課程設(shè)計(jì)---年產(chǎn)量200萬(wàn)噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、<p>　　專(zhuān) 業(yè) 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題目：年產(chǎn)量200萬(wàn)噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　班 級(jí)：材控XXX</p><p>　　學(xué) 號(hào)：XXXXXXXX</p><p>　　姓 名：XXX</p><p>　　學(xué) 院：材料科學(xué)與工程學(xué)院</p>

2、;<p>　　專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：材料成型及控制工程</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：XXX</b></p><p>　　201X年XX月XX日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、緒論2</b></p><

3、;p>　　二、產(chǎn)品大綱及生產(chǎn)工藝流程4</p><p><b>　　1.產(chǎn)品大綱4</b></p><p>　　2.生產(chǎn)工藝流程4</p><p>　　三、連鑄機(jī)設(shè)備參數(shù)的計(jì)算5</p><p>　　1.連鑄機(jī)類(lèi)型選擇5</p><p>　　2.連鑄機(jī)流數(shù)6</

4、p><p>　　3.中間包容量6</p><p><b>　　4.設(shè)備清單7</b></p><p>　　四、連鑄主要工藝參數(shù)11</p><p>　　1.澆注溫度11</p><p>　　2.澆注時(shí)間11</p><p><b>　　3.拉速

5、12</b></p><p>　　4.連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度12</p><p>　　5.結(jié)晶器長(zhǎng)度13</p><p>　　6.鑄機(jī)的弧形半徑13</p><p>　　7.匹配系數(shù)計(jì)算13</p><p>　　五、金屬平衡圖15</p><p>　　六、連鑄機(jī)主要性能

6、參數(shù)16</p><p>　　1.連澆爐數(shù)16</p><p>　　2.澆注周期16</p><p>　　3.連鑄機(jī)的作業(yè)率αp16</p><p>　　4.金屬收得率17</p><p>　　5.連鑄機(jī)生產(chǎn)能力17</p><p>　　6.生產(chǎn)能力校核18</p

7、><p>　　七、參考文獻(xiàn)19</p><p><b>　　工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　一、學(xué)生姓名：XXX 學(xué)號(hào)：XXXXXXXX</p><p>　　二、題目：年產(chǎn)量200萬(wàn)噸板坯連鑄生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)</p><p>

8、;　　已知：1. 某鋼鐵廠擬新建一板坯連鑄車(chē)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：0.20~0.55，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：≤

9、0.05，Cr：≤0.30，Ni：≤0.30，Cu：≤0.30。2. 鑄坯規(guī)格為：200,270mm×1800,2100mm(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。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1. 編寫(xiě)產(chǎn)品大綱，制定典型產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程。</p><p&

10、gt;　　2. 確定連鑄設(shè)備參數(shù)，如連鑄機(jī)的類(lèi)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。</p><p>　　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。</p><p>　　4. 編制金屬平衡圖。</p><p>　　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。</

11、p><p>　　6. 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　四、日程安排</b></p><p>　　1. 2011.12.30～2011.12.31 查閱國(guó)內(nèi)外技術(shù)資料，制定總體工藝方案；</p><p>　　2. 2012.01.01～2012.01.10 連鑄工藝設(shè)計(jì)；</p>

12、;<p>　　3. 2012.01.11～2012.01.12 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；</p><p>　　4. 2012.01.13 答辯。</p><p><b>　　五、參考書(shū)目</b></p><p>　　[1] 陳家祥主編. 連續(xù)鑄鋼手冊(cè). 冶金工業(yè)出版社.1991.12.<

13、/p><p>　　[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.</p><p>　　[3] 《中國(guó)冶金報(bào)》社編. 連續(xù)鑄鋼500問(wèn). 冶金工業(yè)出版社. 2002.6.</p><p>　　[4] 李慧主編. 鋼鐵冶金概論. 冶金工業(yè)出版社.1993.11.</p><p>　　[5] 陳雷. 連續(xù)鑄鋼. 冶金工業(yè)出

14、版社. 1994.5.</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　連鑄即為連續(xù)鑄鋼（Continuous Steel Casting）的簡(jiǎn)稱(chēng)。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類(lèi)鋼鐵產(chǎn)品過(guò)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

15、得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　使鋼水不斷地通過(guò)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

