連續(xù)鑄鋼技術(shù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 連續(xù)鑄鋼技術(shù) 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案 連鑄技術(shù)的發(fā)展概況 連續(xù)鑄鋼是鋼鐵冶金領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展最快、最受重視和最為成功的技術(shù)之一，其原因在于連鑄技術(shù)具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，是鋼鐵生產(chǎn)流程中結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)爐的發(fā)明者亨利貝塞麥 ( 1846 年首先提出了連續(xù)澆注的概念并于 1857 年獲得專(zhuān)利權(quán)。從那時(shí)以來(lái)，近一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，世界上的一些冶金工作者在連續(xù)澆鑄技術(shù)方面進(jìn)行了有益的探索，上世紀(jì)三十代，德國(guó)人容漢斯開(kāi)創(chuàng)性的提出結(jié)晶器振動(dòng)法，澆注銅鋁合金獲得成功，使有色合金的連續(xù)鑄造應(yīng)用于生 產(chǎn)，金屬 (銅、鋁 )的連續(xù)鑄造獲得了工業(yè)應(yīng)用。但鋼液的連續(xù)澆鑄卻始終沒(méi)有獲得工業(yè)化 1。鋼的連鑄取得突破性進(jìn)展是由 1945 年，容漢斯 (其合作者羅西 (用了振動(dòng)式結(jié)晶器代替以前的固定式結(jié)晶器，解決了固定式結(jié)晶器拉坯漏鋼的難題，鋼水的連鑄才首次獲得成功。 1950 年容漢斯和曼內(nèi)斯曼 (司合作，建成了世界上第一臺(tái)能澆鑄 5 t 鋼水的連鑄機(jī) 2。鋼水連鑄獲得巨大成功的另一重要的技術(shù)關(guān)鍵是英國(guó)人哈里德(出的“負(fù)滑脫 (的概念。“負(fù)滑脫”能夠有效地防止了凝固殼與結(jié)晶器的粘結(jié)和更好地改善潤(rùn)滑。 20 世紀(jì) 40 年代，德國(guó)建成了第一臺(tái)澆注鋼水的實(shí)驗(yàn)性連鑄機(jī)。連鑄技術(shù)在 20 世紀(jì) 50 年代初開(kāi)始步入工業(yè)應(yīng)用階段， 70 年代以后鋼的連鑄技術(shù)迅速發(fā)展， 80 年代連鑄技術(shù)日臻完善，一個(gè)國(guó)家的連鑄技術(shù)水平的高低己成為衡量其鋼鐵工業(yè)現(xiàn)代化程度的 2 重要標(biāo)志。 20 世紀(jì) 90 年代，隨著鋼的連鑄技術(shù)的日益成熟，連鑄技術(shù)又有新的重大發(fā)展。從那時(shí)以來(lái)，薄板坯連鑄 (連軋 )技術(shù)在世界上獲得了重大發(fā)展 ;薄帶連鑄技術(shù)也受到廣 泛重視，進(jìn)行了深入研究；高效連鑄技術(shù)隨之出現(xiàn)，并獲得了迅速發(fā)展。今天，鋼的連鑄技術(shù)無(wú)論從深度和廣度上，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 20 世紀(jì) 80 年代的水平。并且在最近 10 年左右的時(shí)間里，在連鑄技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了一些重要的獨(dú)創(chuàng)性技術(shù)。 21 世紀(jì)初期，板坯連鑄技術(shù)又有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是歐洲的奧鋼 (西馬克(大公司，這幾年在板坯連鑄技術(shù)上取得了很大成就，使連鑄機(jī)在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種、工藝操作、鑄坯質(zhì)量、生產(chǎn)效率、設(shè)備的改進(jìn)、液壓技術(shù)的應(yīng)用以及自動(dòng)化控制各方面都達(dá)到了很高的技術(shù)水平，甚至有的工廠的不銹鋼板 坯生產(chǎn)已達(dá)到了無(wú)清理率，直接熱送的工藝水平。板坯連鑄技術(shù)的發(fā)展還表現(xiàn)在各項(xiàng)技術(shù)水平提高的同時(shí)降低了設(shè)備重量，減少了投資成本和消耗，節(jié)省了能源。 我國(guó)是發(fā)展連鑄技術(shù)較早的國(guó)家之一。早在五十年代就開(kāi)始了連續(xù)鑄鋼的試驗(yàn)研究工作。從 1957 年到 1959 年相繼建設(shè)了三臺(tái)立式連鑄機(jī)。 1960 年又試驗(yàn)成功了弧型連鑄機(jī)，并于 1964 年正式建成投產(chǎn)了一臺(tái)板坯弧型連鑄機(jī)，澆鑄斷面為 110 180 6001500 配備了 1500 噸飛剪，是當(dāng)時(shí)世界上最早出現(xiàn)的四臺(tái)板坯弧型連鑄機(jī)之一。以后又陸續(xù)在天津 、武漢、上海和北京等地建設(shè)一批連鑄機(jī)。我國(guó)早已擁有立式、立彎式、弧形和橢圓形等多種型式的連鑄機(jī)，并對(duì)水平式、輪帶式連鑄機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。所能澆鑄的最大和最小斷面都已達(dá)到世界先進(jìn)水平。連鑄設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造水平正日益提高。在生產(chǎn)自動(dòng)化方面也取得了可喜的成果。 近十幾年來(lái)經(jīng)過(guò)廣大冶金行業(yè)技術(shù)人員的不懈努力，我國(guó)在高效連鑄、板坯連鑄、特殊鋼連鑄方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前我國(guó)連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)作業(yè)率為 80%左右，實(shí)際作業(yè)率通常為 60% 90%，有些連鑄機(jī)作業(yè)率已經(jīng)超過(guò) 90%。板坯連鑄機(jī)的澆注速度一 3 般為 8 m/板坯為 4 5.5 m/120 120 坯為 3 4.5 m/50 150 坯為 2 3 m/于設(shè)計(jì)年產(chǎn)量，大型板坯或薄板坯連鑄機(jī)為 100 萬(wàn)噸 /流，小方坯連鑄機(jī)為 12 萬(wàn)噸 /流左右。某些小方坯 (120 150 鑄機(jī)的年產(chǎn)量已超過(guò) 18 萬(wàn)噸 /流。我國(guó)連鑄生產(chǎn)水平與世界同類(lèi)指標(biāo)相當(dāng)。 這些年來(lái)，盡管?chē)?guó)產(chǎn)連鑄設(shè)備有了足夠的長(zhǎng)進(jìn)，但與先進(jìn)國(guó)家相比還存在一定差距。國(guó)產(chǎn)的板坯連鑄機(jī)在技術(shù)、工藝及產(chǎn)品通性能等方面還不能滿(mǎn)足 國(guó)內(nèi)一些大鋼廠的要求，寶鋼、武鋼等還都是引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品，我們的板坯連鑄機(jī)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比還有相當(dāng)大的距離。 