1、1项目 2 检查和使用连铸设备和工器具任务 2.1 检查和使用大包回转台和中间包车2.1.1 大包回转台的使用和检查一、知识储备钢包回转台设置在炼钢车间出钢跨与连铸浇注跨之间，其作用是存放、支撑钢包；浇注过程可通过转动，实现钢包之间交换、并转送至中间包的上方，为多炉连浇创造条件。它是现代连铸中应用较普遍的运载和浇注的设备。1、钢包回转台的特点(1) 重载。钢包回转台承载几十吨到几百吨的钢包，当两个转臂都承托着盛满钢水的钢包时，所受的载荷为最大。(2) 偏载 。钢包回转台承载的工况有五种：即两边满载，一满一空，一满一无，一空一无，两无，两空。最大偏载出现在一满一无的工况，此时钢包回转台会承受最大
2、的倾翻力矩。(3) 冲击。由于钢包的安放、移去都是用起重机完成的，因此在安放移动钢包时产生冲击，这种冲击使回转台的零部件承受动载荷。(4) 高温。钢包中的高温钢水会对回转台产生热辐射，从而使钢包回转台承受附加的热应力；另外浇注时飞溅的钢水颗粒也会给回转台带来火警隐患。2、钢包回转台的主要参数(1) 承载能力。钢包回转台的承载能力是按转臂两端承载满包钢水的工况进行确定，例如一个 300t 钢包，满载时总重为 440t，则回转台承载能力为 4402t。另外，还应考虑承接钢包的一侧，在加载时的垂直冲击引起的动载荷系数。(2) 回转速度。钢包回转台的回转转速不宜过快，否则会造成钢包内的钢水液面波动，严
3、重时会溢出钢包外、引发事故。一般钢包回转台的回转转速为 1r/min(3) 回转半径。钢包回转台的回转半径是指回转台中心到钢包中心之间的距离。回转半径一般根据钢包的起吊条件确定。(4) 钢包升降行程。钢包在回转台转臂上的升降行程，是为进行钢包长水口的装卸与浇注操作所需空间服务的，一般钢包都是在升降行程的低位进行浇注的，在高位进行旋转或受包、吊包；钢包在低位浇注可以降低钢水对中间包的冲击，但不能与中间包装置相碰撞。通常钢包升降行程为 600800mm。(5) 钢包升降速度。钢包回转台转臂的升降速度一般为 1.21.8m/min 。3、钢包回转台的基本类型钢包回转台按转臂形式可分整体直臂式和双臂单
4、独式等两类，如图 11-1 所示。整体直臂式钢包回转台的结构，这种型式回转台支撑两个钢包的转臂是一个刚性整体，故结构简单，维修方便，成本低，应用广。双臂单独式钢包回转台的结构，这种型式回转台支撑两个钢包的转臂是两个相互独立、且可分别作回转、升降运动，故操作灵活，但结构复杂，维修困难，成本高。使用钢包回转台的主要优点是：图 11-1 钢包回转台a直臂式；b双臂单独升降式；c 带钢水包加盖功能2(1) 钢包回转台能迅速、精确地实现钢包的快速交换，只要旋转半周就能将钢包更换到位；同时在等待与浇注过程中文承钢包，不占用起重机的作业时间。(2) 钢包回转台占用浇注平台的面积较小，也不影响浇注操作。(3)
5、 操作安全可靠，易于定位和实现远距离操作。4、钢包回转台的主要结构组成钢包回转台主要由钢结构部分转臂、推力轴承和塔座、回转驱动装置、回转夹紧装置、升降装置、称量装置、润滑装置及事故驱动装置等部件组成。(1) 钢结构部分。钢结构部分由叉型臂、旋转盘与上部轴承座、回转环和机座等组成。叉型臂是由钢板焊接而成，其上设置称量装置；上部轴承座内装配 3 列滚子轴承。(2) 回转驱动装置。回转驱动装置是由电动机、气动马达、减速器及小齿轮与大齿圈等部件组成。回转驱动装置固定在回转台的机座上，回转台的旋转运动是通过电动机、联轴器、制动器、减速器、小齿轮与大齿圈之间的传动来实现的。(3) 事故驱动装置。钢包回转台
6、的事故驱动装置，主要在发生停电事故或其他紧急情况时才使用，它依靠气动马达驱动，将处于浇注位置的钢包旋转至安全位置停止。(4) 回转夹紧装置。回转夹紧装置的作用是使钢包在浇注过程中，转臂位置不发生移位，这样既保护了回转驱动装置，又能使回转台的转臂准确定位，保证钢包的浇注安全。(5) 升降装置。升降装置的作用是实现保护浇注，便于操作工用氧气加热水口及快速更换中间包。升降装置是由叉形臂、升降液压缸、两个球面推离轴承、导向连杆、支撑的钢结构等零部件。(6) 称量装置、润滑装置。称量装置的作用是称出钢包中钢水重量，且以数字显示出来。这样在多炉连浇时，能协调钢水的供应节奏及显示出浇注后钢包内的钢水剩余量，
