【正文】 畢業(yè)論文方坯連鑄流場設(shè)計摘 要連續(xù)鑄鋼技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是鋼鐵冶金生產(chǎn)領(lǐng)域一項(xiàng)意義重大的技術(shù)革命，它對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。該工藝以其低投資、低成本、低能耗、生產(chǎn)周期短、成材率高的優(yōu)點(diǎn)、近年來取得了重大發(fā)展，使鋼鐵生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)生了重大變革。隨著鋼鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，鋼材的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，對鋼材的性能要求不斷提高，鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化都對產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量提出了更高的要求，合理科學(xué)的連鑄流程對提高鑄坯質(zhì)量有重要意義，受到研究人員的重視。連鑄過程中合理的流場，對防止鋼水二次氧化、延長鋼水在中間包內(nèi)停留時間、促進(jìn)夾雜物上浮去除等都具有重要的作用。因此，對連鑄鋼包、中間包、結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動模式進(jìn)行研究和分析，保證鋼液流動狀態(tài)的合理性具有相當(dāng)重要的理論和實(shí)際意義。關(guān)鍵詞： 連鑄；流場；鋼包；中間包；結(jié)晶器ABSTRACTContinuous casting technology development and application of metallurgical production areas is a significant technological revolution, its steel industry, changes in production processes, product quality improvement and structural optimization has played a revolutionary role. The process of its low investment, low cost, low power consumption, short production cycle, the advantages of high rate of finished product, has achieved significant development in recent years, so that the steel production process had a major change. With the rapid development of steel technology, expanding the application field of steel, on the increasing performance requirements of steel, iron and steel industrial structure optimization are the product specifications and quality requirements of a higher, rational science to improve the casting process of continuous casting billet quality is important, the importance attached by the researchers. Continuous casting process in a reasonable flow field, the second to prevent oxidation of molten steel, molten steel in the middle of the bag extended stay, and promote inclusion removal of floating and so has an important role. Therefore, even the casting ladle, tundish, mold flow pattern of molten steel in research and analysis, to ensure a reasonable state of molten steel flow of considerable theoretical and practical significance. Keywords： Continuous casting，F(xiàn)low field，Ladle，Tundish，Mold目　　錄引 言 11 文獻(xiàn)綜述 2 鋼的連鑄技術(shù)發(fā)展 2 連鑄技術(shù)概述 2 連鑄技術(shù)的發(fā)展 2 連鑄工藝的優(yōu)點(diǎn) 3 連鑄生產(chǎn)正?