铸轧机结构力能参数的计算

铸轧机结构力能参数的计算
3.1铸轧和连铸及连轧以及连铸连轧的区别
3.1.1 连续铸钢简称为连铸
钢的生产过程主要分为炼钢和铸钢两大环节。

炼钢的任务是将有关的原料通过炼钢炉炼成质量合格的钢液，铸钢的任务是将成分合格的钢液铸成适合于轧钢和锻压加工所需的一定形状的钢块（连铸坯成钢锭）。

铸钢作业是衔接炼钢和轧钢之间的一项特殊作业，其特殊表现为它是把钢液变为固体的凝固过程。

当钢液凝固后，在以后的轧钢过程中就不能对质量有本质上的改进了。

因此，铸钢作业对产品质量和成本有重大影响。

铸钢生产可以分为钢锭模浇注（简称模铸）和连续铸钢（简称连铸）两大类。

模铸是将钢液注入铸铁制作的钢锭模内，冷却凝固成钢锭的工艺过程；连铸是将钢液不断地注入水冷结晶器内，连续获得铸坯的工艺过程。

连铸机主要是由钢包运载装置、中间包、中间包运载装置、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、引锭装置、切割装置和铸坯运载装置部分组成。

连铸生产过程：
下面以连铸生产使用最多的弧形连铸机为例说明连铸的一般过程：
从炼钢炉出来的钢液注入到钢包内，经二次精练处理后被运送到连铸机上方，钢液通过钢包底部的水口再注入到中间包内。

中间包水口的位置被预先调好的对准下面的结晶器。

打开中间包塞棒（成滑动水口）后，钢液流入下口由引锭杆头封堵的水冷结晶器内。

在结晶器内，钢液沿其周边逐渐冷凝成坯壳。

当结晶器下端出口处有一定厚度时，同时启动拉坯机和结晶器振动装置，使带有液芯的铸坯进入由若干夹辊组成的弧形导向段。

铸坯在此一边下行，一边经受二次冷却区中许多按一定规律布置的喷嘴喷出雾化水的强制冷却，继续凝固。

在引锭杆出拉坯矫直机后，将其切成定尺铸坯，最后又出坯装置将定尺铸坯运往指定地点。

随着钢液的不断注入，铸坯不断向下伸长，并被切割成运走，形成连续浇注的全
过程。

3.1.2 连铸连轧技术
以薄板坯连铸连轧为代表的连铸连轧技术，实现了连铸于连轧的连续化，从而使传统钢铁生产工艺流程进一步缩短，设备布置本身更加紧凑，经济效益更加显著，有力地推动了短流程技术的发展和应用。

3.2 铸轧机的性能指标的确定
3.2.1 铸轧辊辊径
双辊式带钢铸轧中，铸轧辊是铸轧机最关键的组成部分，对铸轧辊辊径的选择，主要是满足一定的液面高度要求，因为液面高度将会影响到熔池的接触弧长。

不同的接触弧长，其铸带的厚度和铸带铸轧速度是不同的，铸轧辊辊径越大，接触弧长越长，液面高度越高，铸轧越稳定，越能保证铸带的质量，从这一点来讲，希望铸轧机设备加重，投资增加。

另外，铸轧棍辊径的大小，将直接影响铸轧速度，辊径大，铸速就快，铸轧机的质量就高。

3.2.2 凝固系数
铸速能否满足产量的要求，主要取决于凝固速率，而凝固速率涉及到铸轧辊与熔融金属之间的传热系数及熔融金属的导热系数，一般可用下式表示：
δ＝k t=k v
l/
式中：δ—凝固厚度，mm;
k—凝固系数，mm/min;
t—凝固时间，s;
l—接触弧长，mm;
v—铸带速度，m/,min;
根据铸轧辊与熔融金属之间传热系数及熔融金属的导热系数，对钢液来说k≈２０～３０mm/min。

带钢铸轧中，凝固带坯的最大相对变形率为：
ε＝(h
0-h
1
)/ h
1
=3%～5%
式中：h
—铸轧凝固层的厚度；
h 1—铸带厚度。

通过计算表明，辊径增大后，换热条件得到改善，铸带厚度和铸带的速度相应的提高。

3.2.3 电动机转速的选择
电动机额定转速是根据生产机械的要求而选择的，在确定电动机额定转速时，必须考虑机械减速机构的传动比值，两者相互配合，经过技术，经济全面比较才能确定。

通常，电动机的转速不低于500r/min ，因为当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸愈大，价格愈贵，而且效率也愈低，如果选用高速电动机，势必加大机械减速机构的传动比，致使机械传动部分复杂起来。

