【畢業(yè)論文設(shè)計】年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計

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1、 北 京 科 技 大 學 專 業(yè) 課 程 設(shè) 計 題目：年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計 班 級：材控XXX 學 號：XXXXXXXX 姓 名：XXX 學 院：材料科學與工程學院 專業(yè)名稱：材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師：XXX 201X年XX月XX日 本科生專業(yè)課程設(shè)計 題 目: 年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計 學 院: 材料科學與工程學院 專 業(yè): 材料成型及控制工程 班 級: 材控XXX 學 生: XXX 學 號:

2、 XXXXXXXX 指導(dǎo)教師: XXX 成 績： 項 目 評 分 權(quán)重 平時成績 0.2 說明書及圖紙 0.4 答辯評分 0.4 綜合成績 19 目錄 一、 緒論 2 二、 產(chǎn)品大綱及生產(chǎn)工藝流程 4 1. 產(chǎn)品大綱 4 2. 生產(chǎn)工藝流程 4 三、 連鑄機設(shè)備參數(shù)的計算 5 1. 連鑄機類型選擇 5 2. 連鑄機流數(shù) 6 3. 中間包容量 6 4. 設(shè)備清單 7 四、 連鑄主要工藝參數(shù) 11 1. 澆注溫度

3、11 2. 澆注時間 11 3. 拉速 12 4. 連鑄機冶金長度 12 5. 結(jié)晶器長度 13 6. 鑄機的弧形半徑 13 7. 匹配系數(shù)計算 13 五、 金屬平衡圖 15 六、 連鑄機主要性能參數(shù) 16 1. 連澆爐數(shù) 16 2. 澆注周期 16 3. 連鑄機的作業(yè)率αp 16 4. 金屬收得率 17 5. 連鑄機生產(chǎn)能力 17 6. 生產(chǎn)能力校核 18 七、 參考文獻 19 工藝設(shè)計任務(wù)書 一、學生姓名：XXX 學號：XXXXXXXX 二、題目： 年產(chǎn)量200萬噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)

4、計 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，化學成分是：16MnR鋼：C：≤0.20，Si：0.20~0.55，Mn：1.20~1.60，P：≤0. 035，S：≤0.030，Cr：≤0.,30，Ni：≤0.,30，Cu：≤0.30；Cr+Ni+Cu≤0.60；Q195鋼：C：≤:0.06~0.12，Si：≤0.30，Mn：0.25～0.50， 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.計劃采用的轉(zhuǎn)爐容量為

5、100噸，冶煉時間為40分鐘。 三、設(shè)計任務(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、澆注時間、拉坯速度、板坯尺寸以及冶煉與連鑄機的配合。 4. 編制金屬平衡圖。 5. 連鑄澆注周期、連鑄機作業(yè)率、連鑄坯收得率、連鑄機生產(chǎn)能力計算。 6. 撰寫設(shè)計說明書。 四、日程安排 1. 2011.12.30～2011.12.31 查閱國內(nèi)外技術(shù)資料，制定總體工藝方案； 2. 2012.01.01～2012.01.10

6、 連鑄工藝設(shè)計； 3. 2012.01.11～2012.01.12 編寫設(shè)計說明書； 4. 2012.01.13 答辯。 五、參考書目 [1] 陳家祥主編. 連續(xù)鑄鋼手冊. 冶金工業(yè)出版社.1991.12. [2] 李傳薪主編. 鋼鐵廠設(shè)計原理（下）. 冶金工業(yè)出版社.1995.5. [3] 《中國冶金報》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

7、鋼（Continuous Steel Casting）的簡稱。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。而在二十世紀五十年代在歐美國家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項把鋼水直接澆注成形的先進技術(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。 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，改善勞動條件，便于實現(xiàn)機械化、自動化等優(yōu)點。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

8、功。近年對沸騰鋼成分的鋼液進行真空“輕處理”，可以順利地進行連鑄。有色金屬的連鑄發(fā)展比鋼鐵連鑄為早。如在輥式連鑄機上，兼有凝固和塑性變形，則稱連續(xù)鑄軋。 由于連鑄簡化了煉鋼鑄錠及軋鋼開坯加工工序，每噸鋼可節(jié)約能量（0.15～0.25）10千卡,如進一步解決鑄坯和成材軋機的合理配合問題，熱送直接成材，還可進一步節(jié)約能源。 連鑄坯在結(jié)晶結(jié)構(gòu)上的主要特點是：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粒的表面凝固層，沒有充分時間形成柱狀晶區(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

