连铸设备基础知识12-6

拉 坯坯矫直设
火 焰焰切割 切割 设割 — 液 压压 机械剪切 机械剪 辊道、冷床、拉钢机、 出 坯坯设 — 缓冲器、火焰清理机、 推 钢钢机、翻钢机 打号机等
钢包回转台
主要类型： 按回转臂旋转方式分： 两臂独立旋转。两臂同时 旋转。 按回转臂结构形式分： 直臂式、双臂式（整体旋 转单独升降、单独旋转整 体升降）
结晶器振动
振动方式
根据结晶器振动的运动轨迹可将振动 方式分为非正弦振动和正弦振动两大类。
结晶器振动
结晶器振动机构：
振动机构是确保结晶器的运动轨迹，其轨迹首先要 满足结晶器铜板形状要求，如弧形结晶器按弧线运动， 直结晶器按直线运动。 振动机构一般有：四连杆式、四偏心轮、差动齿轮 式、双偏心轮仿弧形。 近期发展使用较多的有液压伺服控制、电磁振动式
• 流数
1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。 1台连铸机有1个机组，又只能浇注1根铸坯，成为1机1流； 若1台连铸机有多个机组，又同时能够浇注多根铸坯，称其 为多机多流；1个机组能够同时浇注2根铸坯的称为1机2流。
连铸的主要设备
钢液浇注及承载设备 成型及冷却 — 钢包、钢包回转台、中 间包、中间包车 设型 — 结晶器及其振动装置、 拉 坯坯矫直机、引锭装 — 引 锭锭杆收集存放装 二次冷却装置 、脱引 锭脱引锭
连铸机的机型及其特点
同 步 运 动 结 晶 器 连 铸 机 机 型
1—双辊式连铸机；2—单辊式连铸机 3—双带式连铸机； 4—单带式连铸机；5—轮带式连铸机
连铸机的机型及其特点
• 立式连铸机 是20世纪50年代至60年代的主要机型。
立式连铸机从中间罐到切割装臵等主要设备均布臵 在垂直中心线上，整个机身矗立在车间地平面以上。 采用立式连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和 二次冷却段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上 浮，铸坯四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯 曲矫直应力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质 量好，适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇 铸。
连铸机的机型及其特点
可以按铸坯断面形状分为:
方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异 型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等. 按钢水的静压头可分为: 高头型、低头型和超低头型连铸机等。
连铸机的机型及其特点
• 按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结 晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立 式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连 铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶 器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移 动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接 近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式 连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连 铸机，轮带式连铸机等。
连铸的发展情况
钢的连铸工业应用相比铝、铜受制于其熔点高、比 热大、导热系数较少。 一项最重要的开拓性工作是如
何提高一台连铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。
1933年德国人容汉斯（S.Junghans）开发了结晶 器振动系统，为钢的连铸奠定了基础。1950年德国曼内 斯曼（Mannesmann）公司将其投入工业生产。
连铸设备基础知识
罗家志
连铸的一般工艺流程
连铸设备是连续完成钢液成形（浇注、冷凝）分段和输出 的设备的通称
连铸的一般工艺布置
连铸的发展情况
