北 京 科 技 大 學(xué)專 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì)題目：年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)班 級(jí)：材控XXX學(xué) 號(hào)：XXXXXXXX姓 名：XXX學(xué) 院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱：材料成型及控制工程指導(dǎo)教師：XXX201X年XX月XX日本科生專業(yè)課程設(shè)計(jì)題 目:年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)學(xué) 院: 材料科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè):材料成型及控制工程班 級(jí):材控XXX學(xué) 生:XXX學(xué) 號(hào):XXXXXXXX指導(dǎo)教師:XXX 成 績(jī)： 項(xiàng) 目評(píng) 分權(quán)重平時(shí)成績(jī)0.2說明書及圖紙0.4答辯評(píng)分0.4綜合成績(jī)19目錄一、緒論2二、產(chǎn)品大綱及生產(chǎn)工藝流程41.產(chǎn)品大綱42.生產(chǎn)工藝流程4三、連鑄機(jī)設(shè)備參數(shù)的計(jì)算51.連鑄機(jī)類型選擇52.連鑄機(jī)流數(shù)63.中間包容量64.設(shè)備清單7四、連鑄主要工藝參數(shù)111.澆注溫度112.澆注時(shí)間113.拉速124.連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度125.結(jié)晶器長(zhǎng)度136.鑄機(jī)的弧形半徑137.匹配系數(shù)計(jì)算13五、金屬平衡圖15六、連鑄機(jī)主要性能參數(shù)161.連澆爐數(shù)162.澆注周期163.連鑄機(jī)的作業(yè)率p164.金屬收得率175.連鑄機(jī)生產(chǎn)能力176.生產(chǎn)能力校核18七、參考文獻(xiàn)19工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書一、學(xué)生姓名：XXX 學(xué)號(hào)：XXXXXXXX二、題目：年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)已知：1. 某鋼鐵廠擬新建一板坯連鑄車間，生產(chǎn)的典型鋼種為壓力容器用鋼板16MnR、碳素結(jié)構(gòu)鋼板Q195，化學(xué)成分是：16MnR鋼：C：0.20，Si：0.200.55，Mn：1.201.60，P：0. 035，S：0.030，Cr：0.,30，Ni：0.,30，Cu：0.30；Cr+Ni+Cu0.60；Q195鋼：C：:0.060.12，Si：0.30，Mn：0.250.50， P：0.045，S：0.05，Cr：0.30，Ni：0.30，Cu：0.30。2. 鑄坯規(guī)格為：200,270mm1800,2100mm(厚度寬度)。3.計(jì)劃采用的轉(zhuǎn)爐容量為100噸，冶煉時(shí)間為40分鐘。三、設(shè)計(jì)任務(wù)1. 編寫產(chǎn)品大綱，制定典型產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。2. 確定連鑄設(shè)備參數(shù)，如連鑄機(jī)的類型、數(shù)量、流數(shù)、中間包容量等；提出生產(chǎn)需要的有關(guān)設(shè)備清單。3. 確定連鑄主要工藝參數(shù)，如鋼水的澆注溫度、澆注時(shí)間、拉坯速度、板坯尺寸以及冶煉與連鑄機(jī)的配合。4. 編制金屬平衡圖。5. 連鑄澆注周期、連鑄機(jī)作業(yè)率、連鑄坯收得率、連鑄機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算。6. 撰寫設(shè)計(jì)說明書。四、日程安排1. 2011.12.302011.12.31 查閱國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料，制定總體工藝方案；2. 2012.01.012012.01.10 連鑄工藝設(shè)計(jì)；3. 2012.01.112012.01.12 編寫設(shè)計(jì)說明書；4. 2012.01.13 答辯。五、參考書目1 陳家祥主編. 