9、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、冷卻水強度等控制不當，以及鑄機設(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)自動化技術(shù)迅速發(fā)展。在技術(shù)先進的鋼廠已經(jīng)開始實現(xiàn)對鋼水成分、溫度、結(jié)晶器鋼液面、鑄速、二次水冷卻、鑄坯質(zhì)量熱檢查、定尺切割等用計算機進行全面自動控制；生產(chǎn)過程中有質(zhì)量不合格鑄坯時，實行自動切除；然后熱送連軋生產(chǎn)。中國于50年代開始進行半連鑄的工業(yè)試驗。1959和1960年間建成

10、直立式方扁坯連鑄機。60年代中期建成弧形板坯連鑄機。同時還建有立彎式小方坯連鑄機。截至1981年，中國投產(chǎn)的連鑄機有26臺，1981年生產(chǎn)連鑄坯254萬噸,占全國鋼產(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120～200毫米方坯，700～2300毫米寬板坯。 80年代在工業(yè)發(fā)達國家已有不少電爐車間實現(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

11、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,實際生產(chǎn)中常控制在100100毫米以上；圓坯最大為φ450毫米，最小為φ40毫米。 由于連鑄的種種優(yōu)勢，它是最近幾十年來鋼鐵行業(yè)的重點和熱點問題。作為鋼鐵行業(yè)的本科生，對連鑄技術(shù)有一定的了解也顯得十分必要。 因此，借助此次課程設(shè)計的機會，我全面地學習了連鑄的基本知識，并在老師的指導(dǎo)下完成了這篇車間設(shè)計論文。 以上。  二、

12、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 鋼種 年產(chǎn)量/wt 比例/% 2001600 16MnR 壓力容器用鋼 50 25 2002100 16MnR 壓力容器用鋼 50 25 2701600 Q195 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 50 25 2702100 Q195 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 50 25 2. 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)天車運至鋼

13、水包回轉(zhuǎn)臺。回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置吼，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，送交切割機切成符合用戶要求的板坯長度，再由打印機打印注明生產(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。 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 打印機 軋鋼車間

14、熱送輥道 垛板臺 外運 冷床 冷床 清理檢查 三、 連鑄機設(shè)備參數(shù)的計算 3. 連鑄機類型選擇 現(xiàn)在世界各國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，目前世界上所建的連鑄機中，立式占17%，立彎式占21%，弧形占55%，其他形式占7%。目前新建的連鑄機是弧形的最多。 立式連鑄機從中間包到切割站等主要設(shè)備都排在一條垂直繩上。整個機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

15、結(jié)構(gòu)簡單，便于維護。立式連鑄機的缺點是機身高達20~46m，必須加高廠房或深挖地坑，基建費用昂貴；因不能把連鑄機高度增加過高，故只能低速澆注，生產(chǎn)率低。適用于優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼和對裂紋敏感小斷面鋼種鑄坯的澆注。 立彎式連鑄機與立式相比，機身高度降低，節(jié)省投資；水平方向出坯，加長機身比較容易，可實現(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；鑄機高度雖然降低，但基建費用依然較高。結(jié)晶器和立式連鑄機一樣都是直的，屬于過渡機型。 弧形連鑄機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

16、個圓的四分之一弧度上。鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固時就已經(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。 弧形連鑄機的高度僅為立式的三分之一，建設(shè)費用低，鋼水靜壓力小，鑄坯在輥間的鼓肚小，鑄坯質(zhì)量好；加長機身也比較容易，故可高速澆注，生產(chǎn)率高?；⌒芜B鑄機的缺點是：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。 弧形連鑄機雖然有缺點，但由于在設(shè)備和工藝上的技術(shù)進步，仍然是世界各國鋼廠采用最多的一種機型。 垂直彎曲型連鑄機也就是帶直結(jié)器的弧形連鑄機，這種連鑄機成為垂直彎