；枰臈l件 3 方坯連鑄概述 42 研究內(nèi)容及方案 6 研究背景 6 研究目的 6 研究內(nèi)容 63 鋼包內(nèi)部流場研究 7 鋼包在連鑄過程中的重要性 7 鋼包滑動水口 7 鋼包滑動水口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 7 滑動水口的原理 8 滑動水口機(jī)構(gòu)的常見問題 9 引流砂 9 引流砂的工作原理 9 引流砂對鋼包開澆率的影響 9 引流砂的填充狀態(tài) 10 鋼包下渣系統(tǒng) 10 下渣系統(tǒng)概述 10 現(xiàn)有下渣檢測方法介紹 11 鋼包覆蓋劑 13 傳統(tǒng)鋼包覆蓋保溫劑 13 新型鋼包覆蓋保溫劑 134 中間包內(nèi)部流場研究 15 中間包概述 15 中間包冶金技術(shù) 15 中間包的作用及冶金功能 15 中間包冶金技術(shù)的現(xiàn)狀 16 高效連鑄對中間包冶金技術(shù)的要求 17 中間包各因素對鋼水流場的影響 18 中間包內(nèi)部形狀、注流對多流澆注的影響 18 中間包容量對流場的影響 18 控流裝置對流場的影響 19 中間包目前普遍存在的問題及改進(jìn)措施 22 中間包存在的問題 22 中間包的改進(jìn)措施 235 結(jié)晶器內(nèi)部流場研究 25 結(jié)晶器概述 25 結(jié)晶器浸入式水口 25 結(jié)晶器內(nèi)鋼液流場的影響因素 26 浸入式水口結(jié)構(gòu)參數(shù)對流場的影響 26 浸入式水口浸入深度對流場的影響[32] 29 浸入式水口安裝角度ɑ 29 結(jié)晶器寬度對流場的影響 29 拉速對流場的影響 30 結(jié)晶器電磁攪拌(即M—EMS)強(qiáng)度E對流場的影響[33] 30 結(jié)晶器內(nèi)鋼液連鑄電磁攪拌技術(shù) 32 電磁攪拌器的工作原理 32 電磁攪拌技術(shù)的類型[35] 32 結(jié)晶器電磁攪拌的冶金機(jī)理及效果[36] 34 連鑄電磁制動技術(shù) 34 電磁制動技術(shù)研發(fā)背景與工作原理 34 電磁制動技術(shù)在冶金應(yīng)用上的效果 36結(jié) 論 37參考文獻(xiàn) 38致 謝 41注 釋 42附 錄 43引 言連續(xù)鑄鋼技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是鋼鐵冶金生產(chǎn)領(lǐng)域繼氧氣轉(zhuǎn)爐之后又一次意義重大的技術(shù)革命，它對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。該工藝以其低投資、低成本、低能耗、生產(chǎn)周期短、成材率高的優(yōu)點(diǎn)、近年來取得了重大發(fā)展，使鋼鐵生產(chǎn)工藝流程產(chǎn)生了重大變革。高質(zhì)量連鑄坯對連鑄鋼水的清潔度和鑄坯質(zhì)量的要求也越來越高。合理的連鑄過程中的流場，對防止鋼水二次氧化、延長鋼水在中間包內(nèi)停留時間、促進(jìn)夾雜物上浮去除等都具有重要的作用。因此，對連鑄鋼液的流動模式進(jìn)行研究和分析，保證鋼液流動狀態(tài)的合理性具有相當(dāng)重要的理論和實(shí)際意義。本設(shè)計說明書對連鑄工藝流程中的各個環(huán)節(jié)對流場產(chǎn)生的影響做一個比較全面的介紹和闡述，目的在于對其進(jìn)行全面認(rèn)識和了解，為今后在學(xué)習(xí)和工作中解決遇到的問題打下基礎(chǔ)。1 文獻(xiàn)綜述 鋼的連鑄技術(shù)發(fā)展本世紀(jì)初，中國由鋼材凈進(jìn)口國轉(zhuǎn)為凈出口國，并使鋼產(chǎn)量達(dá)到世界總產(chǎn)量的三分之一。在產(chǎn)能擴(kuò)大的同時，裝備的大型化、現(xiàn)代化及工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，使中國主要大、中型鋼鐵企業(yè)的技術(shù)水平已達(dá)到世界同類鋼廠的水平。