美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德国土木工程师达 伦（R.M.Daelen）(1877年)最早提出以水冷、底部敞 口固定结晶器为特征的常规连铸概念。前者采用一个 底部敞开、垂直固定的厚壁铁结晶器并与中间包相连， 施行间歇式拉坯；后者采用固定式水冷薄壁铜结晶器、 施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂 直存放装置。1920～1935年间，连铸过程主要用于有 色金属，尤其是铜和铝的领域。
中间包及其运载设备
• 中间包简称中包。中间包是位于 钢包与结晶器之间用于钢液浇注 的装臵，主要作用为稳流、去渣、 贮钢、分流及中间包冶金等重要 作用。钢液在中间包内停留时间 应尽量长，才能起到上浮夹杂物 和稳定注流的作用，为此，中间 包目前是朝大容量和深熔池方向 发展，容量可达60-80t，熔池深 为1000-1200mm。
中间包及其运载设备
• 中间包车的组成及作用 长水口机械手：一般为悬臂式安装在中包车上，主要是将长水口安装 在钢包滑动水口上，并压紧使钢水通过长水口流到中包内。
称量装臵：检测中包钢水重量
溢流槽：中包钢水过高时通过溢流槽流到事故罐，防止设备损坏。
结晶器
• 结晶器是连铸机核心，称之为连铸设备的 “心脏”。从中包流下的钢水通过结晶器的 水冷铜板形成一定的坯壳，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。
钢包回转台
常见的蝶式回转台组成及作用 钢结构部分：由叉臂、旋转底座、旋转轴承、底 座等组成。主要起支撑作用。 回转驱动装置：由马达、制动器、离合器、减速 机、小齿轮、大齿圈等组成。驱动叉臂回转到指定位 置。回转速度一般~1r/min。 事故驱动装置：由气动或者液压马达驱动，在紧 急情况下将浇铸位钢包旋转到安全位置（事故位上 方）。事故驱动速度一般0.5r/min。
半门型中间包车 悬臂型中间包车 悬挂型中间包车
中间包及其运载设备
• 中间包车的组成及作用
中包车体：焊接结构件，主要起承重作用 行走装臵：行走装臵一般设臵在一侧，采用电机或者液压马 达驱动，一般有快慢两档速度。快速一般15～25m/min用于中 包移动，慢速1～2m/min用于水口对中。 升降装臵：升降装臵一般有液压升降和丝杆螺母升降两种形 式，主要使中间包上下升降，便于行走和调节水口插入深度。 升降高度一般600mm左右。升降速度一般30mm/s左右。 对中装臵：一般为液压对中，主要调节水口在结晶器宽度方 向的位臵，对中速度一般5mm/s左右，行程一般在60～100mm
结晶器
1＃机结晶器
结晶器
结晶器窄边夹紧装置
结晶器
结晶器调宽
结晶器振动
结晶器振动在连铸过程中扮演非常重要的角 色。结晶器的上下往复运行，实际机上起到了 “脱模” 的作用。由于坯壳与铜板间的粘附力 因结晶器振动而减小，因而防止了在初生坯壳表 面产生过大应力而导致裂纹的产生或引起更严重 的后果。当结晶器向下运动时，促使保护渣进入， 防止初生坯壳与铜板粘连，同时“负滑脱”作用， 可“愈合”坯壳表面裂痕，并有利于获得理想的 表面质量。
连铸机的机型及其特点
• 按连铸坯运动轨迹分类：
立式、立弯式、全弧形、直弧形（多点弯曲 多点矫直、连续弯曲连续矫直）、水平连铸 机等。
连铸机的机型及其特点
1—立式连铸机；2—立弯式连铸机；3—直结晶器多点弯曲连铸机 4—直结晶器弧形连铸机；5—弧形连铸机； 6—多半径弧形（椭圆形）连铸机；7—水平式连铸机
连铸机的机型及其特点
全弧形连铸机 多点矫直弧形连铸机
多点弯曲、多点矫直 连铸机
连铸机的机型及其特点
薄板连铸机一般浇铸板坯在50～70mm，拉速在5～6米， 铸机后紧跟加热保温辊道和轧机。 常见的薄板坯连铸连轧工艺有：紧凑式带钢生产技术 （CSP）、在线带钢生产技术（ISP）、灵活薄板轧制技术 （FTSR）、连铸连轧工艺（CONROLL)等。
结晶器振动
结晶器振动机构：
电 机 振动台 架
减 速 万向接 机 轴 缓 冲 弹 簧
偏 心 轴
图一：结晶器振动传动 简图
结晶器
结晶器的作用
◆形成设计要求的形状的坯壳外形。
◆在尽可能的拉速下，保证铸坯出结晶器是形成足够厚度 的坯壳，使连铸过程安全的进行下去，同时决定了连 铸机的生产能力； ◆结晶器内的钢水将热量平稳的传导给铜板，使周边坯
壳厚度能均匀的生长，保证铸坯表面质量。
结晶器
• 结晶器的类型
1、按铸坯规格和形状分：圆坯、方坯、板 坯、异形坯结晶器。 2、按内壁形状分：直形、弧形结晶器。
中间包及其运载设备
主要作用
• 中间包运载装臵一般为中包车，主要用来将中间罐 从预热位运送至浇铸位，或者将中间罐从浇铸位送 至渣盘位或预热位。主要作用是支撑、运输、对中。 主要参数
承载重量、走行速度、升降速度、对中速度等
中间包及其运载设备
