年产100万吨薄板连铸连轧车间工艺设计毕业论文

目录

1 概述...........................................3

1.1 近终形技术的兴起............................3 1.2 薄板坯连铸连轧的发展........................4 1.3 车间设计的任务和目的........................8 1.4 厂址的选择..................................9

2 生产方案及坯料的选择..........................10

2.1生产方案的编制...............................10

2.2 薄板坯连铸连轧的产品方案.....................11

2.3生产方案的选择...............................11 3 主要设备的选择................................12 3.1.连铸区的设备选择............................13 3.2 加热设备....................................20 3.3 轧制设备....................................23

4 产品工艺设计..................................25 4.1 产品压下规程................................25 4.2 咬入条件较核................................26 4.3 各道次轧制温度的确定........................27 4.4 轧制压力的计算..............................27 4.5 轧制力矩的计算..............................30 4.6 附加摩擦力矩的确定..........................31

4.7 空转力矩的确定..............................34 4.8 动力矩的计算................................35 4.9 静力矩的确定................................35 4.10 电机功率的较核.............................35

4.11 轧辊强度的较核............................37 4.12 金属平衡表编制..........................41

5 辊型设计....................................42

5.1 辊型的磨削凸度............................42 5.2工作辊挠度与轧辊实际凸度的关系............ 43 5.3 轧辊挠度的计算............................43

后记 ..........................................46 参考文献.......................................47

1 概述

1.1 近终形连铸技术的兴起

随着冶金工业的技术发展进步，新工艺的出现和不断完善，全球范围内板材连铸工艺发生了巨大的变化，特别是20世纪80年代末近终形连铸的开发成功，更是促进了板材市场的变化。

近终形连铸是一项高新技术，目前已趋于成熟，走向工业化。它的实质是在保证成品钢材的质量的前提下，尽量缩小铸坯的断面来取代压力加工。近终形连铸通常可分为三大类：薄板坯连铸和喷雾成形。与普通连铸工艺相比，薄板坯连铸连轧具有如下特点：

（1）工艺简化，设备减少，生产线缩短。薄板坯连铸连轧省去了粗轧和部分精轧机架，生产线一般仅200余米，降低了单位基建造价，缩短了施工日期，可较快地投产并发挥投资效益。

（2）生产周期短。从冶炼钢水至热轧板卷输出，仅需要1.5 h，从而节约流动资金，降低生产成本，企业可很快取得较好的经济效益。（3）节约能源，提高成材率。由于实现了连铸连轧，薄板坯连铸连轧可直接节能66 kg/t、间接节能145 kg/t，成材率约提高11%～13%。

近终形连铸技术中的薄板坯连铸连轧工艺自1989年自美国纽柯厂在意大利阿维迪厂投产以来，引起了全世界冶金界的重视。面对当今世界能源紧缺和市场对难于塑性加工的板带产品要求的增加，近终形连铸显示出它的明显优势。

预计薄板坯连铸连轧技术在今后十年将对传统的钢铁企业造成大的冲击。到2010年全球有可能建成75个薄板坯连铸连轧工厂，总生产能力可达1.9亿t，即全球50%左右的热轧板卷将由薄板坯连铸连轧技术来生产。

近终形连铸技术的出现和高速基于近代冶金学的研究成果，其中，金属凝固理论的深入研究、钢水炉外精练机理、功能及各种精练装置的问世和纯净钢生产技术、压力加工的进步等是推动近终形连铸技术加速开发、完善的根本，而能源危机的冲击、市场需求的扩大则是企业普遍看好它的外因。近终形连铸技术的前景是光明的。

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1.2 薄板坯连铸连轧技术的发展 1.2.1薄板坯连铸连轧技术的出现

自世界上为短流程小钢厂开发的薄板坯连铸连轧技术获得工业上的成功以来，受到的不仅仅是关注、而是青睐，在冶金界产生了巨大反响，短短几年中，建起或正在兴建大批生产线，且势头迅猛。以西马克（SMS）公司的紧凑式热带生产技术（Compact Strip Productiong）,简写为CSP为例，试验研究始于1985年10月，第一条生产线于1989年在美国纽柯克拉福兹维莱厂建成（Nucor Steel Corp,Crawfordsville,IN/USA)后，又相继建成了黑克曼(Nucor Steel Hickman,AR/USA,1992-08)、希尔沙（Hylsa Monteney Mexico,1994-11）、韩宝（Hanbo Steel Pusan,South Korea,1995-06）、戈拉廷（Gallatin Steel,1995-02）、第纳米克斯（Steel Dynamics

Inc,(SDI)Butler,IN/USA,1996-01）、比斯卡亚（Aceria Compacta de Bizcaya(ACB)Bilbao,Spain,1996-07）、印度的德罗伊斯帕特公司（Nippon Denro Ispat Dolvi）、美国的阿克梅公司（Acme Steel Company）、伯克利厂、泰国的乔恩布日钢厂（Nakornthai Chonburi Strip Mill）德国的蒂森(Thyssen)钢铁厂，荷兰的康力斯(Corus)带钢厂，埃及的亚历山大国立（ANSDK）钢厂、伊朗的沙法钢厂、马来西亚的梅加钢厂、印度尼西压的KS-浦项钢厂以及中国的珠钢、邯钢、包钢、马钢、涟钢等。

