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1、1,大断面方圆坯连铸机的设计特点,各位领导和专家,欢迎,1大断面方圆坯连铸机的设计特点各位领导和专家欢迎,炼钢工程技术所,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的设计特点和生产实绩,炼钢工程技术所大断面方圆坯连铸机的设计特点营口中试基地大型方,大断面方圆坯连铸机的设计特点,在2007年中冶京诚（CERI）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，铸坯断面为500mm大圆坯连铸机国内仅有两台，铸坯断面为600mm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，具有生产600mm圆坯的能力。我国现在自行
2、设计全部国产化的600mm圆坯连铸机是空白。据不完全统计，铸坯断面为600mm大圆坯连铸机国际上仅有一台投入工业化生产，即Belgium的Ellwood steel S.A seraing厂，投产于1995年，该台连铸机为一机两流，生产规模为35万吨/年，,一、前言,大断面方圆坯连铸机的设计特点 在20,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500mm，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。 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，对相
3、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,我国在该产品方面现在仍属空白。国内圆坯,中冶京诚（CERI）从2007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。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。,大断面方圆坯连铸机的设计特点,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；对于板坯连铸结晶器液压振动采用左右布置，
4、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。,中冶京诚（CERI）从2007年致力于国内大断面方圆坯,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,连续矫直技术在大断面方圆坯连铸机上的应用,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）,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。,结晶器电磁搅拌、末端电磁搅拌在大断面上的应用,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,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）中试基地设计和总承包的国内第一台600mm、4
5、00500mm 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2008年12月31日一次性热试成功。,大断面方圆坯连铸机的设计特点,具有创新特色的结晶器液压振动的应用,项目 技术参数连铸机机型 全弧形连续矫直连铸机台数流数 14连铸机半径： 14 m流间距： 2000 mm断面矩形坯： 400 500 mm圆坯： 600、500、450、400、350 mm定尺长度： 4,000; 5,00010,000 m
6、m铸坯最大重量： 21.5 t冶金长度： 38.79 m铸机速度范围： 0.11.0（拉坯）；Max. 4（穿引锭）m/min切割方式： 在线火焰切割引锭杆装入方式： 挠性引锭杆式的下装出坯方式： 由天车从冷床吊坯,大断面方圆坯连铸机的设计特点,二、大型方圆坯连铸机设计特点,连铸机主要技术参数,项目,该连铸机设计年产量60万吨，生产的钢种包括优质碳素钢、碳素结构钢、低合金结构钢、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,该连铸机设计年产量60万吨，生产的钢种包括优质碳素,连铸机主要设计
7、特点及装备,大断面方圆坯连铸机的设计特点,结晶器技术采用表面镀Cr-Ni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。有以下特点：有利于钢液中夹杂物（50u m）充分上浮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。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，使其最大温差控制在26以内；确保浇注过程中足够的稳定性，保证铸坯质量。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，铜管内表面采用镀硬铬技术，提高铜管的使用寿命；,连铸机主要设计特点
8、及装备大断面方圆坯连铸机的设计特点结晶器技,结晶器液压振动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30350cpm、非正弦系数0.00.4。液压振动可有效控制负滑脱时间（0.100.2s），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,结晶器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,图1 结晶器内外弧液压振动,大断面方圆坯连铸机的设计特点图1 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：采用
