连铸工艺设备连铸设备及主要工艺参数

4K 2
应满足：LB＝1.1 Le
即： R + h = 1.1 · D 2 · Vmax
2
4K 2
R＝[ 2.2 · （ D 2 ×Vmax ）－ 2 h ] ∕π
4K 2
②按铸坯矫直时允许最大延伸率计算铸机半径
原则：
矫直时内弧表面延伸率必须小于允许延伸率 值。
铸坯矫直时，内弧受拉，外弧受压，中心线 未发生变化，断面仍为平面，取C—C’段铸 坯，
二.冶金长度 1.铸坯的液芯长度 指从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完
全凝固点的长度。 根据凝固定律，铸坯完全凝固时：
Dk t k L
2
V
则： L =
D2
·4 K V2
2.冶金长度 根据最大拉速计算出来的液芯长度。
LC =
D 4K
2
·
2
Vmax
3.铸机长度 LB = 1.1×LC
三.铸机的弧形半径 指连铸坯外弧曲率半径。单位：m 确定弧形半径应考虑以下四点： A 铸坯表面所允许的变形量； B 二次冷却区应有一定的长度； C 钢水静压力； D 矫直前铸坯表面温度。
150mm × 100mm ～400mm × 630mm 板坯：
150mm × 600mm ～300mm × 2640mm 圆坯： Ф80 ～450mm
三.连铸机流数 N = G／τ FVρ
G—钢包容量，ｔ； F—铸坯断面面积，m2； V—铸坯的平均拉速，ｍ∕min； τ—钢包浇铸时间， min； ρ—冷坯密度， 7.6～7.7 t∕m3。
⑴钢包的直径与高度之比 一般：0.9～1.1 ⑵锥度
包壁：10%～15%。 包底：3%～5%(大型)。
3.钢包外形 为了便于钢水中气体和非金属夹杂物的上浮和排除，
并降低开浇时的钢流冲击力，要求钢包的外形不 能做成细高形状。
钢包各部位尺寸：
4.钢包的结构： 主要由钢包本体、耐火衬和水口启闭控制机
铸坯矫直前后的延伸示意图：
ａ—矫直前
ｂ—矫直后
设外弧半径为R,铸坯厚度为D, 则内弧表面延伸率ε：
A' 1 A% 0A 0 'C ' 1% 00 0 .5 D 1% 00
C' C OC R 0 .5 D
由于R>>D,故上式可近似写成：
ε＝ 0 . 5 D×100% R
ε ≤〔ε〕
由凝固定律可知，结晶器出口处最小坯壳厚度：
δmin = Km· t ＝ Km · L m
则：Vmax ＝
km2 2
min
·
Lm
V max
式中
Km—结晶器内钢的凝固系数 ， mm∕min1∕2，
可取Km＝20 mm∕min1∕2。
Lm —结晶器有效长度。mm
②按铸机冶金长度计算
Vmax ＝
5.钢包长水口（保护套管）
①长水口的作用
用于钢包与中间包之间，保护钢流不受二 次氧化，防止钢流飞溅、卷渣，减少中间 包化钢水温降。
②长水口的材质
A.熔融石英质
主要成分是SiO2，这种水口导热率小，有 较高的机械强度和化学稳定性，耐酸性渣 的侵蚀，可以不烘烤使用。用于浇注一般 钢种，含锰高的钢种不宜使用。
二.铸坯断面 选择原则： 1.根据轧材需要的压缩比确定； 2.连铸机生产能力和炼钢能力合理匹配； 3.根据轧机组成、轧材品种和规格来确
定； 4.要适合连铸工艺要求。
连铸坯形状和尺寸： 小方坯：
70mm × 70mm ～200mm × 200mm 大方坯：
200mm ×200mm ～450mm × 450mm 矩形坯：
不锈钢、 V较低
低合
金钢
轴承钢、
高速钢、 v更低 硅钢
原因 高温塑性好、强度高
高温塑性差、强度低
导热性差、凝固范围宽、 对裂纹敏感性强
⑵断面形状和尺寸的影响
V由小
大
A.断面形状：
圆坯
矩形坯
方坯
B.断面大小：
大
小
⑶注温及钢中硫、磷含量的影响
