钢铁冶金——连铸机主要参数的确定

1.铸坯断面
铸坯断面尺寸规格是确定连铸机机型和功能的设计依 据，铸坯断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材 产品规格和产品质量等因素的制约。
铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围：
小方坯：70×70～160×160 大方坯：200×200 ～ 450×450 矩形坯：100×150 ～ 400×560
板坯：150×600 ～ 300×2640 圆坯：Φ80 ～ Φ450
普通碳钢、低碳钢： 1.5 ~ 2%
将此值代入，则有： R 25 ~ 33.3 H
2) 校核铸坯是否完全凝固：.
铸坯中线距离 Lc 有：
Lc
2
R
H 2
lm 2
( lm：结晶器有效长度)
为使铸坯进入矫直区时全部凝固，必须有： Lc >Le
即：
R
2
H 2k
2
V
lm 2
H 2
2.液心矫直弧形半径的计算
1.固相矫直时连铸机弧形半径计算
固相矫直：
在矫直区铸坯必须全部凝固，在此条件下矫 直称固相矫直。
在确定铸机弧形半径时，必须满足条件：
（1）铸坯由矫直而产生的应变不应超过许用值； （2）在矫直区必须全部凝固；
1) 由应变确定铸机半径：
则有：
R
0.5H
；
(m)
1
式中： ：固相矫直许用应变。主要取决于浇铸钢种、 1 铸坯温度及对铸坯表面质量多要求等。
式中： lm：为结晶器有效长度。
将 t0 带入有：
v
k
2
lm
若取： [ ] （ ：为安全坯壳厚度）
则最大拉坯速度为：
k 2
vmax lm
安全坯壳厚度通常为：
方坯： 10mm
板坯、扁坯： 15 ~ 20mm
4.连铸机弧形半径
连铸机弧形半径指铸机的外弧半径。
当铸机弧形半径大时，铸机高度增加，重量增加； 当铸机弧形半径小时，铸机尺寸、重量变小，但过 小的弧形半径在矫直时由于延伸率过大而产生裂纹。 因此，铸机弧形半径大小应针对不同的铸坯断面，浇 铸的钢种等因素，选择最佳半径，其值大小可根据理 论计算来确定。
T1：浇铸周期的时间
2.连浇炉数：
一般设计采用连浇炉数为3-4炉。
3.浇注时间 ：S
S
G
BD
vN
式中：G: 平均每炉产钢量；t B、D：铸坯宽度、厚度； ρ：铸坯密度； v：拉坯速度；m/min N：流数
4：连铸机流数 n ：
为了把一包钢水在规定时间内浇完，有时需 同时浇几根钢坯，钢坯的根数即铸机的流数。
n G
T S v
式中：G: 钢包容量；t T：钢包允许的浇注时间；min S：铸坯断面积； m2 v：拉坯速度；m/min γ：铸坯比重；t/m3
二：弧形铸机参数计算
主要设计参数有：
铸坯断面、冶金长度、拉坯速度、 铸机弧形半径、连铸机流数等。
是铸机机械设备设计的主要依据，是决定设 备性能和尺寸的基本因素。
2
若：拉坯速度为v，全部凝固所经历的时间为：
te
Le v
则有：
Le
H 2k
2
v
影响冶金长度的因素有：铸坯厚度、拉坯速度、冷凝强度
3.拉坯速度
拉坯速度：连铸机每分钟拉出铸坯的长度。（m/min)
结晶器出口处坯壳厚度为：
k t0 （mm）
若结晶器的有效长度为 lm ，拉速为 v : 则： t0 lm / v
按年浇注时间计算作业率
A0 100%
A1 式中：A0: 年浇注时间；h
A1：年日历时间；8760h
3）连铸机的年产量Ya：
Ya
8760
G N Fv T1
式中：G: 一包钢水的重量；t
N：平均连浇炉数（一个浇注周期的炉数）
Fv：铸坯收得率；可取95-96% η：连铸机作业率；可取70-80%
连铸机主要参数确定
江西理工大学
§8-4 弧形铸机主要参数的计算与确定
一：连铸机的生产能力
影响连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连 浇炉数、流数、断面尺寸、作业率等。
设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要决定 于作业率和拉速。
一包钢水允许的最长浇注时间可用经验公式计
算：
T lg G 0.2 f
0.3
1）因固相矫直不可能实现高拉速，为提高铸机生产能 力，提出带液矫直方法。
2）随着拉速的提高，连铸坯带液心通过矫直点，而两 相区界面坯壳的强度和允许应变极低，如果采用单 点矫直，势必产生内裂。因此，开发了多点矫直技 术，将总的应变分散 到每一矫直点的应变分量中去。
1 2 n
3）每矫直一次，铸机弧形半径大一次，直到矫直为止， 因而在矫直过程中采用多个半径：
2.冶金长度
冶金长度：从结晶器液面到铸坯全部凝固为止， 铸坯中线距离称为冶金长度。
1）冷凝公式
坯壳厚度与冷却强度和冷凝时间有关，由实验可得：
k t
式中：δ：坯壳厚度； mm k：冷凝系数；mm/min0.5 t：冷凝时间；min
2）冶金长度：Le
当 H 时，铸坯全部凝固。（H为铸坯厚度）
矫直应变 由图可知
计算
AB
R0
H 2
BC R0 AB BC
由于 H 2
R0
H 2
R0
若取 [ ]2则
H H k Lc
R0
2
[ ]2
2
v
[ ]2
[ ]2 0.1 0.2%
经过验证带液心一点矫直可 能出现裂纹/出现很大的弧形 半径
液心多点矫直 模型
取任意 两个矫 直段分 析
其中：G：钢包容量（t）
f: 铸坯质量系数；其值为10-15 。
1.连铸机的生产能力
浇铸能力Q： 指每分钟注入结晶器内的钢水重量
Q n F vg
式中：n: 铸机流数 F：铸坯断面积；m2
vg：拉坯速度；m/min γ：铸坯比重；普碳钢7.8t/m3
2）连铸机的作业率η
为提高作业率，必须采用多炉连浇。
k 1
BC AB 100% AB
AB
Rk
H 2
k
k
BC
Rk
1
H 2
k
1
k
1
Rk k Rk 1 k 1
k 1
1
Rk Rk 1
H 2
k
1
Rk
H 2
k
由于Rk
H 2
k
k 1
1 Rk
1 Rk 1
H 2
k
1
若取 k 1 [ ]2
1
Rk 1
1 Rk
[ ]2
H 2
R1 R2 Rn
4）矫直次数的确定
由R0矫直到R∞，总的应变ε为：
H 2
R0
矫直次数n为：
n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
一般取3—5次。
液心一点矫直
理想弯曲变形
• 内弧坯壳伸长 • 外弧坯壳缩短 • 中性轴线与几何中心重合，长度不变
• 矫直变形时内弧坯壳两相区为 易裂区
BC AB 100%
AB