收稿日期: 2006- 02- 08; 修订日期: 2006- 03- 29 作者简介: 刘彩玲( 1963- ) , 女, 西安重型机械研究所高级工程师。
缩孔、白亮带、中心疏松、中心偏析和内部裂纹 等缺陷, 各大钢铁设计公司在大方坯连铸生产操 作技术、生产组织、装备开发上作出了很多科研 创新工作, 使大方坯连铸技术得到了迅速发展。
多点矫直的大方坯连铸机的辊列已初步确定。
( 7) 对连续矫直大方坯连铸机, 以矫直终点
为坐标原点建立 x oy 坐标系, 矫直曲线为
y=
K
x3 6RL
式中, R 为铸机基本圆弧半径, mm; L 为矫直
区长度, mm; K 为系数。
矫直区圆心角为
=
arct gK
x2 2 RL
在连续矫直区域, x 坐标轴方向的最大坐标长度
2 关键技术
大方坯连铸机既有 一般连续 铸钢技术 的特 点, 又有其 自身的特点, 采用如 无氧化保 护浇 注、结晶器液面自动检测和控制、保护渣自动加 入、铸坯缓冷、功能齐全的中间罐维修区和机械 维修区、两级计算机控制、铸坯质量判定系统等 技术。
2006 No 3
重型机械
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连铸坯质量的提高主要依赖于连铸装备和生
多点矫直时各矫直点两相界的矫直应变为
d = / N ! 100% 式中, d 为各矫直点两相界的矫直应 变; N 为 矫直点的数目。
各矫直点的矫直半径为
Ri+ 1 =
1 Ri -
1
+
D2
D 2
d
- Si
D 2
式中, Ri + 1 为从前向后依 次求出的各矫 直点的
矫直半径, mm ; Si 为矫直点的坯壳厚度, mm。
心偏析; 凝固末端电磁搅拌( F- EMS) 用于消除
或减小铸坯中心疏松和中心偏析。 在结晶器电磁搅拌作用下, 结晶器内的钢水
受到两个电磁力作用, 一是切向电磁力使钢水产 生旋转运动, 有利于夹杂物向中心聚集上浮, 二 是由中心向外的径向电磁力驱使钢水由中心向外 流动, 均匀了钢水温度, 增加了钢水和结晶器壁 之间的热交换, 使晶粒细化, 减少柱状晶, 增加 等轴晶。
对于多点矫直的大方坯连铸机, 计算矫直半 径的原则是先算出两相界总的矫直应变, 然后平 均分配到各矫直点, 再根据各点的矫直应变计算
其矫直半径。两相界总应变的计算公式为
= ( D / 2- S i ) ! 1/ ( R - D / 2) ! 100% 式中, 为铸坯两相界总应变; D 为所浇铸坯的 最大 厚度, mm; S i 为 矫 直 点处 的 坯 壳 厚 度, mm; R 为铸机基本圆弧半径, mm。
大方坯连铸机机型有立式、直弧形、全弧形, 如 奥钢 联 设计, 1993 年 投 产 的 德国 EWK 公 司
Wit ten 厂340 mm ! 475 mm 断面的大方坯连铸机
就是一台立式连铸机; 日本住友重机设计, 1995
年投产的小仓制铁所300 mm ! 400 mm No 3 连
铸机就是一台直弧形 5 点弯曲 4 点矫直的大方坯 连铸机。由于大方坯连铸机所浇注的钢种大多为
1 概述
通常, 把边长 220 mm ( 含圆坯、矩形坯) 的方坯连铸机叫做大方坯连铸机。大方坯连铸机 浇注的主要钢种为中、高碳钢、合金钢等, 用于 轧制 重轨、硬线、无缝 钢管、大 中型 H 型钢、 棒材、锻材等。大方坯连铸机钢种特殊且断面较 大, 在浇注过程中易出现表面纵、横裂纹、星状 裂纹、角部凹陷、表面和皮下大型夹杂物和内部
到充分上浮的机会, 也有利于降低铸坯的矫直应 力和应变。但过大的圆弧半径会因钢水静压力增
加及连铸机高度增加而使设备费用及厂房、基础
费用增大。
大方坯连铸机的基本圆弧半径 R cD 其中, D 为所浇铸坯最大厚度, mm; c 为系数, 一般普通钢和低合金钢取 c= 35~ 40、优质钢取 c= 40~ 50。
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新技术新设备
重型机械
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大方坯连铸机关键技术
刘彩玲1 , 陈万里2, 刘 洪1 , 侯小光1
( 1 西安重型机械研究所, 陕西 西安 710032 ; 2 攀钢规划发展部设计管理处, 四川 攀 枝花 617067)
摘 要: 论述了大方坯连铸机关 键技术, 其中包括辊列设计中机型选定, 结晶器 长度、铸机基 本 圆弧半径的确定、各矫直点的矫直半 径、冶金 长度 、几何 尺寸 等的 设计 及电 磁搅 拌、结 晶器 液压 振 动、二冷水控制、具有动态轻压下功能的拉矫 机组等, 阐述了大方坯连铸机的国产化 情况, 为新建 大 方坯连铸机的技术 选配和老的大方坯的连铸机的改造提供了依据。
由于计算矫直点时连铸机机长还未确定, 各
矫直点的坯壳厚度是不一样的, 因此要对计算出
的矫直半径 Ri + 1、R i+ 2 ∀ ∀根据经验进行修正, 然后圆整取整数即可作为各矫直点的矫直半径。