9、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；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；,大断面方圆坯连铸机的设计特点,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：大,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图1 结晶器内外弧液压振动,大断面方圆坯连铸机的设计特点图1 结晶器内外弧液压振动,大断面方圆坯连铸机的设计特点,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，优化和减小热态铸坯的矫直、鼓肚（对于大断面矩形坯）等各种变形。 扇
10、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二冷水-气、设备冷却水快速接通。对于大矩形坯，I、II段采用四面辊，III、IV、V段采用内外弧面辊。对于大圆坯，I段采用四面辊， II、 III、IV、V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，扇形段进行线外检修。,大断面方圆坯连铸机的设计特点可快速更换的铸流导向段 铸坯导,大断面方圆坯连铸机的设计特点,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径为14m的浇注断面
11、为400 x500 mm、600 mm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0.1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连续矫直技术通过分析近年来国外类,大断面方圆坯连铸机的设计特点,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，钢水的合金元素极易与空气中的O2、N2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
12、二次氧化，即钢包和中间罐之间采用长水口（采用半自动操作的机械手安装）保护浇铸、中间罐和结晶器之间采用浸入式水口保护浇铸，在钢包下水口与长水口之间通Ar气密封，在中间罐下水口与浸入式水口之间通Ar气密封；并且中间罐内采用保护渣或覆盖剂，结晶器采用保护渣浇注等，防止钢水二次氧化和吸N、H。,大断面方圆坯连铸机的设计特点全程无氧化保护浇注 对于厚板钢,密码修改和人员查询,大断面方圆坯连铸机的设计特点,大容量中间罐,中间罐工作容量为39.6t，工作液面深度为800mm，溢流容量为42.4t，溢流液面深度为850mm。同时设置挡渣墙和堰，增加钢水停留时间（9min以上），使钢液中夹杂物充分上浮，有利于净
13、化钢水。 同时为减少钢包注流对中间罐内流场的影响，可采用稳流器，来促进夹杂物的上浮。此外，在水口位置处中间罐底部局部凹下200mm，有利于减少浇注结束时中间罐钢水残留量。中间罐钢水流量的控制采用塞棒自动控制。,密码修改和人员查询大断面方圆坯连铸机的设计特点大容量中间罐,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图 3中间罐内腔示意图,大断面方圆坯连铸机的设计特点图 3中间罐内腔示意图,大断面方圆坯连铸机的设计特点,结晶器液面自动控制系统,采用放射源CS137结晶器液面自动控制装置，射源CS137设置在外弧侧，接收器安装在内弧侧结晶器上。塞棒控制系统其驱动装置为电液步进驱动，电液安装在塞棒机构上，通过控制塞
14、棒的开启来控制钢水流量的大小，来稳定结晶器内钢液面，实现恒拉速，改善铸坯表面质量。其中钢液面控制精度可达2mm。,大断面方圆坯连铸机的设计特点结晶器液面自动控制系统 采用放,大断面方圆坯连铸机的设计特点,二次冷却强度不仅要满足铸坯的最佳的均匀冷却、同时对控制铸坯的回温梯度控制，而且要保证不同钢种的铸坯在进入矫直区前温度要在缩性区，避开脆性区，（860OC）。根据大断面方圆坯连铸机凝固传热计算模型（见式1）对大断面方圆坯的二冷设计做了总体考虑，最终二冷分区主要分六个区，同时考虑矩形坯，共设置了八个回路。,二次冷却动态控制技术,大断面方圆坯连铸机的设计特点二次冷却强度不仅要满足铸坯的最佳,大断面方
15、圆坯连铸机的设计特点,二冷采用二冷采用水冷+气水雾化冷却，二冷控制系统包括一级和二级两种方式。二冷控制系统针对用户生产的品种复杂的特点：一级采用最强、强、中、弱、最弱五种冷却方式实现自动控制。能够根据不同的钢种、不同的铸坯断面，实现二冷水的动态控制，消除因为许多不稳定因素对铸坯质量的影响，如：中间罐过热度、拉速波动、更换中间包操作等。最大程度地实现正确的工艺控制，以达到高效生产和改善铸坯质量的目的。该模型可扩展新钢种，可实现动态配水与一级水表的无扰动切换。,大断面方圆坯连铸机的设计特点 二冷采用二冷采用水冷+,大断面方圆坯连铸机的设计特点,按照钢种划分用水表分区动态控制冷却方式对生产特殊钢种是