連續(xù)鑄鋼手冊(cè). 冶金工業(yè)出版社.1991.12.2 李傳薪主編. 鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理（下）. 冶金工業(yè)出版社.1995.5.3 中國(guó)冶金報(bào)社編. 連續(xù)鑄鋼500問. 冶金工業(yè)出版社. 2002.6.4 李慧主編. 鋼鐵冶金概論. 冶金工業(yè)出版社.1993.11.5 陳雷. 連續(xù)鑄鋼. 冶金工業(yè)出版社. 1994.5.一、 緒論連鑄即為連續(xù)鑄鋼（Continuous Steel Casting）的簡(jiǎn)稱。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀(jì)五十年代在歐美國(guó)家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項(xiàng)把鋼水直接澆注成形的先進(jìn)技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢(shì)。使鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝。同通常鋼錠澆鑄相比，具有增加金屬收得率，節(jié)約能源，提高鑄坯質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。連鑄鎮(zhèn)靜鋼的鋼材綜合收得率比模鑄的約高10%。沸騰鋼連鑄比較困難，至今尚未成功。近年對(duì)沸騰鋼成分的鋼液進(jìn)行真空“輕處理”，可以順利地進(jìn)行連鑄。有色金屬的連鑄發(fā)展比鋼鐵連鑄為早。如在輥式連鑄機(jī)上，兼有凝固和塑性變形，則稱連續(xù)鑄軋。由于連鑄簡(jiǎn)化了煉鋼鑄錠及軋鋼開坯加工工序，每噸鋼可節(jié)約能量（0.150.25）10千卡,如進(jìn)一步解決鑄坯和成材軋機(jī)的合理配合問題，熱送直接成材，還可進(jìn)一步節(jié)約能源。連鑄坯在結(jié)晶結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是：連鑄工藝使鋼水迅速而均勻地冷卻，因而迅速形成較厚微晶細(xì)粒的表面凝固層，沒有充分時(shí)間形成柱狀晶區(qū)；連鑄坯斷面較小，整罐鋼水的連鑄從開始到終了的冷卻凝固時(shí)間接近，連鑄坯縱向成分偏析差別可在10%以內(nèi)，這是模鑄鋼錠無法與之比擬的；連鑄坯不像模鑄鋼錠那樣分單根澆鑄，所以可避免形成縮孔或空洞，使金屬收得率提高；在塑性加工中，為消除鑄態(tài)組織所需的壓縮比也可較小。當(dāng)然，連鑄技術(shù)也有其缺陷。在澆鑄生產(chǎn)過程中，由于鋼水成分、溫度、澆鑄速度、冷卻水強(qiáng)度等控制不當(dāng)，以及鑄機(jī)設(shè)備安裝不合規(guī)格等原因，可造成與模鑄相似的各種缺陷。與模鑄鋼錠的差別是裂紋缺陷比較多見。近年連鑄生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)迅速發(fā)展。在技術(shù)先進(jìn)的鋼廠已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼水成分、溫度、結(jié)晶器鋼液面、鑄速、二次水冷卻、鑄坯質(zhì)量熱檢查、定尺切割等用計(jì)算機(jī)進(jìn)行全面自動(dòng)控制；生產(chǎn)過程中有質(zhì)量不合格鑄坯時(shí)，實(shí)行自動(dòng)切除；然后熱送連軋生產(chǎn)。中國(guó)于50年代開始進(jìn)行半連鑄的工業(yè)試驗(yàn)。1959和1960年間建成直立式方扁坯連鑄機(jī)。60年代中期建成弧形板坯連鑄機(jī)。同時(shí)還建有立彎式小方坯連鑄機(jī)。截至1981年，中國(guó)投產(chǎn)的連鑄機(jī)有26臺(tái)，1981年生產(chǎn)連鑄坯254萬噸,占全國(guó)鋼產(chǎn)量的7.65%。澆鑄的鋼種有普通碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、電工鋼等。連鑄坯的品種有120200毫米方坯，7002300毫米寬板坯。80年代在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有不少電爐車間實(shí)現(xiàn)了全連鑄化,新建大型轉(zhuǎn)爐車間也有全連鑄的。澆鑄的鋼種在1970年以前大多是普通碳素鋼。目前除極少數(shù)高碳、高合金鋼和易產(chǎn)生裂紋的鋼種，如含鉛易切削鋼、高速工具鋼和某些軸承鋼及閥門鋼,連鑄尚有困難外,約有85%鋼種都能連續(xù)澆鑄。