鑄技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) (1)高拉速 為實(shí)現(xiàn)連鑄與連軋的匹配 ,近年來(lái)已有不少文章論述 ;理想的供坯方式是一臺(tái)連鑄機(jī)配合一套軋機(jī) ,就象一臺(tái)液體 固體轉(zhuǎn)變機(jī)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo) ,現(xiàn)有連鑄機(jī)的拉速遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足 ,為此人們?cè)谂ふ姨岣呃俚耐緩健?duì)于 22本福山廠達(dá)到 當(dāng)前世界上最高水平。般的正常拉速為 右。方坯為 3 一 3 sm/前研究提高拉速的途徑是 ,改變振動(dòng)方式 ,采用非正弦波 ,研究改進(jìn)保護(hù)特性。結(jié)晶器以及結(jié)晶器下口的導(dǎo)向及保護(hù)問(wèn)題也是研究課題。另一途徑 ,研究隨動(dòng)結(jié)晶器澆注工藝 ,傳統(tǒng)連鑄的固定結(jié)晶器(帶振動(dòng) ),由于拉坯時(shí)結(jié)晶器與坯殼間有相對(duì)移動(dòng)而限制拉速提高 ,隨動(dòng)結(jié)晶器可避免此間題而將拉速提高到 10m/上。雖然近來(lái)這方面報(bào)導(dǎo)不多 ,但研究工作仍在進(jìn)行。 (2)提高鑄機(jī)作用率 鑄機(jī)作業(yè)率通常是 80%、現(xiàn)在先進(jìn)的鑄機(jī)作業(yè)率已提高至 90%。 提高作業(yè)率的措施是采用鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái) ,大容量中間罐 ,結(jié)晶器在 線調(diào)寬 ,上裝引錠桿 ,各 4 種部件快速更換 ,離線調(diào)整對(duì)弧 ,小方坯鑄機(jī)可簡(jiǎn)化二冷支承結(jié)構(gòu) ,以便于處理漏鋼事故。通過(guò)有關(guān)措施 ,處理漏鋼事故大板坯鑄機(jī)只需 內(nèi) ,小方坯只需 15加多爐連澆爐數(shù) ,大容量中間罐與鋼包精煉站配合可以使連澆爐數(shù)增加?？s短設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)間 ,提高純作業(yè)時(shí)間 ,有些工廠已具有對(duì)設(shè)備的故障診斷和電氣故障查找專(zhuān)家系統(tǒng) ,協(xié)助查找判定故障原因及零部件使用磨損情況 ,以便安排定修時(shí)間。 (3)提高鑄坯質(zhì)量、開(kāi)發(fā)品種 連鑄坯質(zhì)量?jī)?yōu)于鋼錠已為國(guó)際公認(rèn) ,提高質(zhì)量仍是大家努力的目標(biāo)。第四屆國(guó)際連鑄會(huì)議上發(fā)表論文 的核心都是關(guān)于改進(jìn)鑄坯質(zhì)量 ,其中 13/論文是研究提高鑄坯質(zhì)量。爐外精煉是提高鋼水質(zhì)量的重要措施 ,尤其在全連鑄廠是不可缺少的 ,防止鋼水二次氧化措施對(duì)提高質(zhì)量很重要。中間罐冶金受到高度重視并在內(nèi)容上有新發(fā)展 ,中間罐容量擴(kuò)大 (鋼水在罐內(nèi)平均停留時(shí)間 5 一 深 (工作液面高度 8001200置擋渣墻 ,近來(lái)夾雜過(guò)濾技術(shù)正式試用 罐內(nèi)喂合金絲、易氧化元素絲 (在一些工廠實(shí)施。保護(hù)渣特性以及結(jié)晶器內(nèi)彎月面處鑄坯凝固的研究倍受重視。西班牙 司報(bào)導(dǎo)了一項(xiàng)研究成果 ,引起很大 震動(dòng)。研究采用“凍結(jié)”連鑄過(guò)程 ,發(fā)現(xiàn)凝固坯殼不是在彎月面處開(kāi)始凝固 ,第一條振痕也不是在彎原面處形成 ,在彎月在與開(kāi)始凝殼層頭部之間有一個(gè)從前未發(fā)現(xiàn)的液態(tài)區(qū)域 ,這與追蹤注坯缺陷是至關(guān)重要的。關(guān)于解決偏析的措施提出液芯處采用鍛壓法 是有現(xiàn)實(shí)意義的。無(wú)缺陷坯生產(chǎn)技術(shù)已成現(xiàn)實(shí) ,日本琪廠的板坯無(wú)缺陷率已達(dá) 95%。連鑄鋼種已被廣泛用于替代沸騰鋼。用電磁攪拌改善滾珠軸承鋼質(zhì)量作了許多研究。 (4)連鑄自動(dòng)化、智能化發(fā)展 電子計(jì)算機(jī)的介入和各項(xiàng)檢測(cè)儀表功能的完備 ,使連鑄操作、控制、設(shè)備診斷、電氣故障查找都有新的 變革。無(wú)人澆莊、二冷自控、定尺優(yōu)化剪切、鑄坯質(zhì)量在線判定、鑄坯流向管理已在大生產(chǎn)上應(yīng)用。連鑄控制自動(dòng)化、智能化已成現(xiàn)實(shí)。 5 (5)近終形澆鑄 是當(dāng)代世界鋼鐵技術(shù)的一次大變革，是當(dāng)前具有強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的短流程鋼廠采用的主要工藝，力求澆鑄盡可能接近最終產(chǎn)品的鑄坯，以便進(jìn)一步減少中間加工工序，節(jié)省能源、減少貯存和縮短生產(chǎn)時(shí)間。其與傳統(tǒng)工藝相比，流程短，效率高，建設(shè)投資小，生產(chǎn)成本低，受到世界鋼鐵界的高度重視。 新世紀(jì)以來(lái)，鋼鐵工業(yè)面臨一系列激烈的挑戰(zhàn)，包括符合環(huán)境保護(hù)要求的排放物、節(jié)能和改善操作者勞動(dòng)條件的迫 切要求，材料性能方面受到其他材料 (塑料、玻璃、紙張及有色金屬 )的競(jìng)爭(zhēng)，在生產(chǎn)效率方面受到投資和運(yùn)行成本的限制等。在現(xiàn)代化的工業(yè)國(guó)家里，鋼鐵工業(yè)是工業(yè)能源最大的消費(fèi)者，消耗水平約為 10%。能源費(fèi)用已超過(guò)其他費(fèi)用，因此千方百計(jì)降低能源消耗已成為鋼鐵工業(yè)生存的關(guān)鍵。為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化而形成了新世紀(jì)連鑄技術(shù)發(fā)展的最新方向，主要包括三個(gè)方面，即近終形澆鑄、高質(zhì)量鋼澆鑄和高效連鑄，三個(gè)課題之間相互關(guān)聯(lián)，在發(fā)展進(jìn)程中逐漸發(fā)展為優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)三者兼顧的生產(chǎn)技術(shù)體系。 國(guó)連鑄技術(shù)發(fā)展 (1)連鑄比迅速增長(zhǎng) 統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯 示 ,2002 年我國(guó)連鑄比為 2003 年上半年全國(guó)連鑄比達(dá)到 已超過(guò)了世界 均連鑄比的水平 ;我國(guó)連鑄比已達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平 ,連鑄比將要達(dá)到飽和狀態(tài)。 (2) 連鑄機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)較快 我國(guó)連鑄機(jī)的數(shù)量如表 1 所示 (統(tǒng)計(jì)到 2002 年 12 月 )。由表 1 可知 :與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比 ,我國(guó)連鑄機(jī)的臺(tái)數(shù)最多 ;現(xiàn)有連鑄機(jī)年生產(chǎn)能力可達(dá) t,實(shí)際連鑄機(jī)產(chǎn)能還大有潛力。 6 (3)高效連鑄技術(shù)普遍應(yīng)用 采用了高拉速、高作業(yè)率、高連鑄爐數(shù)、高質(zhì)量的連鑄技術(shù) ,40% 50%小方坯連鑄機(jī)進(jìn)行了高效化改造 ,流產(chǎn) 量達(dá)到 15 20 萬(wàn) t/a,7 10 天連澆生產(chǎn) ,鑄坯無(wú)清理率達(dá) 95%以上 ,做到了產(chǎn)量與質(zhì)量的統(tǒng)一和爐機(jī)匹配統(tǒng)一。 (4)薄板坯連鑄 全球已建成 54 流連鑄 年生產(chǎn)能力為 5500 萬(wàn) t;我國(guó)已建和在建 13 流生產(chǎn)線 ,年生產(chǎn)能力達(dá)到 1400 萬(wàn) t(見(jiàn)表 2),占全球總產(chǎn)量的 1/4;中國(guó) 產(chǎn)量 (1050 萬(wàn) t)與美國(guó) 量 (1000 萬(wàn) t)相當(dāng)。 內(nèi)連鑄面臨的問(wèn)題 雖然我國(guó)連鑄發(fā)展取得了一些成績(jī)，但還是應(yīng)該清楚的看到我國(guó)連鑄發(fā)展的整體水平與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在不小的差距，主要 表現(xiàn)在： (1)大量低水平連鑄機(jī)的重新建設(shè)。目前，我國(guó)生產(chǎn)能力低下的低效連 鑄機(jī)仍占 70%左右。 (2)可澆注品種少。以合金鋼連鑄為例，我國(guó)合金鋼連鑄比僅為 5%左右，而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已達(dá)到 90%。 (3)連鑄機(jī)作業(yè)率低。我國(guó)連鑄機(jī)平均作業(yè)率不到 70%，而發(fā)達(dá)國(guó)家連 鑄機(jī)多采用大部件更換、離線檢查等手段，大大縮短停機(jī)時(shí)間，連鑄機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)間多在 90%以上，甚至有些國(guó)家的個(gè)別連鑄機(jī)實(shí)際作業(yè)時(shí)間達(dá)到 96%。 (4)自動(dòng)化控制水平低。我國(guó)絕大部分企業(yè)在諸如連鑄的測(cè)溫、測(cè)速等方面還憑經(jīng)驗(yàn)或用手控方式，偏 差較大；有些連鑄機(jī)在建成時(shí)配備了一些自動(dòng)控制設(shè)備，但由于儀器設(shè)備存在著各種質(zhì)量問(wèn)題，不能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。就拿連鑄機(jī)結(jié)晶器液面控制來(lái)說(shuō)，本是依靠自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但目前結(jié)晶器液面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的尚不足全部連鑄機(jī)的 7 20%。而工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家連鑄生產(chǎn)的自動(dòng)控制已發(fā)展到整個(gè)連鑄過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制，樣品采集、分析、邏輯控制都是在建立在數(shù)學(xué)模型上的，其精確程度和準(zhǔn)確性是用手控或憑經(jīng)驗(yàn)所無(wú)法做到的。 我國(guó)大部分鋼鐵公司的連鑄機(jī)多數(shù)都是國(guó)外設(shè)計(jì)的，很多技術(shù)資料對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是保密的，當(dāng)鑄機(jī)在生產(chǎn)中出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，有很多技術(shù)資 料及相關(guān)的重要參數(shù)我們無(wú)從獲知，這極大限制了鑄坯的產(chǎn)量，對(duì)技術(shù)改造來(lái)說(shuō)也是一大難關(guān)。 因此，目前我們的當(dāng)務(wù)之急是要對(duì)我國(guó)的連鑄設(shè)備進(jìn)行高效化改造，增加連鑄品種，提高鑄坯質(zhì)量及自動(dòng)化控制水平，采用連鑄新工藝新技術(shù)成果，要想整體趕上和達(dá)到西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家連鑄水平，仍然有很長(zhǎng)的路要走。 連鑄機(jī)總體設(shè)計(jì)的前提條件 板坯連鑄設(shè)備是一項(xiàng)涉及專(zhuān)業(yè)面廣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，與產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益有密切關(guān)系的現(xiàn)代化成套設(shè)備。從成套板坯連鑄設(shè)備的整體出發(fā)圍繞產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益制定出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，提出 設(shè)備設(shè)計(jì)的構(gòu)思，確立機(jī)械設(shè)備與其他專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)系，進(jìn)行設(shè)備選型和整體參數(shù)計(jì)算，是板坯連鑄設(shè)備總體設(shè)計(jì)的基本任務(wù)。 坯連鑄機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn) 根據(jù)該連鑄機(jī)生產(chǎn)的主要鋼種、鑄坯規(guī)格和生產(chǎn)能力 ,為了提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量 ,提高連鑄機(jī)作業(yè)率 ,保證連鑄機(jī)可靠性生產(chǎn)和生產(chǎn)管理 ,提高設(shè)備使用壽命、減少設(shè)備維修和降低生產(chǎn)成本 ,提高金屬收得率 ,這臺(tái)連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)采用了諸多關(guān)鍵技術(shù)。 (1) 鋼包傾動(dòng)技術(shù) 為提高鋼水收得率 ,在鋼包澆注末期由液壓缸驅(qū)動(dòng)使鋼包傾動(dòng)角度 0 3 ,將鋼包 8 內(nèi)殘留鋼水減少到最少。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的大包回轉(zhuǎn)臺(tái) 首次采用了該技術(shù)。 (2) 鋼水下渣檢測(cè)技術(shù) 采用振動(dòng)式下渣檢測(cè)技術(shù) ,防止鋼包渣進(jìn)入到中間罐內(nèi)污染鋼水 ,提高了鋼水的純凈度和鋼水收得率 ;避免水口堵塞 ,提高了中間罐連澆爐數(shù)。 (3) 實(shí)現(xiàn)全程無(wú)氧化澆鑄 氧化潔凈度是優(yōu)質(zhì)鋼最重要的一個(gè)指標(biāo)。有害夾雜物形成的主要原因是非常小的夾雜物在紊流區(qū)凝結(jié) ,這表現(xiàn)為鋼水從大包到中間包、中間包再到結(jié)晶器傳輸過(guò)程中鋼水的二次氧化。為此 ,采用全程無(wú)氧化保護(hù)澆鑄 ,如多功能連桿式大包回轉(zhuǎn)臺(tái) ,帶有大包加蓋功能 ;大包與中間包之間設(shè)有長(zhǎng)水口 ,由液壓驅(qū)動(dòng)的鋼包水口操作手進(jìn)行長(zhǎng)水口的操作 ;中包與結(jié)晶器之間設(shè)有浸入式水口 ;長(zhǎng)水口、浸入式水口均由氬氣密封 ;中間包內(nèi)鋼液嚴(yán)格覆蓋保護(hù) ;結(jié)晶器采用自動(dòng)加渣。 (4) 大容量中間罐 采用了大容量中間罐 ,其正常液面高度 1 200量 70 ,溢流液面高度 1 300量 80。