7、以防止钢渣流入中间包。润滑装置采用集中自动润滑方式，将润滑材料注入 3 列滚子轴承及大齿圈等部件内。二、思考题1.怎样检查及使用钢包回转台？2.钢包回转台的基本类型？321.2 中间包车的使用和检查一、知识储备中间包车是中间包的运载设备，在浇注前将烘烤好的中间包运至结晶器上方并对准浇注位置，浇注完毕或发生事故时，将中间包从结晶器上方运走。生产工艺要求中间包小车能迅速更换中间包，停位准确，容易使中间包水口对准结晶器。为方便装卸浸入式水口，中间包应能升降。11.3.1 中间包车的类型中间包车按中间包水口在中间包车的主梁、轨道的位置，可分为门式和悬吊式两种类型。门式(门型、半门型)中间包车。门型中间
8、包车的轨道布置在结晶器的两侧，重心处于车框中，安全可靠(图 11-11)。门型中间包车适用于大型连铸机。但由于门式中间包车是骑跨在结晶器上方，使操作人员的操作的视野范围受到一定限制。半门型中间包车如图 11-12 所示。它与门型中间包车的最大区别是布置在靠近结晶器内弧侧，浇注平台上方的钢结构轨道上。图 11-11 门 型 中 间 包 车1 升 降 机 构 ； 2走 行 机 构 ； 3中 间 包图 11-12 半 门 型 中 间 包 车1中 间 包 ； 2中 间 包 车 ； 3溢 流 槽悬吊式(悬臂型、悬挂型)中间包车。悬臂型中间包车，中间包水口伸出车体之外，浇注时车位于结晶器的外弧侧；其结构是
9、一根轨道在高架梁上，另一根轨道在地面上(图11-13)。车行走迅速，同时结晶器上面供操作的空间和视线范围大，便于观察结晶器内钢液面，操作方便；为保证车的稳定性，应在车上设置平衡装置或在外侧车轮上增设护轨。悬挂型中间包车的特点是两根轨道都在高架梁上(图 11-14)，对浇注平台的影响最小，操作方便。悬臂型和悬挂型中间包车只适用于生产小断面铸坯的连铸机。4图 11-13 悬 臂 型 中 间 包 车 图 11-14 悬 挂 型 中 间 包 车1钢 包 ； 2悬 挂 型 中 间 包 车 ； 3轨 道 梁 及 支 架 ；4中 间 包 ； 5结 晶 器11.3.2 中间包车的结构中间包小车结构如图 11-
10、15 所示，由车架走行机构、升降机构、对中装置及称量装置等组成。车架是钢板焊接的鞍形框架，这种结构使得中间包浸入式水口周围具有足够的空间，便于操作人员靠近结晶器进行观察、取样、加保护渣及去除结晶器内钢液面残渣。车架行走装置是由快、慢速两台电动机通过行星差动减速器驱动一侧车轮作双速运转，它设置在车体的底部。通过中间齿轮及横穿包底的中间接轴驱动另一侧车轮。四个车轮中两个为主动车轮。在操作侧的两个车轮为双轮缘，相对一侧车轮无轮缘。升降装置能使中间包上升、下降。它设置在车体上，支承和驱动升降平台。放置中间包的升降框架由四台丝杆千斤顶支撑，由两台电机通过两根万向接轴驱动。两组电动机驱动系统用锥齿轮箱和联
11、接轴联接起来，具有良好的同步性和自锁性。有的用液压传动来实现中间包上升、下降。图 10-15 中 间 包 升 降 传 动 装 置1长 水 口 安 装 装 置 ； 2对 中 微 调 驱 动 装 置 ； 3升 降 驱 动 电 动 机 ； 4升 降 框 架 ；5走 行 车 轮 ； 6中 间 包 车 车 架 ； 7升 降 传 动 伞 齿 轮 箱 ； 8称 量 装 置 ； 9小 间 包 专 用 吊 具在拉坯方向，中间包水口安装位置中心线与结晶器厚度方向上的中心线往往有误差，需要调整；当浇铸板坯厚度变化时，也要调整水口位置。因此，中间包小车升降框架上设有对中微调机构。对中装置驱动电机通过蜗轮蜗杆带动与中间