薄板坯连铸连轧技术取得成功的有众多公司和研究单位，其中最具代表性的是德马克（MDH）、西马克（SMS）、奥钢联（VAI）、意大利的达涅利（Danieli）等公司，尽管各自的工艺路线不同，设备也各具特点，但最终的目标是一致的，即通过结构紧凑、热送热装、连铸连轧的薄板坯连铸连轧技术来实现高的经济效益。多条生产线投产后取得成功，又促使各公司的技术相互渗透，以求更加完善，在不断改进的过程中，该项技术愈发显示出其优势。

1.2.2 薄板坯连铸连轧技术的发展

1.2.2.1 第一代技术

20世纪80年代末出现的薄板坯连铸连轧技术属第一代。其发明者的初衷是避开传统板坯连铸的断面尺寸，浇出尽量薄的板坯，以求铸坯可直接进入精轧机，轧出热轧带卷来。于是就要求板厚不大于50～60㎜。为了保证生产线具有一定产量规模，坯宽度通常不小于1250㎜。典型的第一代薄板坯连铸连轧生产线以

美国纽柯公司的克拉福兹维莱厂、黑克曼厂、西班牙的ACB厂、意大利的阿维迪厂、中国的珠江钢厂等为代表，几乎全部由电炉（100～150 t）供应钢水，单流铸机生产能力不大于80万吨/年，主要生产碳钢（0.04%～1%），实施奥氏体轧制，终轧温度高于860℃，终轧厚度最薄为1.2㎜。

薄板坯连铸连轧技术带来了热轧带钢生产的经济性革命，它的工艺流程紧凑、简化，投资成本低，能源消耗低，产品质量高。它首次将连铸、温度均匀化和热轧三个工艺阶段连接在一起，可有效地生产高质量的热轧带钢。

1.2.3.2 第二代技术

薄板坯连铸连轧技术在工业上的成功应用，受到冶金企业的普遍青睐，也促使冶金工作者对该技术的不断完善作出了更大的努力，20世纪90年代末第二代技术已告成熟，并在多条生产线上予以采用。

首先，液芯压下技术的出现，可有效的在二冷区对铸坯进行轻压下。轻压下区即可根据冶金要求和钢种要求限制在“0”扇形段区内，也可延伸至各扇形段。轻压下区各扇形段内的辊缝由位置变速器控制液压缸来设定。于是就有可能加厚结晶器出口铸坯厚度至70～90（100）㎜。第二代技术中最突出的特点就是各种薄板坯连铸连轧工艺的结晶器断面尺寸都有了相应的变化，CSP工艺漏斗型结晶器厚度增至70㎜，FTSC工艺坯厚可达90㎜。根据液芯压下量的大小在浇注前和浇注中灵活设定铸坯厚度来适应终轧带卷厚度的要求。

其次，第二代技术中实现了半无头轧制和铁素体轧制，并且终轧产品厚度可做到超薄带尺寸（≤0.8㎜）。当实施半无头轧制时，坯长是单坯长度的5倍，轧制速度、冷却强度都要提高，为此，精轧机组需要大电机功率；铁素体的低温轧制工艺通常轧机配置由5～6机架的精轧机架改为2（粗轧）+5（精轧）布置形式；而超薄带的生产同样也需要粗轧机架。

第三个特点是：温度均匀段——加热炉的长度加大，SMS公司为我国涟源钢厂提供的CSP生产线隧道炉长达291m，完全是为了适应第二代的改进需求。

随着技术的不断完善优化，铸机单流产量可升至130万吨/年，双流可达250～260万吨/年，这就要求提高炼钢炉的生产能力。从目前世界范围来看，电炉过大（大于150吨），操作起来把握性差，薄板坯连铸机与转炉机相配合更为合适，在产能不断增加的情况下，第二代技术中转炉容量的选择也显得很重要，以不小于120吨为好。

当然，薄板坯连铸连轧工艺已不仅限于生产碳钢，所生产钢种的范围几乎覆盖了所有的产品品种，包括低合金结构钢、高碳钢、取向硅钢（硅的含量不大于

3%）、不锈钢等。同时，带卷的几何尺寸、材料技术参数及表面质量均得到稳定改进。

1.2.4.3未来的第三代技术的发展趋势

薄板坯连铸连轧工艺的目的趋完善，全套技术的发展方兴未艾。从全球角度来看，它将挑战传统薄板坯连铸连轧工艺，一条两机两流生产线的产量必达到300万～350万吨/年，为此需要提高轧制速度、加厚铸坯断面至90～100（110）㎜。字这些前提下采用液芯压下技术，考虑F7（甚至F8 ）机架的增设都有可能，当然其中轧机功率加大是必要的，同时F1～F3机架的压下量要增大，第一道次最后要能压下50%～60%，F1机架能咬入70～80㎜厚的铸坯。产量的提高需要炼钢炉供应更多的钢水，第三代生产线极有可能与之相匹配的是150 t转炉，于是也就需要有大高炉提供更多的铁水。从品种和质量上来预测第三代技术，它将进一步扩大，不锈钢、含硅较低的硅钢（取向硅钢）等都将在薄板坯连铸连轧生产线上生产，而大量碳钢产品将向薄规格方向扩展。