鋼水在中間罐內(nèi)的停留時(shí)間大于 10而使鋼水的夾雜物能充分上浮。 (5) 水口快換機(jī)構(gòu) 采用水口快換機(jī)構(gòu)更換浸入式水口 ,實(shí)現(xiàn)單臺(tái)中間罐的多爐連澆。多次快速更換浸入式水口 ,使中間罐耐材與水口壽命得到最佳匹配。浸入式水口的瞬時(shí)更換 (完成新舊水口的更換 ),使?jié)茶T不斷流。 浸入式水口快速更換時(shí)中間罐無(wú)需升降 ,既簡(jiǎn)化了操作工藝 ,又穩(wěn)定了結(jié)晶器液面。快換機(jī)構(gòu)的氬氣供給回路可防止鋼水的二次氧化?？鞊Q機(jī)構(gòu)的事故盲板在發(fā)生澆鑄事故時(shí)瞬間切斷鋼流。 (6) 自動(dòng)加渣技術(shù) 加渣裝置為緊湊式可移動(dòng)裝置 ,該裝置以恒定喂料速度將結(jié)晶器保護(hù)渣送入結(jié)晶器。采用自動(dòng)加渣裝置避免了人工加渣的不均勻性 ,改善了操作工的工作環(huán)境。 9 (7) 結(jié)晶器專(zhuān)家系統(tǒng) (漏鋼預(yù)報(bào) ) 該系統(tǒng)主要包括拉漏預(yù)報(bào)、溫度監(jiān)控、熱通量監(jiān)控等功能 ,采用該系統(tǒng)有利于安全生產(chǎn)。 (8) 結(jié)晶器液面控制 彎月面波動(dòng)不僅造成諸如漏鋼等生產(chǎn)上的問(wèn) 題 ,還嚴(yán)重影響鑄坯質(zhì)量。當(dāng)彎月面波動(dòng)加劇時(shí) ,板坯表面非金屬夾雜物增加 ,導(dǎo)致板坯表面缺陷加重。 采用渦流式傳感器檢測(cè)結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面位置 ,并與塞棒裝置構(gòu)成閉環(huán)的結(jié)晶器液面控制系統(tǒng) ,將液面波動(dòng)控制在 2內(nèi)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件進(jìn)行仿真測(cè)試 ,建立了自動(dòng)開(kāi)澆模型 ,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)開(kāi)澆功能。 (9) 結(jié)晶器液壓振動(dòng)裝置 結(jié)晶器液壓振動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率和振幅的最佳組合 ,再加上最合適的振動(dòng)波型和偏斜率 ,可用于所有的澆鑄條件和生產(chǎn)鋼種。液壓非正弦振動(dòng)可在線調(diào)節(jié)振動(dòng)參數(shù) ,如振動(dòng)頻率、振幅、偏斜率。選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)可減小負(fù)滑動(dòng)時(shí)間 ,使振痕變淺 ,并可增加正滑動(dòng)時(shí)間 ,增加保護(hù)渣消耗量 ,改善潤(rùn)滑。液壓非正弦振動(dòng)可在最佳負(fù)滑動(dòng)時(shí)間和正滑動(dòng)時(shí)間的情況下降低振動(dòng)頻率 ,提高設(shè)備的使用壽命和穩(wěn)定性。液壓非正弦振動(dòng)適用于不同鋼種 ,通過(guò)選擇優(yōu)化的控制模型及參數(shù) ,獲得良好的鑄坯質(zhì)量。 (10) 結(jié)晶器在線調(diào)寬 為滿(mǎn)足產(chǎn)品寬度變化 ,適應(yīng)市場(chǎng)的要求 ,該鑄機(jī)設(shè)計(jì)的結(jié)晶器寬度調(diào)整系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)離線寬度調(diào)節(jié)、澆鑄過(guò)程中在線寬度調(diào)節(jié)、拉坯速度和冷卻系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)視、在線寬度和錐度調(diào)節(jié) ,以補(bǔ)償拉坯速度變化對(duì)冷態(tài)鑄坯寬度的影響。調(diào)寬驅(qū)動(dòng)采用伺服電機(jī) ,冷態(tài)調(diào)節(jié)速度 0 150mm/側(cè) );熱態(tài)調(diào)節(jié)速度 0 35mm/側(cè) )。熱態(tài)調(diào)節(jié)速度與鋼種、鑄坯斷面、澆鑄速度等因素有關(guān)。減小寬度時(shí)調(diào)節(jié)過(guò)程為用上部驅(qū)動(dòng)減小錐度、寬度和錐度 10 連續(xù)調(diào)節(jié)、用下部驅(qū)動(dòng)調(diào)整錐度。增大寬度時(shí)調(diào)節(jié)過(guò)程為用上部驅(qū)動(dòng)增大錐度、寬度和錐度連續(xù)調(diào)節(jié)、用下部驅(qū)動(dòng)調(diào)整錐度。 (11) 動(dòng)態(tài)二冷控制 板坯連鑄機(jī)二次冷卻水動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制是連鑄核心技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)二次冷卻的鑄坯易出現(xiàn)表面缺陷和內(nèi)部缺陷 ,表面缺陷通常起源于結(jié)晶器 ,內(nèi)部缺陷主要是二冷區(qū)的不均勻冷卻造成的。二次冷卻局部過(guò)冷產(chǎn)生縱向凹陷而導(dǎo)致表面縱向裂紋 ;二次冷卻 的水量過(guò)大或角部水量過(guò)大易造成表面、角部橫向裂紋 ;鑄坯在凝固過(guò)程中過(guò)冷或不均勻二次冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用在樹(shù)枝晶較弱的部位而產(chǎn)生中間裂紋 ;二次冷卻過(guò)激易造成中心星狀裂紋 ;二次冷卻不均勻 ,使柱狀晶生成不規(guī)則 ,產(chǎn)生“搭橋”而導(dǎo)致中心偏析與中心疏松。二次冷卻水動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制對(duì)提高板坯內(nèi)部和表面質(zhì)量尤為重要。該連鑄機(jī)二冷采用氣水霧化二次冷卻 ,動(dòng)態(tài)控制。二冷區(qū)分為 11 個(gè)冷卻區(qū) ,34 個(gè)冷卻回路 ,其中 4 個(gè)冷卻區(qū)設(shè)有 3幅切和 2 幅切回路控制 ,以適應(yīng)澆鑄不同寬度斷面鑄坯。在考慮實(shí)際水流量、鑄速、鋼種和過(guò)熱度的情況下 ,跟蹤鑄坯 ,在線 實(shí)時(shí)計(jì)算鑄流的溫度分布情況。根據(jù)溫度分布和所選擇的冷卻策略 ,計(jì)算并調(diào)整各個(gè)冷卻回路的動(dòng)態(tài)冷卻水量設(shè)定值 ,即表面溫度控制 (在各個(gè)冷卻區(qū)規(guī)定的表面溫度 )。 (12) 動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù) 中心偏析與疏松是傳統(tǒng)連鑄坯的主要缺陷之一 ,可引起鋼材的一系列質(zhì)量問(wèn)題。采用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)就是在凝固末端給鑄坯進(jìn)行輕微壓下 ,以補(bǔ)償富集偏析元素所致鋼液凝固時(shí)的體積收縮 ,防止該處鋼液的流動(dòng) ,從而減少或消除鑄坯的中心偏析與疏松。本連鑄機(jī)采用動(dòng)態(tài)輕壓下 ,即在生產(chǎn)過(guò)程中隨著澆注條件的變化而變化的壓下方式。本連鑄機(jī)共有16 個(gè)扇形段 ,輕壓下區(qū)域?yàn)?4 16 段 ,所有扇形段的夾緊液壓缸上配置有一個(gè)線性傳感器 ,所有扇形段都設(shè)有夾緊控制裝置和遠(yuǎn)程調(diào)輥縫控制裝置 ,可實(shí)現(xiàn)位置控制、壓力控制和同步移動(dòng)控制。