12、包耳轴支承座相联的丝杆转动，使中间包水口中心线对准结晶器厚度方向上的中心线。为减少微调中的阻力，中间包耳轴支承座为球面和滚轮滑座支承。有的用液压传动来实现对中的。5在中间包耳轴支承座下面设有中间包称量装置，它是通过四个传感器来显示的。在中间包小车上还设有长水口安装装置，将钢包的长水口安装在钢包的滑动水口上，并将其紧紧压住。二、思考题1.如何检查及使用中间包车？2.检查及使用中间包车的注意事项？任务 2.2 检查和维护结晶器和结晶器振动装置2.2.1 结晶器装置的检查及维护一、知识储备结晶器是连铸机主体设备中一个关键的部件，它类似于一个强制水冷的无底钢锭模。它的作用是使钢液逐渐凝固成所需规格、形
13、状的坯壳，且使坯壳不被拉断、漏钢及不产生歪扭和裂纹等缺陷；保证坯壳均匀稳定的成长。中间包内钢水连续注入结晶器的过程中，结晶器受到钢水静压力、摩擦力、钢水的热量等因素影响，工作条件较差，为了保证坯壳质量、连铸生产顺利进行，结晶器应具备以下基本要求： 结晶器内壁应具有良好的导热性和耐磨性。结晶器应具有一定的刚度，以满足巨大温差和各种力作用引起的变形，从而保证铸坯精确的断面形状。结晶器的结构应简单，易于制造、装拆和调试。结晶器的重量要轻，以减少振动时产生的惯性力，振动平稳可靠。结晶器类型按其内壁形状，可分直形及弧形等；按铸坯规格和形状，可分圆坯、矩形坯、方坯、板坯及异型坯等；按其结构形式，可分整体式
14、、套管式及组合式等。12.1.1 结晶器的主要参数结晶器的主要参数包括：结晶器的断面形状和尺寸、结晶器的长度、锥度及水缝面积等。12.1.1.1 结晶器的断面形状和尺寸它是根据铸坯的公称断面尺寸来确定的，公称断面是指冷坯的实际断面尺寸。由于结晶器内的坯壳在冷却过程中会逐渐收缩，及考虑矫直变形的影响，所以结晶器的断面尺寸确定应比铸坯的公称断面尺寸大 23。结晶器的断面形状确定应与铸坯的断面形状相一致，根据铸坯的断面形状可采用正方坯、板坯、矩形坯、圆坯及异形坯结晶器。12.1.1.2 结晶器的倒锥度钢水在结晶器内冷却凝固形成坯壳后，坯壳收缩，与结晶器铜壁脱离形成气隙。为了减小气隙，尽可能保持良好的
15、导热条件加速坯壳增长，通常使结晶器的下口比上口略小一些，形成一定的倒锥度。若结晶器的上口断面积为 S1（mm 2） ，下口断面积为 S2（mm 2） ，结晶器的长度为 L（m）时，则倒锥度为：= 100%（%/m）S12倒锥度的大小，主要取决于带液相的铸坯在高温时的收缩率，与浇注的钢种有关。对6于板坯连铸机的结晶器，由于铸坯厚度方向的收缩较宽度方向的收缩小得多。为便于安装找正，近年来，结晶器的宽面一般都做成平行的。这时窄面倒锥度可按对应进行计算，如下式：= 100%（%/m）12x式中 X 1、X 2分别为结晶器上、下口的宽边边长（mm） 。但宽边也要充分考虑铸坯凝固收缩，通常用上口窄边边长给
16、正偏差，下口窄边边长给负偏差，以实现宽面的倒锥度。倒锥度的选择十分重要，选择过小，坯壳会过早脱离结晶器内壁，严重影响冷却效果，使坯壳在钢水静压力作用下产生鼓肚变形，甚至发生漏钢。选择过大，会增加拉坯阻力，加速结晶器内壁的磨损。为选择合适的倒锥度，设计结晶器时，要对高温状态下各种钢的收缩系数有全面的实验研究。根据实践，一般套管式结晶器的倒锥度，依据钢种不同，应取（0.40.9）%/m。对于板坯结晶器，一般都是宽面相互平行或有较小的倒锥度，使窄面有（0.91.3）%/m 的倒锥度。通常小断面的结晶器上下口尺寸可不改变。12.1.1.3 结晶器的长度它是保证铸坯出结晶器时，能否具有足够坯壳厚度的重要
17、因素。若坯壳厚度较薄，铸坯就容易出现鼓肚，甚至拉漏，这是不允许的。根据实践，结晶器的长度应保证铸坯出结晶器下口的坯壳厚度大于或等于 1025mm。通常，生产小断面铸坯时取下限，而生产大断面时，应取上限。结晶器长度可按下式计算：Lm=（ ） 2 V （mm） 式中 L m 结晶器的有效长度，mm；结晶器的出口处的坯壳厚度，mm； 凝固系数，mm/ ；一般取 2024 mm/ ；inminV拉坯速度 mm/min。考虑到钢液面到结晶器上口应有 80120mm 的高度，故结晶器的实际长度应为：L= Lm+（80120）mm根据国内的实际情况，结晶器长度一般为 700900mm。小方坯及薄板坯连铸机由