70年代采用了電磁攪拌,可提高連鑄坯質(zhì)量。連鑄生產(chǎn)的鋼種包括有深沖的薄板鋼，高強(qiáng)度的中厚板鋼、鋼軌鋼、彈簧鋼、線材鋼、不銹耐酸鋼等。特別是不銹耐酸鋼，目前全世界約有50%以上是用連鑄法生產(chǎn)的。生產(chǎn)的板坯最大尺寸為寬2640毫米,厚350毫米；方坯最大為560400毫米,最小為5050毫米,實(shí)際生產(chǎn)中常控制在100100毫米以上；圓坯最大為450毫米，最小為40毫米。由于連鑄的種種優(yōu)勢(shì)，它是最近幾十年來鋼鐵行業(yè)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。作為鋼鐵行業(yè)的本科生，對(duì)連鑄技術(shù)有一定的了解也顯得十分必要。因此，借助此次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我全面地學(xué)習(xí)了連鑄的基本知識(shí)，并在老師的指導(dǎo)下完成了這篇車間設(shè)計(jì)論文。以上。二、 產(chǎn)品大綱及生產(chǎn)工藝流程1. 產(chǎn)品大綱1)生產(chǎn)規(guī)模計(jì)劃年產(chǎn)合格鑄坯：200萬噸/年2)產(chǎn)品分類（見表1）表1 產(chǎn)品規(guī)格及分類鑄坯斷面/mmmm鋼號(hào)鋼種年產(chǎn)量/wt比例/%200160016MnR壓力容器用鋼5025200210016MnR壓力容器用鋼50252701600Q195優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼50252702100Q195優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼50252. 生產(chǎn)工藝流程本連鑄車間的生產(chǎn)工藝流程為：將原料送入100噸轉(zhuǎn)爐冶煉后，再由精煉爐精煉，制得的鋼水裝入鋼包，經(jīng)天車運(yùn)至鋼水包回轉(zhuǎn)臺(tái)?；剞D(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到澆注位置吼，將鋼水注入中間包，中間包再經(jīng)水口將鋼水分配到各個(gè)結(jié)晶器中。鋼水在結(jié)晶器中迅速凝固成形，得到帶液心的鑄坯，鑄坯經(jīng)由二次冷卻裝置冷卻，拉坯矯直裝置矯直后，送交切割機(jī)切成符合用戶要求的板坯長(zhǎng)度，再由打印機(jī)打印注明生產(chǎn)批次及相關(guān)數(shù)據(jù)。得到的板坯經(jīng)垛板臺(tái)垛板后，一部分經(jīng)熱送輥道送入軋鋼車間，余下部分未充分冷卻的送入冷床冷卻，之后一并清理檢查，再次交友冷床冷卻，之后作為車間成品外運(yùn)。生產(chǎn)工藝流程如下圖：鋼水包回轉(zhuǎn)爐100噸轉(zhuǎn)爐精煉爐二次冷卻系統(tǒng)中間包結(jié)晶器拉坯矯直系統(tǒng)切割機(jī)打印機(jī)軋鋼車間熱送輥道垛板臺(tái)外運(yùn)冷床冷床清理檢查三、 連鑄機(jī)設(shè)備參數(shù)的計(jì)算3. 連鑄機(jī)類型選擇現(xiàn)在世界各國(guó)使用的連鑄坯有立式、立彎式、弧形、橢圓形和水平式5種。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前世界上所建的連鑄機(jī)中，立式占17%，立彎式占21%，弧形占55%，其他形式占7%。目前新建的連鑄機(jī)是弧形的最多。立式連鑄機(jī)從中間包到切割站等主要設(shè)備都排在一條垂直繩上。整個(gè)機(jī)身矗立在車間地平面上或者布置在地下的深坑內(nèi)。這種連鑄機(jī)占地面積小，設(shè)備緊湊，高溫鑄坯無需彎曲變形，鑄坯表面和內(nèi)部裂紋少，鑄坯內(nèi)凝固液體中夾雜物容易上浮，鋼水比較“干凈”，二次冷卻裝置和夾輥等結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)。立式連鑄機(jī)的缺點(diǎn)是機(jī)身高達(dá)2046m，必須加高廠房或深挖地坑，基建費(fèi)用昂貴；因不能把連鑄機(jī)高度增加過高，故只能低速澆注，生產(chǎn)率低。適用于優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼和對(duì)裂紋敏感小斷面鋼種鑄坯的澆注。