由于資源和能源的限制，以及環(huán)境承載量的制約，使中國鋼鐵工業(yè)定位于滿足國內(nèi)市場需求，發(fā)展的主要驅(qū)動力是中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進(jìn)及大型能源、交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。對鋼材數(shù)量及品種、質(zhì)量要求正在不斷提高。為了貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀及走新型工業(yè)化道路，中國要建設(shè)新一代可循環(huán)的鋼鐵流程，使之兼具優(yōu)質(zhì)鋼材生產(chǎn)、高效能源轉(zhuǎn)化及消納社會廢棄物三項(xiàng)基本功育旨。中國鋼鐵工業(yè)在新鋼種研發(fā)、鋼材質(zhì)量提高方面亦取得了令人矚目的成績，使高性能汽車用鋼、管線用鋼、模具鋼、不銹鋼等已基本立足國內(nèi)，有力的支撐了中國裝備制造業(yè)的快速發(fā)展。 連鑄技術(shù)概述連續(xù)鑄鋼技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是鋼鐵冶金生產(chǎn)領(lǐng)域繼氧氣轉(zhuǎn)爐之后又一次意義重大的技術(shù)革命，它對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。 連鑄技術(shù)的發(fā)展連續(xù)鑄鋼技術(shù)發(fā)明已有150多年，現(xiàn)已成為鋼水造塊的主體工藝。世界上先進(jìn)的主要產(chǎn)鋼國家的連鑄比已達(dá)到95%以上。近20年來，我國的連鑄技術(shù)發(fā)展迅猛，在成熟生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用、新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用基礎(chǔ)研究等方面都得到了快速的發(fā)展，連鑄機(jī)保有量和連鑄坯產(chǎn)量己占世界第一。與我國鋼鐵工業(yè)在世界上的地位一樣，我國是一個連鑄生產(chǎn)大國，但不是一個連鑄技術(shù)大國。我國連鑄機(jī)類型齊全，從幾毫米鑄坯的線材鑄機(jī)到寬度超過3m的寬厚板鑄機(jī)，從立式、立彎、直弧及弧形到水平連鑄機(jī)都有。有代表性的主力機(jī)型有直弧型大板坯鑄機(jī)、弧型小方坯鑄機(jī)、弧型大方坯鑄機(jī)和立彎型薄板坯鑄機(jī)。近年來，我國在高效連鑄、薄板坯連鑄、特殊鋼連鑄方面取得了長足的進(jìn)步。目前我國連鑄機(jī)的設(shè)計作業(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90%。板坯連鑄機(jī)的澆注速度一般為1~，薄板坯為4~，120mml20mm方坯為3~4m/min，150mm150mm方坯為2~3m/min。至于設(shè)計產(chǎn)量，大型板坯或薄板坯連鑄機(jī)為100萬t/流，小方坯連鑄機(jī)為12萬t/流左右。某些小方坯(120mm或 150mm)連鑄機(jī)的年產(chǎn)量已超過18萬t/流。我國連鑄生產(chǎn)水平與世界同類指標(biāo)相當(dāng)。近年，我國已引進(jìn)了許多薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線。某些薄板坯連鑄機(jī)的裝備技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。在連鑄新技術(shù)研究開發(fā)方面，進(jìn)行了高效連鑄技術(shù)、近終形連鑄技術(shù)、電磁連鑄技術(shù)、特殊鋼連鑄技術(shù)、連鑄坯凝固控制技術(shù)和雙輥薄帶連鑄技術(shù)等方面的工作。許多連鑄新技術(shù)的研究開發(fā)是在緊跟國際上的發(fā)展。 連鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)連鑄過程是在連續(xù)狀態(tài)下, 鋼液釋放顯熱和潛熱, 并逐漸凝固成一定形狀鑄坯的工藝過程。鋼在這種由液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)變過程中, 體系內(nèi)存在動量、熱量和質(zhì)量的傳輸, 相變、外力和應(yīng)力引起的變形, 這些過程均十分復(fù)雜, 往往耦合進(jìn)行或相互影響。