18、于拉速高也常取 10001100mm。长度过长的结晶器加工困难并增加拉坯阻力，降低结晶器使用寿命，使铸坯表面出现裂纹甚至被拉漏，一般高拉速，应取较长的结晶器。12.1.1.4 结晶器的水缝面积钢水在结晶器内形成坯壳的过程中，其放出的热量 96%是通过热传导由冷却水带走。在单位时间内，单位表面积铸坯被带走的热量称为冷却强度。影响结晶器冷却强度的因素，主要是结晶器内壁的导热性能和结晶器内冷却水的流速和流量。必须合理确定结晶器的水缝总面积 A。A= ，mm 2 3610VQL式中 Q结晶器每米周边长耗水量，m 3/（h.m） ；L结晶器周边长度，m；V冷却水流速，m/s。7通常结晶器内的耗水量根据经
19、验确定。结晶器内冷却水量过大，铸坯会产生裂纹，过小又易造成鼓肚变形或漏钢。一般可按结晶器每米周边长耗水为 100160m 3/h，小断面取上限。根据我国连铸实践，水缝内冷却水的流速一般为 610m/s（“一”字型水缝取上限） ，进水压力为 0.290.59MPa。近年，国外有许多文献报道，认为冷却水的流速超过 6m/s 效果布道。结晶器的冷却水缝型式如图 12-1 所示。图 12-1 结 晶 器 的 冷 却 水 槽 型 式a一 字 形 ； b山 字 形 ； c沟 槽 式 (15mm5mm)； d钻 孔 式由于结晶器内壁直接与高温钢水接触，所以内壁材料应具有以下性能：导热性好，足够的强度、耐磨性
20、、塑性及可加工性。结晶器内壁使用的材质主要有以下几种： 铜：结晶器的内壁材料一般由紫铜、黄铜制作，因为它具有导热性好，易加工，价格便宜等优点，但耐磨性差，使用寿命较短。铜合金：结晶器的内壁采用铜合金材料，可以提高结晶器的强度、耐磨性、延长结晶器的使用寿命。铜板镀层：为了提高结晶器的使用寿命，减少结晶器内壁的磨损，防止铸坯产生星状裂纹，可对结晶器的工作面进行镀铬、镀镍等电镀技术。12.1.2 结晶器的结构结晶器的结构型式有整体式、管式和组合式两种。主要由内壁、外壳、冷却水装置及支撑框架等零部件组成。整体式由于耗铜量很多、制造成本较高，维修困难而应用少。管式广泛用于小方坯连铸机，组合式广泛用于板坯
21、连铸机。12.1.2.1 管式结晶器（图 12-2）8图12-2 小方坯管式结晶器1结晶器外罩；2内水套；3润滑油盖；4结晶器铜管；5放射源容器；6盖板；7外水套；8给水管；9排水管；10接收装置；11水环；12足辊；13定位销结晶器的外壳是圆筒形。用铜管 4 做为结晶器的内壁，外套钢质内水套 2，二者之间形成 7 mm 的冷却水缝。内外水套之间利用上下两个法兰把铜管压紧。上法兰与外水套的联接螺栓上装有碟形弹簧，使结晶器在冷态下不会漏水，在受热膨胀时弹簧所产生的压应力不超过铜管的许用应力。结晶器的冷却水工作压力为 0.40.6 Mpa。冷却水从给水管 8 进入下水室，以 68m/s 的速度流经
22、水缝进入上水室，由排水管排出。水缝上部留有排气装置，排出因过热而产生的少量水蒸气，提高导热效率和安全性能。结晶器的外水套为圆筒形，中部焊有底脚板，将结晶器固定在振动台架上。底脚板上有两处定位销孔和三个螺栓孔，保证安装时，以外弧为基准与二次冷却导辊对中。冷却水管的接口及给、排水和足辊 11 的冷却水管都汇集在底脚板上。当结晶器锚固在振动台上时，这些水管也都同时接通并紧固好。水套上部装有钴 60 放射源容器 5 及信号接收装置 10，自动指示并控制结晶器内钢液面。放射源钴 60 棒偏心地插在一个可转动的小铅筒内，小铅筒又偏心地装在一个大铅筒内，不工作时将小铅筒内的钴 60 棒转动到大铅筒中心位置，
23、四周都得到较好的屏蔽，这是安全存放位置。浇钢时，将小铅筒转 1800，使钴 60 棒转到最左面靠近钢液位置。对应于放射部位的水套上装了一个隔水室，以减少射线损失。在放射源的对面装一倾斜圆筒，内装计数器接收装置。这种结晶器结构简单，易于制造和维护，多用于浇铸中小断面铸坯。由于其四周圆角半径可适当放大，不象组合结晶器那样容易在角部产生收缩缝隙，且四壁冷却均匀，因此也已用于大方坯连铸机上。带有倒锥度的结晶器铜管，国外大都用爆炸成型的工艺来制造，国内常用特制模具通过冷拔工艺来生产。所用材质为磷脱氧铜、紫铜及铜银合金。铜壁厚度在 1012 mm 之间。9内腔表面电镀 0.060.08mm 的硬铬层。近年
