13.2 连铸机的主要设备

L液
D2 vc 2 4 K凝
液相穴深度与铸坯厚度、拉坯速度和冷却强度有关。铸坯越厚，拉速越快，液 相穴深度就越大，连铸机也越长。在一定程度内，增加冷却强度，有助于缩短液 相穴深度。但对一些钢种来说，冷却强度需要特别控制。 根据最大拉速确定的液相穴深度为冶金长度L冶。冶金长度是连铸机的重要结 构参数，决定着连铸机的生产能力，也决定了铸机半径或高度，对二次冷却区和 矫直区结构以及铸坯的质量都会产生重要影响。
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13.2.4
结晶器
随着连铸机拉坯速度的提高，出结晶器下口的铸坯坯壳厚度越来越薄；为了防止铸坯 变形或出现漏钢事故，采用多级结晶器技术。多级结晶器即在结晶器下口安装足辊、 铜板或冷却格栅。 为了能够预报结晶器漏钢事故，在结晶器四 面铜壁外通过均布的螺按理入多套热电偶， 热电偶测到的温度数据输入计算机，若某一 点温度突然升高，说明这一点附近出现了漏 钢的状况。也有根据结晶器内壁与铸坯坯壳 间摩擦力的大小来检测结晶器内坯壳是否有
13.2.3
中间包
中间包的结构应具有最小的散热面积，良 好的保温性能。一般常用的中间包断面形状 为圆形、椭圆形、三角形、矩形和”T”字 形等。中间包内衬是由保温层、永久层和工 作层组成。保温层紧贴包壳钢板，以减少散 热，一般可用石棉板、保温砖或轻质挠注料 砌筑。永久层与钢液直接接触，可用高铝砖 、镁质砖砌筑，也可用硅质绝热板、镁质绝 热板或镁橄榄石质绝热板组装砌筑。 中间包没有包盖，目的在于保温和保护 钢包包底不致过分受烤而变形。在包盖上开 有注入孔和塞棒孔。水口直径应根据连铸机 在最大拉速时所需的钢液流量来确定。水口 直径可由下式计算确定：
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13.2.1
13.2.1.5
连铸机的基本参数
液相穴深度和冶金长度
液相穴深度L液是指从结晶器液面开始到铸坯中心液相凝固终了的长度，也称为 液心长度。液相穴深度是确定连铸机二冷区长度的重要参数，对于弧形铸机来说 ，液相穴深度也是确定圆弧半径的主要参数。它直接影响铸机的总长度和总高度 。 液相穴深度与拉速的关系式为
实践经验，结晶器长度一般在700一900mm比较合适，也有的是1200mm。目 前大多数倾向于把结晶器长度增加到900mm，以适应高拉速的需要。 为了获得良好的一次冷却效果，凝固坯壳与结晶器铜板必须保持良好的接触。由 于钢液在结晶器内冷却凝固生成坯壳的同时伴随着体积收缩．因此结晶器铜板内腔
必须设计成上大下小的形状．即所谓的结晶器锥度。这样可以减少因收缩产生气隙
。钢包通过滑动水口开启、关闭来调节钢液注流的流量。滑动水口由上水口、上
滑板、 下滑板、下水口组成部分。长水口又称保护套管，用于钢包与中间包之 间保护注流，避免了注流的二次氧化、飞溅以及敞外浇铸带来的卷渣问题。目前 长水口的材质有熔融石英质和铝碳质两种。 目前．承托钢包的方式主要有钢包回转台和钢包支架等。 钢包回转台有直臂式和双臂式两种，均设有独立的称量系统。为了适应连铸工 艺的要求，目前钢包回转台趋于多功能化，增加了吹氩、调温、倾翻倒渣、加盖 保温等功能。
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13.2.1
连铸机的基本参数
（2）用铸坯的宽度比确定拉速。铸坯厚度对拉速影响最大，由于板坯的宽厚比较大 ，所以可采用以下的经验公式确定拉速：
D —铸坯厚度，mm；f —系数，m∙mm/min，经验值见表13-1
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13.2.1
13.2
连铸机的主要设备
13.2.1
连铸机的基本参数
13.2.2
钢包
13.2.3
中间包
13.2.4
结晶器
13.2.5
二次冷却系统
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13.2.6
拉坯矫直装置
13.2.7
引锭装置
13.2.8
辊缝测量装置
13.2.9
铸坯切割装置
13.2.10
出坯系统的各种设备
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，改善结晶器的导热。结晶器倒锥度常见有构种表示方法：
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13.2.4
结晶器
