大断面方圆坯连铸机的设计特点课件.ppt
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1、1大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点炼钢工程技术所大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点营口中试基地大型方圆坯连铸机营口中试基地大型方圆坯连铸机的的设计设计特点和生产实绩特点和生产实绩大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点 在在2007年中冶京诚(年中冶京诚(CERI)开发大断面方圆坯连铸机)开发大断面方圆坯连铸机之前,国内外圆坯连铸机建设的业绩很多,据不完全统计,之前,国内外圆坯连铸机建设的业绩很多,据不完全统计,铸坯断面为铸坯断面为500mm大圆坯连铸机国内仅有两台,铸坯断大圆坯连铸机国内仅有两台,铸坯断面为面为600mm大圆坯连铸
2、机国际上仅有一台,国内江苏江大圆坯连铸机国际上仅有一台,国内江苏江阴兴澄钢铁公司对原有引进的矩形坯连铸机进行了自行改造阴兴澄钢铁公司对原有引进的矩形坯连铸机进行了自行改造,具有生产,具有生产600mm圆坯的能力。我国现在自行设计全部圆坯的能力。我国现在自行设计全部国产化的国产化的600mm圆坯连铸机是空白。据不完全统计,铸圆坯连铸机是空白。据不完全统计,铸坯断面为坯断面为600mm大圆坯连铸机国际上仅有一台投入工业大圆坯连铸机国际上仅有一台投入工业化生产,即化生产,即Belgium的的Ellwood steel S.A seraing厂,投产厂,投产于于1995年,该台连铸机为一机两流,生产规
3、模为年,该台连铸机为一机两流,生产规模为35万吨万吨/年年,一、一、前言前言 我国在该产品方面现在仍属空白。国内圆坯连铸机生我国在该产品方面现在仍属空白。国内圆坯连铸机生产的最大圆坯为产的最大圆坯为500mm,淮钢建设模式为引进国外核,淮钢建设模式为引进国外核心技术及关键设备。江苏江阴兴澄钢铁公司对原有引进的心技术及关键设备。江苏江阴兴澄钢铁公司对原有引进的矩形坯连铸机进行了自行改造试验,具有生产矩形坯连铸机进行了自行改造试验,具有生产500mm圆坯的能力。圆坯的能力。近年来,随着国内大型装备制造业的迅猛发展,以近年来,随着国内大型装备制造业的迅猛发展,以及国内大断面的连铸坯需求的强劲增长,对
4、相应坯料的尺及国内大断面的连铸坯需求的强劲增长,对相应坯料的尺寸和质量的要求也在逐步提高,促进了国内对大断面方圆寸和质量的要求也在逐步提高,促进了国内对大断面方圆坯连铸机工艺技术的开发和设备设计的升级。坯连铸机工艺技术的开发和设备设计的升级。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u 中冶京诚(中冶京诚(CERI)从)从2007年致力于国内大断面方圆坯连铸机的年致力于国内大断面方圆坯连铸机的自主设计和自主创新以来,紧追国际大断面方圆坯连铸机的先进水自主设计和自主创新以来,紧追国际大断面方圆坯连铸机的先进水平,在大断面方圆坯连铸机的核心技术方面取得了突破性的进展。平,在大断面方圆
5、坯连铸机的核心技术方面取得了突破性的进展。合理的大断面管式结晶器,双锥度、双曲线铜管,确保连铸坯表面合理的大断面管式结晶器,双锥度、双曲线铜管,确保连铸坯表面质量。质量。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u研发了具有自主知识产权的结晶器液压振动。自研发了具有自主知识产权的结晶器液压振动。自CERI新型结晶新型结晶器液压振动投产以来,已有器液压振动投产以来,已有14套液压振动装置达到成功应用套液压振动装置达到成功应用;对于板坯对于板坯连铸结晶器液压振动连铸结晶器液压振动采用左右布置采用左右布置,应用效果良好,应用效果良好。对于板坯连铸结晶器液压振动采用内外弧布置。对于板坯连
6、铸结晶器液压振动采用内外弧布置。u合理的二冷段布置及合理的二冷段长度合理的二冷段布置及合理的二冷段长度大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u连续矫直技术在大断面方圆坯连铸机上的应用连续矫直技术在大断面方圆坯连铸机上的应用u动态轻压下大断面方圆坯连铸机上的应用(用于大断面矩形坯)动态轻压下大断面方圆坯连铸机上的应用(用于大断面矩形坯)u研发创新型的电磁加速技术,是改善铸坯芯部质量,提高连铸研发创新型的电磁加速技术,是改善铸坯芯部质量,提高连铸坯质量的重要手段。坯质量的重要手段。u结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌在大断面上的应用结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌在大断面上的应用 具有创新
