1、武汉科技大学本科生毕业设计说明书摘 要连铸设备中，引锭装置具有重要作用。在开浇前将引锭上端的引锭头伸入结晶器内,作为结晶器活动底部把结晶器的下口堵住；开浇后,随着钢水的凝固,铸坯端部和引锭头凝结为一体,引锭作为拉坯的传动部件,把铸坯连续地从结晶器内拉出来；当引锭头通过拉辊之后, 脱锭装置将引锭头与铸坯快速脱开 ,引锭被运送到引锭存放装置收存,待下次浇注时使用。引锭装置包括引锭、脱锭装置、引锭存放装置和引锭跟踪装置。铸坯引锭装置虽然不影响铸坯质量和浇注速度,但它是构成连铸设备的一个重要组成部分,直接影响着连铸机的作业率。短链节脱引锭装置是一种结构紧凑,使用可靠的在线脱锭装置。该结构采用双缸脱锭,
2、 缸头把合在脱锭架下侧的支座上,缸尾把合在底座上,通过脱锭架上面的脱锭辊装置连为一体，脱锭辊采用 S25CrMo 材质实心辊,辊子表面喷水冷却从而辟免了辊子变形。本文将着重介绍这一装置工作中的运动分析，受力情况以及强度校核。关键词： 脱引锭； 运动； 受力； 强度校核； 武汉科技大学本科生毕业设计说明书AbstractIn the continuous casting equipment, dummy device plays an important role. Before the cast start, as the movable bottom of the crystallizer,
3、 dummy head is stretched into the crystallizer. When the cast start later, as the molten steel solidification, the dummy head become united with the top of the casting blank. Afterwords, the dummy as a driving part, pull the casting blank out continuously from the crystallizer; When the dummy head p
4、ass through the withdrawer roll, specific device quickly disconnect the dummy head, and transported it to the dummy bar. It is stored to be used the next pouring.Dummy device including dummy, stripping device, dummy bar storage device and dummy tracking device. Although casting dummy device does not
5、 affect the casting billet quality and casting speed, but it is constitute an important part of continuous casting equipment, directly affects the operation efficiency of continuous casting machine.The short link dummy device is a kind of reliable online stripping device with compact structure. The
6、structure adopts double cylinder ingot whose head in ingot connected to the underside of the bearing. Cylinder tail was closed on the base, and they connect as a whole by stripping roller which is made of S25CrMo. Water was used to cool the roller surface so as to avoid the roll deformation.This art