24、来，采用了一种冷却效果更好的喷淋冷却式结晶器，多用于小方坯连铸机，获得了显著的经济效益。如将管式结晶器取消水缝，直接用冷却水喷淋冷却，则为喷淋式管式结晶器，采用喷淋式冷却技术可使结晶器铜壁均衡地冷却，减小铜壁和铸坯之间的间隙，可使初凝坯壳向外传热速度增加 30%50% ，特别是在结晶器传热量最大的弯月区提高了冷却强度，明显地助长了铸坯坯壳的形成。图 12-3 是喷淋冷却式结晶器的示意图。根据喷淋结晶器铜管的传热规律及为了尽可能减少喷嘴数量，采用了大角度、大流量的专用喷嘴。喷嘴冷却水的分布是沿铜管方向，在弯月面处水量大。下部水量小；沿结晶器横断面，中部水量大，角部水量小。从而达到传热效率高并节省
25、冷却水的目的。图12-3 喷淋冷却式结晶器示意图生产实践证明，喷淋冷却结晶器安全可靠，可延长铜管的使用寿命，降低漏钢率，提高生产作业率，并使结晶器冷却水耗量大幅度下降。12.1.2.2 组合式结晶器组合式结晶器由 4 块复合壁板组合而成。每块复合壁板都是由铜质内壁和钢质外壳组成的。在与钢壳接触的铜板面上铣出许多沟槽形成中间水缝。复合壁板用双头螺栓连接固定，见图 12-4、图 12-5。冷却水从下部进入，流经水缝后从上部排出。 4 块壁板有各自独立的冷却水系统。在 4 块复合壁板内壁相结合的角部，垫上厚 35mm 并带 45倒角的铜片，以防止铸坯角裂。图 12-4 铜板和钢板的螺钉连接形式 图
26、12-5 组合式结晶器1外弧内壁；2外弧外壁；3调节垫块；4侧内壁；5侧外壁；6双头螺栓；7螺栓；8内弧内壁；9字型水缝组合式结晶器改变结晶器的宽度可以在不浇钢时离线调整，也可以在浇铸过程中进行10在线自动调整。可用手动、电动或液压驱动调节结晶器的宽度。当浇铸中进行调宽操作时，首先用液压油缸压缩蝶形弹簧使与螺栓相联的宽面框架和壁板向外弧侧松开，消除结晶器两宽面对窄面的夹紧力，使窄面能够移动。再经过调宽驱动装置（图 12-6） ，经螺旋转动带着结晶器窄面壁板前进或后退，实现结晶器宽度的变化。通过减速器 5 的电机驱动偏心轴，使调宽度部分整体地沿着球面座 6 上下带动窄面 1 摆动，实现结晶器锥度
27、的调整。调宽完毕，卸去液压缸顶紧力，蝶形弹簧又重新夹紧。图 12-6 结 晶 器 调 宽 装 置 示 意 图1窄 面 支 撑 板 ； 2调 宽 驱 动 装 置 ； 3丝 杆 ； 4齿 轮 ； 5调 锥 驱 动 装 置 ； 6球 面 座通常在紧挨结晶器的下口装有足辊或保护栅板，保证以外弧为基准与二冷支导装置的导辊严格对中，从而保护好结晶器下口，避免其过早过快磨损。内壁铜板厚度在 2050mm，磨损后可加工修复，但最薄不能小于 10mm。对弧形结晶器来说，两块侧面复合板是平的，内外弧复合板做成弧形的。而直形结晶器 4 面壁板都是平面状的。影响结晶器使用寿命的因素很多，如材质、横断面大小、形状、振动
28、方式、冷却条件以及钢流偏心冲刷、润滑不良、多次拉漏等。结晶器断面越大，长度越长，寿命越低。结晶器下口导辊与二冷支导装置的对弧精度对使用寿命影响很大。对弧公差一般为 0.5mm,对弧应用专用弧形样板以结晶器的外弧为基准进行检查。结晶器检查内容对铸坯质量的影响A 结晶器锥度的影响结晶器锥度应适合铸坯在结晶器内运行过程中的收缩，使铸坯坯壳紧贴结晶器内壁，减少坯壳与内壁之间因铸坯收缩产生的气隙。实验证明，气隙热阻对结晶器传热过程起到决定性作用，气隙过大会阻碍铸坯向外热量的传递。因此倒锥度是一个非常重要的参数，倒锥度过小，势必造成坯壳过早脱离铜壁产生气隙，使坯壳冷却不均产生铸坯表面裂纹或坯壳厚度不够产生