7、特色的结晶器液压振动的应用、电磁加速技术具有创新特色的结晶器液压振动的应用、电磁加速技术专利技术的相继研发,特别是为中冶京诚(营口)中试基地设专利技术的相继研发,特别是为中冶京诚(营口)中试基地设计和总承包的国内第一台计和总承包的国内第一台600mm、400500mm 大断面方大断面方圆坯连铸机的顺利实施,奠定了中冶京诚在大断面方圆坯连铸圆坯连铸机的顺利实施,奠定了中冶京诚在大断面方圆坯连铸机领域的领先优势。该铸机由中冶京诚自行和自主设计:包括机领域的领先优势。该铸机由中冶京诚自行和自主设计:包括连铸机总体工艺、机械设备、三电设备等的设计,以及整套设连铸机总体工艺、机械设备、三电设备等的设计,
8、以及整套设备供货、安装与调试、工艺操作软件的编程及操作工艺指导等备供货、安装与调试、工艺操作软件的编程及操作工艺指导等全过程,于全过程,于2008年年12月月31日一次性热试成功。日一次性热试成功。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点项目项目 技术参数技术参数连铸机机型连铸机机型 全弧形连续矫直连铸机全弧形连续矫直连铸机台数台数流数流数 14连铸机半径:连铸机半径:14 m流间距:流间距:2000 mm断面断面矩形坯:矩形坯:400 500 mm圆坯:圆坯:600、500、450、400、350 mm定尺长度:定尺长度:4,000;5,00010,000 mm铸坯最大重量:
9、铸坯最大重量:21.5 t冶金长度:冶金长度:38.79 m铸机速度范围:铸机速度范围:0.11.0(拉坯);(拉坯);Max.4(穿引锭)(穿引锭)m/min切割方式:切割方式:在线火焰切割在线火焰切割引锭杆装入方式:引锭杆装入方式:挠性引锭杆式的下装挠性引锭杆式的下装出坯方式:出坯方式:由天车从冷床吊坯由天车从冷床吊坯大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点二、大型二、大型方圆坯连铸机设计特点方圆坯连铸机设计特点连铸机主要技术参数连铸机主要技术参数 该该连铸机设计年产量连铸机设计年产量60万吨,生产的钢种包括优质碳素万吨,生产的钢种包括优质碳素钢、碳素结构钢、低合金结构钢、
10、合金钢、轴承钢、不锈钢钢、碳素结构钢、低合金结构钢、合金钢、轴承钢、不锈钢、管线钢、机械工程用钢、模具钢、高合金容器钢、锅炉钢、管线钢、机械工程用钢、模具钢、高合金容器钢、锅炉钢等,主要用于机械制造、无缝管生产、轴承生产等。等,主要用于机械制造、无缝管生产、轴承生产等。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点连铸机主要设计特点及装备连铸机主要设计特点及装备大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u结晶器技术结晶器技术采用采用表面镀表面镀Cr-Ni的多锥度双曲线全弧形结晶器,和两排足辊三的多锥度双曲线全弧形结晶器,和两排足辊三排喷水,带有外置式结晶器电磁搅拌。有以
11、下特点:排喷水,带有外置式结晶器电磁搅拌。有以下特点:有利于钢液中夹杂物(有利于钢液中夹杂物(50u m)充分上浮)充分上浮便于铸坯的均匀凝固便于铸坯的均匀凝固采用高刚度的结晶器水箱设计,有效支撑结晶器铜管、水套。采用高刚度的结晶器水箱设计,有效支撑结晶器铜管、水套。并配有大量的铜管固定螺栓,以保证水缝的均匀性,选择出最佳并配有大量的铜管固定螺栓,以保证水缝的均匀性,选择出最佳的冷却水量,使铜管上下的温度分布更加均匀,使其最大温差控的冷却水量,使铜管上下的温度分布更加均匀,使其最大温差控制在制在26以内;确保浇注过程中足够的稳定性,保证铸坯质以内;确保浇注过程中足够的稳定性,保证铸坯质量。量。
12、结晶器双锥度、双曲线铜管,以适应铸坯的收缩,使铸坯在结结晶器双锥度、双曲线铜管,以适应铸坯的收缩,使铸坯在结晶器内形成最佳的坯壳厚度并达到最佳的冷却,铜管内表面采用晶器内形成最佳的坯壳厚度并达到最佳的冷却,铜管内表面采用镀硬铬技术,提高铜管的使用寿命;镀硬铬技术,提高铜管的使用寿命;u结晶器结晶器液压液压振动振动结晶器液压振动装置结晶器液压振动装置由两个单独不可互换的单元和一个振由两个单独不可互换的单元和一个振动底座组成,分别布置在连铸机的内外弧上,其振幅为动底座组成,分别布置在连铸机的内外弧上,其振幅为07mm、频率、频率30350cpm、非正弦系数、非正弦系数0.00.4。液压振动可有效控