7、icle focuses on the device motion analysis, work force status and intensity verification.Key words Dummy bar disconnection; motion analysis; work force status; intensity verification武汉科技大学本科生毕业设计说明书目录一 绪论 .1二 文献综述 .12.1 工艺特点 .12.1.1 工艺路线 .12.1.2 工艺流程 .22.2 国内外研究现状 .32.2.1 连铸机的种类 .32.2.2 引锭杆与引锭方式 .42
8、.2.3 引锭头 .62.2.4 引锭杆 .62.2.5 引锭存放装置 .82.3 发展趋势 .102.3.1 结晶器在线调宽 .102.3.2 结晶器液压伺服振动装置 .102.3.3 二冷自动控制 .11三 脱引锭装置的设计内容 .113.1 主要设计参数 .123.2 参数分析 .123.3 设计目标 .133.4 设计中的关键问题 .13四 设计方案 .134.1 大节距弧形引锭杆和刚性引锭杆的脱锭 .134.2 小节距引锭链的四连杆液压脱锭机构脱锭 .144.3 短链节在线脱锭装置 .144.4 其他脱引锭装置 .15五 设计内容 .165.1 脱引锭装置设计 .165.1.1 脱引
9、锭力的计算 .165.1.2 运动位置的坐标 .175.1.3 各铰接点的受力计算 .195.1.4 液压缸的选择 .205.1.5 校核力的大小 .205.2 绘制图纸 .28六 参考文献 .28个人小结 .30特别感谢 .30附录 .31武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 0 页一 绪论连续铸钢自问世以来，立刻便得到迅速的发展。这主要是由于它与传统的“模铸-开坯”工艺相比，具有突出的优点。连铸简化了生产钢坯的工艺流程，节约了大量的能源。连铸的能源消耗仅为模铸工艺的 20.8%-13.5%。由于能在一个机组上连续浇铸出钢坯来，可以提高金属收得率达 7%-8%，成材率提高 10%-15%，成本
10、还可以降低约 10%-12%。可以采用计算机自动控制，易于实现连续生产。从根本上改变了工人劳动条件，生产率相应得到提高。连铸设备中引锭装置包括引锭、脱锭装置、引锭存放装置和引锭跟踪装置。铸坯引锭装置虽然不影响铸坯质量和浇注速度,但它是构成连铸设备的一个重要组成部分,直接影响着连铸机的作业率。引锭装置的作用是：在开浇前将引锭上端的引锭头伸入结晶器内,作为结晶器的“活底”把结晶器的下口堵住,并用石棉绳塞好间隙；开浇后,随着钢水的凝固,铸坯端部和引锭头凝结为一体,引锭作为拉坯的传动部件,把铸坯连续地从结晶器内拉出来。当引锭头通过拉辊之后, 脱锭装置将引锭头与铸坯快速脱开,引锭被运送到引锭存放装置收存
11、,待下次浇注时使用。引锭装置的设计对连铸生产具有重要影响。二 文献综述2.1 工艺特点连铸有助于实现钢铁生产的紧凑化和连续化；提高了金属的收得率 7%-12%；降低了 30%左右的建设费用；可改善作业环境；节约能源及原材料消耗，降低了人工费用。2.1.1 工艺路线图 2.1 连铸机主要设备图武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 1 页2.1.2 工艺流程如图 2.1 为立式连铸机的主要设备图。转炉炼出来的钢水倒入钢包，氩气自动接通，用行车运送到精炼，按不同钢种进行各种处理。处理后的钢水经行车吊至回转台；在钢包接收位置，接上压缩空气配管、滑动水口液压缸等，将钢包回转到浇注位置，用长水口与钢包滑动水
12、口连接在一起，打开钢包滑动水口，使钢水注入中间包，待中间包钢水液面达到要求时，打开塞棒，同时用塞棒控制注流，使中间包钢水按一定速度注入到结晶器中。注入到结晶器内的钢水被已经密封在结晶器下口的引锭头挡住，经结晶器冷却水的冷却，钢水凝固成坯壳，启动拉坯辊，通过引锭杆将铸坯徐徐拉出。此时铸坯内部仍是熔融的钢水，在整个诱导装置内经二冷水向铸坯表面喷水，以保证铸坯在出主机前完全凝固。当铸坯尾部出连铸机时，用脱引锭装置把引锭杆与铸坯分离，引锭杆被引锭卷扬装置收到操作平台上的引锭杆小车上，以备下次浇铸时再用。而铸坯则继续由辊道向前输送，在切割辊道按定尺切割；切割后的板坯在去毛刺辊道上，用去毛刺装置去除两端的