16、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(chēng)連續(xù)鑄軋。</p><p>　　由于連鑄簡(jiǎn)化了煉鋼鑄錠及軋鋼開(kāi)坯加工工序，每噸鋼可節(jié)約能量（0.15～0.25）×10千卡,如進(jìn)一步解決鑄坯和成材軋機(jī)的合理配合問(wèn)題，熱送直接成材，還可進(jìn)一步節(jié)約能源。</p><p>　　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)

17、粒的表面凝固層，沒(méi)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(kāi)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?xún)?nèi)，這是模鑄鋼錠無(wú)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。</p><p>　　當(dāng)然，連鑄技術(shù)也有其缺陷。在澆鑄生產(chǎn)過(guò)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)，

18、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(jiàn)。</p><p>　　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(kāi)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(guò)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(kāi)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

19、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(wàn)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120～200毫米方坯，700～2300毫米寬板坯。</p><p>　　80年代在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已有不少電爐車(chē)間實(shí)現(xiàn)了全連鑄化,新建大型轉(zhuǎn)爐車(chē)間也有全連鑄的。澆鑄的鋼種在19

20、70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(mén)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560×40

21、0毫米,最小為50×50毫米,實(shí)際生產(chǎn)中常控制在100×100毫米以上；圓坯最大為φ450毫米，最小為φ40毫米。</p><p>　　由于連鑄的種種優(yōu)勢(shì)，它是最近幾十年來(lái)鋼鐵行業(yè)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)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。</p><p>　　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(chē)間設(shè)

22、計(jì)論文。</p><p><b>　　以上。</b></p><p>　　產(chǎn)品大綱及生產(chǎn)工藝流程</p><p><b>　　產(chǎn)品大綱</b></p><p><b>　　1)生產(chǎn)規(guī)模</b></p><p>　　計(jì)劃年產(chǎn)合格鑄坯：200萬(wàn)噸/年<

23、/p><p>　　2)產(chǎn)品分類(lèi)（見(jiàn)表1）</p><p>　　表1 產(chǎn)品規(guī)格及分類(lèi)</p><p><b>　　生產(chǎn)工藝流程</b></p><p>　　本連鑄車(chē)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(chē)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

24、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(hù)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(chē)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(chē)間成品外運(yùn)。</p><p>　　生產(chǎn)工藝流程如下圖：</p><

25、;p>　　連鑄機(jī)設(shè)備參數(shù)的計(jì)算</p><p><b>　　連鑄機(jī)類(lèi)型選擇</b></p><p>　　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。</p><p>　　立式連鑄機(jī)從中間包

26、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(chē)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(wú)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)20~46m，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(guò)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。

27、</p><p>　　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(guò)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(guò)渡機(jī)型。</p><p>　　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

28、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(lái)，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。</p><p>　　弧形連鑄機(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

29、；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。</p><p>　　弧形連鑄機(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。</p><p>　　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2~3m，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

30、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。</p><p>　　橢圓形連鑄機(jī)又稱(chēng)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。</p><p>　　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

31、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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　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(guò)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~

32、1/16、另外，鑄坯無(wú)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(kāi)始進(jìn)行了大量的研究和工業(yè)試驗(yàn)工作。</p><p>　　本車(chē)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。 </p><p>　　另，參

33、考相關(guān)企業(yè)車(chē)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

34、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)。</p><p><b>　　連鑄機(jī)流數(shù)</b></p><p>　　連鑄機(jī)流數(shù)n可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　n = </b></p><p><b>　　式中：</b></p>

35、<p><b>　　n：連鑄機(jī)流數(shù)；</b></p><p>　　Q0：鋼包實(shí)際容量，t；</p><p>　　Tmax：鋼包澆鑄時(shí)間，min；</p><p>　　F：鑄坯斷面積，m2；</p><p>　　vc：拉坯速度，m／min；</p><p>　　γ：鑄坯密度，7.8 t

36、／m3。</p><p>　　計(jì)算條件：Q0=100t，Tmax =60min，F(xiàn)1=0.200×1.600m2，F(xiàn)2=0.270×1.600m2，F(xiàn)3=0.200×2.100m2，F(xiàn)4=0.270×2.100m2，vc=1.0m/min； </p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)有：</b></p><p&g