29、拉漏事故。但倒锥度过大，会导致坯壳与结晶器内壁之间挤压力增加，同样影响到铸坯质量，并加剧内壁磨损。B 内壁表面状况的影响结晶器内壁表面不良状况会导致坯壳局部冷却不均或增加铸坯运行阻力。如内壁凹坑、裂纹、镀层剥落等会使铸坯与内壁接触不良，造成局部冷却不良；内壁表面粗糙、表面不平会增加铸坯与内壁之间的摩擦力；在离上端 50200mm 处是钢液弯月面和初生坯壳刚形成的地方，内壁的缺陷对质量影响最大；更为严重的是铸坯坯壳在结晶器内受内壁表面状况不良影响容易破裂，当无法愈合时会造成漏钢事故。11C 断面尺寸的影响轧制工序对连铸坯的尺寸公差有一定的要求，不然会造成轧制废品或增加轧制难度。因此，结晶器断面尺
30、寸也会有一个公差范围。对于方坯和矩形坯，除边长尺寸外，应测定对角线误差，避免铸坯脱方；对于板坯，内、外弧边长差有一定要求。另外上、下口结晶器断面尺寸的测定也是结晶器倒锥度测定的一种方法。D 结晶器铜壁厚度结晶器铜壁厚度包括水槽和承受温度梯度的有效厚度两部分。铜壁厚度影响到铜板的冷面水槽温度和热面工作温度，铜壁过薄将影响到铜壁的强度产生变形；铜壁过厚会使铜壁热面超过铜板的结晶温度产生永久性变形。为保证铸坯得到均匀冷却，铜板间的相对误差也有要求。E 结晶器进出水温度差、压力、流量的影响在结晶器材质、水槽面积确定后，结晶器内的冷却水流速是影响冷却强度的最主要因素。冷却水压力愈高，流量就愈大，流速也愈
31、大。压力愈高，对结晶器要求也高。一般认为结晶器冷却水流速超过 6m/s 时冷却效果增加不大，通常，水流速控制在 610m/s ，进水压力取 0.40.6MPa。相反水的流速过低时，即水的压力、流量达不到要求时，会影响到结晶器的冷却强度。结晶器进水温度一般要求 t 不大于 40，进出水温差 t 不大于 10F 冷却水水质结晶器冷却水必须使用工业清水或软水，这是因为铜板冷面温度在大热量的传递过程中很可能超过 100使水产生沸腾，引起水垢沉积。水垢的热导率很小，导致热阻增加，热流下降，铜板温度升高而变形。不均匀的水垢还造成冷却不均。板坯结晶器常用软水。二、思考题1、结晶器的主要参数有哪些？内壁材质有
32、几种？2、常用结晶器的结构有几种？有何特点？3、结晶器检查主要包括哪些内容？4、请简述结晶器倒锥度、表面形状及水质对铸坯的影响。12图 12-1 振动特性曲线1同步振动；2负滑脱振动；3正弦振动2.2.2 结晶器振动装置的检查及维护一、知识储备12.2.4.1 振动装置的作用及要求振动装置的作用是防止铸坯在凝固过程中与结晶器内壁发生粘连而拉裂。对其要求是：(1) 振动参数合理，有利于改善铸坯表面质量并防止拉漏事故；(2) 结晶器能准确按要求轨迹运行，即振动装置应当严格按照所需求的振动曲线运动，整个振动框架的 4 个角部位置，均应同时上升到达上止点或同时下降到达下止点，在振动时整个振动框架不允许
33、出现前后、左右方向的偏移与晃动现象;(3) 振动装置在振动时应保持平稳、柔和、有弹性，不应产生冲击、抖动、僵硬现象；(4) 结构简单，安装方便；12.2.4.2 结晶器的振动方式按结晶器振动速度特征可分为 3 种：同步振动、负滑脱振动及正弦振动其振动曲线见图 12-1。13图 12-2 振动位移波形图 12-3 振动速度波形A 同步振动同步振动的主要特点是：结晶器下降时与拉坯速度相同，上升时为 3 倍的拉坯速度。B 负滑脱振动负滑脱振动是同步振动的改进形式，它的主要特点是：结晶器下降时下降速度大于拉速。V 下V(1 )式中 V 下下降速度 m/min；V拉坯速度 m/min；负滑脱量。C 正弦
34、振动正弦振动的特点是振动速度按正弦规律变化。正弦振动在小振幅高频率振动中得到广泛应用，它有如下优点：(1) 速度变化平稳，冲击力小；(2) 更有利于防止粘结和有效实现负滑脱；(3) 结构简单，易于制造和维修。D 非正弦振动a 非正弦振动的特点近几年在连铸领域，结晶器新型振动-非正弦振动技术得到应用。非正弦振动和正弦振动的位移波形和速度波形见图 12-2、图 12-3 所示。非正弦振动具有如下特点：负滑脱时间短、正滑脱时间长，结晶器向上运动速度与铸坯运动速度差较小。因此，非正弦振动具有增加保护渣用量、改善结晶器润滑、减轻铸坯表面振痕、减小坯壳的拉应力、减小粘结性漏钢等优点。b 非正弦振动的效果(