对于一些不需调速的高，中速机械。

如水泵，鼓风机，空气压缩机等，可选用相应转速的电动机不经机械减速机构直接传动。

需要调速的机械，电动机的最高转速应与生产机械转速相适应。

若采用改变励磁的直流变速电动机时，为充分利用电动机容量，应选好调磁调速的基速。

有如某些轧钢机械，提升机等，工作速度较低，经常处于频繁地正反转运行状态，为了缩短正反转过渡时间，提高生产效率，降低消耗，并减小噪音，节省投资，选择适当的低速电动机，采用无减速机的直接传动更为合理。

要求快速频繁启，制动的机械，通常是电动机的转动惯量与额定转速平方的乘积（即N n J 2D 值）为最小时，能获得启动和制动最快的效果。

在空载（或负载很小可以忽略）情况下启，制动时，为达到快速的目的，按下式考虑最合理：
N n J 2D =m n J 2m
即所谓最价传动比为：
D
m j J J i 式中 D J —D J 电动机转子的转动惯量，kg.2m
2n —电动机额定转速，r/min
m J —生产机械在机械在机械轴上转动惯量，kg.2m
m n —生产机械轴转速，r/min
交流电动机和直流电动机是市场上最常用的电机，对于交流电动机而言结构简单，耐用，可靠，容易维修，价格低。

但是启动和调速性能差，轻载时功率因数低，被一般无调速要求的机械广泛应。

在可变频率电源供电下可平滑调速，但是体积大，价格昂贵。

对于直流电动机而言调速性能好，范围宽，采用电子控制下，能充分适应各种机械负载特性的需要，但是它的造价昂贵，维修复杂，而且需要直流电源，因此直流电动机只在交流电动机不能满足调速要求时才采用它。

本套设备是一般旋转运动的机械。

所以采用交流电动机就可以满足要求，根据实际要求和条件，选择YCT 系列电磁调速三相异步电动机。

可以按照公式： 9550
.D D n T p P ——电动机功率，kw
D T ——电动机转矩，N.m
D n ——电动机转速，r/min
其中： D T =70 N.m
D n =750r/min
可以出计算电机的功率 p=9.8kw
由此可以选择电动机型号：
YCT 系列电磁调速三相异步电动机（JB/T7123-1993）系列中的YCT255—4A
3.2.4 轧制力
在条形材铸轧过程中，铸轧力的大小直接影响到条形材的内在质量和表面质量。

铸轧力过大条形材易产生裂纹；铸轧力过小，铸带内部疏松。

根据国内外有关报道，假设铸轧过程中在理想状态下，即凝固壳仅在辊面形成，侧封面上不形成凝固壳，铸轧力一般由下式计算：
P=σm l 3ζb
式中： σm ——材料的平均变形阻抗力， σm ＝３～５０Mpa; l 3——固相区的长度；
ζ——铸轧压缩力函数，ζ～１.２；
b——铸带宽度。

由铸轧力P的计算公式我们可以看到，在其他参数确定不变后，铸轧力P
是铸轧辊固定相区长度l
3的函数，即P＝f(l
3
)。

也就是说，固相区长短对带坯质
量的影响可通过铸轧力反映出来。

于是，我们可以通过调整铸带速度，使铸轧力
保持恒定，固相区的长度l
3
也就是被保持在标准值上。

根据固相区铸轧带坯的相对变形率ε＝３％～５％，若辊径，带厚已确定，我们可以求出适当的固相区长
度l
3
，进行求出铸轧力P的大小。

经计算，当辊径D＝１２００mm,带厚为３～４mm,带宽为600mm时,铸轧力P=300～400kN。

3.2.5 铸速的计算
在辊缝，冷却条件等一定的条件下，浇铸速度应为一定值。

当浇铸速度过低时，在辊缝出带坯早已凝固，即两辊上坯壳凝固结合点（凝固终点）过高，使铸轧辊对带坯的轧制力增大，这样很容易造成铸坯表面质量和内部裂纹。

当浇铸速度过高时，带坯离开铸辊后还没有完成凝固，中间有液芯存在，在钢水静压作用下，易造成膨胀变形。

所以，只有选择合适的浇铸速，才能浇铸出合格质量的带坯。

坯壳冷凝公式为：
δ=k t
式中：δ——凝固坯壳的厚度，mm;
k——凝固系数，取12～16mm/min；
t——坯壳凝固时间，s,t=l/v。

带坯离开铸轧辊时，辊1侧坯壳厚度为：
δ
1=k v
l/
1
=k v
Ra/
辊2侧坯壳厚度为：δ
2=k v
l/
2
=k v/
R
由假设条件知，在带坯离开铸轧辊时刚好完全凝固，此时：
δ=δ
1+δ
2
=h
式中： h——两轧辊辊缝间隙，mm;
R——铸轧辊半径，mm;
从以上两式得v=k2R(a+ )2/h2
我所设计的这台轧机的铸速是2m/min，年产量是2万吨。