13、切割毛刺；在喷印辊道，用喷印机在其前端喷印上各种板坯号；然后，把板坯送到横移辊道。停留在横移辊道上的板坯，用板坯移送台车移送到板坯热送辊道。根据计算机和质量判断，对于无缺陷的板坯，用直送辊道直接送往热轧厂；对于有轻微缺陷的板坯，用堆跺机下线，在热态下进行机械清理，再经直送辊道直接送往热轧厂；对于有缺陷的板坯则先下线到空冷场冷却，再上线经机械清理及人工局部清理，然后经直送辊道直接送往热轧厂。武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 2 页2.2 国内外研究现状2.2.1 连铸机的种类连铸机可以按多种形式来分类。若按结构外形可把连铸机分为立式连铸机，立弯式连铸机，带直线段弧形连铸机，弧形连铸机，多半径椭
14、圆形连铸机和水平连铸机。随着连铸技术的发展，又开展了轮式连铸机，特别是薄板坯连铸机的研究。下图 2.2 为各种连铸机简图，不同类型的连铸机各具有不同的特点：1、立式连铸机：结晶器、二冷段、拉坯和剪切沿垂直方向排列。优点：无弯曲变形、冷却均匀、裂纹少；夹杂物容易上浮；缺点：设备高，建设费用大；钢液静压大，容易产生鼓肚。2、带直线段的弧形连铸机：有垂直段，夹杂物易上浮，具有立弯式的优点；多点弯曲，减小应力集中，裂纹少；可在未完全凝固进入弧形段，故可以提高生产率，增大拉速。3、立弯式连铸机：其结晶器下有垂直段，铸坯通过拉坯辊后（钢水完全凝固或接近完全凝固），用顶弯机使铸坯弯曲，进入圆弧段。这种连铸机
15、相比立式连铸机机身高度降低，降低设备成本；有垂直段，夹杂物容易上浮且分布均匀；水平出坯可以适当加长机身，铸坯的定尺不受限制。但也存在铸坯在一点弯曲，一点矫直，容易形成裂纹以及要求全凝固矫直，限制生产率的问题。4、弧形连铸机：分为弧形结晶器和直结晶器两种。优点：机身高度为立式的 1/2-1/3，基建费用低；钢液静压小，鼓肚、裂纹缺陷少；加长机身容易，可高速浇铸，生产率高。缺点：内弧夹杂物易聚集；弧形结晶器加工复杂；直结晶器出口为弧形和直线切点，易漏钢。5、椭圆形连铸机：优点：机身高度低，基建费用降低；多次变形，每次变形量不大，铸坯质量好；钢液静压小，皮壳鼓肚小，质量好。缺点：结晶器内夹杂物不易上
16、浮，且内弧聚集；多半径，对弧、安装、调整困难，设备复杂。图 2.2 各种连铸机简图武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 3 页6、水平连铸机：高度仅为立式的 1/10，节约基建费用。如果按照连铸机所浇铸的断面的大小和外形来区分，连铸机又可分为板坯连铸机、小方坯连铸机，大方坯连铸机、圆坯连铸机、异形断面连铸机和薄板坯连铸机。在方坯连铸机中也包括矩形坯连铸机，通常把浇铸断面或当量断面积大于 200200 的铸坯叫大方坯，断面或当量断面积小于 160160m的铸坯叫小方坯，宽厚比大于 3 矩形坯称为板坯。若按连铸机在共用一个钢水包下所能浇铸的铸坯流数来区分，则可分为单流、双流或多流连铸机。2.2.2
17、引锭杆与引锭方式引锭杆是连铸机必不可少的组成部分。如图 2.3 引锭杆引锭示意图，引锭杆的头部作为结晶器的“活底”在开浇前伸入结晶器内 1/4 处，用引锭头堵住结晶器下口，并用石棉绳塞好间隙。在引锭杆头上放一些废钢板、碎钢等，以使铸坯与引锭头既连接牢固又有利于脱锭。同时，引锭杆的尾部则应夹在拉矫机中。浇铸开始后，所注入的钢液与引锭头部凝结在一起，通过拉矫机的牵引，铸坯随引锭杆连续地从结晶器下口拉出，直到铸坯通过拉矫机，与引锭杆脱钩为止。其后的拉坯将通过拉矫辊夹紧铸坯连续拉出。而引锭杆会被送至连铸生产线外存放，以备下次浇注时使用，故引锭杆只在每次开浇时使用一次。引锭杆的安装方式可分为下装引锭杆和
