性大，检修更换方便，互换性较好。6.10.4切割前和切割区辊道，长时间接触高温铸坯，所以设计成水冷辊道。热送辊道设保温罩对铸坯隔热保温，可提高铸坯热送温度。6.10.5辊道传动电机是否设变频调速装置应根据生产工艺要求确定，通常对大方坯、板坯连铸的切前辊道、切割辊道和切后一组辊道，拉坯时需要与拉速同步，拉坯结束后要便于处理尾坯操作，因此应采用变频调速装置。现代板坯连铸机出坯线上的去毛刺机，打号（喷号）机和称量辊道等操作也要求该设备处的辊道变频调速。对于采用刚性引锭杆机型的切前辊道（即中间辊道）不承担输送引锭杆的任务，故可设计成自由辊使其在浇铸期支承铸坯。但为处理尾坯，应设尾坯夹送辊（即辅助拉矫机），停浇时将离开拉矫机的最后一根铸坯送出。6.10.7现代板坯连铸机辊道区各种型式的去毛刺机、铸坯打号（喷号）装置、铸坯称量装置等设备对提高铸坯质量、提高生产率、提高管理水平起着重要作用，新建板坯连铸机可根据设计条件选择采用。6.11引锭杆及引锭杆存放装置的设计6.11.1～6.11.3明确引锭杆结构型式的选择。小方坯连铸机采用刚性引锭杆而大方坯、板坯和异形坯连铸机采用挠性引锭杆是长期生产经验的总结。小方坯引锭杆重量轻，拉坯时如遇结晶器拉坯阻力大时，挠性引锭杆容易发生同步抖动而影响铸坯质量，甚者造成漏钢。而刚性引锭杆因刚度大、拉坯时不抖动，不会产生链节间轴孔磨损的偏摆伸缩等弊端。小方坯连铸机采用刚性引锭杆可简化二冷区导向装置，比较容易处理漏钢事故。大方坯、板坯、异形坯等连铸机由于浇铸断面及形状差异较大，二冷导向区需根据冶金要求设计不同型式和不同长度的结构复杂的支撑段，拉坯阻力大，引锭杆的断面要与之相适应。采用挠性引锭杆适应性好，通过导向装置可顺利进入结晶器下口。拉坯时铸坯运行平稳，不偏摆不振动。大方坯、板坯、异形坯连铸采用挠性引锭杆结构差别虽较大，但都为链节式引锭杆，设计时除引锭头应与浇铸断面形状相适应外，引锭杆的宽度、厚度等要根据具体条件确定。引锭杆装入方式可分为上装引锭杆和下装引锭杆两种方式，上装引锭杆只在板坯连铸机中采用。由于上装引锭杆可以在上一个浇铸周期末尾坯离开结晶器后某个位置就可以向结晶器送入引锭杆，装入引锭杆和拉尾坯同时进行，可缩短生产准备时间20—30分钟，从而提高了连铸机作业率，对于生产率要求高，生产批量大，铸机冶金长度较长的大型板坯连铸上采用是合适的。上世纪80年代后期得以广泛采用。但上装引锭杆系统设备比较庞大，结构复杂，自动化控制系统要求相对高些。随着连铸技术的发展，现代板坯连铸机连浇炉数已大大提高，连铸机设备可靠性也大为提高，更换周期短，能较好的确保连铸机的高生产能力。引锭杆采用何种装入方式应进行技术经济比较确定。6.11.4该角越大，拉坯时产生的水平推力越大，当水平推力大于辊子的摩擦力（拉坯力）时，水平推力作用于拉坯力的相反方向，拉坯停止，则拉辊打滑。根据设计生产经验，该角度应小于3°。6.11.6明确引锭杆存放方式的选择。6.12铸坯冷却输出装置的设计6.12.1~6.12.9这个区域的设备尽管对铸坯的凝固冷却、浇铸、切割没有关系，但对整台铸机的作业率和管理水平有很大影响；由于本区域设备不象主机区域设备可以快速更换，一旦本区域设备出现故障，会影响整台铸机的正常生产。因此，本区域设备要求结构简单可靠，故障率低，便于维修。在有条件和需求的情况下，尽量使用铸坯质量判定和铸坯保温缓冷技术。液压、气动及润滑系统的设计在连铸机的液压系统中，为了提高液压设备的使用寿命，降低故障率，使用难燃的脂肪酸酯替代水-乙二醇，是近来的趋势；但在易燃的部位，需要考虑消防措施。方圆坯连铸机主机区域的润滑方式，目前有采用油-气润滑的形式，板坯连铸机主机区域也有采用油-气润滑或干油智能润滑的形式，取得了不错的效果。7.电气及自动化7．1供配电系统7.1.1电源1根据负荷性质，连铸机需要从上级供电系统引来不同母线的两回路电源，并且两回路电源应能100％备用。因为一般连铸机的负荷都比较大，故应有两路高压电源供电。但某些用电负荷较小的连铸机，如某些小方坯连铸机，可以不采用两路高压电源供电，但须采取相应措施保证二级负荷的供电要求。在连铸机设有电磁搅拌系统的情况下，一般电磁搅拌系统另由独立的电源变压器供电，故此时会有三路电源供电的情况。