中间包车类型：（按轨道布臵及水口相对主梁位臵）
门型中间包车（常用）
钢包回转台
主要作用： 钢包回转台通常设置在钢水接受跨和浇铸跨之间， 其作用是存放、支撑和运载钢包。 浇铸时其转臂一端可以从炉子接受跨一侧接手钢 包，旋转半圈后停在中包上（浇铸位）进行浇铸，另 外一个臂可以接受钢包，实现钢包的快速更换。 其工作特点为重载、冲击、偏载、高温 主要参数： 承载能力、回转速度、回转半径、钢包升降行程、 钢包升降速度等
连铸的发展情况
虽然振动式结晶器是钢得以顺利连铸的
开创性的技术关键，但真正有效防止坯壳与
结晶器粘结的突破性进展的技术贡献，应当
归功于英国人哈里德（Halliday）提出的 “负滑脱”概念，这有改善润滑、减轻粘结
的优点，更便于实现高速浇铸。
连铸的发展情况
初期的连铸设备大部分装在特殊钢生产厂。设备设 计主要被容汉斯、罗西和原苏联包揽，机型主要是立式。 50年代制造的40台连铸机中，有25%是立弯式。 60年代弧形铸机引发的一场革命，采用了弧形连铸 后，连铸技术的应用才实现了一次真正的突破，不仅提 供了生产率，降低了设备投资，而且更有利于安装在原 有的钢厂内。 70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展 ，多 点矫直、气水冷却、保护浇铸、液面自动控制等技术的 大发展，在不断改善产品质量和提高铸机了生产率。
连铸的发展情况
80年代连铸技术日趋成熟 ，连铸比每年以4％的 速度递增，90年代以后连铸技术，包括近终形连铸（尤 其是薄板坯，薄带铸轧）、高速浇铸、高清洁性产品的 连铸、低过热度浇铸、质量系统控制技术、热送热轧、 非正弦振动等逐步成熟。 我国60年代开始连铸设计，1958年第一台工业生 产连铸机由北京钢铁设计院设计在重庆投产。80年代主 要通过在引进消化 ，1985年出现第一个全连铸－武汉 钢铁公司第二炼钢厂，随后宝钢、鞍钢等分别引进日本 等国设备。
连铸机的机型及其特点
某厂薄板坯连铸连轧示意图
连铸机的台数、机数、流数
• 台数
凡是共用一个盛钢桶，浇注1流或多流铸坯的1套连续铸钢设 备称为1台连铸机。
• 机数
凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本 机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1个机组。1台 连铸机可以由1个机组或多个机组组成。
3、按结构形式分：整体式、套管式、组合 式、水平式
结晶器
结晶器的主要参数
结晶器的主要工艺参数包括：断面尺寸、长度、倒锥
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度、冷却强度等。
结晶器
铜板 窄边框架 宽边固定框架
窄边框架 宽边活动框架
结晶器的结构（组合式） 由四块框架组合而成，铜板直接 或者者通过背板安装在框架上。 板坯宽度通过调整窄边位置实现。 宽度调整一般通过涡轮丝杆（手动、 电动）或者液压驱动方式实现。
1—盛钢桶；2—中间罐； 3—导辊；4—结晶器； 5—拉辊；6—切割装臵； 7—移坯装臵
连铸机的机型及其特点
弧形连铸机是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机 的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同 一半径的1/4圆周弧线上；铸坯在1/4圆周弧线内完全凝固， 经水平切线处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。 弧形连铸机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯 式连铸机的1/3，因而基建投资减少了。 为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在 结晶器下口设2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲进入 弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹杂物充分 上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏析减轻。
钢包回转台
升降装置：通过升降油缸实现叉臂的上下运动， 主要方便长水口的安装和操作人员烧氧。升降行程一 般700～900mm，速度一般30mm/s左右 回转锁定装置：回转锁定装置有插销式和摩擦式 两种形式。主要是使钢包在受包或者浇铸时叉臂保持 不位移，起到准确定位同时保护回转驱动装置。 称量装置：主要称量钢包内钢水重量。