37、t;　　N1=200/(60*7.8*0.200*1.600*1.0)=0.67 流</p><p>　　N2=200/(60*7.8*0.200*2.100*1.0)=0.51 流</p><p>　　N3=200/(60*7.8*0.270*1.600*1.0)=0.44 流</p><p>　　N4=200/(60*7.8*0.270*2.100*1.0)=0

38、.38 流</p><p>　　因此，取流數(shù)為n=1 流。</p><p><b>　　中間包容量</b></p><p>　　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(lái)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：</p><p>　　1) 分流作用。對(duì)于多流連鑄機(jī)，由

39、多水口中間包對(duì)鋼液進(jìn)行分流。</p><p>　　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。</p><p>　　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(guò)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(lái)穩(wěn)定鋼液澆鑄過(guò)程，減小鋼流對(duì)結(jié)晶器凝固坯殼的沖刷。</p><p>　　4) 保護(hù)作

40、用。通過(guò)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。</p><p>　　5) 清楚雜質(zhì)作用。中間包作為鋼液凝固之前所經(jīng)過(guò)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：</p><p>　　1)使鋼

41、水在中間包內(nèi)溫降速度小，可達(dá)0.3℃／min。</p><p>　　2)使夾雜充分上浮保證大型夾雜物不近入結(jié)晶器內(nèi)。</p><p>　　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(guò)大，中間包小車(chē)、臺(tái)車(chē)及傾翻設(shè)備過(guò)大，則修建、砌包、烘烤、費(fèi)用都將加大。</p><p>　　按照設(shè)計(jì)要求，采用容量為5.0t 的中間包。</p

42、><p><b>　　設(shè)備清單</b></p><p><b>　　連鑄主要工藝參數(shù)</b></p><p><b>　　澆注溫度</b></p><p>　　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％+30

43、P％+25S％+5Ca％+4Ni％+2Mo％+ 2V％+ 1.5Cr％）根據(jù)此公式可算得</p><p>　　16MnR 鋼凝固溫度為：TL（16MnR）=1506.5℃</p><p>　　Q195 鋼凝固溫度為：TL（Q195 ）=1507.7℃</p><p>　　澆注溫度等于各鋼種的液相線溫度加上鋼水過(guò)熱度，即：</p><p>　　

44、T澆= TL+ΔT0</p><p>　　其中ΔT0為鋼種的過(guò)熱度。對(duì)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。</p><p>　　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(mǎn)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

45、況要嚴(yán)格管理。</p><p><b>　　澆注時(shí)間</b></p><p>　　鋼包最大允許澆注時(shí)間可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Tmax：每包鋼水最大允許澆注時(shí)間，min；</p><p>　　Q0：鋼包容量，t；<

46、/p><p><b>　?。嘿|(zhì)量系數(shù)。</b></p><p>　　帶入數(shù)據(jù)得：Tmax=60min。</p><p>　　每包鋼水的澆注時(shí)間，其計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　tm：每包鋼水的澆注時(shí)間，min；</p>

47、<p>　　Q0：鋼包容量，t；</p><p>　　γ：帶液芯鋼坯的密度，取7.6t/m³；</p><p><b>　　d：板坯厚度，m；</b></p><p><b>　　W：板坯寬度，m；</b></p><p>　　V：拉坯速度，m/min；</p>

48、<p><b>　　n：流數(shù)。</b></p><p>　　將n=1帶入上式可得各尺寸板坯澆筑時(shí)間如表4所示：</p><p>　　表2 板坯澆注時(shí)間表</p><p>　　綜合考慮各尺寸板坯產(chǎn)量，得：</p><p>　　tm =0.25(tm1+ tm2+tm3+tm4)=31.5min</p>

49、<p>　　取tm=30min，以上各數(shù)據(jù)均小于Tmax，因此數(shù)據(jù)有效</p><p><b>　　拉速</b></p><p>　　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。</p><p>　　(1)最大拉速vmax：按最大斷面計(jì)算最大

50、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=26mm·min-0.5，vmax=1.4m/min。</p><p>　　(2)工作拉速vm：vm一般由經(jīng)驗(yàn)公式得出：</p><p><b>　　vm=f/D</b></p><p>　　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350～500，這里取40

