连铸车间设备计算与设计

第六章 连铸车间设备计算与设计
6.1连铸机的主要工艺参数
连铸机的主要工艺参数是决定连铸机机械设备性能和尺寸的基本前提，也是连铸机车间工艺布置的主要依据，连铸机的主要工艺参数包括钢包允许的最大浇注时间、铸坯断面、拉坯速度、流速、冶金长度、弧形长度。

6.1.1钢包允许的最大浇注时间
为了使钢包内的钢液不致因散热太多而形成包底柠壳，又能充分发挥其延长浇铸时间的潜力，保证浇铸的顺利进行，必须适当的确定不同容量的钢包允许的最大浇铸时间。

可按下列经验公式计算：
max log 0.20.3
G t f -=⨯ 其中： G —钢包容量，t ；
t max —钢包允许浇注的最大时间，min
f —质量系数，主要取决于对浇注温度控制的要求。

对要求严格控制
中心偏析和疏松的钢种，钢水过热度要小，取f =10；
max log 0.20.3
G t f -=⨯ (m i n )60103
.02.0100log =⨯-=
6.1.2铸坯断面
铸坯断面的形状和尺寸可依据下列因素确定：
1）根据轧材品种和规格确定铸坯断面；
2）不同钢种需要不同的压缩比；
3）连铸机生产能力必须与炼钢能力相匹配。

综合以上所述，本设计大方坯连铸机尺寸，铸坯断面的尺寸为 280×325mm 、280×380、φ200~φ280。

6.1.3拉坯理论拉速与工作拉速
1）理论拉速:实际上，连铸机的最大拉速取决于铸坯出结晶器时不致发生变形或拉漏所需的最小坯壳厚度。

V 理论=⎥⎦
⎤⎢⎣⎡224D K •L 式中： V 理论—理论最大拉速，m/min ；
L —冶金长度，本设计取L 为37.5m ；
D —铸坯厚度,m ；
K —综合凝固系数，一般取24~33本设计取为33。

V 理论=⎥⎦⎤⎢⎣⎡224D K •L=min /08.25.3728033422m =⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⨯⨯ 2）工作拉速:是指连铸机生产操作中能顺利浇铸，保证铸坯质量相对稳定的平均拉速。

在实际生产中，为改善铸坯质量，使用的工作拉速应小于最大理论拉速。

计算工作拉速：
s
l f V = 式中： V —工作拉速，m/min
l —铸坯横断面周边长，mm
S —铸坯横断面面积，mm
f —速度换算系数m •mm/min ，其值与钢种、铸坯形状、结晶器长度和结构、冷却制度等因素有关，本设计取f=80m •mm/min 。

所以
s l f
V ==80×min /0.1325
2804280m =⨯⨯ 6.1.4连铸机的流数 当一台连铸机只浇注一种断面时，其流数N 的计算公式：
G
=tF υρN
式中： G —钢包容量，t ； t —钢包浇注时间，min 一般t ≤t max ，本设计取t=50min
F —铸坯断面面积，m 2；
ν—该断面的工作拉速，m/min ；
ρ—铸坯的密度，一般取7.6t/ m 3。

流0.389.26
.70.1325.028.050100≈=⨯⨯⨯⨯==ρtFv G N ,因此本设计连铸机为两机3流。

6.1.5铸坯的液相深度和冶金长度
1）铸坯的液相深度：L 1=2max 24K
V D ⨯⨯ 式中： L 1—液相深度，m;
D —铸坯厚度，mm;
V max —最大拉速即理论拉速，ｍ/min;
K —综合凝固系数，mm/min 。

所以 L 1=44.3733408
.228022=⨯⨯m
2）冶金长度：铸机的冶金长度是指以最大拉速浇铸某一断面的铸坯从结晶器的钢液面到钢液完全凝固时的长度。

L ≥L 1 ，本设计L=37.5m
6.1.6连铸机圆弧（外弧）半径的计算R
连铸机的圆弧半径主要是指铸坯弯曲时的外弧半径，
按矫直时铸坯允许的表面延伸率计算：
/2[]R D ε≥ 其中碳素钢可取[]ε=1.5%～2% ，本设计取[]ε=1.5%，
所以，/2[]R D ε≥=,3.9%
5.128.05.0m =⨯ 本设计取弧形半径R=10m 。

6.2 连铸机生产能力的计算
6.2.1连铸机浇注周期计算
连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间，如下式：
T= t 1＋ｎt ２
式中： T —浇注周期时间，min;
t 1—准备时间，本设计取30；
n —平均连浇炉数，本设计取5炉；
t ２—单炉浇注时间，min;
单炉钢浇注时间由公式：=
N
BD G ρυ计算 式中 N —铸机流数 ; v —工作拉速，m/min;
ρ—铸坯密度，t/3m ;
B —铸坯宽度，m ；
D —铸坯厚度，m;
G —平均每炉产钢水量，t 。

t ２=min 483
0.16.7325.028.0100=⨯⨯⨯⨯ 所以，T= t 1＋ｎt ２=30+5×48=270min 。

6.2.2连铸机生产能力的计算
①连铸机年作业率
η==⨯+%100021T T T %1000
30⨯-T T T 式中： η —连铸机年作业率， %；
T 1—连铸机年准备时间, h;
T 2—连铸机年浇铸时间, h;
T 3—连铸机年非作业时间，h;
T 0—年日历时间，为8760h;
在本设计中选取连铸机年作业率为85% 。

②连铸机铸坯收得率
计算如下：
Y 1 =%1001⨯G
W Y 2 =
%10012⨯W W Y =Y 1Y 2 =%1002⨯G
W
式中：Y 1—铸坯成坯率，%;
W 1—未经检验精整的铸坯量，t;
G —钢水质量，t;
Y 2—铸坯合格率，%；
W 2—合格铸坯量，t ；
Ｙ—连铸坯收得率，%。

本设计中取Ｙ=98%
③连铸机的平均日产量
T
G n Y A 1440==27098551001440⨯⨯⨯=3613t/d 式中：A — 连铸机平均日产量，t/d ；
1440—一天的时间，min;
G — 每炉的平均出钢量，t ；
n — 平均连浇炉数；
Y — 连铸坯的收得率，%；
T — 浇注周期，min 。

④连铸机的平均年产量
P=365A η=365×3613×85%=112万吨/年
⑤连铸机台数的确定 78.110
1121022044
=⨯⨯≈2台 因此，需要两台连铸机 6.3钢包载运设备
本设计连铸作业中运送并承载钢包进行浇注的方式选择双臂式叠型回转台和钢包加盖技术，有如下优点：
①占用浇注平台极小，易于定位，
②钢包更换迅速，便于远距离控制，
③有利于实现多炉连浇和漏钢事故的处理。