超小型板坯连铸机的工艺设计
1概况 莱芜钢铁总厂位于山东省莱芜市郊钢城区。1970年建厂,经过二十多年的发展,已达到约1o0X10’t钢的规模,主要设备有105m2烧结机,750m3x2高炉,25tx3转炉,三台小方坯连铸机,75omm开坯机,soomm全连续式窄带轧机(简称soomm热带)等.soomm热带钢轧机于1988年建成投产,设计能力30 x10’t热带卷,最大卷重1.5t,产品规格为2.0~7.oX600~70omm,所需坯料80一100XZlo一370mm的小板坯,由本厂750mm开坯机供应坯料。. 全厂挖潜改造后,炼钢规模可望达到12oXlo‘t,50omm热带轧机能力有较大幅度提高,而且改为由连铸机供坯。规划以全连铸为目标,增建4号连铸机,形成3座转炉4台连铸的格局.2设计条件及要求2.1设计条件 转炉公称容量25 转炉座数3座 转炉冶炼周期30min 转炉平均出钢量28.5t LF精炼装置1台 LF精炼时间3omin2.2浇铸钢种及比例...&
(本文共4页)
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l概况2设计条件及要求 莱芜钢铁总厂位于山东省莱芜市郊钢城之.1设计条件区.197。年开始建厂.经过二十多年的发展.转炉;3座:公称容量:肠:;已达到约100火1创t钢的规模.主要设备有冶炼周期:3平均出钢量:绍.功5m2烧结机.750n:3了2高炉.肠t丫3转炉,LF精炼装置:1台;LF精炼时间:3omin。三台小方坯连铸机.了50开坯机.5。。mm全2.2浇涛钢种及比例(见表护连续式窄带(简称5。。mm热带)等。5。‘为lm丧1纲种及比例热带于1988年建成投产.设计能力脚了州斗:}一石甲孑一气不甄誓一下言万不了热带卷.最大卷重1.st.产品规格为2一7万「i班舀蔽妥爵-一丽i万—几万~一一下;一一}200一36omm、所需坯料为8()~l(j。义21()一}而潇蔽妥痴-几不一—花一一一不一一!370mm的小板坯.由本厂75。开坯供应。厂下万~下一一~一一一一一万万一-一一不万州 全厂挖潜改造后,炼钢规模可望...&
(本文共4页)
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近年来,我国经济的快速增长,特别是工业和基本建设的加速,促进了钢铁工业的发展。但连铸项目的投资大、周期长,其规划和设计牵涉技术、经济、社会环境等多方面的因素,因此给连铸机的设计及其设备配置的科学决策带来一定的难度。使用传统的设计手段和方法进行设计已明显不适应连铸市场的发展,面对目前国内外连铸市场日趋激烈的竞争,必须采用新的设计理念和新的设计方法,才能在最短的时间内使设计方案达到满足客户的需求。近年来,虚拟现实技术已成为计算机科学与其它技术科学领域中研究和开发的热点,其应用也越来越广泛。本文依托凌源钢铁集团公司一机二流板坯连铸机工程开展研究,通过对板坯连铸机工艺流程及设计规划的分析,建立的虚拟板坯连铸机模型,使其在设计期间便能直观地了解到设备结构和投产后实际运行的性能和生产效率,对方案进行评价。通过仿真过程的三维图形的实时动态显示可启发设计者的思维,探索设计方案可能存在的问题,及时提出解决办法,从而避免设计中的失误。提高设计质量,...&
(本文共69页)
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1.前言 上海第一钢铁厂第三转炉炼钢车间现有曲率半径sm的单流全弧形板坯连铸机3台,配合该车间30t氧气顶吹转炉生产150x900~1050mm的板坯,作为该厂钢板车lhJ的坯料。3台连铸机中1号、2号铸机于1972年5月投入生产,1980年1月新建3号连铸机投入生产。至今,该车间已生产连铸板坯约400万吨。1982年,年产合格板坯51.5万吨,平均月产量4.5万吨,最高月产量5.25万吨,车间连铸比45.14%,平均漏钢率0.1%。纳入生产的钢种有:普碳钢、船用表1铸机主要设计参数 ””“称…设计值铸机型式)单流、全弧形铸机曲率当径,m{5中}困界答氢‘}‘”结晶器断面,mm‘…’50“”00,‘50“‘050结晶器钾幅,mm…___‘“_拉坯呼婴,m/m,n…”·8一‘·0“。u“”00,,.只二毛了o·9(‘50x‘050,粤坯装草{1“0t7K恻设备总夏(3台),t{1100电机总功率(3台),kw总投资(3台),万元2...&