與模鑄—初軋開坯工藝相比,連鑄工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：1．簡化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程, 省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開坯工序, 基建投資可節(jié)省40%,占地面積可減少30%, 操作費(fèi)用可節(jié)省40%, 耐火材料的消耗可減少15% 。2. 提高了金屬收得率, 一方面大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失。 另一方面生產(chǎn)出的鑄坯更接近最終產(chǎn)品形狀, 省去了模鑄工藝的加熱開坯工序,減少了金屬損失, 可提高金屬收得率約9% 。3. 降低了生產(chǎn)過程能耗, 可省去鋼錠開坯均熱爐的燃動力消耗, 可減少 能耗 1/4～1/2。4．提高了生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化水平, 為勞動生產(chǎn)率的提高及企業(yè)的現(xiàn)代化管理升級創(chuàng)造了有利條件。 連鑄生產(chǎn)正常化需要的條件1．完好的設(shè)備狀態(tài)連鑄機(jī)是在極為惡劣的高溫環(huán)境中工作的，鑄坯質(zhì)量的好壞、生產(chǎn)率的高低都受到設(shè)備狀態(tài)的影響。2．完善的煉鋼工藝連鑄和模鑄比較對鋼水的質(zhì)量（溫度、化學(xué)成分等）有更為嚴(yán)格的要求，要定時、定量、定質(zhì)量的向連鑄平臺提供鋼水。3．科學(xué)的管理方法現(xiàn)代化的連鑄由多工序組成，時間性很強(qiáng)的生產(chǎn)作業(yè)線強(qiáng)化生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)，有效的生產(chǎn)組織網(wǎng)絡(luò)是保證連鑄穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。4．高水平的人員素質(zhì)現(xiàn)代化連鑄機(jī)是機(jī)械、電氣、儀表、自動化控制等技術(shù)高密集的設(shè)備 ，液態(tài)的凝固又是很復(fù)雜的相變和傳熱過程，因此一只知識面廣操作技術(shù)和管理水平高、能適應(yīng)連鑄生產(chǎn)和維修的職工隊(duì)伍是必要的做好職工的培訓(xùn)和知識更新、提高連鑄工作者的素質(zhì)是搞好連鑄生產(chǎn)的重要條件。 方坯連鑄概述方坯連鑄機(jī)用于鋼的長材生產(chǎn)，既有性能要求復(fù)雜的各種機(jī)械、設(shè)備制造的結(jié)構(gòu)鋼材，也有產(chǎn)量大而性能相對要求低的建筑鋼材如鋼筋、盤圓等，有的要冷拔成高強(qiáng)度鋼絲。方坯連鑄機(jī)類型多，差別大，其主要差別有：1. 斷面差別大，可從130mm130mm～370mm480mm；2. 方坯連鑄的拉速差別大，～，要求保護(hù)渣的性能有較大差別；3. 小斷面方坯連鑄時，結(jié)晶器液面波動大，不易穩(wěn)定，如保護(hù)渣選擇不當(dāng)，易使鑄坯產(chǎn)生夾渣等缺陷；4. 小斷面方坯結(jié)晶器散熱快，液面溫度低，易發(fā)生結(jié)晶器壁粘渣現(xiàn)象及熔渣易于凝固，鑄坯易產(chǎn)生皺皮、結(jié)疤、重接等缺陷；5. 方坯連鑄與板坯連鑄相比，不易產(chǎn)生表面縱裂紋；6. 澆注水口類型多，有側(cè)出孔的，有下出孔的，有四孔水口的等，有的小方坯不用浸入式水口，無法用保護(hù)渣而用油潤滑。小方坯連鑄一般指斷面尺寸7070～160160mm2，的方坯或與之面積相當(dāng)?shù)钠渌麛嗝嫘螤畹蔫T坯。目前各國生產(chǎn)的小方坯斷面一般在9090～160160 mm2方坯，小于9090 mm2的小方坯的拉速快，澆注難度大，鑄坯質(zhì)量較差，目前已較少生產(chǎn)。小方坯連鑄具有設(shè)備簡單，其建投資省，生產(chǎn)率高，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以小方坯連鑄發(fā)展較快。用小方坯連鑄機(jī)生產(chǎn)普碳鋼鋼筋及棒、線材較為經(jīng)濟(jì)。近年來由于小斷面鑄坯鋼流保護(hù)澆注，電磁攪拌技術(shù)以及計算機(jī)過程控制等的發(fā)展和應(yīng)用，小方坯連鑄機(jī)也可生產(chǎn)合金鋼。當(dāng)前世界能源緊缺，燃料