【文章內容簡介】 ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 連鑄工藝及設備 連鑄工藝 轉爐生產出來的鋼水經過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產工序，主要設備包括回轉臺、中間包，結晶器、拉矯機等。將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉臺，回轉臺轉動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心設備之一，它 使鑄件成形并迅速凝固結晶。拉矯機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。 連鑄自動化控制主要有連鑄機拉坯輥速度控制、結晶器振動頻率的控制、定長切割控制等控制技術。 圖 連鑄工藝流程 連鑄工藝設備 連續(xù)鑄鋼設備必須適應高溫鋼水由液態(tài)變成液 固態(tài)，又變成固態(tài)的全過程。其間進行著一系列比較復雜的物理化學變化。連續(xù)鑄鋼具有連續(xù)性強、工藝難度大和工作條件差等特點。連鑄生產對機械設備提出了較高的要求，主要有：應具有抗高溫、抗疲勞強度的性能和足 夠的剛度，制造和安裝精度要高，易于維修和快速更換，要有充分的冷卻和良好的潤滑等。 主體設備主要有：澆鑄設備 — 鋼包運載設備、鋼包回轉臺、中間包及中間包小車或旋轉臺、結晶器及振動裝置、二次冷卻裝置、拉矯裝置、引錠桿、脫錠與引錠桿存 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 43 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 放裝置；切割設備 — 火焰切割機與機械剪切機 (擺式剪切機、步進式剪切機等 )。輔助設備主要有：出坯及精整設備 — 輥道、拉 (推 )鋼機、翻鋼機、火焰清理機等；工藝性設備 — 中間包烘烤裝置、保護渣供給與結晶潤滑裝置等；自動控制與測量儀表 — 結晶器被面測量與顯示系統、過程控制計算機、測溫、測 重、測長、測速、測壓等儀表系統。 鋼包回轉臺是在連鑄機澆鑄位置上方用于運載鋼包過跨和支承鋼包進行澆鑄的設備。由底座、回轉臂、驅動裝置、回轉支撐、事故驅動控制系統、潤滑系統和錨固件 6部分組成。鋼包回轉臺是連鑄機的關鍵設備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉臺的回轉情況基本上包括兩側無鋼包、單側有鋼包、兩側有鋼包三種情況，單個鋼包重量已超過 140 噸。無論在何種情況下，都要保證鋼包回轉臺旋轉平穩(wěn)，定位準確，起停時要盡可能減小對機械部分的沖擊，為減少中間包液面波動和溫降，要縮短旋轉時間。 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晶器中去。中間包是連鑄機鋼水包和結晶器之間鋼水過渡的裝置，用來穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對坯殼的沖刷，以利于非金屬夾雜物上浮，從而提高鑄坯質量。中間包是由鋼板焊結的殼體，其內襯有隔熱層；永久層和工作層，近年來為提高中間包使用壽命，在工作層上噴涂一層 10~30mm 厚的堿性耐火材料涂層。為了鋼水保溫，在上部設置有中間包蓋。中間包容量一般取鋼包容量的20%~40%，為了多爐連澆，中間包容量還必須大于更換鋼包期間澆注的鋼 水量。中間包鋼水深度為 600~1000mm。中間包形狀有長方形、三角形等。 在連續(xù)鑄造、真空吸鑄、單向結晶等鑄造方法中，使鑄件成形并迅速凝固結晶的特種金屬鑄型。結晶器是連鑄機的核心設備之一，直接關系到連鑄坯的質量。 在連鑄工藝中，連鑄機拉坯輥速度控制是連鑄機的三大關鍵技術之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產量和質量，而拉坯輥電機驅動裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。 電磁攪拌器的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強化鋼水的運動。具體地說，攪拌器激發(fā)的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內 ，就在其中感應起電流，該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力，電磁力是體積力，作用在鋼水體積元上，從而能推動鋼水運動。 滑動水口 滑動水口是安裝在鋼包底部的裝置，一千多度的鋼水，就是經過它進入中間包或激振器內，滑動水口可以隨時開閉，起到控制鋼溫、調節(jié)鋼流的作用，保護著鋼包下面的設備和操作人員的安全。從塞棒式控制鋼流開始，逐步開始發(fā)展到裝在包外的滑動水口機構，從剛性機構發(fā)展到穩(wěn)定的彈性機構，安全性答復提高?，F在，國內各大鋼廠越來越多地使用先進的滑動水口，但大多數是進口的，國產化程度還有待提高。 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 43 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 滑動水口的工作原理 所謂滑動水口 ,就是利用安裝在鋼包底部鐵殼外面的兩塊用耐火材料制成的平板 (上面的稱上滑板 ,下面的稱下滑板 ),并依靠機械的力量把兩塊板靠緊 ,達到近乎沒有間隙的程度。