立彎式連鑄機(jī)與立式相比，機(jī)身高度降低，節(jié)省投資；水平方向出坯，加長(zhǎng)機(jī)身比較容易，可實(shí)現(xiàn)高速澆注；鑄坯內(nèi)未凝固鋼液中得夾雜物易上浮，夾雜物分布均勻。缺點(diǎn)是因鑄坯要經(jīng)過一次彎曲一次矯直，故容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋；鑄機(jī)高度雖然降低，但基建費(fèi)用依然較高。結(jié)晶器和立式連鑄機(jī)一樣都是直的，屬于過渡機(jī)型。弧形連鑄機(jī)采用的是具有某一曲率半徑的弧形結(jié)晶器。其結(jié)晶器，二次冷卻裝置和拉矯設(shè)備都布置在某一半徑的一個(gè)圓的四分之一弧度上。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固時(shí)就已經(jīng)彎曲，帶液心的鑄坯從結(jié)晶器拉出來，沿著弧形軌道運(yùn)行，繼續(xù)噴水冷卻，在四分之一圓弧處完成凝固，然后矯直并拉出送至切割站?；⌒芜B鑄機(jī)的高度僅為立式的三分之一，建設(shè)費(fèi)用低，鋼水靜壓力小，鑄坯在輥間的鼓肚小，鑄坯質(zhì)量好；加長(zhǎng)機(jī)身也比較容易，故可高速澆注，生產(chǎn)率高?；⌒芜B鑄機(jī)的缺點(diǎn)是：因鑄坯彎曲矯直，容易引起內(nèi)部裂紋；鑄坯內(nèi)夾雜物分布不均，內(nèi)弧側(cè)存在夾雜物的聚集；設(shè)備較為復(fù)雜，維修也較困難?；⌒芜B鑄機(jī)雖然有缺點(diǎn)，但由于在設(shè)備和工藝上的技術(shù)進(jìn)步，仍然是世界各國(guó)鋼廠采用最多的一種機(jī)型。垂直彎曲型連鑄機(jī)也就是帶直結(jié)器的弧形連鑄機(jī)，這種連鑄機(jī)成為垂直彎曲型連鑄機(jī)。該種鑄機(jī)的垂直段較短，一般僅為23m，鑄坯帶液相彎曲和矯直。它保持了立式連鑄機(jī)的夾雜物易上浮的特點(diǎn)，但由于鑄坯帶液相彎曲和矯直，因而設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量降低彎曲和矯直點(diǎn)鑄坯兩相界面處的變形率以保障內(nèi)部質(zhì)量。橢圓形連鑄機(jī)又稱為超低頭連鑄機(jī)，它的結(jié)晶器、二次冷卻段、夾輥和拉坯矯直機(jī)均布置在1/4橢圓弧上，橢圓形圓弧是由多個(gè)半徑的圓弧線所組成，其基本特點(diǎn)與弧形連鑄機(jī)相圖。水平連鑄機(jī)的結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、拉坯矯直機(jī)、切割裝置等設(shè)備安裝在水平位置上。水平連鑄機(jī)的中間罐與結(jié)晶器是緊密相連的。中間罐水口與結(jié)晶器相連接處裝有分離環(huán)。拉坯時(shí)，結(jié)晶器不振動(dòng)，而是通過拉坯機(jī)帶動(dòng)鑄坯做拉反推停不同組合的周期性運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。水平連鑄機(jī)是高度最低的連鑄機(jī)，其設(shè)備簡(jiǎn)單，投資省，維護(hù)方便。水平連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)鋼液靜壓力小，避免了鑄坯的鼓肚變形，中間罐與結(jié)晶器之間是密封連接，有效防止了鋼液流動(dòng)過程中的二次氧化；鑄坯的清潔度高，夾雜物含量少，一般僅為弧形連鑄坯的1/81/16、另外，鑄坯無需矯直，也就不存在由于矯直彎曲而產(chǎn)生裂紋的可能性，鑄坯質(zhì)量好，適合澆注特殊鋼和高合金鋼，因而受到各國(guó)的關(guān)注。我國(guó)從70年代末開始進(jìn)行了大量的研究和工業(yè)試驗(yàn)工作。本車間模擬生產(chǎn)的板坯屬于中厚板，寬度也較大，不屬于小斷面鑄坯，不能使用立式連鑄機(jī)和立彎式連鑄機(jī)。綜合考慮基礎(chǔ)建設(shè)投資和技術(shù)成熟度，選用弧形連鑄機(jī)作為生產(chǎn)機(jī)器。 另，參考相關(guān)企業(yè)車間設(shè)計(jì)，選擇雙臂鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)，封閉系統(tǒng)澆注，鋼包和中間包之間采用長(zhǎng)水口裝置，要求回轉(zhuǎn)臺(tái)具有使鋼包升降的功能。設(shè)鋼包加保溫蓋裝置，采用大容量中間包，中間包內(nèi)設(shè)擋渣墻和壩，和結(jié)晶器之間采用浸入式水口保護(hù)澆注。設(shè)置塞棒機(jī)構(gòu)。