輕壓下時(shí)壓下率為 m,壓下量為 7 11 (13) 二冷區(qū)電磁攪拌技術(shù) 二冷區(qū)電磁攪拌主要是抑制柱狀晶發(fā)展 ,提高等軸晶率 ,減少偏析等鑄坯內(nèi)部缺陷。本連鑄機(jī)電磁攪拌采用輥式行波磁場(chǎng)型 (電磁攪拌輥 ),即將感應(yīng)器做成長(zhǎng)軸形 ,安裝在外形大小與連鑄機(jī)常規(guī)支承輥相近的非磁性特殊輥套內(nèi) ,工作時(shí)輥套隨著鑄坯移動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。采用對(duì)輥式高磁場(chǎng)電磁攪拌輥使中心 電磁推力可達(dá)到磁極插入式電磁攪拌器的標(biāo)準(zhǔn)。 (14) 質(zhì)量判斷模型 質(zhì)量判斷模型是板坯生產(chǎn)過(guò)程中的鑄坯質(zhì)量自動(dòng)檢查系統(tǒng) ,采用質(zhì)量判斷模型可向冶金技術(shù)人員和生產(chǎn)操作者提供在線生產(chǎn)操作信息 ;跟蹤并存儲(chǔ)生產(chǎn)過(guò)程中與質(zhì)量有關(guān)的工藝參數(shù) ;檢查和報(bào)告實(shí)際生產(chǎn)條件和計(jì)劃生產(chǎn)操作的各個(gè)偏差 ;如果需要對(duì)某些板坯進(jìn)行檢查 ,提出建議。 (15) 輥縫自動(dòng)測(cè)量 板坯連鑄機(jī)外弧的對(duì)弧偏差和輥?zhàn)娱_(kāi)口度 (輥縫 )偏差是鑄坯在二冷區(qū)產(chǎn)生輥?zhàn)渝e(cuò)位應(yīng)變及鑄坯尺寸偏差的主要原因之一。輥?zhàn)拥耐＾D(zhuǎn)不僅造成輥?zhàn)拥哪p ,而且影響鑄坯的表面質(zhì)量 ,增大了拉坯 阻力。該鑄機(jī)采用輥縫自動(dòng)測(cè)量 ,以檢測(cè)外弧的對(duì)弧精度、輥縫精度及輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)情況。采用自動(dòng)測(cè)量既減少了人工測(cè)量操作造成的誤差 ,又提高了鑄機(jī)的作業(yè)率。 (16) 板坯切割優(yōu)化 板坯切割優(yōu)化的目的在于最大可能的減少鋼坯量的損失 ,提高鑄機(jī)的金屬收得率 ,提高切割機(jī)的生產(chǎn)率 ,在澆鑄末期或更換中間罐時(shí)給操作員提供有關(guān)鑄坯預(yù)切割長(zhǎng)度的信息。該連鑄機(jī)板坯切割優(yōu)化系統(tǒng)主要包括最佳切割計(jì)算模型、紅外檢測(cè)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、參數(shù)輸入系統(tǒng)及參數(shù)顯示裝置。 (17) 在線自動(dòng)打號(hào)機(jī) 在線自動(dòng)打號(hào)機(jī)用來(lái)在板坯上噴印標(biāo)識(shí)符號(hào)。該鑄機(jī)選用電弧鋁絲 噴號(hào)機(jī)專(zhuān)用設(shè)備 , 12 噴印機(jī)接近板坯 ,去除板坯表面的氧化鐵皮 ,然后把計(jì)算機(jī)或操作員預(yù)先設(shè)定的數(shù)字 /字母代碼噴印到板坯上。這種噴印機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定 ,標(biāo)識(shí)清晰、不脫落 ,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的可追溯性 ,質(zhì)量的可跟蹤性 ,防止發(fā)生混坯事故。噴印標(biāo)識(shí)符號(hào)可調(diào)整 (50 150噴印周期 60。 13 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定和論證 品大綱的制定 品大綱制定的依據(jù) （ 1） 船板鋼，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)展 ,海上運(yùn)輸量不斷增加 ,船舶、環(huán)境方面也對(duì)安全和環(huán)保提出了更高的要求。因此 ,各造船大國(guó)不僅對(duì)船舶用鋼的需求量增加 ,同時(shí)對(duì)船板的強(qiáng)度和質(zhì)量等級(jí)要 求也越來(lái)越高。隨著船舶噸位的大型化方向發(fā)展 ,造船業(yè)感到國(guó)產(chǎn)普通強(qiáng)度船體鋼強(qiáng)度不足 ,所以對(duì)船用鋼特別是高強(qiáng)度船用鋼提出更多品種和更高質(zhì)量的要求。建造沿海、內(nèi)河和萬(wàn)噸級(jí)別以下的海洋航區(qū)的船舶殼體一般采用一般強(qiáng)度船板結(jié)構(gòu)鋼 因?yàn)槠渚哂袕?qiáng)度好、綜合性能好、能夠減輕船體自重、提高載荷的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。市場(chǎng)需求量大，前景廣闊。汽車(chē)用鋼 筑用鋼 筑用鋼 性能結(jié)構(gòu)鋼 2） ，汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了 的生產(chǎn)。世界許多先進(jìn)鋼鐵企業(yè)都非常重視 的生產(chǎn)，安賽樂(lè)米塔爾、 新日鐵、蒂森克虜伯、美鋼聯(lián)、浦項(xiàng)和我國(guó)寶鋼等年產(chǎn)量均在 200 萬(wàn)以上。 20 世紀(jì)末 ,日本 年產(chǎn)量已超過(guò) 1 000 萬(wàn) ,并呈逐年上升趨勢(shì)。 的基本特點(diǎn)是鋼中碳、氮元素及全氧、夾雜物含量低 ,并且碳、氮元素被妮、欽等微量合金元素固溶成碳、氮化物 ,從而使鋼中無(wú)間隙原子存在。因此 ,具有比普通鋁鎮(zhèn)靜鋼更優(yōu)良的深沖性能 ,具體表現(xiàn)在 :低的屈服強(qiáng)度、高的延伸率、高的垂直塑性各向應(yīng)變比 (r)、 的硬化指數(shù) (n)和無(wú)時(shí)效性等。由于 具有的上述優(yōu)良特性 ,很快成為世界各國(guó)冶金界研究及生產(chǎn)的重點(diǎn)方向之一 ,目 前國(guó)外一些知名鋼鐵企業(yè) 的年產(chǎn)均保持在 100 萬(wàn)噸以上。作為一種高附加值鋼 已被廣泛地應(yīng)用于汽車(chē)、家電和日用品制造等行業(yè) ,并成為一個(gè)國(guó)家汽車(chē)用鋼板生產(chǎn)水平的標(biāo)志。 （ 3）高性能結(jié)構(gòu)鋼 著鋼材需求行業(yè)的技術(shù)升級(jí) ,對(duì)鋼材的性能也不斷提 14 出更新的要求。一直以來(lái) ,國(guó)內(nèi)外建筑都沿用通用的碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼 ,例如 16345、 。要求鋼板具有良好的焊接性能 ,屈服強(qiáng)度一般在 460同時(shí)要求一定的塑性和韌性 ,以保證施工要求和防止脆斷。近年來(lái) ,由于超高層、大跨 度、空間和非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展以及對(duì)施工和使用環(huán)境影響的深入研究 ,對(duì)所用鋼板提出了更新更高要求 ,令建筑結(jié)構(gòu)用鋼由一般性鋼材逐步向高性能專(zhuān)用鋼過(guò)渡 ,如 朝高強(qiáng)度、高焊接性、抗層狀撕裂、耐候耐火和抗震方向發(fā)展。高強(qiáng)度低合金 (厚鋼板屬資源節(jié)約型鋼材 ,同時(shí)也是比較典型的高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品 ,其廣泛用于能源、交通、建筑、工程機(jī)械等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)重要領(lǐng)域 ,具有很大的市場(chǎng)潛力。 （ 4） 性和塑性較好，有一定的伸長(zhǎng)率，具有良好的焊接性能和熱加工性。其特點(diǎn)有， 高強(qiáng)度：一般其的屈服強(qiáng)度在 300上。高韌性：要求延伸率為 15% 20%，室溫沖擊韌性大于 600kJ/m 800kJ/m。 有較高的斷裂韌性。良好的焊接性能和冷成型性能。低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。良好的耐蝕性。主要用于制造橋梁、船舶、車(chē)輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結(jié)構(gòu)等。 品大綱 表 品大綱 序號(hào) 產(chǎn)品 鋼號(hào) 產(chǎn)量比 / % 產(chǎn)量 /萬(wàn)噸 1 造船船鋼板 1 132 2 汽車(chē)用鋼板 3 100 3 高性能結(jié)構(gòu)鋼板 3 100 4 建筑用鋼板 3 100 鋼種的成分和生產(chǎn)工藝 15 （ 1） 船板鋼 表 40 化學(xué)成分 （質(zhì)量百分比， %） S 產(chǎn)工藝流程：鐵水預(yù)處理 200頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉 精煉 寬板坯連鑄板坯切割步進(jìn)梁式加熱爐加熱除磷 3 500四輥可逆式爐卷軋機(jī)層流冷卻矯直精整入庫(kù) （ 2） 表 化 學(xué)成分 （質(zhì)量百分比， %） S N 產(chǎn)工藝流程：鐵水預(yù)處理 (脫硫、脫硅、脫磷 ) 200t 轉(zhuǎn)爐冶煉 (脫碳、脫磷 ) 外精煉 (脫碳、脫氣、去除夾雜 ) 連鑄熱軋冷軋退火平整。 （ 3） 高層建筑用鋼板 。 表 化學(xué)成分 （質(zhì)量百分比， %） S 產(chǎn)工藝流程： 鐵水預(yù)處理 200 噸轉(zhuǎn)爐一 精煉板坯連鑄加熱爐加熱單機(jī)架軋制 流 16 冷卻熱矯質(zhì)量檢驗(yàn)判定入庫(kù) 入庫(kù)。 （ 4） 化學(xué)成分 （質(zhì)量百分比， %） S 產(chǎn) 工藝流程： 鐵水預(yù)處理 200t 轉(zhuǎn)爐冶煉 吹氬 連鑄前吹氬 連鑄。 屬料流程圖 17 案的選擇與論證 爐容量與座數(shù)的確定 爐車(chē)間內(nèi)轉(zhuǎn)爐的座數(shù) 根據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，以及參觀實(shí)習(xí)可知，大家普遍認(rèn)為轉(zhuǎn)爐車(chē)間保持 23座轉(zhuǎn)爐同時(shí)吹煉比較合理。同時(shí)隨著近年來(lái)轉(zhuǎn)爐技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，爐齡大幅提高，在生產(chǎn)實(shí)踐中無(wú)需像過(guò)去那樣采用三吹二或二吹一的方式生產(chǎn)，所以轉(zhuǎn)爐車(chē)間的常吹爐座數(shù)就是車(chē)間的轉(zhuǎn)爐座數(shù)。同時(shí)考慮到國(guó)家淘汰落后產(chǎn)能的相關(guān)政策以及現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量日趨大型化，所以本設(shè)計(jì)選用二吹二的方 式。 爐的容量 根據(jù)相關(guān)資料文獻(xiàn)以及實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選轉(zhuǎn)爐收得率為 98%精煉收得率 95%平均先進(jìn)指標(biāo)連鑄坯的收得率為 96%，轉(zhuǎn)爐的有效作業(yè)天數(shù)年作業(yè)率為 305 天，轉(zhuǎn)爐的冶煉周期為 38 分鐘進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下： （ 1） 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模以及生產(chǎn)方案計(jì)算出年需鋼水量： 年需鋼水量 = 收得率年需良坯量由產(chǎn)品大綱要求可知年需不同鋼種的連鑄板坯為 432 104 噸以及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知 年需鋼水量 = 8%96%98%98 104 3 2 44 （噸） （ 2） 計(jì)算出鋼爐數(shù)（按照 2 吹 2 的方法）： 年出鋼爐數(shù) = 冶煉周期年煉鋼時(shí)間2= 冶煉周期 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率日歷時(shí)間 2轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 = %1 0 0日歷天數(shù)轉(zhuǎn)爐有效作業(yè)時(shí)間= %100365310 =85% 18 年出鋼爐數(shù) = 2 35 1 438 %8560243 652 （爐） 每天出鋼爐數(shù) = 年作業(yè)率年出鋼爐數(shù)= 7631023514 （爐） 平均爐產(chǎn)鋼水量 = 1 9 92 3 5 1 4 104 6 84 年出鋼爐數(shù)年需鋼水量（噸） （ 3） 確定轉(zhuǎn)爐容量： 本設(shè)計(jì)選定 200 噸轉(zhuǎn)爐 2 座，采用 2 吹 2 方式生產(chǎn)。 （ 4） 核算車(chē)間年產(chǎn)量： （噸） 41043498%98%9623514200 經(jīng)校核 2 座 200 噸轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)良坯 434 萬(wàn) 噸，滿(mǎn)足年產(chǎn) 432 萬(wàn)噸的設(shè)計(jì)要求。 包容量與尺寸的確定 鋼包是煉鋼生產(chǎn)的重要設(shè)備，它在轉(zhuǎn)爐和連鑄之間起到了連接作用，此外幾乎所有的路外精煉過(guò)程都需要在鋼包內(nèi)完成，鋼包工況的穩(wěn)定與好壞直接到鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)節(jié)奏。此外路外精煉技術(shù)又使得對(duì)鋼包的使用用和結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。 在鋼水的運(yùn)輸和精煉過(guò)程中為了節(jié)約能源減少鋼包外表面的散熱，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使鋼包的外表面積最小即接近球形。園包狀內(nèi)型的鋼包寬高比接近于一（砌磚后的深度 H 與上口內(nèi)徑 D 之比） 1一方面，為了方便鋼包傾倒和清理，有通常把鋼包設(shè)計(jì)成上大下小的圓錐臺(tái)形，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般選取 15%。 包尺寸的計(jì)算 （ 1） 鋼包容納鋼水量 P 噸：鋼包的容量應(yīng)該與轉(zhuǎn)爐最大出鋼量匹配，還要考慮 10%的過(guò)裝余量。所以鋼包的實(shí)際容量為： 2 2 02 0 噸） 19 （ 2） 鋼包內(nèi)渣量：出鋼時(shí)一般爐內(nèi)大部分渣都會(huì)隨鋼水傾倒入鋼包內(nèi)，渣量一般為鋼水量的 35%，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大比例，本設(shè)計(jì)采用 15%的渣量。 