17、曲型連鑄機。該種鑄機的垂直段較短，一般僅為2~3m，鑄坯帶液相彎曲和矯直。它保持了立式連鑄機的夾雜物易上浮的特點，但由于鑄坯帶液相彎曲和矯直，因而設(shè)計中應(yīng)盡量降低彎曲和矯直點鑄坯兩相界面處的變形率以保障內(nèi)部質(zhì)量。 橢圓形連鑄機又稱為超低頭連鑄機，它的結(jié)晶器、二次冷卻段、夾輥和拉坯矯直機均布置在1/4橢圓弧上，橢圓形圓弧是由多個半徑的圓弧線所組成，其基本特點與弧形連鑄機相圖。 水平連鑄機的結(jié)晶器、二次冷卻區(qū)、拉坯矯直機、切割裝置等設(shè)備安裝在水平位置上。水平連鑄機的中間罐與結(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，結(jié)晶器不振動，而是通過拉坯機帶動鑄坯做拉——反推——停不

18、同組合的周期性運動來實現(xiàn)的。 水平連鑄機是高度最低的連鑄機，其設(shè)備簡單，投資省，維護方便。水平連鑄機結(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1/8~1/16、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，因而受到各國的關(guān)注。我國從70年代末開始進行了大量的研究和工業(yè)試驗工作。 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和立彎式連鑄機。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

19、作為生產(chǎn)機器。 另，參考相關(guān)企業(yè)車間設(shè)計，選擇雙臂鋼包回轉(zhuǎn)臺，封閉系統(tǒng)澆注，鋼包和中間包之間采用長水口裝置，要求回轉(zhuǎn)臺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澆注。設(shè)置塞棒機構(gòu)。采用可調(diào)寬的結(jié)晶器和多點拉矯機。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)的上半部分噴水強冷，中段和后段用氣——水霧化緩冷，水平段液心回熱。既可以減少表面裂紋，生產(chǎn)高溫鑄坯，又比較經(jīng)濟。采用上裝引錠桿和火焰切割設(shè)備，電磁攪拌機裝置攪拌。鑄坯表面溫度測量采用非接觸式輻射高溫計。 4. 連鑄機流數(shù) 連鑄機流數(shù)n可按下式計算： n =

20、 式中： n：連鑄機流數(shù)； Q0：鋼包實際容量，t； Tmax：鋼包澆鑄時間，min； F：鑄坯斷面積，m2； vc：拉坯速度，m／min； γ：鑄坯密度，7.8 t／m3。 計算條件：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

21、.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結(jié)晶器中去。通常認為中間包起以下作用： 1) 分流作用。對于多流連鑄機，由多水口中間包對鋼液進行分流。 2) 連澆作用。在多爐連澆時，中間包存儲的鋼液在換盛鋼桶時起到銜接的作用。 3) 減壓作用。盛鋼桶內(nèi)液面高度有5~6m，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，

22、因此可用來穩(wěn)定鋼液澆鑄過程，減小鋼流對結(jié)晶器凝固坯殼的沖刷。 4) 保護作用。通過中間包液面的覆蓋劑，長水口以及其他保護裝置，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)過的最后一個耐火材料容器，對鋼的質(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)時排除掉。中間包容量有1.5t、3.0t、5.0t、7.5t 四種，國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0.3℃／min。 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的澆鑄時間(大于30min 有利于多爐連澆

23、)。中間包容量過大，中間包小車、臺車及傾翻設(shè)備過大，則修建、砌包、烘烤、費用都將加大。 按照設(shè)計要求，采用容量為5.0t 的中間包。 6. 設(shè)備清單 序號 設(shè)備名稱 數(shù)量 備注 1. 鋼包包轉(zhuǎn)臺 1 2. 長水口機械手 1 3. 中間包車組 1 液壓升降 4. 中間包蓋 1 5. 中間包 2 6. 中間包烘烤裝置 2 7. 中間包水口烘烤裝置 1 8. 懸臂操作箱 1 9. 結(jié)晶器 1 10. 結(jié)晶器罩 1 11. 振動裝置 1 液壓振動 12. 振動支架 1

24、13. 彎曲段(水氣潤滑配管) 1 14. 扇形段(水氣潤滑配管) 3 15. 拉矯段(水氣潤滑配管) 1 16. 基礎(chǔ)框架一 1 17. 基礎(chǔ)框架二 1 18. 拉矯傳動裝置 1 19. 引錠桿及引錠頭 1 20. 引錠桿存放對中裝置 1 21. 一次火焰切割機 1 22. 二次火焰切割機 1 23. 切前輥道 1 24. 切割區(qū)輥道 1 25. 輸送輥道 1 26. 出坯輥道 1 27. 移鋼機（10m） 1 28. 冷床 1 29