采用可調(diào)寬的結(jié)晶器和多點(diǎn)拉矯機(jī)。采用水冷和氣水冷卻兼?zhèn)涞蔫T坯冷卻系統(tǒng)，即二冷區(qū)的上半部分噴水強(qiáng)冷，中段和后段用氣水霧化緩冷，水平段液心回?zé)帷＜瓤梢詼p少表面裂紋，生產(chǎn)高溫鑄坯，又比較經(jīng)濟(jì)。采用上裝引錠桿和火焰切割設(shè)備，電磁攪拌機(jī)裝置攪拌。鑄坯表面溫度測(cè)量采用非接觸式輻射高溫計(jì)。4. 連鑄機(jī)流數(shù)連鑄機(jī)流數(shù)n可按下式計(jì)算：n = 式中：n：連鑄機(jī)流數(shù)；Q0：鋼包實(shí)際容量，t；Tmax：鋼包澆鑄時(shí)間，min；F：鑄坯斷面積，m2；vc：拉坯速度，mmin；：鑄坯密度，7.8 tm3。計(jì)算條件：Q0=100t，Tmax =60min，F(xiàn)1=0.2001.600m2，F(xiàn)2=0.2701.600m2，F(xiàn)3=0.2002.100m2，F(xiàn)4=0.2702.100m2，vc=1.0m/min； 帶入數(shù)據(jù)有：N1=200/(60*7.8*0.200*1.600*1.0)=0.67 流N2=200/(60*7.8*0.200*2.100*1.0)=0.51 流N3=200/(60*7.8*0.270*1.600*1.0)=0.44 流N4=200/(60*7.8*0.270*2.100*1.0)=0.38 流因此，取流數(shù)為n=1 流。5. 中間包容量中間包是短流程煉鋼中用到的一個(gè)耐火材料容器，首先接受從鋼包澆下來的鋼水，然后再由中間包水口分配到各個(gè)結(jié)晶器中去。通常認(rèn)為中間包起以下作用：1) 分流作用。對(duì)于多流連鑄機(jī)，由多水口中間包對(duì)鋼液進(jìn)行分流。2) 連澆作用。在多爐連澆時(shí)，中間包存儲(chǔ)的鋼液在換盛鋼桶時(shí)起到銜接的作用。3) 減壓作用。盛鋼桶內(nèi)液面高度有56m，沖擊力很大，在澆鑄過程中變化幅度也很大。中間包液面高度比盛鋼桶低，變化幅度也小得多，因此可用來穩(wěn)定鋼液澆鑄過程，減小鋼流對(duì)結(jié)晶器凝固坯殼的沖刷。4) 保護(hù)作用。通過中間包液面的覆蓋劑，長(zhǎng)水口以及其他保護(hù)裝置，減少中間包中的鋼液受外界的污染。5) 清楚雜質(zhì)作用。中間包作為鋼液凝固之前所經(jīng)過的最后一個(gè)耐火材料容器，對(duì)鋼的質(zhì)量有著重要的影響，應(yīng)該盡可能使鋼中非金屬夾雜物的顆粒在處于液體狀態(tài)時(shí)排除掉。中間包容量有1.5t、3.0t、5.0t、7.5t 四種，國(guó)際上水平連鑄的中間包有加大趨向，原因有：1)使鋼水在中間包內(nèi)溫降速度小，可達(dá)0.3min。2)使夾雜充分上浮保證大型夾雜物不近入結(jié)晶器內(nèi)。3)中斷鋼水后能維持較長(zhǎng)的澆鑄時(shí)間(大于30min 有利于多爐連澆)。中間包容量過大，中間包小車、臺(tái)車及傾翻設(shè)備過大，則修建、砌包、烘烤、費(fèi)用都將加大。按照設(shè)計(jì)要求，采用容量為5.0t 的中間包。6. 設(shè)備清單序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量備注1.鋼包包轉(zhuǎn)臺(tái)12.長(zhǎng)水口機(jī)械手13.中間包車組1液壓升降4.中間包蓋15.中間包26.中間包烘烤裝置27.中間包水口烘烤裝置18.懸臂操作箱19.結(jié)晶器110.結(jié)晶器罩111.振動(dòng)裝置1液壓振動(dòng)12.振動(dòng)支架113.彎曲段(水氣潤(rùn)滑配管)114.扇形段(水氣潤(rùn)滑配管)315.拉矯段(水氣潤(rùn)滑配管)116.基礎(chǔ)框架一117.基礎(chǔ)框架二118.拉矯傳動(dòng)裝置119.引錠桿及引錠頭120.引錠桿存放對(duì)中裝置121.一次火焰切割機(jī)122.二次火焰切割機(jī)123.切前輥道124.切割區(qū)輥道125.輸送輥道126.出坯輥道127.移鋼機(jī)（10m）128.冷床129.固定擋板130.二冷排蒸汽風(fēng)機(jī)131.基礎(chǔ)電控系統(tǒng)132.二冷配水控制系統(tǒng)133.二冷配水儀表134.主機(jī)液壓站135.鑄機(jī)本體潤(rùn)滑站136.液面自動(dòng)控制系統(tǒng)237.大包稱量裝置138.二冷區(qū)電磁攪拌裝置139.扇矯段翻轉(zhuǎn)對(duì)中臺(tái)140.扇矯段維修組裝臺(tái)141.