可以肯定，第三代技术将向250㎜厚度的传统板坯连铸机、3/4连轧系列挑战，向3～4套加热炉的温度均匀化方式，向大部分传统轧机的产品氛围进行挑战，而且前景光明。

结合我国具体情况分析，国内众多钢铁企业现用的传统轧机多建于20世纪70年代末，一般情况下2010年已达到服务期限，下一步如何走，是面临的现实问题，总希望用较少的投资来实现更新换代；另一方面，作为发展中国家，我国钢铁工业需要进一步提高板带比，薄板产量定会继续上升才能满足需求，靠什么来实现呢？从经济合理布局观点出发，应该靠300万吨/年产量的转型钢厂来完成此项任务，它们在转型过程中不要再采用传统轧机，以求避免过大的投资，采用第三代薄板坯连铸连轧技术增产板材无疑将是首选。

至于不锈钢热轧带卷的生产，薄板坯连铸连轧技术在我国也必占一席之地。基于它的产量不可能太大，采用80 t转炉为好，热轧带卷以1.8～2㎜为佳，太薄的产品难以控制酸洗时的飘移。

从薄板坯连铸连轧技术的出现到如今不过十多年，它却引起了扁平材生产技术革命性的变化，并且将在今后十年内对传统的钢铁联合企业带来巨大的冲击。到2010年，全球有可能建成75个薄板坯连铸连轧工厂，总生产能力达到1.9亿t，即全球50%左右的热轧带卷会由薄板坯连铸连轧来生产。

由此可预见薄板坯连铸连轧技术的发展为：

（1）几乎所有投资薄板坯连铸连轧的工厂都特别注意充分发挥轧机的能力（250万～300万吨/年）。因此，大部分薄板坯连铸连轧工厂的年产量都设计在

200万～300万吨/年之间。这就要求炼钢炉的能力（采用转炉可能更有利于轧机能力的发挥）和薄板坯连铸机能力的匹配（主要指拉速、厚度和宽度参数的优化）。

（2）利用现有老厂高炉—转炉设备，匹配薄板坯连铸连轧生产线，专门生产薄规格（≤2.3㎜）和超薄规格（≤1.6㎜）的热轧卷。可以得到两方面的好处：1）可以用热轧超薄板替代相当一部分商品冷轧板，相应减少冷轧厂的投资，并可以提高热轧板的销售额。2）可以依靠薄板坯连铸连轧装置专门分工生产薄规格热轧卷（直接作商品销售或用作冷轧厂原料），来解放原有传统热轧带钢轧机的生产能力，促进轧机增产。现在，北美、欧洲已有多家联合企业进行结构性调整。例如，美国阿克梅钢公司是世界上第一家使用氧气转炉与薄板坯连铸连轧相配合生产的企业；加拿大的阿尔戈马公司，已投资建设新的薄板坯连铸机与原有的高炉—氧气转炉配合生产。德国蒂森公司建设成薄板坯连铸与现有转炉配合，专门生产超薄规格的热轧卷。据报道，荷兰霍戈文、德国沙尔兹吉特尔和赫斯等高炉—转炉钢厂也有投资薄板坯连铸的打算。总的来看，传统的高炉—转炉联合企业将受到薄板坯连铸连轧技术的冲击，同时，在采纳这一技术后，企业将获得结构性的变化，获得新的竞争力。

（3）通过适当增加铸坯的厚度和宽度，相应提高拉速，增加铸机流产量，争取实现一部铸机与一部连轧机配合生产，这也是人们注意开发的课题。然后，进一步充分发挥轧机的生产能力，达到200万吨/年以上。

（4）如果通过增加铸坯厚度，使铸坯长度缩短到40㎜以下，则有可能考虑采用步进式加热炉作为衔接铸机—轧机的缓冲装置，这有利于“储存活套”容量的增大，整个系统的灵活性、稳定性提高。当然，也要考虑步进式加热炉的投资额，在此基础上才能做出综合评估与判断。

（5）就技术参数而言，薄板坯连铸机在铸坯厚度—凝固时间—冶金长度之间关系的优化选择是十分重要的。这不仅影响轧机的架数和布置形式，而且也将影响到铸机本身的结构。如果铸坯厚度增加，则凝固时间延长，相应的冶金长度增加，立弯式铸机容易产生鼓肚，而立弧形薄板坯连铸机将得到发展。

其中凝固系数k的选择十分重要。SMS公司选用k=25，这对厚度约50㎜的低碳钢是有利的。但对于厚度大于80㎜的铸坯，对于裂纹敏感的钢种以及包晶钢等，则采用k=22是比较安全的。

（6）为了薄板坯连铸机安全有效的运行，薄板坯连铸机的水冷系统正在向3个冷却系统（即结晶器水冷系统、二次冷却系统和二冷段支撑辊的内冷却系统）的方向发展。

（7）在轧制超薄规格热轧带卷时，由于受到终轧机架处带坯温度的限制，将会引起某些企业对轧制过程中带坯再加热问题的关注。

1.2.5.4薄板坯连铸连轧技术的最新进展

薄板坯连铸连轧工艺技术装置日趋完善，市场竞争中更具实力，其原因在于它的工艺优势：投资低，约为传统热连轧的58%；能耗低，约低1/2；生产成本约为常规轧机的78%；成材率比常规轧机高1.8%；而维修费用约为常规轧机的39%。两流薄板坯连铸机与一套热连轧机相匹配，可生产热轧带卷160万～250万t/a，而且可分别与电炉或高炉—转炉流程相连接。薄板坯连铸连轧技术越来越显示出它的生命力。