35、1) 铸坯表面质量变化不大。理论和实践均表明，在一定范围内，结晶器振动的负滑脱时间越短，铸坯表面振痕就越浅。在相同拉速下，非正弦振动的负滑脱时间较正弦振动短，但变化较小，因此铸坯表面质量没有大的变化。(2) 拉漏率降低。 非正弦振动的正滑动时间较改前有明显增加，可增大保护渣消耗改善结晶器润滑，有助于减少粘结漏钢与提高铸机拉速。采用非正弦振动的拉漏率有明显降低。(3) 设备运行平稳故障率低。 表明非正弦振动所产生的加速度没有引起过大的冲击力，缓冲弹簧刚度的设计适当。12.2.4.3 振动装置的结构型式及特点14A 导轨式振动机构它是通过导轮或滑块沿着导轨运动来实现振动的。其结构简单，但导轮或滑块
36、与导轨调整困难，且易磨损，长时间使用会使结晶器产生横向晃动。B 长臂式振动机构这种机构是通过一根长臂来实现结晶器弧线运动的，长臂一端作摆动的支点，另一端安装上结晶器，长臂的工作长度等于铸机半径。理论上这种机构能准确实现弧线运动，但长臂在高温作用下会影响运动轨迹。另外，长臂在二冷区正上方，影响铸机维修。C 四偏心轮式振动机构这种机构是通过两对偏心距不同的偏心轮及连杆机构来实现弧线运动的。该装置振动平稳但结构复杂。D 差动齿轮振机构它是通过两个半径不同的扇形齿轮来实现弧形振动的。其优点能准确地实现弧形振动，但安装精度不易保证且结构复杂。E 四连杆式振动机构这种机构(如图 12-4)，结晶器固定在振
37、动框架上，振动框架铰接在两连杆上的一端，在驱动杆的带动下，结晶器以另一端为支点做往复摆动。其优点运动轨迹正确，机构结构简单，易于维修，是最广泛使用的一种振动机构。F 半板簧振动机构板簧式振动机构(如图 12-5)，上连杆为宽体板簧，将下连杆加长作为振动臂，减少 4个关节轴承，克服了由于轴承磨损造成的振动偏摆现象；缩小振动台的宽度，杜绝卡渣球现象，提高振动台的运行精度，降低了因振动不平稳铸坯产生裂纹而导致漏钢事故的概率；振动方式改为高振频、低振幅(4.5mm)，振幅在线可调，并且采用交流变频调速技术，使拉速与振频相匹配；同时，为了减轻各铰接点轴承的磨损，设计稀油润滑系统，定期集中加油。12.2.
38、4.4 结晶器振动参数结晶器振动的主要参数包括振幅、振频及负滑脱率和负滑脱时间。振动参数对铸坯表面质量有较大影响：振幅小，振频高，铸坯振痕浅；负滑脱时间长，振痕深。12.2.4.5 结晶器振动装置在线振动状况的检测方法A 硬币检测法硬币检测法的操作方法是将 2 分、5 分或 1 角硬币垂直放置在结晶器振动装置上，或放在振动框架的 4 个角部位置或结晶器内、外弧水平面的位置上，如果分币能较长时间随振动装置一起振动而不移动或倒下，则可认为该振动装置的振动状态是比较好，能满足连铸浇注的振动精度要求。硬币检测法能综合检测振动装置的前后、左右、垂直等方向的偏移、晃动、冲击、颤动现象，硬币的置放表面应光滑
39、、清洁无油污，且在无风状态下操作。B 一碗水检测法一碗水检测法的操作方法是将一只装有大半碗水的平底碗放置在结晶器的内弧侧水箱或外弧侧水箱上，观察这碗水中液面的波动及波纹的变化情况，来判定结晶器振动装置振动状况的优、劣水平。如果检测用水碗液面的波动是基本静止的，没有明显的前后、左右等方向晃动，则可认为该振动装置在振动时的偏移与晃动量是基本受控的；如果其液面的图 12-4 四连杆振动机构1电机；2减速机；3振动臂；4振动台；5箱体图图 12-5 半板簧振动机构1电机；2减速机；3振动臂；4板簧连杆；5平衡弹簧；6振动台；7箱体15波动有明显的晃动，则说明该振动装置的振动状态是比较差的。如果其液面在
40、振动过程中基本保持平静、没有明显的波纹产生，则可认为该振动装置的振动状况是比较好的；如果其液面有明显的向心波纹产生，则可认为该振动装置存在垂直方向上的冲击或颤动，其振动状况是中较差的。一碗水检测法能综合检测振动装置的振动状况，观察简易直观，效果明显，检测用的平底碗应稳定地置放在振动装置上。C 百分表检测法百分表检测法的操作按其检测的内容可分侧向偏移与晃动量的检测及垂直方向的振动状态检测等。(1) 侧向偏移与晃动量的检测。 侧向偏移与晃动量检测的操作方法是将百分表的表座稳定吸附在振动装置吊板或浇注平台框架等固定物件上，然后将百分表安装在表座上，将其测头垂直贴靠在振动框架前后偏移测量点的加工平面上