25、. 固定擋板 1 30. 二冷排蒸汽風機 1 31. 基礎(chǔ)電控系統(tǒng) 1 32. 二冷配水控制系統(tǒng) 1 33. 二冷配水儀表 1 34. 主機液壓站 1 35. 鑄機本體潤滑站 1 36. 液面自動控制系統(tǒng) 2 37. 大包稱量裝置 1 38. 二冷區(qū)電磁攪拌裝置 1 39. 扇矯段翻轉(zhuǎn)對中臺 1 40. 扇矯段維修組裝臺 1 41. 結(jié)晶器存放臺 2 42. 彎曲段維修對中臺 1 43. 結(jié)晶器維修試壓臺 1 44. 輥子存放架 1 4

26、5. 扇形段更換裝置 1 46. 導(dǎo)軌安裝工具 1 47. 通用吊具 1 48. 中間包胎膜 1 49. 中間包存放臺 2 50. 渣盤 3 51. 切頭收集裝置 1 52. 中間包水口托架 2 53. 內(nèi)外弧維修用樣板 1 54. 對弧樣板 1 55. 鋼結(jié)構(gòu)平臺 水泥平臺為主 56. 二冷室 57. 扇形段更換導(dǎo)軌 58. 輥道部分過橋 59. 連鑄機鋪板 60. 大包事故擺槽 61. 鑄機本體液壓配管 1 62

27、. 鑄機本體水氣配管 1 63. 鑄機本體潤滑配管 1 64. 鑄機維修區(qū)水系統(tǒng) 1 65. 鑄機本體照明系統(tǒng) 1 66. 二冷蒸汽排放管道 1 67. 各種起吊用工具 1 68. 中間包準備用工具 1 四、 連鑄主要工藝參數(shù) 7. 澆注溫度 對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）=1506.5℃ Q

28、195 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+ΔT0 其中ΔT0為鋼種的過熱度。對厚板材熱軋鋼而言，ΔT0取5~20℃，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值之間不能有太大波動。澆注溫度的波動范圍最好控制在5℃之內(nèi)。因此，對鋼的吹氬操作，鋼包和中間包的熱工狀況要嚴格管理。 8. 澆注時間 鋼包最大允許澆注時間可按下式計算： 式中： Tmax：每包鋼水最大允許澆注時間，min； Q0：

29、鋼包容量，t； ：質(zhì)量系數(shù)。 帶入數(shù)據(jù)得：Tmax=60min。 每包鋼水的澆注時間，其計算公式如下： 式中 tm：每包鋼水的澆注時間，min； Q0：鋼包容量，t； γ：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間如表4所示： 表2 板坯澆注時間表 Q0/t r(t/m3) d/m W/m v(m/min) n tm/min 100 7.6 0.20 1.6 1.0 1 41.1 100 7.6 0.20 2.1

30、 1.0 1 31.3 100 7.6 0.27 1.6 1.0 1 30.5 100 7.6 0.27 2.1 1.0 1 23.2 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 拉坯速度指連鑄機每一流單位時間拉出鑄坯的長度(m/min)。在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確定后，拉速大小對提高連鑄機的生產(chǎn)能力起著決定作用。 (1)最大拉速vmax：按最大斷面計算最大設(shè)計拉速，根據(jù)參考資料[3]表3-6，初選綜合凝固系數(shù)k=26mmmi

31、n-0.5，vmax=1.4m/min。 (2)工作拉速vm：vm一般由經(jīng)驗公式得出： vm=f/D 式中，f——與鋼種、結(jié)晶器長度、冷卻強度等有關(guān)的系數(shù)，板坯取350～500，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. 連鑄機冶金長度 Lc= 式中： Lc：連鑄機冶金長度，m； D：鑄坯厚度，mm； 取D為最大值270mm，帶入上式，Lc=m=26.96m 對于液心多點矯直弧形連鑄機，把從結(jié)晶器液面到最后一對拉輥之間的長度稱為鑄