自1989年世界上第一台工业化的薄板坯连铸连轧生产线投产以来，在过去的十一年中已有36条生产线相继运作，2000年已形成年产量5000万t的生产能力。截至2001年底，全球已有36条（54流）生产线投产，产能达到5500万t/a。其中26条为CSP（包括ISP生产线5条）生产线共42流（ISP 7流），生产能力达到4200万t/a（ISP 765万t/a）；4条（5流）FTSRQ（FTSC）生产线，生产能力约为500万t/a；QSP生产线3条（4流），生产能力约为500万t/a；CONROLL生产线3条（3流），生产能力约为315万t/a。

中国引进了3条CSP生产线，在珠钢、邯钢、包钢已先后顺利投产，业绩不错。唐钢引进FISR—三菱组合生产线均已投产。马钢在2003年9月浇出第一炉钢轧出合格热轧带卷。涟钢的两条CSP生产线均已签定合同。加之鞍钢自行设计的一条ASP生产线（仿CONROLL技术）于2001年投入正常生产。此外，本溪钢铁集团公司、新丰钢铁有限公司、济南钢铁集团公司均拟建薄板坯连铸连轧生产线， 2005年建成。我国在2005年形成年产量大约1000万t热轧带卷的生产能力。可见，未来的3～5年间中国的薄板坯连铸连轧工艺及其进步将会在国际上扮演重要角色；同时，它也将成为中国钢铁工业进步的重要标志。

1.3 车间设计的目的与任务

车间设计的目的就是为了建设新的企业，扩建或建设老企业。

设计的任务就是对需建设的企业做出技术与经济的详细规划，确定出企业的生产经济状况，技术经济指标及施工的组织方法等。设计文件是编制基本建设计划和拨付投资的依据。因此，企业在建设中能否加快速度、保证质量和节约投资，在建成后能否达到最好的经济效果，设计工作是起决定性作用的。

要乡很好的完成一个工厂和车间的设计任务，除了要学习和掌握专业基本理论外，还要深入生产实际，总结和推广科研成果，并吸收国内外先进的技术，只有这样才能做出经济上合理，技术上先进的设计来。

一个完整的金属压力加工车间设计，其内容包括生产工艺、设备、土建、供水和排水、供气、供电、运输、采暖与通风等设计。它们之间是一个完整的不可分割的整体，要求各个不同设计部门互相协作，紧密配合，其中车间工艺设计是车间设计的主体。工艺设计工程师是一个组织者，他的主要任务是根据上级机关确定的任务书，进行工艺设计，确定生产方案、选择设备、画出车间工艺平面布置图、确定车间劳动组织与技术经济指标等，并提出对水、电、动力、热力、通风、照明、采暖、厂房建筑等设计的要求及所需的资料。

1.4 车间设计的依据

在进行车间设计之前，应从技术经济部门取得设计任务书，而设计任务书是有关部门根据国家计划经过充分讨论之后制定的。

设计任务书的基本内容：

（1）车间的生产规模、生产品种； （2）车间的生产方案；

（3）建厂地址、厂区范围和资源情况、水文地质、原材料、燃料、动力、供水以及供电等供应情况，还有运输情况等；

（4）要求达到的经济效益和技术水平 （5）投资以及劳动定员的控制数字 （6）环保情况

设计任务书是进行车间设计的依据。

1.5 厂址选择

厂址选择工作实际包括两个方面：一是建厂地区的确定，一般由上级主管部门在设计任务书中规定；二是建厂地址的选择，由设计者会同有关部门共同进行实际调查研究，提出几个初步方案进行比较，然后选取最优方案。

建厂地址选择应考虑下述要求：

（1）必须符合国家工业布局的基本原则。充分利用各地区的丰富资源和各方面的有利条件，合理使用人力和物力，使生产出来的产品能够合理的分配，从而使所设计的厂在最少的投资条件下，获得最大的经济效果，并且使全国各大区的工业系统迅速建立起来，逐步改变我国工业布局不合理的状态；

（2）原料、燃料、动力的来源与运输条件。要能够得到生产所需的足够原材料，要有能满足生产和生活的水质和水量；

（3）适当靠近产品销售地区；

（4）自然条件好，有适宜的气候环境；

2 生产方案及坯料的选择

2.1 产品方案的编制

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产品方案是指所设计的工厂或车间拟生产的产品名称、品种、规格、状态及年计划产量。

产品方案一般是在设计任务书中加以规定的，或者由设计者深入实际调查统计提出方案，然后经主管部门批准确定，产品方案是进行车间设计的主要依据，根据产品方案可以选择设备和确定生产工艺。

1）国民经济发展对产品的要求

根据国民经济各部门对产品数量、质量和品种等方面的需要情况，既考虑当前的急需，又要考虑将来发展的需要。为此，设计者必须进行产品的社会调查。

2）产品的平衡

考虑全国各地生产的布局和配套加以平衡。

3）建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等的可能性。

在进行产品方案的编制时，要以上三点为依据，全面考虑，三者不可偏废。 如何选择计算产品： 1）有代表性

将所有的各类产品进行分类编组，从每组中找出一至几种产量较大，产品品种、规格、状态、工艺特点等有代表性。因此，可以从拟生产的所有合金品种中选出十几种或几十种有代表性的产品。这些计算产品从全车间总体来说，在合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性。

2）通过所有的工序

指所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说每一种计算产品都通过各工序，而是对所有计算产品综合来看的。若从拟生产的所有产品中应有某工序，而计算产品不通过此工序，在此情况下，就要重新选计算产品，还应指出所选典型产品的产量和为总产量。