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1前言 我国是研究和应用连铸技术较早的国家。研究工作始于五十年代中期,六十年代初与工业先进国家同时进入连铸技术工业应用阶段。但从六十年代末到七十年代末,我国的连铸建设发展缓慢。进入八十年代后,连铸技术在我国有了新的发展。特别是弧形小方坯连铸机的设计和建设有长足进展。到1990年底,我国建设的弧形小方坯连铸机约”台,其中,引进的新设备或二手设备和与国外联合设计的连铸机31台,国内设计单位独立研令制设计或消化仿制的连铸机68台。这些小方坯连铸机在结构上各具特色,仅国外引进的设备就包括了“德马克”、“丹涅尼”、“康卡斯特”、“康梯纽”、“奥钢联”、“克虏伯”、“罗可普”、“三菱”等十余种类型。包括国内设计和制造的连铸机在内,这近百台弧形小方坯连铸机从引锭杆型式划分,可分为普通链式引锭杆与刚性引锭杆两大类型。其中,绝大多数为链式引锭杆连铸机,刚性引锭杆连铸机尚不足10台。后者按设计、制造厂家划分,有“罗可普”、“丹涅尼”、“三菱”等三种...&
(本文共5页)
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板坯连铸机是现代钢材连铸连轧生产工艺流程中的关键设备之一,其总体设计是整个连铸机设计的核心和基础,涉及面广,计算工作量大。传统的、静态型手工计算的设计方法效率低,设计周期长,无法满足国际竞争激烈、发展快速的钢铁企业的要求。因此,研究基于现代设计方法的连铸机总体设计技术,开发计算机辅助连铸机总体设计软件是一个十分重要的课题。本文在对连铸机设计理论进行系统研究分析的基础上,给出了总体设计的前提条件,从大量的文献和生产实际经验总结中,选择确定了能够满足实际工程要求的总体设计计算公式及相关设计参数,着重分析说明了连铸机辊列设计计算及校核的原理。对与辊列设计相关的冷却制度确定、凝壳厚度计算、拉坯及矫直计算也作了详细分析说明。在Windows平台上,以VB.NET为语言,开发了渐进弯矫型板坯连铸机总体设计CAD软件。使用AutoCAD进行二次开发,实现了设计结果的自动绘图。本软件可实现如下功能:(1)计算并输出板坯连铸机的主要参数表。(2)...&
(本文共80页)
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连铸坯的工艺和质量控制
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3秒自动关闭窗口攀钢板坯连铸机二冷技术现状的研究
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攀钢板坯连铸机二冷技术现状的研究
日期: 0:03:57 来源:来自网络 查看:[
] 作者：伍　兵　陈　永　施亚洲　赵克文　杨素波 热度：
摘　要　通过实测板坯表面温度和凝固坯壳厚度，得出了各冷却区的平均换热系数和综合凝固系数。结合各种影响因素，评价了现有铸机的二冷技术现状，为二冷制度的优化和铸机的高效化生产提供了重要依据。
关键词　连铸　二冷　换热系数　凝固系数
STATE-OF-ART OF SECONDARY COOLING FOR PANGANG
SLAB CONTINUOUS CASTER
Wu Bing　Chen Yong　Shi Yazhou　Zhao Kewen　Yang Subo
(Panzhihua Iron & Steel Research Institute)
Li Maolin　Wang Dijun
(Vanadium Recovery and Steelmaking Plant of Pangang)
Abstract　Based on measurement of strand surface temperature and solidified shell thickness,the average heat exchange coefficient and general solidification coefficient in various secondary cooling zones were obtained.The state_of_art of secondary cooling was evaluated considering various factors.The results obtained form an important basis for optimization of secondary cooling schedule and improvement of caster efficiency.