32、機長度(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=29.67m≈30m 取結(jié)晶器長度LB=30m 11. 結(jié)晶器長度 結(jié)晶器長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)晶器的冷卻強度等。一般取700~900mm。理論計算表明，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)計過長。現(xiàn)選結(jié)晶器長度為700mm。 選取結(jié)晶器長度后，為了確保結(jié)晶器出口處坯殼不至于太薄，應(yīng)根據(jù)凝固公式進行驗算，即坯殼的理論厚度為： δ=k=k 式中： δ：結(jié)晶器出口處凝殼厚度，mm

33、； k：凝固系數(shù)，取26mm/min0.5； t：凝固時間，min； L：結(jié)晶器有效長度，即結(jié)晶器液面至結(jié)晶器下口的距離，約為結(jié)晶器實長減去80~100mm，現(xiàn)取600mm； v：拉坯速度，取1000mm/min； 帶入數(shù)據(jù)，有： t==0.6min δ= 26=20.14mm 對板坯結(jié)晶器而言，出口處坯殼厚度應(yīng)為15~20mm，計算結(jié)構(gòu)符合要求 12. 鑄機的弧形半徑 鑄機弧形半徑大，鑄機高度增加，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，鑄機弧形半徑大小應(yīng)針對不同的鑄坯斷面，澆注的鋼種等因

34、素，選擇最佳的半徑。 根據(jù)經(jīng)驗公式，得連鑄鋼種，鑄坯厚度D與連鑄機弧形半徑尺寸之間的關(guān)系如下： 對板坯連鑄機，有R=(40~50)D 對優(yōu)質(zhì)鋼和高合金鋼，有R=(40~50)D 當D=200mm時，R=8000~10000mm；當D=270mm時，R=10800~13500mm。綜合二者考慮，取R=10000mm=10m。 13. 匹配系數(shù)計算 連鑄機與轉(zhuǎn)爐的匹配數(shù)量關(guān)系如下式所示： 式中： tm：每包鋼水澆注時間，min； T：冶煉時間，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臺鑄機配1座轉(zhuǎn)爐，

35、CC:LD=1:1。 五、 金屬平衡圖 0.2% 氧化鐵皮 4048t 0.2% 切頭切尾 4048t 0.3% 廢品 6036t 99.4% 合格坯2000000t 0.3% 清理損失 6036t 合格鋼水2042600t 99.1% 中間包鋼水 2024217t 0.9% 鋼包注余18383t 0.4% 割縫損失8096t 99.4% 鑄坯 2012072t 0.7% 中間注余 14168t  六、 連鑄機主要性能參數(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

36、鋼液的爐數(shù)與連鑄機開澆次數(shù)的比值，它反映了連鑄機的作業(yè)能力。 從單爐連澆改至多爐連澆，可減少準備工作和連鑄機的停歇時間，從而增加了連鑄機的產(chǎn)量，提高連鑄機作業(yè)率，降低消耗，提高經(jīng)濟效益。據(jù)統(tǒng)計，與單爐連澆相比，鑄坯產(chǎn)量提高50%，金屬收得率提高3%，操作費用降低25%。 多爐連澆是一項高難技術(shù)，它是連鑄設(shè)備、工藝、管理水平的綜合體現(xiàn)。我國韶關(guān)鋼廠小方坯連鑄機1989年創(chuàng)造了連澆110爐的記錄；武鋼1700mm板坯連鑄機于1985年創(chuàng)造了連澆117爐的記錄；美國板坯連鑄機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1979年連澆過246爐，澆鋼39

37、360噸；日本另一板坯連鑄機1989年曾連澆625爐。 1997年我國平均連澆爐數(shù)：板坯連鑄機單流最高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。 考慮到15年來的技術(shù)進步，本車間單流板坯連鑄機連澆數(shù)取4。 15. 澆注周期 因為轉(zhuǎn)爐數(shù)多于鑄機數(shù)，，本車間遵循“鋼水等鑄機”的原則，即把鋼包提前列到鑄機等待，連鑄機隨時可以得到鋼水包的供應(yīng)，對于連鑄來說組織多爐連澆的操作工藝較為簡單容易。歐洲國家多采用這種方式。 在這種情況下，澆注周期Tcc按下式計算： Tcc=ntm+tp，min 式中：