7．2传动系统7.2.2电动机的节能目前的连铸机系统的供水泵、蒸汽排出风机等设备大多没有采用交流变频调速的方案，但从节能角度应积极推广其应用。7．3自动化仪表7.3.1连铸机自动化仪表检测、控制项目表7.3.1中第3项钢包下渣检测是在钢包水口处安装钢渣检测元件，钢渣检测元件检测出钢水中含渣量的百分数，输出的检测信号经放大器/信号转换器处理后，传送给PC机，当钢水中含渣量达到设定值，将发出声光报警信号，通知操作人员关闭大包滑动水口，从而提高钢水的洁净度和收得率。表7.3.1中第5项中间罐钢水连续测温系统由机械手夹持测温探头，进行浸入、拔出、升降，可连续检测20～40小时。中间罐钢水连续测温可满足连续浇铸对连铸温度的严格要求。掌握大包和中间罐钢水温度匹配关系，防止水口堵塞、漏钢、断浇和缺流。实时监控钢水温度及温度变化趋势，对连铸坯的二冷水控制数学模型、钢坯凝固末端动态软压下模型的建立与使用有指导和实施作用。表7.3.1中第9项结晶器液面控制系统由液面计、控制柜、工控机、塞棒数控电动缸和现场操作箱等设备组成。结晶器钢水液面计的灵敏度为0.1mm，测程0～300mm,可精确检测出钢水液面的波动情况，当钢水液面脱离操作设定值时，工控机将输出控制信号，调节中间罐塞棒数控执行机构，该执行机构采用精密电动缸，它由步进电机驱动，响应速度快、控制精度高。及时调节中间罐流出至结晶器钢水量，使结晶器钢水液面控制在允许波动的范围内。表7.3.1中第17项在结晶器宽面和窄面铜板上矩阵式布置安装热电偶。采集到的温度信号送入PC机进行处理，计算出结晶器热量分布，并绘制出热量分布趋势图。遇到结晶器温度局部过高，出现漏钢征兆时，及时发出不同预警级别的漏钢警报。通过人工干预或自动控制，将铸坯浇铸速度降低，从而防止漏钢情况的发生。7．4电信系统7.4.1连铸车间电信系统设计应符合下列规定：1行政管理电话主要提供，如车间办公室、检修值班室、电气值班室等有关部门对内对外公务联系的通信终端。由公司电话站统一管理，形成内部通信网络系统，并与当地城市电话局设出入中继线路。2调度电话系统在一些企业继续得到应用，在一些企业已不再应用。因此，调度电话系统的设置要根据车间的管理模式和生产组织机构的职能需要等因素确定。连铸与炼钢同属一个车间管理时，可共用一套调度电话系统，利于管理，减少总机设备的投资。3扩音对讲通信系统适用于环境噪音较大的场合下的通信联系，具有操作岗位之间群呼、组呼以及直通键呼叫等功能，具有抗噪。连铸车间一般在主控室、过程计算机室、电气室、操作平台、变电所、液压站等设置系统用户端站。系统用户端站在10点及以下时，可采用无主机扩音对讲通信系统。连铸与炼钢同属一个车间管理时，可共用一套扩音对讲通信系统，便于管理，减少设备投资。4一些企业已不再使用有线广播系统。如有线广播业务有需求时，也可在已设置的扩音对讲通信系统中增加功率放大器模块兼顾广播的功能。5工业电视系统具有可视性、客观性等特点，能够协助操作人员准确操作，提前发现故障，做到及时处理，保证生产的连续性。在生产线上的一些关键部位，或操作人员需要边观察边操作又难以用眼睛直接观察的场所，设置工业电视系统是必要的。连铸车间一般在浇铸区、铸坯在辊道上运行、拉矫区、坯号打印区、切割区等部位设置工业电视摄像机，监视设备运行或生产工（部）位工况。6无线电话系统是流动巡回检修人员之间，起重机司机与地面指挥人员，固定操作岗位人员与流动巡回检修人员之间的通信手段。无线电话系统使用的频率和功率等需报当地无线电管理部门批准。7对有火灾危险的场所，应按照《钢铁冶金企业设计防火规范》GB50414标准的规定执行。在连铸车间的电气室、过程计算机室、变电所和电缆隧道等场所应设置火灾自动报警系统。火灾自动报警控制器应设在有人值班的控制（操作）室内。7.4.2电信系统供电应符合下列规定：2其他电信系统包括：扩音对讲通信、工业电视等。如系统已配套备用直流电源时，不必再单独设备用直流电源。7．5自动化系统7.5.3过程控制级(L2)在新建的连铸机工程中,为了在连铸机生产中保证产品质量、提高操作管理水平，满足企业信息化的要求,原则上都应设置连铸机L2计算机系统，但有些小型企业的连铸机，对产品质量和操作管理水平