16、一种实用可靠的冷却控制方法，它不仅能够准确的控制铸坯的冷却，而且对于新研发的产品时，给研发人员提供了一个很好的开发操作平台。 因此，二冷水动态控制模型能够实时跟踪连铸机生产状态，通过模型实现全铸流的温度场计算与跟踪，再根据工艺要求对二冷各个冷却区的水流量进行优化计算。,大断面方圆坯连铸机的设计特点 按照钢种划分用水表分区动,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图4 连铸机生产画面,大断面方圆坯连铸机的设计特点图4 连铸机生产画面,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图5 二冷自动配水及液心仿真,大断面方圆坯连铸机的设计特点图5 二冷自动配水及液心仿真,大断面方圆坯连铸机的设计特点,动态轻压下技术（大矩形坯
17、）,为了生产出高质量的制造用材及管材所需的具有出色内部质量的大断面矩形坯，就需要采用动态轻压下技术，即在铸坯的凝固末端实施铸坯压缩的技术，以降低铸坯内部的中心偏析和中心疏松，有效改善铸坯的内部质量。 动态软压下就是指在铸坯的两相区内，即铸坯的凝固末端fs从0.30.8的范围内，对铸坯施加一定的压缩量，以达到改善铸坯中心疏松、中心偏析的目的。动态软压下模型计算出每一具体时刻的两相区位置，动态地在铸机拉矫机一定范围内(约24个拉矫机长度)进行轻压下，改善铸坯内部质量。,大断面方圆坯连铸机的设计特点动态轻压下技术（大矩形坯）,大断面方圆坯连铸机的设计特点,提高连浇炉数的技术,采用了浸入式水口快速更换
18、装置，可提高单个中间罐的连浇炉数；采用热中间罐快速更换技术，可进一步提高一个浇次的连浇炉数，以达到降低消耗，提高金属收得率的目的。,提高铸机作业率的技术,连铸机主要设备：结晶器、扇形段等均采用整体更换，离线维修的方式，扇形段可沿着导轨从内弧直接整体调出。为此配备了较完善的设备维修设施，可对离线设备进行维修、对中及各种试验，保证离线设备的快速维修，提高连铸机的作业率。,大断面方圆坯连铸机的设计特点提高连浇炉数的技术 采,28,大断面方圆坯连铸机的设计特点,生产过程自动化和过程优化,采用三电一体化设计，按整个工艺过程控制要求，可实现对整条生产线的自动、半自动、手动控制。过程控制中包含了结晶器液压振
19、动、二冷动态控制、轻压下等软件技术包，涵盖了稳定生产优质大断面方圆坯的工艺参数，提供了良好的操作指导。,28大断面方圆坯连铸机的设计特点生产过程自动化和过程优化,29,大断面方圆坯连铸机的设计特点,三、工艺流程,电炉出钢后，经过LF/VD精炼处理合格的钢水包，用吊车吊上钢包回转台，并转至浇注位，打开钢水包滑动水口，钢水流入中间罐，当中间罐内钢水深度达到浇注要求高度后即可开始浇注。钢水通过浸入式水口注入结晶器，结晶器内已凝固成坯壳带液芯的铸坯由引锭杆牵引离开结晶器下口，经足辊、扇形段往下移动，此时被压缩空气雾化的冷却水直接喷到铸坯上进行凝固冷却。再经一次火焰切割机按照事先设定的长度将其切割成定坯
20、，通过输送辊道运送到冷床辊道，通过横向移钢车运送到冷床。 吊车吊下堆存（缓冷）或直接装车热送。在出坯区域需检查清理的铸坯进行堆冷检查，清理后再装车外运。,29大断面方圆坯连铸机的设计特点三、工艺流程 电炉出钢后，,30,大断面方圆坯连铸机的设计特点,30大断面方圆坯连铸机的设计特点120t电炉LF精炼炉钢水包,31,大断面方圆坯连铸机的设计特点,四、工程进度及投产,在工程立项阶段，中冶京诚技术人员进行了大量的调查，并对大断面的方、圆坯连铸机做了多次方案，进行了工艺参数、控制方式、需解决的问题，进行大量的研究和讨论，详细的技术方案的论证工作，为下一步工程的实施打下了坚实的基础。 该工程于2007
21、年11月开始设计，2008年6月开始土建施工，2008年10月中旬开始设备安装，并进行调试。,31大断面方圆坯连铸机的设计特点四、工程进度及投产 在工程,32,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图7 方圆坯连铸机设备平面图,32大断面方圆坯连铸机的设计特点图7 方圆坯连铸机设备平面,33,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图8 主操作画面,33大断面方圆坯连铸机的设计特点图8 主操作画面,34,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图9 500mm圆坯生产照片,34大断面方圆坯连铸机的设计特点图9 500mm圆坯生产,35,大断面方圆坯连铸机的设计特点,从投产以来对铸坯低倍检验看：,500圆坯内部中心疏松和缩
22、孔等缺陷均不低于行业1级标准，表面质量：没有矫直裂纹、几乎没有结晶器振动振痕。,图10 第一炉铸坯表面（500 45钢）,35大断面方圆坯连铸机的设计特点从投产以来对铸坯低倍检验看：,36,大断面方圆坯连铸机的设计特点,图11第一炉铸坯低倍试样（500 45钢）（未装末端电磁搅拌）,36大断面方圆坯连铸机的设计特点图11第一炉铸坯低倍试样（,37,大断面方圆坯连铸机的设计特点,从第一次热式成功后。按照生产订单先后浇注了45、42CrMo、40Cr、20、GCr15MnSi 等系列特殊钢。到目前为止，已浇注了400、500、600断面。,37大断面方圆坯连铸机的设计特点从第一次热式成功后。按照生产,38,大断面方圆坯连铸机的设计特点,结束语,经过几年来对连铸技术的研发和不懈的努力，我国目前自主研发、设计、制造的大断面方圆坯连铸机已经达到国内先进水平。中冶京城工程技术有限公司在大断面方圆坯连铸机自主研发、设计领域居国领先地位，特别是目前国内最大浇注断面800mm大断面圆坯连铸机的投产，将使我国大断面方圆坯连铸机的研发和设计水平更上一层楼！,38大断面方圆坯连铸机的设计特点结束语 经过几年来对连铸,39,大断面方圆坯连铸机的设计特点,谢 谢,39大断面方圆坯连铸机的设计特点谢 谢,