Key Words　continuous casting，secondary cooling，heat exchange coefficient，solidification coefficient
　　二次冷却对连铸坯表面及内部质量至关重要。铸坯在二冷区不仅要消除钢水过热并放出凝固潜热而完全凝固，还要在合适的二冷强度下，按冶金工艺的要求，保持一定的表面温度完成弯曲、矫直过程，生产出合格的产品。通过板坯传热模型可以计算出铸坯整个断面的温度分布及不同位置的铸坯凝固坯壳厚度，但理论值和实际值存在一定差距。本研究旨在通过实测铸坯表面温度及凝固坯壳厚度，综合评价现有铸机二冷状况，为校验传热模型、增加模型在生产应用中的可靠性以及为实现铸机高效化生产提供可靠依据。
　　攀钢1350板坯连铸机的二冷系统分为6个冷却区，其中，Ⅰ，Ⅱ区为喷水冷却区，Ⅲ～V区为气水冷却区，VI区内弧侧为气水冷却，外弧侧喷水冷却导辊，实行间接冷却。二冷水量按水量&拉速5点曲线进行控制，空气流量采用气水比例控制。攀钢连铸二冷最大水量按照1350mm&200mm断面、1.7m／min拉速、0.9L／kg比水量设计，其总水量为207m3／(h.流)。
2　试验方法
　　采用红外辐射连续测温系统与&射钉法&分别测定各冷却区出口铸坯表面温度和不同位置铸坯凝固层厚度，其中，用&射钉法&测定铸坯凝固坯壳厚度，是将钢钉作为示踪材料击入铸坯内部，根据击入铸坯的射钉在铸坯固相区、固液两相区和液相区内的形貌不同，通过低倍、硫印照片等手段可以直观地判断铸坯凝固层厚度。
3　试验结果
　　表1，2分别给出了在不同浇注条件下，铸坯表面温度和凝固坯壳厚度的部分实测值。
表1　III～VI区出口铸坯表面温度测量值℃
浇注速度／
表2　不同拉速条件下凝固坯壳厚度测定情况
凝固坯壳厚度
　　注：试验钢种为08Al低碳铝镇静钢系列；表中：①表示有熔化迹象但无法准确量出凝固层厚度，②表示未熔，③表示击发失败，④表示试样加工失败，⑤表示未布枪
4　分析讨论
4.1　铸机冷却区综合换热系数
　　根据不同拉速条件下测温位置处的铸坯表面温度，及现场计算机系统采集的二冷相关参数，通过传热计算数学模型推算出各区的平均换热系数。应用最小二乘法原理，回归出二冷段各冷却区的平均换热系数h(kW／(m2.℃))与水量W(L／min)的计算公式，各关系式表示如下：
I区宽面：h＝0.4218W0.5510　　　　　　　　　　(r＝0.981)
II区：　h＝0.3243W0.2740　　　　　　　　　　(r＝0.929)
III区内弧：h＝0.3858W0.3214　　　　　　　　　(r＝0.963)
IV区内弧：h＝0.4124W0.3885　　　　　　　　　(r＝0.962)
V区内弧：h＝0.5482W0.6931　　　　　　　　　　(r＝0.986)
　　表3为不同拉速下，模型根据现场实际水量计算的铸坯表面温度、凝固坯壳厚度和凝固终点位置与实际标定结果比较。
表3　不同拉速下坯壳厚度、凝固终点位置和铸坯表面温度实测值与计算值比较
凝固坯壳厚度／mm
凝固终点位置／m
Ⅲ区温度／℃
Ⅳ区温度／℃
Ⅴ区温度／℃
注：射钉位置在7＃～8＃扇形段之间(Ⅴ区出口)，铸坯断面1／4处
　　从表3可见，模型计算值与实测值基本吻合，说明通过试验研究得到的攀钢现工艺条件下二冷段各冷却区的平均换热系数与水量的关系式是可靠的，能为攀钢今后开展二冷配水制度的优化研究提供可靠依据。
4.2　铸机综合凝固系数
　　按冶金工艺的要求，二次冷却水的强度自上而下递减且分布不连续。由于不同位置铸坯的冷却条件有所不同，因此铸坯凝固系数实际是综合冷却效果的体现，不同位置铸坯凝固系数有所差异。由于铸机二冷总水量及水量变化主要集中在前五区，前五区的冷却效果占主导地位，因此，V区出口附近的平均凝固系数可以看作整个铸机的综合凝固系数。
　　通过测定凝固末端铸坯不同位置凝固坯壳厚度，根据平方根定律，计算出凝固末端处的平均凝固系数K值，并以此来评价铸机的综合冷却能力。表4为不同拉速条件下，根据不同位置的凝固层厚度测定值计算出的凝固系数K和液芯长度L的计算结果。
表4　不同拉速条件下凝固系数K和液芯长度L的计算结果
K／mm.min-1／2
　　注：1.8m／min拉速条件下，10＃～11＃扇形段凝固系数为26.8mm.min-1／2
　　根据凝固平方根定律，可以推断在1.8m／min拉速，不同凝固系数条件下，铸机不同位置的凝固坯壳厚度变化情况。