3）所选的计算产品要与实际相接近 4）计算产品要留一定的调整余量

根据计算产品进行工艺计算、选择设备、确定工艺、确定车间人力与物力的消耗及技术经济指标等所获得的结果，应该与按所有品种进行设计和投产后的实际相一致或相接近。因此，编制产品方案、确定计算产品及其产量分配乃是工艺设计中的主导。

2.2薄板坯连铸连轧产品方案

2—1表 产品方案

序号 1 2 3 4 5

钢种 代表钢号 GB 产品标准 JIS 产量/t 比例 300000 30% 500000 50% 50000 50000 5% 5% 碳素结构钢 Q195~Q235 GB/T700—80 优质碳素结构钢 低合金高强度结构钢 耐大气腐蚀钢 船用集装箱钢 合计 Spa_H 09CuTiKE GB Q345 GB/T1591-94 08al 08 GB/T3275-94 JISG3125 100000 10% 1000000 100% 2.3 生产方案的选择

采用薄板坯连铸连扎的生产方案

大型高炉——铁水预处理——大型转炉——二次精炼——薄板坯连铸

机——连扎机

2.4工艺流程

钢水精炼→csp连铸→剪切机→均热炉→事故飞剪→高压水除磷→连轧机→

层流冷却→卷曲→冷却→入库

3主要设备的选择

3.1 连铸区设备 3.1.1 CSP连铸总体描述

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连续铸钢技术的发展趋势是近终型连铸技术的开发应用，上下连铸与轧钢工序的无缝连接，实现紧凑的生产工艺流程，最大限度的节能和减少环境污染，提高金属收得率，缩短从钢水到成材的生产周期。

本设计CSP连铸机为立弯式，铸机主要设备为蝶式钢包回转台、中间包车、漏斗型结晶器、液压振动台、扇形1、2、3、4段，带刚性引锭杆的顶弯夹送装置、拉矫装置、以及摆动剪，其核心设备是漏斗型结晶器。

在钢包回转台的两侧各有一个中包车和中包预热站，车上配有浸入式水口预热烧嘴。每台中包车都配备有称重系统，以称量中间包钢水重量。每个中间包在正常工作情况下，容量为26～28吨，溢渣情况下为30～32吨。中间包钢水液位可采用自动和手动进行控制，钢水从中间包注入结晶器采用塞棒伺服机构控制，它和CO60放射源，闪烁计数器和PLC装置一起组成结晶器液位控制系统。塞棒是整体式的，而塞棒机构采用压缩空气冷却。结晶器液位控制系统可实现连铸机的自动开浇，即当液位控制系统检测到钢水液位的10%时，铸机振动台开始振动，夹送辊开始拉坯。钢水从中间包注入结晶器，是通过一个扁平式的整体式浸入式水口，它的出钢口专门设计的，以适应结晶器形状结构要求。

结晶器是一个直的漏式结晶器，上大下小，在宽边铜板上部中心有一个宽的垂直、锥形的漏斗区域，以保证浸入式水口有足够的空间。漏斗区域为从铜板上部向下大约850mm,以下便是结晶器下部平行出口部分。下部结晶器模壁是平行的，从而形成最后铸坯的断面尺寸。

结晶器振动装置是一个短杆式的液压振动系统，可以产生正弦振动，本设计采用的是非正弦振动。而结晶器下面则为铸坯导向的扇形1、2、3、4段。打开结晶器后，可以允许刚性引锭杆的插入，也可以清除漏钢后形成的坯壳。漏钢后通常影响到结晶器和扇形1段，他可以很容易的作为一个整体用吊车吊出更换。结晶器的宽度和锥度可以远程调整，借助于主控室内驱动PLC方式进入预设定，在浇注期间，主控操作人员可以根据生产计划或轧制规格要求进行在线调宽，通常情况下还可以调锥来进行结晶器热流的控制，以稳定浇注状态，确保铸坯坯壳的均匀冷却。本设计二次冷却有3条冷却曲线，根据不同钢种，选择不同的冷却曲线，随着拉速的增加，水量不断增大。

铸坯出扇形段后，进入夹送辊顶弯装置，依靠液压，顶弯辊将铸坯与引锭杆分离，铸坯进入3.25半径的弧形段，再通过拉矫机进行一点矫直。夹送辊顶弯装置及拉矫装置的冷却为内冷。然后铸坯进入摆动剪，在主控市HMI画面可进行铸坯长度的设定。通常铸坯在摆剪处的温度为950～1050℃，主要由于不同拉速所致。

3.1.2 连铸机械设备 3.1.2.1大包回转台

大包回转台设备为带升降系统的Ｈ型回转台,它位于浇铸平台上。主要包括：大包回转台、事故回转驱动装置、称重系统、大包盖操作装置、回转锁定装置和大包滑动水口液压操作系统。大包回转台的主要功能是将大包才能感装载位置运送到浇注位置，回转半径为5500mm，回转台承载能力为2×200t,回转速度为1r/min,设有电气滑环和旋转接头，用于传送电能和介质（供给升降液压缸和滑动水口的水已二醇、氩气、压缩空气），能实现正、反向各360°无限地转动。