38、 tp：準備時間，指從上一連鑄爐次中間包澆完至下連鑄爐次開澆的間隔，一般方坯連鑄機為15~18min，板坯連鑄機為25~44min，本車間取30min 帶入數(shù)據(jù)得Tcc=160min 16. 連鑄機的作業(yè)率αp 連鑄機的作業(yè)率直接影響到產(chǎn)量，每噸鑄坯的操作費用和投資費用的利用率，由下式計算： αp=100%=100% 式中： αp：連鑄機的作業(yè)率，%； T1：連鑄機年準備工作時間，h； T2：連鑄機年澆注時間，h； T3：連鑄機年非作業(yè)時間，h； T0：年日歷時間，8760h； 檢修等時間見下表: 表3 非工作時間明細 項目 比例/% 小時數(shù)/h 備注 年度

39、大中修 3.5~4.5 307~394 停產(chǎn)大修，更換和清晰部件等 定期小修 5.0~6.0 438~526 輥子中間調(diào)整，鏟除廢鋼，檢修等 更換結(jié)晶器 1.0 86 3~4h/次 等待 2.5~3.0 219~263 澆完后，鑄機準備至下次開澆 內(nèi)部故障 3.5~4.0 307~350 包括漏鋼在內(nèi)的連鑄機故障 外部故障 3.5~4.0 307~350 煉鋼爐，吊車和鋼包等設(shè)備的故障 合計 18.5~22.5 1620~1971 根據(jù)上表，年作業(yè)率取αp=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

40、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. 連鑄機生產(chǎn)能力 連鑄機單位時間的生產(chǎn)能力Pcc 多爐澆注時： 式中： Pcc：連鑄機單位時間的生產(chǎn)能力，t/min或t/h； Q0：鋼包容量，t； t1：準備時間，min； t2：單爐澆注時間，min； n：連澆爐數(shù)。 帶入數(shù)據(jù)有：Pcc=

41、2.1t/min 連鑄機年產(chǎn)量P可按下式計算： 式中： P：連鑄機年生產(chǎn)合格鑄坯產(chǎn)量，t； ty：連鑄機的年工作時間，min或h； αp：連鑄機的年作業(yè)率，%； k：連鑄機年收得率，%； Pcc：連鑄機單位時間的生產(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臺連鑄機與3臺轉(zhuǎn)爐配合。 19. 生產(chǎn)能力校核 拉坯速度為vc=1m/min，則每臺鑄機每年拉坯量為： P=TVcWDγ 取每一項的最小值帶入，得： P=1035141.1t/a 由上可知，拉坯速度較大，3臺鑄機能滿足年產(chǎn)量200 萬噸的產(chǎn)量。為了使拉坯速度和澆注

42、速度保持較一致，可以降低拉坯速度。  七、 參考文獻 [1]陳家祥主編.連續(xù)鑄鋼手冊.冶金工業(yè)出版社.1991.12. [2]王雅貞,張巖,劉術(shù)國編著.新編連續(xù)鑄鋼工藝及設(shè)備.冶金工業(yè)出版社.1999.9. [3]蔡開科,程士富主編.連續(xù)鑄鋼原理與工藝.冶金工業(yè)出版社.1994.12. [4]陳雷主編.連續(xù)鑄鋼.冶金工業(yè)出版社.1994.5. [5] 李傳薪主編. 鋼鐵廠設(shè)計原理（下）. 冶金工業(yè)出版社.1995.5. [6] 《中國冶金報》社編. 連續(xù)鑄鋼500問. 冶金工業(yè)出版社. 2002.6. [7] 李慧主編. 鋼鐵冶金概論. 冶金工業(yè)出版社.1993.11. [8]史宸興主編.實用連鑄冶金技術(shù).冶金工業(yè)出版社.1998.6. [9]干勇主編.煉鋼-連鑄新技術(shù)800問.冶金工業(yè)出版社.2003.9. [10]康永林,傅杰,柳得櫓,于浩著.薄板坯連鑄連軋鋼的組織性能控制.冶金工業(yè)出版社.2006.3. [11]王建軍,包燕平,曲英著.中間包冶金學.冶金工業(yè)出版社.2001.4. [12]田乃媛編著.薄板坯連鑄連軋.冶金工業(yè)出版社.2001.4.