302 0 P （噸） （ 3） 鋼包容積：根據(jù)鋼包實(shí)際容納鋼水量與渣量計(jì)算出鋼包的容積。t/熔渣比容取為 t/因此鋼包的總體積應(yīng)為 熔渣鋼水 ( 3m ) 本設(shè)計(jì)采用 1度為 15%則鋼包下部?jī)?nèi)經(jīng)為（如圖 5 圖 包 鋼包的容積安圓錐臺(tái)計(jì)算： 2212 將 和 帶入上式得 V 又因?yàn)殇撘汉驮捏w積為 所以 3131 6 6 20 從而可得鋼包基本尺寸與容量的關(guān)系如下 D H D H 上面三個(gè)關(guān)系式實(shí)在上下內(nèi)襯一樣的前提下退出的，從而得到各個(gè)部分參數(shù)如 （圖 圖 包刨面圖 1)外殼內(nèi)高 2)外殼全高 1 3)外殼上部?jī)?nèi)徑 4)外殼上部外徑 5)外殼下部?jī)?nèi)徑 6)外殼下部外徑 說(shuō)明： D ：鋼包上部?jī)?nèi)徑 21 桶桶壁厚度 （包壁厚度上下一致） mm 包底襯厚度 mm b：鋼包殼壁厚度 b= mm d：鋼包殼底厚度 d= 于磚襯部分的加厚使得容積減少了 47%，所以需要加大修正，即增大 值才能保證實(shí)際容積為 K 取 一個(gè)系數(shù)，表示磚襯部分加厚 使容積減少了 47%本設(shè)計(jì) K 采用94%。修正后得到： 06 6 米） 2 2 （米） 一般 取 3060設(shè)計(jì)取用 45 包尺寸總表 參數(shù)名稱(chēng) 數(shù)值 數(shù)名稱(chēng) 數(shù)值 4000 H 4000 1D 4560 1H 4400 2D 4640 2H 4448 3D 4040 400 d48 b40 為了方便精煉的使用，鋼包的凈空高度須在 400上，而原設(shè)計(jì)的凈空高度僅 22 在 300400 之間，不能滿(mǎn)足需求加以改進(jìn)，本設(shè)計(jì)鋼包凈空高度取 800直徑增大120 表 包尺寸改進(jìn)后總表 參數(shù)名稱(chēng) 數(shù)值 數(shù)名稱(chēng) 數(shù)值 4000+120 H 4110+800 1D 4560+137 1H 4400+800 2D 4640+139 2H 4448+800 319 D 4040+121 400 d48 b40 鑄方法的選擇與論證 (1)概述 將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆鑄到一個(gè)或一組水冷銅質(zhì)結(jié)晶器內(nèi)，鋼水沿結(jié)晶器周邊逐漸凝固成坯殼，待鋼液而上升到一定高度，坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機(jī)把鑄坯拉出，并經(jīng)二冷區(qū)噴水冷卻使鑄坯完全凝固，由切割裝置根據(jù)軋鋼要求切成定尺。這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯的工藝稱(chēng)為連續(xù)鑄鋼，簡(jiǎn)稱(chēng)連鑄。它的出現(xiàn)從根木上改變了一個(gè)世紀(jì)以來(lái)占統(tǒng)治地位的鋼錠初軋工藝。 (2)連續(xù)鑄鋼的優(yōu)越性 連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展是當(dāng)代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個(gè)非常引人注日的動(dòng)向，連鑄之所以發(fā)展迅速，主要是它與傳統(tǒng)的鋼錠模澆鑄相比具有較 大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方而 : 23 1）簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序 由于連鑄可以省去初軋開(kāi)坯工序，不僅節(jié)約了均熱爐加熱的能耗，而且也縮短了從鋼水到成坯的周期時(shí)間。近年來(lái)連鑄的主耍發(fā)展之一是澆鑄接近成品斷面尺寸鑄坯的趨勢(shì)，這將更會(huì)簡(jiǎn)化軋鋼的工序。 2)高金屬的收得率 采用鋼錠模澆鑄從鋼水到成坯的收得率大約是 84%而連鑄約為 95%96%，因此采用連鑄工藝可節(jié)約金屬 7%這是一個(gè)相當(dāng)可觀的數(shù)字 重要原因之一就是在鋼鐵工業(yè)中大規(guī)模采用連鑄 985 年起日本全國(guó) 的連鑄比己超過(guò) 90%銹鋼，采用連鑄法進(jìn)行澆鑄，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值就更大 噸鋼坯成本降低約 170 元，按年產(chǎn)量 800 萬(wàn) t 計(jì)算，每年可收益約 元 高金屬收得率，簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序?qū)?huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益 . 3)節(jié)約能量消耗 據(jù)有關(guān)資料介紹，生產(chǎn) 1t 連鑄坯比模鑄開(kāi)坯省能 627 J，相當(dāng)于 準(zhǔn)煤，再加上提高成材率所節(jié)約的能耗大于 100 準(zhǔn)煤 噸連鑄坯綜合節(jié)能約為 130 準(zhǔn)煤。 4)改善勞動(dòng)條件，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 連鑄的機(jī)械化和自動(dòng)化程度比較高，連鑄過(guò)程已實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，使操作工人從笨重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái) 著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化水平的提高，電子計(jì)算機(jī)也用于連鑄生產(chǎn)的控制，除開(kāi)澆操作外，全部都由計(jì)算機(jī)控制。例如我國(guó)寶鋼的板坯連鑄機(jī)，其整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)采用 5 臺(tái) 計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線控制，具有切割長(zhǎng)度計(jì)算，壓縮澆鑄控制、電磁攪拌設(shè)定、結(jié)晶器在線調(diào)寬、質(zhì)量管理、二冷水控制、過(guò)程數(shù)據(jù)收集、鑄坯、跟蹤、精整作業(yè)線選擇、火焰清理、鑄坯打印標(biāo)號(hào)和稱(chēng)重及各種 報(bào) 24 裹打印等 31 項(xiàng)控制功能。 5）鑄坯質(zhì)量好 由于連鑄冷卻速度快、連續(xù)拉坯、澆鑄條件可控、穩(wěn)定，因此鑄坯內(nèi)部組織均勻、致密、偏析少、性能也穩(wěn)定。用連鑄坯軋成的板材，橫向性能優(yōu)于模鑄，深沖性能也好，其他性能指標(biāo)也優(yōu)于模鑄。近年來(lái)采用連鑄己能生產(chǎn)表面無(wú)缺陷的鑄坯，直接熱送軋成鋼材。 連續(xù)鑄鋼是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及煉鋼，軋鋼，耐火材料，能源，備品備件，生產(chǎn)組織管理等一系列的工序。多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明：只有樹(shù)立以連鑄為中心，煉鋼為基礎(chǔ)，設(shè)備為保證的思想，才能較好地掌握現(xiàn)代連鑄技術(shù)，連鑄工藝的采用，改變了傳統(tǒng)的工藝要 求、操作習(xí)慣和時(shí)間節(jié)奏。