( 5) 冶金长度。大方坯连铸机的冶金长度是 十分重要的设备参数, 其决定连铸机的拉速和生 产能力。冶金长度计算公式为
适当增加结晶器电磁搅拌器的有效作用长度 有利于延长钢水在结晶器内的滞留时间, 使钢水 温度差尽快消失; 钢水旋转作用的距离加长, 有 利于提高搅拌效果; 由于结晶器内钢水的过强搅 拌会使铸坯皮下产生不同程度的负偏析带, 单位 长度上的搅拌强度越强, 负偏析越严重。为减轻 负偏析的影响, 同时又达到比 较理想的搅 拌效 果, 宜采取降低搅拌强度增加搅拌长度, 扩大搅 拌强度的调控范围, 以适应不同钢种搅拌参数的 优化。
( 1 Xi an Heav y M achiner y Research Institute, Xi an 710032, China; 2 Panzhihua Iron and Steel ( Gr oup) Company P lanning and Developing
Depar tment, Panzhihua 617067, China)
大多在 700~ 850 mm 之间。
( 3) 确定铸机基本圆弧半径。连铸机基本圆
弧半径是确定弧形连铸机总高度的重要参数, 也 是标志连铸机所能浇铸的铸坯厚度范围的参数。
如果铸机半径太小, 矫直时会因铸坯内弧侧变形
太大, 而使内弧侧两相界产生裂纹。适当增大圆
弧半径, 有利于降低两相界应变, 并使夹杂物得
Abstract: T he ar ticle discussed the main techniques of the bloo m caster w hich include the machine type selec tion, the mold leng th, the seg ment r adius, the straig htening radius, the metallurgical leng th, EM S, the hydraulic mold vibration, second cooling w ater control and the soft reduction. A descriptio n of the r evamping of bloom casters is also presented in this ar ticle w hich is not only helpful for the machine selection w hen build ing new bloom casters, but also helpful for the r ebuilding of ex ist ing bloom casters. Key words: bloom caster; roll layout; electromagnetic stirr ing ; hydraulic vibration; second cooling water; soft reduct ion
高品质钢, 其基本弧形半径都比较大, 直弧形机
型能够使夹杂物上浮和均匀分布的优点在大方坯
连铸机上并不十分明显, 且还会因高温下弯曲铸
坯产生的弯曲应力和弯曲应变而影响铸坯质量。
因此, 目前已建和在建的大方坯连铸机多以全弧 形连铸机为主。
( 2) 确定结晶器的长度。结晶器的长度根据
出结晶器下口时铸坯的坯壳最小厚度确定。
连铸机拉矫机各辊辊距多在 1300~ 1600 mm, 依
据计算的矫直点数目和矫直半径确定矫直区的圆
心角 , 则基本圆弧半径所对应的外弧线长度的
圆心角为 != 90#- , 并根据铸坯两相界综合应
变并参考类似的铸机的生产经验确定基本圆弧线
上内外弧及侧面的支撑辊对数、辊间距和辊径,
内外弧密排 辊区的长 度多为 3 5~ 10 m, 至此,
关键词: 大方坯连铸机 ; 辊列; 电磁搅拌 ; 液压振 动; 二冷 水; 轻压 下 中图分类号: T F 777 2 文献标识码: A 文章编 号: 1001- 196X( 2006) 03- 0006- 05
The key technology in bloom caster
L IU Cai ling1, CH EN Wan li2, L IU Hong1, H OU Xiao guang1
结晶器有效长度
2
Lm=
k
2 m
v
max
式中, L m 为结晶器的有效长度, mm; km 为结 晶器内钢液的凝 固系数, mm/ min1/ 2; 为铸坯 出结晶器下口时的坯壳厚度, mm ; v max为铸机 的最高拉速, m / min。
结晶器的长度= L m+ 100 结晶器出口的坯壳厚度应大于 12 m m; k m = 18~ 22 mm/ m in1/ 2。大方坯连铸机结晶器长度
结晶器电磁搅拌器的安装位置和搅拌器的有 效作用长度对其有效运行和良好的搅拌效果至关 重要, 安装位置和搅拌器的有效作用长度与所浇 铸的钢种、铸坯断面、结晶器长度和铜板厚度、 弯月面的位置、浸入式水口的浸入深度、拉速及 结晶器液面检测装置的位置等有关。