大包回转台能够移动两个装满的大包，并向连铸机连续地输送钢水。在正常情况下，大包回转台的转动由电动-机械系统实现，电机通过行星齿轮箱和锥齿轮来传递运动，电机配有编码器，以调整转速，实现回转臂的精确定位。电机输出轴上设有1气动抱闸系统，以便回转臂停在合适的位置上。在事故情况下可以用副驱动即气动驱动，来实现回转台的转动。在任何时刻，均可实现从一种状态向另一种状态的转换，甚至在大包回转台正在转动时也可以。装满钢水的大包由天车吊运到回转台的双叉臂上，然后转动到浇铸位置。设备的布局设计时就考虑到，当中间包液面处于最高位置时，大包、中间包车和中间包之间不会发生任何干涉。

3.1.2.2中间包车

中间包车为半门式结构，主要组成为：行走系统、升降系统、水口对中机构、称重系统、塞棒液压控制机构、侵入式水口的事故闸板液压机构、连续测温系统机械手和大包长水口机械臂。

中间包车升降机构由电动-机械螺旋千斤顶实现升降，有接近开关实现控制，升降行程为600mm，升降速度最大为30mm/s。通过编码器实现对中间包位置和速度进行控制，能使侵入式水口自动地上下移动，均衡弯月面处的水口侵蚀，提高侵入式水口的寿命。中间包行走驱动系统，主要由2个带变频器和编码器的电机、2个正交轴齿轮减速机和4个车轮（其中两个带驱动）组成。中间包车负载能力

为80t，最小行走速度为2m/min，最大行走速度为20m/min，可实现紧急制动和紧急事故行走。通过液压装置实现中间包位置的横向调整和水口对中，通过流量分配器保持液压缸同步运动，调整行程为+75/-75mm。通过传动拖链向电机供电，传递流体和电信号。称重系统主要由4个带放大器和空冷的称重单元组成，侵入式水口事故滑动闸板用于紧急切断中间包流出的钢水，切断速度为300mm/s。带液压缸、伺服阀和位置传感器的液压驱动机构，用来驱动塞棒，可手动也可自动，垂直行程手动为140mm，自动时为100mm，最大速度大于100mm/s，塞棒液压控制机构和结晶器液位检测系统形成闭环控制，通过PID调节稳定控制结晶器液面。连续测温系统机械手把持连续测温探头，用于浇注过程中中间包钢水温度连续测量。大包长水口机械臂夹持大包长水口，带氩气封闭，机械臂可以实现旋转、水平移动和升降动作，升降由气动驱动，以保证大包长水口和大包滑动水口的准确严密啮合及更换水口。

3.1.2.3中间包烘烤装置

每个中间包烘烤装置烧嘴数量为3个。最高预热温度为1200±100℃，所用燃料为转炉煤气。烘烤时间为90min,燃料消耗为1800m3/h,采用自动点火，PLC自动控制温度，加热曲线（可编程）存于PLC中，盖上的热电偶提供反馈。水口烘烤装置为负压抽风式，一个文式管由气动产生负压，通过水口将中间包内的热量吸入烘烤炉，能把中间包水口预热到合适的温度。

3.1.2.4二冷室及风机

二冷室位于浇铸平台下。包括一个封闭室和一套蒸汽排出装置，连铸平台和其下镀锌钢板制成的二冷室墙组成大型整体封闭室，用来容纳从浇铸平台到拉矫装置末端的水和蒸汽。蒸汽排出系统包括2台离心风机用来排出二冷室的蒸汽。

3.1.2.5 H2漏斗型结晶器

H2（high speed,high quality）漏斗型结晶器主要包括：两个漏斗型宽面铜板、两个多锥度窄面铜板、铜板背板、足辊、在线调宽装置。结晶器支撑框架是焊接钢结构，安装在振动台上，结晶器冷却水自动进行连接，结晶器水套和振动台接水板通过O型密封圈进行密封。冷却水的连接方式和对中销的设计，可以实现快速更换结晶器。结晶器的固定面和松动面通过拉杆连接，带有弹簧的拉杆可以保证一套液压缸实现宽面打开。铜板和背板设计成快速更换的结构，以实现磨损铜板的快速更换。铜板材质为铜银合金，宽面铜板表面镀Ni，铜板长度

1200mm,结晶器冷却方式为在铜板上钻孔通水冷却。结晶器预留安装电磁制动（EMBR）的空间。足辊区冷却构成二次冷却的1、2、3环路。

结晶器的作用和基本组成:

结晶器是连铸机的心脏，中间包内的钢水注入到结晶器后，在结晶器内初步骤固成具有一定外形的铸坯，生成一定厚度的坯壳，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。

结晶器的主要作用：

(1)在尽可能高的拉速下，保证出结晶器时形成足够厚度的坯壳，以抵抗钢水静压力而不拉漏。

(2)保证结晶器周边坯壳厚度均匀稳定地生长。

(3)结晶器内的钢水——渣相——坯壳——铜板之间的相互作用，对铸坯表面质量有决定性的影响。

上述第(1)个作用决定了铸机的生产率，而第(2)、(3)个作用决定了铸坯的表面质量。

结晶器的基本组成:

结晶器宽边安装有六个液压缸用来打开和关闭结晶器铜板。其中固定侧有两个液压缸，由单向阀和压力开关进行控制。松动侧有四个液压缸，由带有压力传感器的单向阀和比例进行控制。当掉电和液压失效时有一个蓄能器进行结晶器的事故关闭。松动策顶部的压力为120bar，底部的压力为140bar。当进行结晶器在线调节时松动侧的压力将减小以阻止铜板表面刮伤。当松动侧的压力降为63bar时自动尾出。