通過外部的驅動力量 ,移動下滑板 ,使上、下滑板產生平行位移 ,由于上、下滑板上都有同樣大小的注孔 ,且上滑板注孔連接上水口磚 ,直通鋼包內鋼水 ,下滑板注孔連接下水口磚。當上、下注口在移動中重合時 ,鋼包內鋼水 ,可通過上水口磚、上滑板、下滑板、下水口磚流出 ,進行澆注作業(yè)。當上、下注孔錯開時 ,則注口關閉 ,澆注作業(yè)停止。由于滑板的移 動是和水口連接在一起進行的 ,所以稱之為滑動水口。 滑動水口結構 （ 1）耐火材料部分 以福州中鋼公司使用的 GZHS50120為例 ,如圖 1所示 ,由座磚、上水口座、上滑板、下滑板、下水口磚組成。 圖 滑動水口的耐材部分 （ 2）配套機構部分 為把上述耐材部分固定安裝在鋼包底部 ,因而需要配套機構 ,如圖 。 固定框架 :裝上滑板用 ,固定在鋼包上。 滑動框架 :裝下滑板用 ,用來平行位移。 開閉框架 :連接固定框架 ,托起滑動框架 ,施加面壓 ,安裝下水口磚。 下水口頂座 :托起下水口磚 ,將下水口磚與下滑 板頂緊。 防熱罩、防濺板 :防止鋼水飛濺和熱輻射。 傳動機構 :連接桿、傳動臂 ,把油缸的垂直動力轉為水平動力 ,推動下滑板移 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 43 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 動。 冷卻機構 :由風冷管道組成 ,通過冷風降低機構的溫度 ,對彈簧進行冷卻 ,防止變形。 驅動機構 :由電動缸或油缸組成。 圖 滑動水口的配套機構示意 滑動水口的故障分析及改進措施 以唐山鋼鐵公司為例 由于唐山鋼鐵公司一煉鋼廠原用滑動水口系統存在一定缺陷，導致滑動機構使用的可靠性不強，且澆鋼用滑板磚僅使用一次。這不但增加了工人的勞動強度及周轉鋼包數量，而且不利于鋼包溫度的提高， 同時也造成澆鋼系統耐火材料消耗較高。鑒于此，通過采取改進鋼包滑動機構，調整滑板孔徑和提高滑板質量等措施，解決了滑板面使用一次后即出現拉鋼的現象以及時常出現的滑板刺鋼事故， 實現了鋼包滑板連用。 （ 1）滑動水口系統存在的問題： ① 滑板孔徑 一煉鋼供小方坯用鋼包滑板直徑 50 mm，因直徑較大，在澆鋼過程中需多次開關滑板。使用后的滑板侵蝕較嚴重，滑板面間出現拉鋼現象，不能滿足連用要求。 ② 滑板材質 隨著品種鋼量的增加和鋼水質量的提高，鋼水冶煉過程中需添加各種合金進行處理，導致鋼水中 [ Ca]、 [M n]和鋼渣中 Cao、 MnO 含量增加。使用鋁碳或鋁鋯碳滑板澆鑄這些鋼種時，滑板鑄孔邊緣部位的熔損很明顯，呈現很深的 /馬蹄形熔損。 ③ 滑動機構 一煉鋼廠滑動機構采用的是 FLK 機構，使用氣體彈簧。其特點是可能會突然失效， 因 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 43 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 此，每次使用后要冷卻試壓再使用。如果連用，一旦失效就會發(fā)生刺鋼事故，其可靠性較低。 （ 2）改進措 施： ① 滑板的孔徑 根據理論計算，決定將滑板孔徑由 50mm 改為 40 mm 和 45 mm，并進行了使用試驗。試驗證明 : 45 mm 孔徑滑板既能滿足通鋼量要求，又能滿足滑板連用的要求，最終確定方坯用鋼包滑板孔徑為 45mm。 ② 材質的選擇 根據一煉鋼廠生產的實際情況，結合國內外其他煉鋼廠滑板的使用情況，決定對金屬 氮化物結合的滑板進行試驗。該滑板原料以剛 玉為骨料，以金屬鋁粉為基質，添加適宜的添加劑?；旌狭显谶m宜的溫度下使金屬鋁熔融并適度氮化燒成。燒成滑板以剛玉為骨架，金屬鋁形成連續(xù)薄膜包裹在顆粒的周圍 ,A1N 作為增強體均勻地分散在基體中形成細晶結構，賦予滑板如下特性 : 利用 A1N 的低膨脹系數和優(yōu)異熱導率，提高滑板的抗熱震性；生成的 A1N 微小粒子彌散在基質中，能阻礙位錯運動、裂紋擴展，兼有彌散增韌作用；滑板的熱態(tài)強度幾乎與冷態(tài)強度接近，遠高于鋁碳及鋁鋯碳滑板的。這有利于提高滑板的使用性能，并大大增加了滑板的抗侵蝕能力及抗沖刷能力。 ③ 改換滑動機構 通過考察國內其他鋼廠滑動機構使用情況，一煉鋼廠決定用正泰 LSG70 150A1 機構代替 FLK 機構。由于一煉鋼廠原 FLK 機構與正泰 LSG70 150A1 機構液壓系統不配套，不能滿足 LSG70 150A1 機構要求。為此，特地設計了新的液壓缸，使行程及液壓站的壓強均符合正泰 LSG70 150A1 機構的要求；并且將機構連桿進行了改造，使用剛性連桿替代萬向節(jié)連桿。改換后的滑動機構，由于正泰 LSG70 150A1 機構板間壓力大，滑 板結合緊密，可較好地保證使用時的可靠性。 國內外滑動水口比較 國內生產的滑動水口雖然品種很多，并且也出口到國外，但并不代表國內水平與國外相接近，二者主要區(qū)別在以下幾方面 : （ 1）材質不同。由于滑動水口是在 400℃高溫下使用，對材質要求很高。而國外生產的鋼材比國內的好得多，成份也不一樣，我國生產的滑動水口機構，采用國產的普通材質。所以國內的滑動水口使用一段時間后，變形要比國外嚴重。 （ 2）加工不同。國內生產基本上用普通機床，完全由人力控制，加工公差由人為因素決定。而國外大多采用先 進機床，加工公差由機床本身來控制。目前，溫冶公司已購進了數控機床及其它高精度機床，生產出一批高質量的產品，出口美國，獲得好評。 （ 3）毛坯質量不同。國內的毛坯，尤其是鑄件毛坯，其熱處理工藝、外觀 安徽工業(yè)大學 畢業(yè)設計（論文）說明書 共 43 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