51、0。</p><p>　　D——鑄坯厚度，mm；</p><p>　　A——鑄坯橫斷面面積，mm2；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得計(jì)算結(jié)果分別為2m/min和1.48m/min。</p><p>　　由于不得超過(guò)最大拉速，取vm=1.0m。</p><p><b>　　連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度</b>&l

52、t;/p><p><b>　　Lc=</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Lc：連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度，m；</p><p>　　D：鑄坯厚度，mm；</p><p>　　取D為最大值270mm，帶入上式，Lc=m=26.96m</p>

53、<p>　　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(chēng)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：</p><p>　　LB=1.1×Lc=29.67m≈30m</p><p>　　取結(jié)晶器長(zhǎng)度LB=30m</p><p><b>　　結(jié)晶器長(zhǎng)度</b></p&

54、gt;<p>　　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700~900mm。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(guò)長(zhǎng)的結(jié)晶器無(wú)益于凝殼的增厚，故沒(méi)有必要把結(jié)晶器設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)?，F(xiàn)選結(jié)晶器長(zhǎng)度為700mm。</p><p>　　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

55、厚度為：</p><p><b>　　δ=k=k</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　δ：結(jié)晶器出口處凝殼厚度，mm；</p><p>　　k：凝固系數(shù)，取26mm/min0.5；</p><p>　　t：凝固時(shí)間，min；</p&g

56、t;<p>　　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80~100mm，現(xiàn)取600mm；</p><p>　　v：拉坯速度，取1000mm/min；</p><p><b>　　帶入數(shù)據(jù)，有：</b></p><p><b>　　t==0.6min</b></p>

57、<p>　　δ= 26×=20.14mm</p><p>　　對(duì)板坯結(jié)晶器而言，出口處坯殼厚度應(yīng)為15~20mm，計(jì)算結(jié)構(gòu)符合要求</p><p><b>　　鑄機(jī)的弧形半徑</b></p><p>　　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

58、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。</p><p>　　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：</p><p>　　對(duì)板坯連鑄機(jī)，有R=(40~50)D</p><p>　　對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼和高合金鋼，有R=(40~50)D</p><p>　　

59、當(dāng)D=200mm時(shí)，R=8000~10000mm；當(dāng)D=270mm時(shí)，R=10800~13500mm。綜合二者考慮，取R=10000mm=10m。</p><p><b>　　匹配系數(shù)計(jì)算</b></p><p>　　連鑄機(jī)與轉(zhuǎn)爐的匹配數(shù)量關(guān)系如下式所示：</p><p><b>　　式中：</b></p>

60、<p>　　tm：每包鋼水澆注時(shí)間，min；</p><p>　　T：冶煉時(shí)間，min，本車(chē)間為40min；</p><p><b>　　k：匹配系數(shù)。</b></p><p>　　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。</p><p><

61、b>　　金屬平衡圖</b></p><p><b>　　連鑄機(jī)主要性能參數(shù)</b></p><p><b>　　連澆爐數(shù)</b></p><p>　　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(kāi)澆次數(shù)的比值，它反映了連鑄機(jī)的作業(yè)能力。</p&g

62、t;<p>　　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%。</p><p>　　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19

63、85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(guò)246爐，澆鋼39360噸；日本另一板坯連鑄機(jī)1989年曾連澆625爐。</p><p>　　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

64、8.57爐。</p><p>　　考慮到15年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，本車(chē)間單流板坯連鑄機(jī)連澆數(shù)取4。</p><p><b>　　澆注周期</b></p><p>　　因?yàn)檗D(zhuǎn)爐數(shù)多于鑄機(jī)數(shù)，，本車(chē)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(lái)說(shuō)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。

65、</p><p>　　在這種情況下，澆注周期Tcc按下式計(jì)算：</p><p>　　Tcc=ntm+tp，min</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　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(kāi)澆的間隔，一般方坯連鑄機(jī)為15~18min，板坯連鑄機(jī)為25~44min，本車(chē)間取30m

66、in</p><p>　　帶入數(shù)據(jù)得Tcc=160min</p><p><b>　　連鑄機(jī)的作業(yè)率αp</b></p><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><p>　　αp=×100%=×100%</p><p&g