　　从测定结果看，铸机的综合凝固系数在25.9～26.7mm.min－1／2范围内，计算的凝固终点位置都未超过设计的27.1m铸机长度。从铸机本身能够提供的最大冷却水量(生产1350mm&200mm断面的铸坯，拉速为1.7m／min、比水量为0.9L／kg)来看，在1.8m／min拉速条件下，现有铸机的冷却强度完全可以将铸坯的凝固终点控制在铸机长度内，并可通过调节比水量对凝固终点进行调整。
4.3　凝固系数K与比水量的关系
　　图1表示了凝固系数与比水量之间的关系，随着比水量的增加，凝固系数明显也呈上升趋势，对其进行线性回归后，得到：
　　K＝21.7+5.78q　　r＝0.92
式中　K&凝固系数，mm.min-1／2；
　　　q&比水量，L／kg钢；
　　　r&相关系数。
图1　凝固系数与比水量的关系
　　凝固系数是各种影响因素的综合体现，反应了攀钢铸机的实际情况。公式的适用范围应该是现有的二冷条件下，比水量在0.68～0.90L／kg范围内。由于凝固系数通过实测校验，对今后制订二冷水表及控制铸坯凝固终点有重要作用。
4.4　现有二冷存在问题
　　通过对二冷段铸坯表面温度及凝固坯壳厚度进行多次测试后，认为当前二冷制度存在以下不足。
　　(1)二次冷却强度偏弱，特别是后区水量相对较小，造成铸坯经过关键的IV和V冷却区过程中，表面温度偏高，虽然有利于改善铸坯表面质量，但有明显回温现象，在浇铸C，Mn等偏析元素含量较高钢种时，铸坯中心偏析较为严重。实测铸坯表面温度列于表5。
表5　铸坯表面温度实测值℃
拉速／m.min-1
冷却区出口
　　铸坯硫印低倍检验结果表明，铸坯的凝固组织中柱状晶发达。发达的柱状晶区除与钢水过热度高有关外，另一个重要原因则是二冷水的分配不合理，即前区水量过大，而后区水量不足。其结果是前区冷却过强，使凝固前沿温度梯度大，促使柱状晶迅速长大不仅容易形成凝固桥，而且严重地限制等轴晶的形成和长大，加剧溶质元素向液体中富集的过程；后区冷却偏弱，难以抵抗鼓肚变形。因此，在这样的二冷制度条件下，要想有效控制铸坯中心偏析无疑存在较大困难。
　　(2)二冷喷嘴的布置状态以及二冷回路的工作状态对铸坯的表面温度有较大的影响。如果整个二冷回路的工作状态不佳，比如因为水质问题造成喷嘴堵塞等，不仅影响铸坯目标表面温度，整个铸坯横段面的温差也较大，试验过程曾出现铸坯横向温差超过100℃的情况，这对铸坯的质量有不利影响。
　　(3)高拉速下，实际铸坯冷却强度偏低。图2反映了现有二冷水表情况下凝固系数K和拉速v的关系，随着拉速升高，凝固系数K值下降，表明实际铸坯的冷却强度在降低。
图2　凝固系数和拉速关系
　　理想的二冷水表应该随着拉速的变化，为铸坯提供相对稳定的冷却强度，使铸坯保持较为恒定的表面温度以适应冶金工艺的要求。对于现有的二冷水表，随着拉速的升高，虽然总的二冷水量增加了，但单位重量的钢水冷却水量即比水量反而是下降的。图3为同一浇铸状态下，拉速与比水量之间的关系。因此，制订二冷水表时，对于同一工艺要求的钢种，要保证总的冷却水量和比水量都适应拉速的变化，这样才能维持凝固系数在一定水平。
图3　拉速与比水量关系
4.5　二冷制度的优化
　　在保证整个二次冷却回路的冷却效果的前提下，针对现有二冷制度存在的不足，适当减少I，II区冷却水所占比例，而增加了V区冷却水量所占比例。同时，保证拉速和冷却比水量的匹配。
　　为考察新水表是否能够达到预期的使用效果，自1998年10月以来，现场生产全面使用优化后的二冷新水表，以达到在保证铸坯表面质量的前提下，改善铸坯内部质量的目的。表6对比了新原水表的使用效果。
表6　新水表的使用效果
中心偏析级别
08A1，stb32，stb35
Q195，P510L
X52，20MnSi
　　从表6可以看出，铸坯的中心偏析缺陷得到了一定程度的改善，对现场铸坯表面质量检查，没有发现明显的角横裂等与二冷制度有关的缺陷。因此，二冷配水制度的优化满足了攀钢连铸的品种对二冷制度的需求。
　　通过实测攀钢板坯连铸机铸坯表面温度及凝固坯壳厚度，得出了铸机各冷却区的换热系数和铸机综合凝固系数，并对现有二冷制度进行了评价和改进，试验结果表明：
　　(1)试验得出的攀钢现工艺条件下二冷段各冷却区的平均换热系数与水量的关系式可靠；
　　(2)现有铸机二冷强度完全满足1.8m／min高拉速生产的要求，二冷区综合凝固系数与二冷比水量的关系为K＝21.7+5.78q；
　　(3)针对原有二冷制度存在冷却强度偏弱，特别是后区冷却不足等问题，提出的二冷制度优化方案合理可靠，在实际应用中取得了较好的效果；
　　(4)试验研究为铸机的高效化生产提供了有效的数据支持，试验方法简单可靠，对同类型研究有借鉴之处。
作者单位：伍　兵　陈　永　施亚洲　赵克文　杨素波　攀枝花钢铁研究院
李茂林　王地君　攀钢提钒炼钢厂
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