結(jié)晶器存放臺(tái)242.彎曲段維修對(duì)中臺(tái)143.結(jié)晶器維修試壓臺(tái)144.輥?zhàn)哟娣偶?45.扇形段更換裝置146.導(dǎo)軌安裝工具147.通用吊具148.中間包胎膜149.中間包存放臺(tái)250.渣盤351.切頭收集裝置152.中間包水口托架253.內(nèi)外弧維修用樣板154.對(duì)弧樣板155.鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)水泥平臺(tái)為主56.二冷室57.扇形段更換導(dǎo)軌58.輥道部分過橋59.連鑄機(jī)鋪板60.大包事故擺槽61.鑄機(jī)本體液壓配管162.鑄機(jī)本體水氣配管163.鑄機(jī)本體潤(rùn)滑配管164.鑄機(jī)維修區(qū)水系統(tǒng)165.鑄機(jī)本體照明系統(tǒng)166.二冷蒸汽排放管道167.各種起吊用工具168.中間包準(zhǔn)備用工具1四、 連鑄主要工藝參數(shù)7. 澆注溫度對(duì)摻有合金元素的鋼種而言，鋼水凝固溫度TL通常用以下公式計(jì)算：TL =1537（88C+ 8Si+ 5Mn+30P+25S+5Ca+4Ni+2Mo+ 2V+ 1.5Cr）根據(jù)此公式可算得16MnR 鋼凝固溫度為：TL（16MnR）=1506.5Q195 鋼凝固溫度為：TL（Q195 ）=1507.7澆注溫度等于各鋼種的液相線溫度加上鋼水過熱度，即：T澆= TL+T0其中T0為鋼種的過熱度。對(duì)厚板材熱軋鋼而言，T0取520，因此統(tǒng)一確定T澆為1525 ，以留出足夠裕量。由于澆注溫度與鑄坯表面和內(nèi)部質(zhì)量均有密切聯(lián)系，而能滿足兩者要求的溫度區(qū)間又比較窄，因此澆注溫度與目標(biāo)值之間不能有太大波動(dòng)。澆注溫度的波動(dòng)范圍最好控制在5之內(nèi)。因此，對(duì)鋼的吹氬操作，鋼包和中間包的熱工狀況要嚴(yán)格管理。8. 澆注時(shí)間鋼包最大允許澆注時(shí)間可按下式計(jì)算：式中：Tmax：每包鋼水最大允許澆注時(shí)間，min；Q0：鋼包容量，t；：質(zhì)量系數(shù)。帶入數(shù)據(jù)得：Tmax=60min。每包鋼水的澆注時(shí)間，其計(jì)算公式如下：式中tm：每包鋼水的澆注時(shí)間，min；Q0：鋼包容量，t；：帶液芯鋼坯的密度，取7.6t/m；d：板坯厚度，m；W：板坯寬度，m；V：拉坯速度，m/min；n：流數(shù)。將n=1帶入上式可得各尺寸板坯澆筑時(shí)間如表4所示：表2 板坯澆注時(shí)間表Q0/tr(t/m3)d/mW/mv(m/min)ntm/min1007.60.201.61.0141.11007.60.202.11.0131.31007.60.271.61.0130.51007.60.272.11.0123.2綜合考慮各尺寸板坯產(chǎn)量，得：tm =0.25(tm1+ tm2+tm3+tm4)=31.5min取tm=30min，以上各數(shù)據(jù)均小于Tmax，因此數(shù)據(jù)有效9. 拉速拉坯速度指連鑄機(jī)每一流單位時(shí)間拉出鑄坯的長(zhǎng)度(m/min)。在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確定后，拉速大小對(duì)提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力起著決定作用。(1)最大拉速vmax：按最大斷面計(jì)算最大設(shè)計(jì)拉速，根據(jù)參考資料3表3-6，初選綜合凝固系數(shù)k=26mmmin-0.5，vmax=1.4m/min。(2)工作拉速vm：vm一般由經(jīng)驗(yàn)公式得出：vm=f/D式中，f與鋼種、結(jié)晶器長(zhǎng)度、冷卻強(qiáng)度等有關(guān)的系數(shù)，板坯取350500，這里取400。D鑄坯厚度，mm；A鑄坯橫斷面面積，mm2；代入數(shù)據(jù)得計(jì)算結(jié)果分別為2m/min和1.48m/min。由于不得超過最大拉速，取vm=1.0m。10. 連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度Lc=式中：Lc：連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度，m；D：鑄坯厚度，mm；取D為最大值270mm，帶入上式，Lc=m=26.96m對(duì)于液心多點(diǎn)矯直弧形連鑄機(jī)，把從結(jié)晶器液面到最后一對(duì)拉輥之間的長(zhǎng)度稱為鑄機(jī)長(zhǎng)度(LB)。