【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 連鑄工藝及設(shè)備 連鑄工藝 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)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(chǎn)工序，主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包，結(jié)晶器、拉矯機(jī)等。將裝有精煉好鋼水的鋼包運(yùn)至回轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)結(jié)晶器中去。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，它 使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶。拉矯機(jī)與結(jié)晶振動(dòng)裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長(zhǎng)度的板坯。 連鑄自動(dòng)化控制主要有連鑄機(jī)拉坯輥速度控制、結(jié)晶器振動(dòng)頻率的控制、定長(zhǎng)切割控制等控制技術(shù)。 圖 連鑄工藝流程 連鑄工藝設(shè)備 連續(xù)鑄鋼設(shè)備必須適應(yīng)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(jìn)行著一系列比較復(fù)雜的物理化學(xué)變化。連續(xù)鑄鋼具有連續(xù)性強(qiáng)、工藝難度大和工作條件差等特點(diǎn)。連鑄生產(chǎn)對(duì)機(jī)械設(shè)備提出了較高的要求，主要有：應(yīng)具有抗高溫、抗疲勞強(qiáng)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(rùn)滑等。 主體設(shè)備主要有：澆鑄設(shè)備 — 鋼包運(yùn)載設(shè)備、鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包及中間包小車或旋轉(zhuǎn)臺(tái)、結(jié)晶器及振動(dòng)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(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 43 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 放裝置；切割設(shè)備 — 火焰切割機(jī)與機(jī)械剪切機(jī) (擺式剪切機(jī)、步進(jìn)式剪切機(jī)等 )。輔助設(shè)備主要有：出坯及精整設(shè)備 — 輥道、拉 (推 )鋼機(jī)、翻鋼機(jī)、火焰清理機(jī)等；工藝性設(shè)備 — 中間包烘烤裝置、保護(hù)渣供給與結(jié)晶潤(rùn)滑裝置等；自動(dòng)控制與測(cè)量?jī)x表 — 結(jié)晶器被面測(cè)量與顯示系統(tǒng)、過程控制計(jì)算機(jī)、測(cè)溫、測(cè) 重、測(cè)長(zhǎng)、測(cè)速、測(cè)壓等儀表系統(tǒng)。 鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是在連鑄機(jī)澆鑄位置上方用于運(yùn)載鋼包過跨和支承鋼包進(jìn)行澆鑄的設(shè)備。由底座、回轉(zhuǎn)臂、驅(qū)動(dòng)裝置、回轉(zhuǎn)支撐、事故驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和錨固件 6部分組成。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)是連鑄機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一，起著連接上下兩道工序的重要作用。鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)情況基本上包括兩側(cè)無鋼包、單側(cè)有鋼包、兩側(cè)有鋼包三種情況，單個(gè)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(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，起停時(shí)要盡可能減小對(duì)機(jī)械部分的沖擊，為減少中間包液面波動(dòng)和溫降，要縮短旋轉(zhuǎn)時(shí)間。 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。中間包是連鑄機(jī)鋼水包和結(jié)晶器之間鋼水過渡的裝置，用來穩(wěn)定鋼流，減小鋼流對(duì)坯殼的沖刷，以利于非金屬夾雜物上浮，從而提高鑄坯質(zhì)量。中間包是由鋼板焊結(jié)的殼體，其內(nèi)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(shè)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(zhǎng)方形、三角形等。 在連續(xù)鑄造、真空吸鑄、單向結(jié)晶等鑄造方法中，使鑄件成形并迅速凝固結(jié)晶的特種金屬鑄型。