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13.2.4
13.2.4.3
结晶器
结晶器的材质与寿命
由于站晶器内壁直接与高温钢液接触，要求其内壁材质导热系数要高，膨胀系 数要低，在高温下有足够的强度和耐磨性，塑性要好，易于加工。目前使用铜合 金做结晶器内壁。在铜中加入含量为0.08%-0.12％的银，能提高结晶器内壁的 高温强度和耐磨性。在铜中加入含量为0.5％的铬或加入一定量的磷，可显著提高 结晶器的使用寿命。还可以使用铜-铬-锆-砷合金或铜-锆-镁合金制作结晶器内壁
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13.2.3
中间包
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13.2.4
13.2.4.1 结晶器的结构
结晶器
结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内 冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷 区。结晶器应具有良好的导热性和刚性，不易变形和内表面耐磨等优点，而且结构要 简单，便于制造和维护。 按结晶器的外形可分为直结晶器和弧形结晶器。直结晶器用于立式、立弯式及直 弧形连铸机，而弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。从结构来看，有管式结晶 器和组合式结晶器。小方坯及矩形多采用管式结晶器，而大型方坯、矩形坯和板坯多 采用组合式结晶器。 管式结晶器结构简单，易于制造、维修．广泛应用于中小断面铸坯的浇铸，最大 浇铸断面为180mm×180mm。 组合式结晶器如图13—7所示，是由4块复合壁板组合而成。每块复合壁板都是由 铜质内壁和钢质外壳组成。在与钢壳接触的铜板面亡铣出许多沟槽形成中间水缝。复 合壁板用双螺栓连接固定，冷却水从下部进入，流经水缝后从上部排出。4块壁板有各 自独立的冷却水系统。在4块复合壁板内壁相结合的角部，垫上厚3—5mm并带来45°倒 角的铜片，以防止铸坯角裂。
D2 L冶 v 2 max 4 K凝
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13.2.1
连铸机的基本参数
铸机长度是从结晶器液面到最后一对拉矫辊之间的实际长度。这个长度应该是冶金 长度的1.1-1.2倍。即
13.2.1.6
连铸机流数
一台连铸机能够同时浇铸铸坯的个数称之为连铸机的流数。在生产中，有1机1流、 1机多流和多机多流3种形式的连铸机。近年来，生产大型方坯最多浇注4-6流，实 际生产中多数采用1-4流。生产大型板坯多数采用1-2流。
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13.2.3
中间包
中间包用塞棒与水口相配合来控制注流。一般用厚壁钢管作棒芯，挠注时在芯管 内插入直径稍小的钢管引入压缩空气进行冷却，也可以将塞棒作为中间包吹氩棒。中 间包塞棒是用锆—碳质或铝—碳质耐火材料，经过高压整体成型。 中间包采用滑动水口，安全可靠，有利于实现自动控制。但对结晶器内钢液的流 动也有不利影响，易造成偏流。中间包的滑动水口装置通常做成三层滑板。上下滑板 固定不动，中间用一块活动滑板控制注流。小方坯连铸机中间包采用稳定性好的耐火 材料制成的定径水口。目前除了部分小方坯连铸机外．都采用了浸入式水口加保护渣 的保护浇注。浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动，从而对铸坯的表 面和内部质量乃至连铸的顺行产生直接影响。 目前采用最多的浸入式水口有单孔直筒形和双侧孔氏式两种。双侧孔浸入式水口 其侧孔有向上倾斜、向下倾斜和水平状三种，如图13—5所示。浇注大型板坯可采 用箱式浸入式水口，如图13—6所示。 定径水口采用锆质ZrO2耐火材料，或者内镶锆质、外套高铝质复合材料制作。 中间包的支承、运输、更换均是在专门的中间包小车上实现的。小车的结构要利 于浇注、捞渣和烧氧等操作，同时应具有横移和升降调节功能。小车行走机构一般是 两侧单独驱动，并有自动停车定位装置。中间包的升降机构有电动或液压驱动两种。 中间包车还设有电子称量系统和保护渣自动下料装置。
13.2.1
连铸机的基本参数