A.注温与拉速配合的原则：
高温慢拉、低温快拉。
B.钢水中硫、磷含量较高时，应适当降低拉 速。
G.倾翻装置 可将钢包翻转180 °，完成倒渣和出钢作业。 H.支座
在钢包底部一般设置3个支座，既可保持钢包的平稳放 置，又能保护钢包底部的倾翻装置以及滑动水口机 构。
I.氩气配管
具有透气口的钢包可在钢包外壳设置氩气配管和快速 接头，以便操作人员接插或者拔除氩气输送管路。
⑵钢包耐火材料
钢包内衬：保温层、永久层、工作层。
四.连铸机的作业率
连铸机作业率 铸（ 日 机％ 历 实） 时 际h＝ ） 间 作h） （ 业 1时 0％ 0间（
连铸机的实际作业时间＝钢包开浇起至切割 完毕的时间＋浇铸准备时间＋正常开浇等待 的时间
五.金属收得率
η1＝W1∕G1×100% η2 =W2∕W1×100% η = η1η2 = W2∕G1×100% η1—钢水收得率，％； W1—浇铸所得到的全部铸坯量，ｔ； G1—钢水重量，ｔ； η2— 铸坯合格率，％ W2— 合格铸坯量，ｔ； η— 金属收得率，％。
度。 凝固定律： δ=K t δ：凝固层厚度。mm t：凝固时间。min k：凝固系数。mm∕min1∕2
连铸机弧形段的长度为：LB=
R 2
+h
弧形结晶器：h =
L 2
－0 .1
直结晶器：h=h1+L－0.1 h1：二冷区直线段长度。 铸坯的液芯长度为：
Le = D 2 ·Vmax
③长水口的安装
操作步骤：
A.先将长水口放入杠杆机构的托圈内，将长 水口与钢包下水口连接上，长水口安装架 另一端挂上配重；
B.在钢包下水口与长水口的接缝处安装好氩 气环或密封环，接上氩气导管；
B.铝碳质
主要成分是Al2O3和碳，对钢种适应性较强， 尤其适合浇注特殊钢种。耐侵蚀性能好，对 钢液污染小，但导热快，水口易结瘤堵塞，
渣线部位复合锆碳质或锆—碳—碳化硅质 耐火材料，需烘烤后使用。目前在铝碳 质长水口表面复合防氧化涂层，加热到 700 ～900 ℃可形成釉层，防止了碳的氧
化，提高了使用寿命。
C.滑动水口的损坏原因 ａ原因：钢流的热冲击。
形态：发生以水口为中心的放射龟裂引起水 口孔边缘的脱落和滑动面的剥落。 ｂ原因：钢液和熔渣的化学侵蚀。 形态：水口孔扩大、水口边缘及滑动面熔损。 ｃ原因：反复加热（滑板的滑动面） 形态：龟裂扩大、滑动面粗糙。
ｄ原因：粘钢。 形态：滑动面剥落＋粗糙。
ｅ原因：节流浇注、钢流紊乱。 形态：局部异常熔损（碳结合滑动板）
口的高度比钢包上沿低100 ～200mm。 E.注钢口 在钢包底部设置一个注钢口，可使钢水流出，又称
钢包水口。在其周围安装水口砖。它是通过两块 带水口孔的上下滑板砖之间相对移动，达到开闭、 调节钢水流量大小的目的的。
F.透气口
在钢包底部可根据需要设置1 ～2个透气口，主要用于 安装吹氩搅拌用的透气砖。
保温层：紧贴钢板外壳，厚约10～20mm，主 要是减少热损失，防止钢包外壳变形，常用多晶 耐火纤维板或石棉板砌筑。
永久层：厚约30 ～60mm，以防钢包烧穿事故， 用黏土砖或高铝砖砌筑，或浇筑料整体打结。
工作层：直接与高温钢水、熔渣接触，受到化学 侵蚀、机械冲刷和温度急变的作用及由此引起的 剥落。常见钢包工作层耐火材料：镁碳砖、铝镁 碳砖、高铝砖、镁铬砖。
八.连浇wenku.baidu.com数 为提高连浇炉数，应做的以下几点： 1.转炉、电炉冶炼周期与连铸机的浇铸周期必
须严格的匹配，才能实现连浇； 2.连铸拉漏率低，使连浇炉数增加； 3.采用高级耐火材料，有利于提高连浇炉数； 4.连铸机设备始终处于良好状态，是实现多炉
连浇的保证条件。
金属损失和多炉连浇的关系（220ｔ）
· L4ck 2
D2
③按经验公式计算
V=f·L′∕A
式中
A：铸坯横断面积。.