窄边的主要功能是进行结晶器宽度和锥度的调节，以保证板坯尺寸和浇注安全。调宽是通过4个用于上下主轴驱动的伺服电机、4个齿轮装置、4个蜗轮装置、4个螺旋主轴实现的。

3.1.2.6结晶器液位控制系统

结晶器液位控制系统安装在结晶器上，液位控制系统包括：射线型和涡流型两种。

射线型液位控制系统：是在射线吸收和传递原理基础上建立起来的。来自放射源的一束射线经过结晶器和板坯，到达检测器表面。在这个过程中，一部分射线被它经过的物质吸收，一部分传递到检测器表面。结晶器液位与吸收量成正比，与传递量成反比。结晶器液位控制系统嵌入到结晶器宽面。自动化系统可根据结晶器液位实现自动开浇。同时，也可以进行液位控制（高低液位事故处理及停浇

等）。射线结晶器液位控制系统:包括1个线状放射源、1个闪烁计数器，带有特殊电缆、1个用于系统控制的电器和电子系统。

涡流型液位控制系统：是建立在涡流原理上的。检测器主线圈通电产生一个高频磁场。相应地在结晶器内的钢液中产生一个涡流，在检测器的两个次线圈中产生感应电压。结晶器内钢水液位的变化引起感应电压的变化。因此，次级线圈电压可以衡量结晶器液位。用两个次级线圈而不用一个，是为了减小结晶器两侧的影响。为了能承受钢水的高温，主线圈和次级线圈都用空气冷却，并用耐火材料进行保护。

检测器头安装在半自动操作臂上，手动移动，气动锁定。在发生事故，例如溢钢时，检测器头可以通过转动从结晶器内取出。检测器通过特殊电缆连接到电子系统。当检测器不使用时，存放在安全位置。进入工作位置之前，检测器自动进行校准。

3.1.2.7液压振动台

液压振动台包括：固定框架、振动台、润滑系统、液压系统。

振动系统包括一个固定框架，通过一个平行四边形装置（短杆型）连接到振动台上。在这种条件下，结晶器只能沿竖直方向运动。振动台由2个液压缸驱动，每个液压缸有2个伺服阀，一旦一个发生故障，另一个可自动投入工作，每个液压缸都带有位置传感器用于位置反馈。所有的振动参数（频率、振幅和波形）在线自动调整，以保证合适的负滑脱。可实现正弦和非正弦振动。振动装置通过冷却薄钢板与二冷室隔离，使所有的机械部件，如轴承、液压缸和伺服阀等都处在一个冷却和干净的环境中。

3.1.2.8旋转除鳞机（拉出单元）

旋转除鳞机位于拉矫装置的出口。用于铸坯表面除鳞和拉出铸坯。主要包括：3对夹持辊、旋转除鳞机。夹持辊包括一对装在入口，两对装在出口的传动辊，用来拉出铸坯，遏制高压水在铸坯表面的飞溅，夹持辊为分节辊形式，由旋转接头通内冷水冷却。旋转除鳞机包括4个带喷嘴的旋转除鳞臂，2套除鳞臂转动驱动系统（顶部和底部各一套），每一套驱动两个转动臂。每个转动臂用一个可调速的液压马达驱动，以便根据拉速改变喷嘴的转速。这两个速度从一个线形的数学规律。在铸坯除鳞机上，支撑转动臂的顶部框架可以用液压缸倾翻，以便在维修和发生事故时容易进入。喷头在转动臂上的布置应该保证当水冲击氧化铁皮时效率最高，进而保证完美的铸坯除鳞。旋转喷嘴允许铸机以非常低的拉速拉坯，当除鳞速度很高时，而水量非常小，从而对铸坯表面的冷却降到最低。水和氧化

铁皮通过一个布置在底部与排渣系统相连的斜槽排出。此外在最后一对传动辊附近装有1个用来测量铸坯温度的温度计。

旋转式除磷机的主要参数见表3-1：

表3-1旋转式除鳞机的主要工作参数 项目 参数 项目 中心距离/mm 板坯最大速度/(m/min) 重叠/mm 参数 770 6 10 喷嘴至板坯距离/mm 100 喷淋角度/(o) 板坯宽度/mm 倾斜角度/(o) 喷淋宽度/mm 横向公差/mm 喷嘴臂半径/mm 30 1600 15 55 28 440 喷嘴相对速度[(r/min)/(m/min)] 11.0 水压/MPa 上述水压时喷嘴流量/(L/min) 冲击压力/MPa 24 43.3 0.87 3.1.2.9脱引锭装置

脱引锭装置位于旋转除鳞和摆剪之间。其作用是分离铸坯和印锭头。主要组成：脱引锭装置、对中导向和润滑系统。

当引锭杆头到达脱引锭装置时，脱引锭装置被液压缸提升，分离引锭杆和热坯。一旦脱离，脱引锭装置马上向前移动，并在铸坯头触到之前下降。脱引锭通过跟踪系统自动进行。在除鳞装置的出口，有一个对中装置，有2个对中液压缸实现引锭杆和铸机中心线的对中。