13、制负滑脱时间(液压振动可有效控制负滑脱时间(0.100.2s),改善铸),改善铸坯表面振痕深度,提高铸坯表面质量,适应较宽的拉速范坯表面振痕深度,提高铸坯表面质量,适应较宽的拉速范围;改善结晶器润滑,减少漏钢。围;改善结晶器润滑,减少漏钢。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点图图1 结晶器内外弧液压振动结晶器内外弧液压振动通过现场的生产实践,证明了该装置的技术先进性和其技术特点:通过现场的生产实践,证明了该装置的技术先进性和其技术特点:采用计算机仿真和有限元方法进行优化设计,保证系统长期稳定运行;采用计算机仿真和有限元
14、方法进行优化设计,保证系统长期稳定运行;采用无磨损设计,无易损件和润滑点,维修工作量小;采用无磨损设计,无易损件和润滑点,维修工作量小;采用高精度的预应力板簧导向,各向的偏差小;采用高精度的预应力板簧导向,各向的偏差小;可在线自动调整振幅、频率和波形,实现正弦和非正弦振动;可在线自动调整振幅、频率和波形,实现正弦和非正弦振动;安装方便,不需要额外的调试;安装方便,不需要额外的调试;大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点图图1 结晶器内外弧液压振动结晶器内外弧液压振动大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点
15、u可快速更换的铸流导向段可快速更换的铸流导向段 铸坯导向段采用连续矫直原理来设计整个辊列,优化和减小铸坯导向段采用连续矫直原理来设计整个辊列,优化和减小热态铸坯的矫直、鼓肚(对于大断面矩形坯)等各种变形。热态铸坯的矫直、鼓肚(对于大断面矩形坯)等各种变形。扇形段由五个快速更换段和一个固定段组成,每个快速更换扇形段由五个快速更换段和一个固定段组成,每个快速更换段与其下面的支撑梁通过固定螺栓固定,通过压紧密封圈可将段与其下面的支撑梁通过固定螺栓固定,通过压紧密封圈可将二冷水二冷水-气、设备冷却水快速接通。对于大矩形坯,气、设备冷却水快速接通。对于大矩形坯,I、II段采用段采用四面辊,四面辊,III
16、、IV、V段采用内外弧面辊。对于大圆坯,段采用内外弧面辊。对于大圆坯,I段采用段采用四面辊,四面辊,II、III、IV、V段采用外弧面辊。五个快速更换段是段采用外弧面辊。五个快速更换段是通过扇形段导轨,将其从内弧侧快速吊出。导轨固定在平台上通过扇形段导轨,将其从内弧侧快速吊出。导轨固定在平台上,扇形段进行线外检修。,扇形段进行线外检修。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u连续矫直技术连续矫直技术通过分析近年来国外类似的相近连铸机的辊列设计,特别是通过分析近年来国外类似的相近连铸机的辊列设计,特别是关于大断面的方、圆坯钢种的辊列设计,优化出了该基本弧半关于大断面的方、圆坯钢
17、种的辊列设计,优化出了该基本弧半径为径为14m的浇注断面为的浇注断面为400 x500 mm、600 mm的铸机辊列。的铸机辊列。为有效降低矫直时的应变和应力,采用连续矫直技术,选取为有效降低矫直时的应变和应力,采用连续矫直技术,选取较长矫直区,有效地降低矫直变形。通过优化设计和校核,使较长矫直区,有效地降低矫直变形。通过优化设计和校核,使其最大变形量控制在其最大变形量控制在0.1以下,同时其变形速率为以下,同时其变形速率为4.610-5 s-1远小于允许值,既减轻了拉矫机辊子的受力,又充分保证了各远小于允许值,既减轻了拉矫机辊子的受力,又充分保证了各特殊要求的大断面方圆坯钢种铸坯的表面和内部
18、质量。特殊要求的大断面方圆坯钢种铸坯的表面和内部质量。大断面方圆坯连铸机的设计特点大断面方圆坯连铸机的设计特点u全程无氧化保护浇注全程无氧化保护浇注 对于厚板钢种而言,如果对铸流保护不佳,钢水的合金元对于厚板钢种而言,如果对铸流保护不佳,钢水的合金元素极易与空气中的素极易与空气中的O2、N2反应生成二次氧化物,形成结膜、结反应生成二次氧化物,形成结膜、结壳、翻皮等缺陷。因此设计采取保护浇铸,防止浇钢过程的二壳、翻皮等缺陷。因此设计采取保护浇铸,防止浇钢过程的二次氧化,即钢包和中间罐之间采用长水口(采用半自动操作的次氧化,即钢包和中间罐之间采用长水口(采用半自动操作的机械手安装)保护浇铸、中间罐
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