13.2.1.1 弧形连铸机规格表示方法 弧形连铸机规格表示方法为：aRb-C 其中 a—组成1台铸机的机数，机数为1时可以省略； R—机型为弧形或圆形连铸机； b—连铸机的圆弧半径（m），若椭圆形铸机为多个半径之乘积，也 示 表示可浇铸坯的最大厚度：坯厚= b/(30～36) mm C—表示铸机拉坯辊辊身长度，mm，还表示可容纳铸坯的最大宽度 ： 坯宽=C—(150～200) mm 13.2.1.2 铸坯断面尺寸规格 铸坯断面尺寸是确定连铸机的依据。由于成材需要，铸坯断面形状和尺才也不同。目 前已生产的连铸坯形状和尺寸范围如下： 小方坯：70×70~200×200mm2； 大方坯： 200×200~450×450mm2；
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13.2.3
中间包
中间包简称中包。中间包是位于钢包与结晶器之间，起着减压、稳流、去渣、贮 钢、分流等作用。当前对钢产品质量的要求变得更加严格。中间包不仅仅只是生产 中的一个容器，而且在纯净钢的生产中发挥着重要作用。20世纪70年代人们已认 识到改变中间包形状相加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物
连铸机的基本参数
（3）最大拉坯速度。限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚
度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为8-10mm；大断面板坯坯壳厚度应≥15mm。
vmax
Km Lm
2
2
Km
Lm v max
式中
vmax —最大拉坯速度，m/min； Lm—结晶器有效长度（结晶器长度—100mm）； Km—结晶器内钢液凝固系数，mm/min0.5; δ—坯壳厚度，mm。
漏钢。目前先进的连铸机同时配有这两套检
测系统。
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13.2.4
13.2.4.2 结晶器的重要参数
结晶器
在连铸过程中，结晶器充当着一次冷却的角色，其长度是个非常重要的参数。确 定结晶器长度的主要依据，是铸坯出结晶器下口时的坯壳最小厚度。对于大断面铸
坯，要求坯壳厚度大于15mm，小断面铸坯为8—10mm。根据大量的理论研究和
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13.2.2
钢包
钢包又称为大包，是用于盛放钢液并进行精练和浇铸的容器。钢包的容量应 与炼钢炉的最大出钢量相匹配。钢包由外壳、内衬和注流控制机构三部分组成。 钢包内衬一般由保温层、永久层和工作层组成。内衬耐火材料的选择对改善钢 的质量、稳定操作、提高生产率有着重要的意义。钢包使用前必须经过充分烘烤
包的作用显得越来越重要．其内涵在被不断扩大，从而形成一个独特的领域一中间 包冶金。 中间包的容量是钢包容量的20％-40／%。在通常浇注条件下。钢液在中间包 内停留时间应在8-10min，才能起到上浮夹杂物和稳定铸流的作用。中间包的尺 寸主要包括它的高度、长度、角度、宽度的确定。
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矩形坯：150×100~400×560mm2；
板 坯： 150×600~300×2640mm2； 圆 坯： 80mm~450mm。
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13.2.1
13.2.1.3 连铸机的弧形半径
连铸机的基本参数
铸机的圆弧半径R是指铸坯外弧曲率半径，单位为m。它是确定连铸机总高度的 重要参数，也标志所能浇铸铸坯厚度范围的参数。 根据经验公式确定基本圆弧半径，也是连铸机最小圆弧半径：
去除率的目的；安装挡渣墙／坝，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和
上浮。80年代发明了多孔导流挡墙和中间包过滤器。在防止钢液被污染的技术开发 中，最近已有实质性的进展。借助先进的中间包设汁和操作如中间包加热，热周转 操作，惰性气氛喷吹，顶熔型中间包渣．活性钙内壁，中间包喂丝，以及中间包夹
杂物行为的数学模拟等，如图13—4所示。在现代连铸的应用和发展过程中，中间
式中，R为连铸机圆弧半径；D为铸坯厚度；c为系数，小方坯连铸机取30-40，大方 坯铸机取30-50，板坯铸机取40-50。国外，普通钢取33-35，优质钢取42-45。 13.2.1.4 拉坯速度 拉坯速度是指每分钟拉出铸坯的长度，单位是m/min，简称拉速。拉坯速度可用经验公 式来确定： （1） 用铸坯断面确定拉速