由于凝固末端的位置有變化，一般留有10%的富裕量，則有：LB=1.1Lc=29.67m30m取結(jié)晶器長(zhǎng)度LB=30m11. 結(jié)晶器長(zhǎng)度結(jié)晶器長(zhǎng)度的選取主要取決于澆注速度、鑄坯出結(jié)晶器最小坯殼厚度和結(jié)晶器的冷卻強(qiáng)度等。一般取700900mm。理論計(jì)算表明，結(jié)晶器內(nèi)50%的熱量是它的上部導(dǎo)出的，結(jié)晶器下部只起到支撐作用，過長(zhǎng)的結(jié)晶器無益于凝殼的增厚，故沒有必要把結(jié)晶器設(shè)計(jì)過長(zhǎng)?，F(xiàn)選結(jié)晶器長(zhǎng)度為700mm。選取結(jié)晶器長(zhǎng)度后，為了確保結(jié)晶器出口處坯殼不至于太薄，應(yīng)根據(jù)凝固公式進(jìn)行驗(yàn)算，即坯殼的理論厚度為：=k=k式中：結(jié)晶器出口處凝殼厚度，mm；k：凝固系數(shù)，取26mm/min0.5；t：凝固時(shí)間，min；L：結(jié)晶器有效長(zhǎng)度，即結(jié)晶器液面至結(jié)晶器下口的距離，約為結(jié)晶器實(shí)長(zhǎng)減去80100mm，現(xiàn)取600mm；v：拉坯速度，取1000mm/min；帶入數(shù)據(jù)，有：t=0.6min= 26=20.14mm對(duì)板坯結(jié)晶器而言，出口處坯殼厚度應(yīng)為1520mm，計(jì)算結(jié)構(gòu)符合要求12. 鑄機(jī)的弧形半徑鑄機(jī)弧形半徑大，鑄機(jī)高度增加，導(dǎo)致鋼水靜壓力大，鑄坯鼓肚變形量增大，并增大了設(shè)備的所需投資。反之，鑄機(jī)弧形半徑小，則矯直變形率大，易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此，鑄機(jī)弧形半徑大小應(yīng)針對(duì)不同的鑄坯斷面，澆注的鋼種等因素，選擇最佳的半徑。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，得連鑄鋼種，鑄坯厚度D與連鑄機(jī)弧形半徑尺寸之間的關(guān)系如下：對(duì)板坯連鑄機(jī)，有R=(4050)D對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼和高合金鋼，有R=(4050)D當(dāng)D=200mm時(shí)，R=800010000mm；當(dāng)D=270mm時(shí)，R=1080013500mm。綜合二者考慮，取R=10000mm=10m。13. 匹配系數(shù)計(jì)算連鑄機(jī)與轉(zhuǎn)爐的匹配數(shù)量關(guān)系如下式所示：式中：tm：每包鋼水澆注時(shí)間，min；T：冶煉時(shí)間，min，本車間為40min；k：匹配系數(shù)。將tm=32帶入得到k=0.8，為保證生產(chǎn)，向上取整為k=1,即1臺(tái)鑄機(jī)配1座轉(zhuǎn)爐，CC:LD=1:1。五、 金屬平衡圖0.2%氧化鐵皮4048t0.2%切頭切尾4048t0.3%廢品6036t99.4%合格坯2000000t0.3%清理?yè)p失6036t合格鋼水2042600t99.1%中間包鋼水2024217t0.9%鋼包注余18383t0.4%割縫損失8096t99.4%鑄坯2012072t0.7%中間注余14168t六、 連鑄機(jī)主要性能參數(shù)14. 連澆爐數(shù)連澆爐數(shù)是指同澆次的爐數(shù)，或者用裝一次引錠桿所澆鋼液的爐數(shù)。平均連澆爐數(shù)是指澆注鋼液的爐數(shù)與連鑄機(jī)開澆次數(shù)的比值，它反映了連鑄機(jī)的作業(yè)能力。從單爐連澆改至多爐連澆，可減少準(zhǔn)備工作和連鑄機(jī)的停歇時(shí)間，從而增加了連鑄機(jī)的產(chǎn)量，提高連鑄機(jī)作業(yè)率，降低消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與單爐連澆相比，鑄坯產(chǎn)量提高50%，金屬收得率提高3%，操作費(fèi)用降低25%。多爐連澆是一項(xiàng)高難技術(shù)，它是連鑄設(shè)備、工藝、管理水平的綜合體現(xiàn)。