這就要求操作者和技術(shù)人員加強(qiáng)學(xué)習(xí)，更新知識(shí)，以適應(yīng)連鑄新技術(shù)的發(fā)展，做好技術(shù)培訓(xùn)工作。 (3)連鑄機(jī)分類(lèi) 從上世紀(jì) 50 年代連鑄工業(yè)化開(kāi)始， 30 多年來(lái)，連鑄機(jī)的機(jī)型發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)由立式、立彎式到弧形演變過(guò)程。圖 表示了現(xiàn)有幾種用于工業(yè)生產(chǎn)的連鑄機(jī)型簡(jiǎn)圖。 圖 鑄機(jī)分類(lèi) （ a 立式 b 立彎式 c 弧形 d 直弧形 e 橢圓形 f 直線型連鑄機(jī)） 連鑄機(jī)可以按多種形式來(lái)分類(lèi)。若按結(jié)構(gòu)外形可把連鑄機(jī)分為立式連鑄機(jī)，立彎式 25 連鑄機(jī)，帶直線段弧形連鑄機(jī)，弧形連鑄機(jī)，多半徑橢圓形連鑄機(jī)和水平連鑄機(jī)。近 年來(lái)隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開(kāi)展了輪式連鑄機(jī)，特別是薄板坯連鑄機(jī)的研究。 如果按照連鑄機(jī)所澆鑄的斷面的大小和外形來(lái)區(qū)分，連鑄機(jī)又可分為板坯連鑄機(jī)、小方坯連鑄機(jī)，大方坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)、異形斷面連鑄機(jī)和薄板坯連鑄機(jī)。在方坯連鑄機(jī)中也包括矩形坯連鑄機(jī)，通常把澆鑄斷面或當(dāng)量斷面積大于 200鑄坯叫大方坯，斷面或當(dāng)量斷面積小于 160鑄坯叫小方坯，寬厚比大于 3 的矩形坯稱(chēng)為板坯。 若按連鑄機(jī)在共用一個(gè)鋼水包下所能澆鑄的鑄坯流數(shù)來(lái)區(qū)分，則可分為單流、雙流或多流連鑄機(jī)。在一臺(tái)連鑄機(jī)上，根據(jù)生產(chǎn)要 求，既可澆鑄板坯又能同時(shí)澆鑄幾流方坯的連鑄機(jī)叫做方、板坯復(fù)合連鑄機(jī)或簡(jiǎn)稱(chēng)為復(fù)合式連鑄機(jī)。 有的廠家為了區(qū)分連鑄機(jī)所能澆鑄的鋼種，在鑄機(jī)前冠以特殊方坯連鑄機(jī)或不銹鋼板坯連鑄機(jī)，以示與澆普通鋼連鑄機(jī)的區(qū)別。 1)立式連鑄機(jī) 立式連鑄機(jī)的主要特點(diǎn)是 : 鑄機(jī)的主要設(shè)備布置在垂直中心線上，從鋼水澆注到鑄坯切成定尺，整個(gè)工序是在垂直位置完成的。鑄坯在切成定尺后由升降機(jī)或壇輸機(jī)送到地面口。 從工藝上看，鋼水是在官吉結(jié)晶器和二冷段逐漸結(jié)晶，有利于鋼水中非金屬夾雜物上浮，坯殼冷卻也比較均勻，這對(duì)澆鑄優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼是有利的 。另外，鑄坯在整個(gè)凝固過(guò)程中不受任何彎曲、矯直作用，更適合于裂紋敏感性高的鋼種的澆鑄口。 立式連鑄機(jī)設(shè)備高，建設(shè)費(fèi)用大，設(shè)備的維護(hù)和鑄坯的運(yùn)送都比較困難。澆鑄厚度為 200左右的鑄坯，鑄機(jī)的總高度可達(dá) 25從工藝上來(lái)說(shuō)，鑄坯因鋼水靜壓力大，鼓肚變形較為突出，這此縣寺式連鑄機(jī)的主要缺點(diǎn)。 立式連鑄機(jī)可分為高架式和地坑式兩種。所謂高架式就是連鑄機(jī)建在地面之上，地 26 坑式則是建在地面之下。為了減少地坑施工困難，一般立式連鑄機(jī)是一小半建在地上，一小半建在地下，稱(chēng)為半高架式或半地坑式口。 2)立彎式連鑄機(jī) 立彎 式連鑄機(jī)是連鑄技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一種過(guò)渡機(jī)型，目前己很少采用。這種連鑄機(jī)的主要特點(diǎn)是 :它的上半部和立式相同，所不同的是在鑄坯完全凝固后，把鑄坯頂彎90 樣可縮小鑄機(jī)的高度，鑄坯的定尺也不受限制。由于在水乎方向出坯，鑄坯的運(yùn)送也不成問(wèn)題，立彎式連鑄機(jī)只適用于澆鑄斷面小于 100100鑄坯，對(duì)于厚度再大，待鑄坯完全凝固再頂彎，冶金長(zhǎng)度己很長(zhǎng)了，這和立式連鑄機(jī)的高度差不多，其優(yōu)點(diǎn)已不明顯。另外，頂彎設(shè)備也顯得很龐大。而且，鑄坯要經(jīng)受頂彎和矯直兩次變形，更易產(chǎn)生裂紋。 3)直弧形連鑄機(jī) 帶直線段的弧形連鑄機(jī)是奧地利聯(lián)合鋼鐵公司，美國(guó)鋼鐵公司推薦的一種機(jī)型，它主要用于澆鑄板坯。這種鑄機(jī)采用直結(jié)晶器，在結(jié)晶器下方有 2m5m 直線段夾輥帶有液芯的鑄坯經(jīng)過(guò)直線段后被連續(xù)彎曲成弧形，然后又把己凝固或帶有液芯的弧形鑄坯矯直，再切割成定尺。這種連鑄機(jī)的特點(diǎn)有： 在工藝上保留立式連鑄機(jī)的特點(diǎn)，鋼水在垂直結(jié)晶器和二冷的直線段凝固 利于特殊鋼的澆鑄。 鑄坯在帶液相彎曲成弧形后，使這種鑄機(jī)又具有弧形連鑄機(jī)設(shè)備高度較低，建設(shè)費(fèi)用較低的特點(diǎn)。 采用連續(xù)彎曲和多點(diǎn)矯直技術(shù)，可保 證鑄坯在兩相區(qū)不產(chǎn)生裂紋，是這種機(jī)型的技術(shù)關(guān)鍵。 這種機(jī)型比弧形連鑄機(jī)較高，設(shè)備總重量要大，設(shè)備的安裝，調(diào)整難度較大是這種鑄機(jī)的缺點(diǎn)。 27 4)弧形連鑄機(jī) 弧形連鑄機(jī)的結(jié)晶器是弧形的，二冷區(qū)夾輥安裝在四分之一圓弧內(nèi)，鑄坯在垂直中心線切點(diǎn)位置被矯直，然后切割成定尺，從水平方向出坯，因此，鑄機(jī)的高度基本上等于圓弧半徑 由于它布置在 1/4 圓弧范圍內(nèi)，因此，它的高度比立式、立彎式要低，這一特點(diǎn)使它的設(shè)備重量較輕，投資費(fèi)用較低，設(shè)備的安裝和維護(hù)方便，因而得到廣泛應(yīng)用。 由于設(shè)備高度較低，鑄 坯在凝固過(guò)程中承受的鋼水靜壓力相對(duì)較小，可減小坯殼因鼓肚變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂和偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速。 弧形連鑄機(jī)構(gòu)主要問(wèn)題是鋼水在凝固過(guò)程中非金屬夾雜物有向內(nèi)弧側(cè)聚集的傾向，易造成鑄坯內(nèi)部夾雜物分布不均勻，另外，由于內(nèi)、外弧形冷卻不均勻，容易造成鑄坯中心偏析而降低鑄坯質(zhì)量。 5)橢圓型連鑄機(jī) 為了進(jìn)一步降低高度，發(fā)展了橢圓形連鑄機(jī) 叫做超低頭連鑄機(jī)。它分段依次改變圓弧部分的曲率半徑，使結(jié)晶器和二冷段夾輥布置在四分之一橢圓形圓弧上。這種結(jié)構(gòu)的機(jī)型除了弧 形區(qū)是采用多半徑，其基本特點(diǎn)和弧形連鑄機(jī)相同 于它是多半徑的，鑄機(jī)安裝調(diào)整較復(fù)雜，維護(hù)也較困難一些。 6)水平連鑄機(jī) 水平連鑄主要設(shè)備，如結(jié)晶器、二冷段，拉坯機(jī)和切割設(shè)備均布置在水平位置上 水口和結(jié)晶器連接處安裝有分離環(huán) 坯時(shí)不是結(jié)晶器振動(dòng)，而是拉坯機(jī)帶著鑄坯作拉、反推、停不同組合的周期運(yùn)動(dòng)。水平連鑄機(jī)的特點(diǎn)是： 設(shè)備高度低，投資省、建設(shè)速度快，適合中、小企業(yè)技術(shù)改造； 28 鋼水無(wú)二次氧化，鑄壞質(zhì)量得到改善。也無(wú)需鋼液面