3.1.2.10起停式摆剪

起停式摆剪位于脱引锭装置和输出辊道之间，用于铸坯切头尾、把铸坯剪切成定尺坯。主要组成：固定框架、摆动框架、剪刃、2平衡缸、2摆动缸、偏心曲轴、1个压力杆、齿轮箱和电动传动、两对夹持辊、1个中间辊、剪刃更换装置、液压系统和润滑系统。偏心曲轴安装在剪机框架内，可以使摆动框架上下移动，上下剪刃通过摆动框架与偏心曲轴相连，下剪刃及下刀台固定在摆动框架上，上剪刃可以沿摆动框架的竖直滑道上下滑动，由此通过电机带动曲轴转动，实现上下剪刃的剪切动作。2安全与上剪刃相连，在高压下可以卸荷，起到卸压保护设备的作用，2个平衡缸用以消除剪刃接轴轴节间隙，避免剪切过程中的机械冲击，2个摆动缸在自动系统控制下适时驱动摆动框架摆动，使剪切过程中剪刃和拉坯速度保持同步，在上刀架上安装一个压力杆，它通过一个液压缸可以上下移

动，防止铸坯和上剪刃粘结。自动系统通过铸流跟踪计算铸坯长度，适时启动曲轴和摆动框架，将铸坯剪切成定尺坯。

为了让铸坯通过剪机，设计了几个中间辊和夹紧辊。而且在内部夹紧辊之间还设计了一个可提升传动辊，用来在送入和拉出引锭杆时支撑引锭杆。

3.1.2.11坯头移出装置

坯头移出系统位于剪机下面，把坯头通过一个斜槽排放到集斗中。主要包括坯头排放斜槽、坯头收集斗。装满坯头的收集斗用上部的天车从地坑内吊出。

3.1.2.12剪机出口辊单元

剪机出口辊单元位于剪机和隧道炉之间，其作用是：把薄板坯从摆剪运送到隧道炉（低位）；当送引锭开浇时，把引锭杆拉出送入存放斜槽。主要组成包括：剪机出口支撑辊、对中导向、测量辊装置、润滑系统。测量辊装有编码器，用以测量测量板坯速度。

3.1.2.13引锭杆及引锭杆存放系统

引锭杆为板簧型，从底部送入结晶器。引锭杆包括一块弹性板簧，上下用垫片进行加固，在送引锭期间，引锭杆的中心板簧使其能够适应弯曲半径，同时保证有一定的刚度，引锭杆本体尾部带有钩环。引锭头分为2中种，以适应不同的浇注宽度。

引锭杆存放系统用于存放引锭杆。引锭杆存放通过一个活动的斜槽完成，用卷扬和钢丝绳驱动，布置在剪机后面。

斜槽上装有传动链条，链条上装有挂钩。送引锭时，斜槽下降到辊道上方，引锭杆在链条挂钩推动下进入压下辊，然后被扇形段压下辊送入铸；回收存放时，引锭杆和铸坯脱引锭装置分离后，引锭杆加速进入斜槽。接近开关控制链条挂钩适时启动，挂钩自动挂入引锭杆尾部钩环，提升引锭杆至存放位。而后倾斜槽被提升到维修平台的存放位置，用气缸锁定。

3.1.3 连铸部分技术参数

机型 立弯式 流数 2流 流间距 26000mm 浇铸平台标高 15165mm

冶金长度 9705mm 顶弯半径 3250mm

浇注断面 900～1600mm×70～55mm(冷尺寸) 回转台参数：

回转台承载能力 2×200t 回转半径 5500mm

回转速度 1.0rpm（电机驱动） 0.5回转臂升降行程 1000mm 回转臂升降速度 30mm/s 包盖升降行程 850mm 包盖旋转角度 65包盖升降速度 50mm/s 中间包容量：

工作液位 27t溢流液位 30t中间包车参数：

中间包车承载能力 65t 行走速度 1.5/15m/min 中间包升降行程 600m 中间包升降速度 60mm/s 中包横移距离 位置精度 结晶器：

材质 高度 1100mm

出口宽度 900结晶器漏斗上口宽度×长度×高度 180/190mm850mm

结晶器振动：

振幅 频率 0EMBr：

（事故驱动） o （液位深度 1050mm） （液位深度 1150mm） ±40mm ±1mm 宽面：Cu-Ag

窄面： Cu-Ni-Be

～1600mm～72mm

×880/1100mm×±2mm～±5mm 基本设定±3mm ～600cpm

最大线圈电流 460A 变压器功率 160kVA 塞棒：

行程 100MM(±50mm) 驱动方式 机电驱动 引锭杆形式： 刚性下装式

拉矫辊对数 4对（其中2～4上辊为驱动辊） 铸坯清洗装置：

喷咀数 2×13（上下各13个） 喷咀压力 6～10bar 摆动剪：

剪切力 12400KN 马达功率 450KW 最快剪切速度 8块/分钟

3.2 加热设备 3.2.1 炉子简介

加热炉采用隧道窑式炉型，板坯在炉辊上运行，A线、B线两座加热炉与两台连铸机配套，B线板坯通过横移车至A线，与A线共用一个保温段，炉子主要参数见表3-2：

表3-2炉子主要参数

炉别 炉子长度/m 炉子内宽/m 炉子内高/m A线 B线 291 291 2．08 2．08 2 2 3.2.2 炉体钢结构

钢结构主要由炉底、炉顶、侧墙、出渣机构组成，分别由5mm钢板和H型钢焊接成组件，再运至工厂组装。

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