67、t;<b>　　式中：</b></p><p>　　αp：連鑄機(jī)的作業(yè)率，%；</p><p>　　T1：連鑄機(jī)年準(zhǔn)備工作時(shí)間，h；</p><p>　　T2：連鑄機(jī)年澆注時(shí)間，h；</p><p>　　T3：連鑄機(jī)年非作業(yè)時(shí)間，h；</p><p>　　T0：年日歷時(shí)間，8760h；</p

68、><p><b>　　檢修等時(shí)間見(jiàn)下表:</b></p><p>　　表3 非工作時(shí)間明細(xì)</p><p>　　根據(jù)上表，年作業(yè)率取αp=80%。</p><p><b>　　金屬收得率</b></p><p>　　連鑄過(guò)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

69、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(lái)說(shuō)，多爐連澆是提高金屬收得率的主要措施。</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Y1：鑄坯成坯率，%；</p><p>　　W1：未經(jīng)檢驗(yàn)精整的鑄坯量，t；</p><p><b>　　G：鋼水質(zhì)量，t；</b&g

70、t;</p><p>　　Y2：鑄坯合格率，%；</p><p>　　W2：合格鑄坯量，t；</p><p>　　K：連鑄坯收得率，%。</p><p><b>　　本車(chē)間取k=97%</b></p><p><b>　　連鑄機(jī)生產(chǎn)能力</b></p><

71、p>　　連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力Pcc</p><p><b>　　多爐澆注時(shí)： </b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　Pcc：連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力，t/min或t/h；</p><p>　　Q0：鋼包容量，t；</p><p>

72、;　　t1：準(zhǔn)備時(shí)間，min；</p><p>　　t2：?jiǎn)螤t澆注時(shí)間，min；</p><p><b>　　n：連澆爐數(shù)。</b></p><p>　　帶入數(shù)據(jù)有：Pcc=2.1t/min</p><p>　　連鑄機(jī)年產(chǎn)量P可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　式中：</b

73、></p><p>　　P：連鑄機(jī)年生產(chǎn)合格鑄坯產(chǎn)量，t；</p><p>　　ty：連鑄機(jī)的年工作時(shí)間，min或h；</p><p>　　αp：連鑄機(jī)的年作業(yè)率，%；</p><p>　　k：連鑄機(jī)年收得率，%；</p><p>　　Pcc：連鑄機(jī)單位時(shí)間的生產(chǎn)能力，t/min或t/h。</p>

74、<p>　　帶入數(shù)據(jù)有：P=844784.6t/a</p><p>　　因此車(chē)間需要3臺(tái)連鑄機(jī)與3臺(tái)轉(zhuǎn)爐配合。</p><p><b>　　生產(chǎn)能力校核</b></p><p>　　拉坯速度為vc=1m/min，則每臺(tái)鑄機(jī)每年拉坯量為：</p><p>　　P=T×Vc×W×D&#

75、215;γ</p><p>　　取每一項(xiàng)的最小值帶入，得：</p><p>　　P=1035141.1t/a</p><p>　　由上可知，拉坯速度較大，3臺(tái)鑄機(jī)能滿(mǎn)足年產(chǎn)量200 萬(wàn)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。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>&l

76、t;p>　　[1]陳家祥主編.連續(xù)鑄鋼手冊(cè).冶金工業(yè)出版社.1991.12.</p><p>　　[2]王雅貞,張巖,劉術(shù)國(guó)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.</p><p>　　[3]蔡開(kāi)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.</p><p>　　[4]陳雷主編.連續(xù)鑄鋼.冶金工業(yè)出版社.1994.5.

77、</p><p>　　[5] 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.</p><p>　　[6] 《中國(guó)冶金報(bào)》社編. 連續(xù)鑄鋼500問(wèn). 冶金工業(yè)出版社. 2002.6.</p><p>　　[7] 李慧主編. 鋼鐵冶金概論. 冶金工業(yè)出版社.1993.11.</p><p>　　[8]史宸興主編.實(shí)用連鑄冶金

78、技術(shù).冶金工業(yè)出版社.1998.6.</p><p>　　[9]干勇主編.煉鋼-連鑄新技術(shù)800問(wèn).冶金工業(yè)出版社.2003.9.</p><p>　　[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.</p><p>　　[11]王建軍,包燕平,曲英著.中間包冶金學(xué).冶金工業(yè)出版社.2001.4.</p>