結(jié)晶器是連鑄機(jī)的核心設(shè)備之一，直接關(guān)系到連鑄坯的質(zhì)量。 在連鑄工藝中，連鑄機(jī)拉坯輥速度控制是連鑄機(jī)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一，拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產(chǎn)量和質(zhì)量，而拉坯輥電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的性能又在其中發(fā)揮著重要作用。 電磁攪拌器的實(shí)質(zhì)是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力，強(qiáng)化鋼水的運(yùn)動(dòng)。具體地說，攪拌器激發(fā)的交變磁場(chǎng)滲透到鑄坯的鋼水內(nèi) ，就在其中感應(yīng)起電流，該感應(yīng)電流與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)相互作用產(chǎn)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(dòng)鋼水運(yùn)動(dòng)。 滑動(dòng)水口 滑動(dòng)水口是安裝在鋼包底部的裝置，一千多度的鋼水，就是經(jīng)過它進(jìn)入中間包或激振器內(nèi)，滑動(dòng)水口可以隨時(shí)開閉，起到控制鋼溫、調(diào)節(jié)鋼流的作用，保護(hù)著鋼包下面的設(shè)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(dòng)水口機(jī)構(gòu)，從剛性機(jī)構(gòu)發(fā)展到穩(wěn)定的彈性機(jī)構(gòu)，安全性答復(fù)提高?，F(xiàn)在，國(guó)內(nèi)各大鋼廠越來越多地使用先進(jìn)的滑動(dòng)水口，但大多數(shù)是進(jìn)口的，國(guó)產(chǎn)化程度還有待提高。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 43 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 滑動(dòng)水口的工作原理 所謂滑動(dòng)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(jī)械的力量把兩塊板靠緊 ,達(dá)到近乎沒有間隙的程度。通過外部的驅(qū)動(dòng)力量 ,移動(dòng)下滑板 ,使上、下滑板產(chǎn)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(nèi)鋼水 ,下滑板注孔連接下水口磚。當(dāng)上、下注口在移動(dòng)中重合時(shí) ,鋼包內(nèi)鋼水 ,可通過上水口磚、上滑板、下滑板、下水口磚流出 ,進(jìn)行澆注作業(yè)。當(dāng)上、下注孔錯(cuò)開時(shí) ,則注口關(guān)閉 ,澆注作業(yè)停止。由于滑板的移 動(dòng)是和水口連接在一起進(jìn)行的 ,所以稱之為滑動(dòng)水口。 滑動(dòng)水口結(jié)構(gòu) （ 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(dòng)水口的耐材部分 （ 2）配套機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu) ,如圖 。 固定框架 :裝上滑板用 ,固定在鋼包上。 滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu) :連接桿、傳動(dòng)臂 ,把油缸的垂直動(dòng)力轉(zhuǎn)為水平動(dòng)力 ,推動(dòng)下滑板移 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 43 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 動(dòng)。 冷卻機(jī)構(gòu) :由風(fēng)冷管道組成 ,通過冷風(fēng)降低機(jī)構(gòu)的溫度 ,對(duì)彈簧進(jìn)行冷卻 ,防止變形。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) :由電動(dòng)缸或油缸組成。 圖 滑動(dòng)水口的配套機(jī)構(gòu)示意 滑動(dòng)水口的故障分析及改進(jìn)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(dòng)水口系統(tǒng)存在一定缺陷，導(dǎo)致滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使用的可靠性不強(qiáng)，且澆鋼用滑板磚僅使用一次。這不但增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及周轉(zhuǎn)鋼包數(shù)量，而且不利于鋼包溫度的提高， 同時(shí)也造成澆鋼系統(tǒng)耐火材料消耗較高。鑒于此，通過采取改進(jìn)鋼包滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，調(diào)整滑板孔徑和提高滑板質(zhì)量等措施，解決了滑板面使用一次后即出現(xiàn)拉鋼的現(xiàn)象以及時(shí)常出現(xiàn)的滑板刺鋼事故， 實(shí)現(xiàn)了鋼包滑板連用。 （ 1）滑動(dòng)水口系統(tǒng)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(guān)滑板。使用后的滑板侵蝕較嚴(yán)重，滑板面間出現(xiàn)拉鋼現(xiàn)象，不能滿足連用要求。 ② 滑板材質(zhì) 隨著品種鋼量的增加和鋼水質(zhì)量的提高，鋼水冶煉過程中需添加各種合金進(jìn)行處理，導(dǎo)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(shí)，滑板鑄孔邊緣部位的熔損很明顯，呈現(xiàn)很深的 /馬蹄形熔損。 ③ 滑動(dòng)機(jī)構(gòu) 一煉鋼廠滑動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的是 FLK 機(jī)構(gòu)，使用氣體彈簧。其特點(diǎn)是可能會(huì)突然失效， 因 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(huì)發(fā)生刺鋼事故，其可靠性較低。 （ 2）改進(jìn)措 施： ① 滑板的孔徑 根據(jù)理論計(jì)算，決定將滑板孔徑由 50mm 改為 40 mm 和 45 mm，并進(jìn)行了使用試驗(yàn)。試驗(yàn)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(zhì)的選擇 根據(jù)一煉鋼廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，結(jié)合國(guó)內(nèi)外其他煉鋼廠滑板的使用情況，決定對(duì)金屬 氮化物結(jié)合的滑板進(jìn)行試驗(yàn)。該滑板原料以剛 玉為骨料，以金屬鋁粉為基質(zhì)，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(qiáng)體均勻地分散在基體中形成細(xì)晶結(jié)構(gòu)，賦予滑板如下特性 : 利用 A1N 的低膨脹系數(shù)和優(yōu)異熱導(dǎo)率，提高滑板的抗熱震性；生成的 A1N 微小粒子彌散在基質(zhì)中，能阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、裂紋擴(kuò)展，兼有彌散增韌作用；滑板的熱態(tài)強(qiáng)度幾乎與冷態(tài)強(qiáng)度接近，遠(yuǎn)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(dòng)機(jī)構(gòu) 通過考察國(guó)內(nèi)其他鋼廠滑動(dòng)機(jī)構(gòu)使用情況，一煉鋼廠決定用正泰 LSG70 150A1 機(jī)構(gòu)代替 FLK 機(jī)構(gòu)。由于一煉鋼廠原 FLK 機(jī)構(gòu)與正泰 LSG70 150A1 機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)不配套，不能滿足 LSG70 150A1 機(jī)構(gòu)要求。為此，特地設(shè)計(jì)了新的液壓缸，使行程及液壓站的壓強(qiáng)均符合正泰 LSG70 150A1 機(jī)構(gòu)的要求；并且將機(jī)構(gòu)連桿進(jìn)行了改造，使用剛性連桿替代萬向節(jié)連桿。改換后的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于正泰 LSG70 150A1 機(jī)構(gòu)板間壓力大，滑 板結(jié)合緊密，可較好地保證使用時(shí)的可靠性。 國(guó)內(nèi)外滑動(dòng)水口比較 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的滑動(dòng)水口雖然品種很多，并且也出口到國(guó)外，但并不代表國(guó)內(nèi)水平與國(guó)外相接近，二者主要區(qū)別在以下幾方面 : （ 1）材質(zhì)不同。由于滑動(dòng)水口是在 400℃高溫下使用，對(duì)材質(zhì)要求很高。而國(guó)外生產(chǎn)的鋼材比國(guó)內(nèi)的好得多，成份也不一樣，我國(guó)生產(chǎn)的滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu)，采用國(guó)產(chǎn)的普通材質(zhì)。所以國(guó)內(nèi)的滑動(dòng)水口使用一段時(shí)間后，變形要比國(guó)外嚴(yán)重。 （ 2）加工不同。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)基本上用普通機(jī)床，完全由人力控制，加工公差由人為因素決定。而國(guó)外大多采用先 進(jìn)機(jī)床，加工公差由機(jī)床本身來控制。目前，溫冶公司已購進(jìn)了數(shù)控機(jī)床及其它高精度機(jī)床，生產(chǎn)出一批高質(zhì)量的產(chǎn)品，出口美國(guó)，獲得好評(píng)。 （ 3）毛坯質(zhì)量不同。國(guó)內(nèi)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(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 43 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