我國(guó)韶關(guān)鋼廠小方坯連鑄機(jī)1989年創(chuàng)造了連澆110爐的記錄；武鋼1700mm板坯連鑄機(jī)于1985年創(chuàng)造了連澆117爐的記錄；美國(guó)板坯連鑄機(jī)1973年曾連續(xù)澆注108h25min，連澆132爐，澆注27983噸；日本大方坯連鑄機(jī)1979年連澆過246爐，澆鋼39360噸；日本另一板坯連鑄機(jī)1989年曾連澆625爐。1997年我國(guó)平均連澆爐數(shù)：板坯連鑄機(jī)單流最高17.58爐，雙流14.84爐，小方坯單流15.58爐，3流為11.49爐，單流矩形坯26.37爐，大方坯14.62爐，雙流為8.57爐?？紤]到15年來的技術(shù)進(jìn)步，本車間單流板坯連鑄機(jī)連澆數(shù)取4。15. 澆注周期因?yàn)檗D(zhuǎn)爐數(shù)多于鑄機(jī)數(shù)，本車間遵循“鋼水等鑄機(jī)”的原則，即把鋼包提前列到鑄機(jī)等待，連鑄機(jī)隨時(shí)可以得到鋼水包的供應(yīng)，對(duì)于連鑄來說組織多爐連澆的操作工藝較為簡(jiǎn)單容易。歐洲國(guó)家多采用這種方式。在這種情況下，澆注周期Tcc按下式計(jì)算：Tcc=ntm+tp，min式中：tp：準(zhǔn)備時(shí)間，指從上一連鑄爐次中間包澆完至下連鑄爐次開澆的間隔，一般方坯連鑄機(jī)為1518min，板坯連鑄機(jī)為2544min，本車間取30min帶入數(shù)據(jù)得Tcc=160min16. 連鑄機(jī)的作業(yè)率p連鑄機(jī)的作業(yè)率直接影響到產(chǎn)量，每噸鑄坯的操作費(fèi)用和投資費(fèi)用的利用率，由下式計(jì)算：p=100%=100%式中：p：連鑄機(jī)的作業(yè)率，%；T1：連鑄機(jī)年準(zhǔn)備工作時(shí)間，h；T2：連鑄機(jī)年澆注時(shí)間，h；T3：連鑄機(jī)年非作業(yè)時(shí)間，h；T0：年日歷時(shí)間，8760h；檢修等時(shí)間見下表:表3 非工作時(shí)間明細(xì)項(xiàng)目比例/%小時(shí)數(shù)/h備注年度大中修3.54.5307394停產(chǎn)大修，更換和清晰部件等定期小修5.06.0438526輥?zhàn)又虚g調(diào)整，鏟除廢鋼，檢修等更換結(jié)晶器1.08634h/次等待2.53.0219263澆完后，鑄機(jī)準(zhǔn)備至下次開澆內(nèi)部故障3.54.0307350包括漏鋼在內(nèi)的連鑄機(jī)故障外部故障3.54.0307350煉鋼爐，吊車和鋼包等設(shè)備的故障合計(jì)18.522.516201971根據(jù)上表，年作業(yè)率取p=80%。17. 金屬收得率連鑄過程中，從鋼水到合格鑄坯有各種金屬損失，如鋼包的殘鋼，中間包的殘鋼，鑄坯的切頭尾，氧化鐵皮和因缺陷而報(bào)廢的鑄坯等。就連鑄本身來說，多爐連澆是提高金屬收得率的主要措施。式中：Y1：鑄坯成坯率，%；W1：未經(jīng)檢驗(yàn)精整的鑄坯量，t；G：鋼水質(zhì)量，t；Y2：鑄坯合格率，%；W2：合格鑄坯量，t；K：連鑄坯收得率，%。本車間取k=97%18. 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力Pcc多爐澆注時(shí)： 式中：Pcc：連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力，t/min或t/h；Q0：鋼包容量，t；t1：準(zhǔn)備時(shí)間，min；t2：?jiǎn)螤t澆注時(shí)間，min；n：連澆爐數(shù)。帶入數(shù)據(jù)有：Pcc=2.1t/min連鑄機(jī)年產(chǎn)量P可按下式計(jì)算：式中：P：連鑄機(jī)年生產(chǎn)合格鑄坯產(chǎn)量，t；ty：連鑄機(jī)的年工作時(shí)間，min或h；p：連鑄機(jī)的年作業(yè)率，%；k：連鑄機(jī)年收得率，%；Pcc：連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力，t/min或t/h。帶入數(shù)據(jù)有：P=844784.6t/a因此車間需要3臺(tái)連鑄機(jī)與3臺(tái)轉(zhuǎn)爐配合。19. 生產(chǎn)能力校核拉坯速度為vc=1m/min，則每臺(tái)鑄機(jī)每年拉坯量為：P=TVcWD取每一項(xiàng)的最小值帶入，得：P=1035141.1t/a由上可知，拉坯速度較大，3臺(tái)鑄機(jī)能滿足年產(chǎn)量200 萬噸的產(chǎn)量。為了使拉坯速度和澆注速度保持較一致，可以降低拉坯速度。七、 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