L′：铸坯断面周长
f：系数。与钢种、铸坯形状、结晶器参数、 冷却制度等有关。方板坯取45～60, 圆坯取 35～45。小断面取上限，大断面取下限。
2.影响拉速的因素
①钢种的影响
钢种
拉速
奥氏体
不锈钢 V较大
高碳钢、
铁素体
⑵ Q = 24×60×( 365－H ) YG η1η2 nW／T Q—连铸机的生产能力，ｔ∕（台·ａ）；
Y—连铸机作业率，％；
G—每炉的钢水量，ｔ；
H—集中检修时间，天； W—连铸机台数； T —连铸机平均浇铸周期， min； ｎ—平均连浇炉数，炉； η1—金属收得率，％； η2—铸坯合格率，％。
第一章 连铸设备及主要工艺参数 §1—1连铸机生产能力
一.连铸机产量计算 1.小时产量： P = 60BDVρηN B—铸坯宽度，ｍ； D—铸坯厚度，ｍ； V—拉速，ｍ∕min； ρ —铸坯密度，取7.6～7.7 t∕m3； N—流数。
2.平均日产量：
A=
3.平均年产量：
1440nG
T
⑴ Q = 365AY
⑶钢包滑动水口 钢包通过滑动水口开启、关闭和调节钢水注流。 A.滑动水口耐火材料性能及结构 目前滑板砖材质主要有高铝质、刚玉质、 刚玉—莫来石质、镁 铝碳质和铝锆碳质等。 滑动水口耐火材料组成： 1—座砖； 2—上水口砖； 3—上滑板砖； 4—下滑板砖； 5—下水口砖
B.滑动水口的使用
a 滑动水口工作原理
则： R≥ 0 . 5 D (m) [ ]
式中 〔ε〕：允许延伸率，它主要取决于浇铸钢种、铸
坯温度以及对铸坯表面质量的要求等。对普碳钢和 低合金钢 〔ε〕＝1.5 ～2.0％
3.带液芯多点矫直连铸机圆弧半径R的确定 原则： 将总的应变分散到多个点进行，使铸坯每
个矫直点的应变小于允许值。
RK+1
构等装置组成。 1—桶壳； 2—耳轴； 3—支撑座； 4—保温层； 5—永久层； 6—工作层； 7—腰箍； 8—倾翻吊环
①钢包本体 A.外壳 B.加强箍 保证钢包的坚固性和刚度、防止钢包变形，必须在
钢包外壳焊有加强箍和加强筋。 C.耳轴 在钢包的两侧各装一个耳轴，用于吊运钢包。 D.溢渣口 使出钢时钢包内的炉渣流入已备好的渣包内，溢渣
1.按经验确定弧形连铸机弧形半径 ①按铸坯断面确定： 小方坯连铸机：R=( 30～40 )D 大方坯连铸机：R=( 30～50)D 板坯连铸机： R=( 40～50)D ②按钢种确定： 普碳钢和低合金钢：R=( 30～40 )D 优质钢和高合金钢：R=( 40～50)D
2.按凝固计算确定弧形连铸机半径 ①按铸坯全凝固矫直计算连铸机弧形半径 原则： 铸机的弧形段长度必须大于铸坯的液芯长
六.浇注时间 τS = G∕BDρVN
连铸钢水金属平衡图：
七.准备时间 指从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇注
时完成结晶器内引锭头的密封为止所需的辅助操 作时间。 1.尾坯封顶及拉出尾坯：10～12min。 2.清理连铸机：6～8 min。 3.送入引锭杆：上装：2 min。下装：3～4 min。 4.填塞引锭头：方坯：5～7 min。板坯：8～10 min。 5.中间包车到位：2～3 min。 6.钢包定位并装长水口：2～3 min。 7.向中间包注钢水：2 min。 总的准备时间：30～45 min。
滑动水口安装在钢包底部，借助机械装置，采用液 压或电动使滑板做往复直线或旋转运动，根据上、 下滑孔的相对位置，调节浇注钢水流量。
b 滑动水口机构
c 滑动水口开浇: 填料法：（河砂、河砂＋石墨、石英砂＋石墨、
镁沙） 在出钢前，事先在上水口内加入填料，阻止钢水 进入上水口孔内，以消除凝钢。 吹氩法： 在下滑板上安装透气砖，通过吹氩搅动钢水防止 冻结。 烧氧法： 在上述情况下不能自动开浇时，为了保证顺利开 浇，要使用氧气管将水口烧开，达到开浇的目的。 这种方法对耐火材料损毁严重，在浇注过程中易 使钢流发散，加剧钢水的二次氧化，影响钢水质 量，应尽量避免采用。
§1—2 连铸机的基本参数计算
一.拉速设计 拉坯速度：连铸机每一流单位时间拉出铸
坯的长度。m∕min 浇注速度：连铸机每一流单位时间拉出铸
坯的重量。t∕min
1.拉速的确定 凝固定律： δ=K t δ：凝固层厚度。mm t：凝固时间。min k：凝固系数。mm∕min1∕2
①按结晶器出口处坯壳厚度计算
≤1∕
(1 [] ) R 0.5D
k
K1
铸坯多点矫直时的变形情况：
§1—3 盛钢桶及其运载设备
一.钢包 1.钢包的作用及功能 具有盛装、运载、精炼、浇注钢水，倾翻、
倒渣、落地放置等功能 2.钢包容量的确定
钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配； 考虑到出钢量的波动，留有10％的余量和一 定的炉渣量；钢包上口还应留有200mm以上 的净空。