18、上装引锭杆。安装方式的比较如表2.1 所示。上装引锭杆是将引锭杆从连铸机上端经结晶器送入。当一个浇次结图 2.3 引锭杆引锭示意图武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 4 页束后，尾坯离开结晶器一定距离后，就可以从结晶器上口装入引锭杆，装引锭杆可以和拉尾坯同时进行。下装引锭杆是在开浇前，由专用的驱动装置通过轨道将引锭杆由存放位置移放在辊道上，通过辊道输送进入铸流导向里，再由拉矫辊夹持送进，将引锭杆头部引入到结晶器下方的设定位置。由于上装式引锭杆具有准备时间短，铸机作业率高，作业环境好等优点，在大型板坯连铸机中，较多地采用了上装式引锭杆系统。表 2.1 安装方式的比较条件 下装方式 上装方式连铸准
19、备时间准备时间长（连铸结束时，尾坯通过铸机末端的夹送辊后，方可进行引锭杆的下装入）准备时间短（连铸结束时，尾坯通过扇形段第一组驱动辊后，即可进行上装入）结构 简单（设备组成少） 复杂（设备组成多）更换引锭头或更换链节时的作业环境恶劣（作业环境受铸坯辐射热影响）良好（在操作台上的作业安全、可靠）引锭杆装入时的蠕动有蠕动（会产生 20-30 蠕动，需与结m晶器之间配合，在引锭头处 2 加调整垫片）无蠕动引锭杆装入时的目视检查情况 不可以 可以辊缝检查情况 不能全部检查 实现在线拉坯全部检 查引锭杆装入时的压紧次数1.0（引锭杆在装入和引锭时，均承受驱动辊的压紧负荷）0.5（引锭杆只在引锭时，承受驱
20、动辊的压紧负荷）对维修或更换主机区在线设备的影响对切割前及剪切后之间的辊道维修或更换有一定困难无困难武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 5 页2.2.3 引锭头常用的脱锭装置脱锭的引锭头有燕尾式和勾头式两种。1、燕尾槽式引锭头钢水流入燕尾槽内凝固后，引锭与铸坯可靠地链接在一起，在引锭头通过拉矫机后，要人工把引锭头与第一节引锭杆链接的销钉打出来或用专门装置使引锭头与引锭杆脱开，然后再从铸坯上取下。由于操作复杂，切头损失也大，目前已经淘汰。2、勾头式引锭头这种引锭头的主要特点是可以自动脱锭。设计时除了考虑必要的强度外，主要应使钩头的形状便于脱钩，防止脱不开。因此，引锭头与铸坯的接触面都要有适当的斜
21、度。2.2.4 引锭杆引锭杆结构按结构可分为挠性引锭杆和刚性引锭杆。1、挠性引锭杆：一般作为链式。按构成引锭链的链节长短可分为大节距引锭链和小节距引锭链。1）大节距引锭链：由若干节弧形链板铰接而成。优点是工作可靠，刚性好，运行平稳，便于机械脱锭，因而得到广泛的应用。缺点是加工难度大，在椭圆形图 2.4 钩头式引锭头 图 2.5 燕尾槽式引锭头图 2.6 大节距引锭链1-弧形链 2-钩头式引锭头3-铸坯图 2.7 链板式引锭链 1-链板 2-销轴 3-燕尾槽式引锭头 4-铸坯武汉科技大学本科生毕业设计说明书第 6 页连铸机和采用多辊拉矫的连铸机上不能应用。2）小节距引锭链：这种引锭链节距较小，加
22、工方法简单，有下列 4 中结构形式：（1）链板式引锭链：由小节距链板铰接而成。在送引锭杆时不够平稳，有是有卡住现象，目前使用不多。（2）橡皮夹层引锭链：引锭链的两侧小节距链板，中间有橡皮带，两侧链板由销轴铰接而成。具有送引锭链时运行平稳，不会卡住，质量小，加工方便。目前应用较多。（3）钢板引锭链：引锭本身由两部分组成。前段连接着与铸坯数量相同的几根小节距链条，后段采用 8-12 厚的挠性钢板制成。钢板上下两面对称布置许m多圆钢，与铸坯同厚。该引锭链结构简单，质量小，加工方便易于维修。缺点是钢板易于拱起，引锭变形影响操作。（4)双链节链：由许多链接利用耐磨轴套内的周晓互相连接起来。用双接头板与板
23、条横向连接和导向。引锭头通过锥形连接链节与引锭链本身相连接。由于引锭头设有调宽板，可适当调整其宽度。目前在单流板坯连铸机上使用效果好。2、刚性引锭杆：用于小方坯连铸机。它实际是一根带有钩头的实心弧形钢棒，分短杆和长杆两种。引锭杆通过驱动装置，可以沿自己的弧形轨道直接进入结图 2.8 橡皮夹层引锭链1-链板 2-橡胶带 3-燕尾槽式引锭头 4-铸坯 5-销子图 2.9 钢板引锭链1-挠性钢板 2-链板 3-引锭头图 2.10 双链节链a)双列节链本体 b)钩头式引锭链1-引锭头 2-锥形连接链节 3-引锭链链节 4-调宽块图 2.11 刚性长引锭杆1-引锭杆 2-驱动装置 3-拉辊 4-矫直辊 5-二冷区 6-拉坯辊