41、，或左右偏移测量点的加工平面上，并做好百分表零点位置的调整，接着启动振动装置并测量百分表指针的摆动数值。对于垂直振动的结晶器振动装置的前后偏移量不大于0.2mm ，左右偏移量不大于0.15mm；如果经百分表的检测，振动框架的侧向偏移量在上述标准范围内，则可认为该振动装置的振动侧向偏移状况是比较好、能够满足连铸的振动精度要求，否则可认为该振动装置的振动侧向偏移状况是比较差。(2) 垂直方向的振动状态检测。垂直方向振动状态检测的操作方法是将百分表表座稳定吸附在振动装置吊板或浇注平台框架等固定物件上，然后将百分表安装在表座上，将其测头垂直贴靠在振动框架 4 个角部位置振幅、波形测量点加工平面上，并做
42、好百分表零点位置的调整，接着启动振动装置并测量百分表指针的摆动变化数值。如果百分表指针的摆动变化随着振动框架的振动起伏而连续、有节律的进行，则认为这一测量点的垂直振动状态是比较好的；如果百分表指针的摆动变化出现不连续、没有节律的状态，则说明这一测量点的垂直振动状态是比较差的。百分表检测法能精确检测振动装置的侧向偏移与晃动量以及垂直方向振动状况。二、思考题1、结晶器振动装置的检查内容是什么？2、结晶器振动规律有几种？主要参数有哪些？3、常见振动机构有几种？有何特点？4、正弦振动有哪些优点？5、如何检验振动机构在线振动状况？16任务 2.3 结晶器液面控制装置的检查和使用一、知识储备12.3.4.
43、1 结晶器内钢液面高度测定与控制的意义为了保证坯壳出结晶器时有一定的厚度，钢液在结晶器内应保持一定的高度，如钢液面过高，会造成溢钢故障；如钢液面过低，会造成坯壳拉漏故障，所以结晶器内钢液面高度必须测定与控制。12.3.4.2 结晶器内钢液面高度测定与控制的方法结晶器内钢液面高度的控制是靠操作人员观察，或自动控制系统做出调节拉坯速度和钢水流量判断来实现。其中自动控制系统有 Co-60-、Cs-137 射线法、热电偶法等 3 种。Co-60- 射线法是用 Co-60 作为发射源，放置在结晶器的内弧侧，通过 射线探测到钢液面高度，由联动装置连续控制中间包水口的开口度及连铸机的拉坯速度，以保持钢液面高
44、度的设定值。此法能使结晶器钢液面高度和拉坯速度恒定，但 射线对人体有害，需采取严格的护护措施。结晶器放射源的安装如图 12-6 所示。热电偶法是用装在结晶器上部的热电偶输出信号，通过图像由钢液面指示器自动控制拉坯速度，使结晶器钢液面高度保持一定。结晶器钢液面高度的自动控制系统，包括钢液面检测装置、控制器及操作执行装置等。二、思考题1.如何检查结晶器液面控制装置？2.结晶器液面控制装置如何控制？3.结晶器液面控制的意义？图 12-6 结晶器放射源的安装17任务 2.4 检查和使用二冷装置2.4.1 连铸二冷装置的检查一、知识储备13.1.4.1 二冷装置的作用及工艺要求二冷装置的作用是对铸坯进行
45、支撑和导向，防止铸坯变形。同时送引锭时，对引锭杆起导向和支撑的作用。工艺对二冷装置要求是在高温铸坯作用下应有足够的刚度和强度；还要求结构简单，调整、维修方便。13.1.4.2 二冷装置的类型和结构弧形连铸机的二冷装置基本分为箱式结构和房式结构两种。箱式结构是所有的支撑导向部件和冷却水喷嘴都装在封闭的箱体内，封闭的箱体内部是相通的，一个箱体成为二冷区中的一段。箱式结构刚性较好且排蒸气容易，但结构复杂。目前常见的是房式结构，房式机架是敞开式的，整个二次冷却区封闭在一个封闭罩内。由于小方坯连铸机和板坯连铸机的特点不同，其在二冷区结构上有很大的不同。小方坯连铸机浇注的铸坯断面小，不易产生鼓肚变形，二冷
46、区主要起支撑作用，结构比较简单扇形区设置较少的夹辊，便于漏钢事故处理；板坯连铸机，铸坯的鼓肚在二冷区始终存在，因此在结构上比较复杂，为严格限制铸坯的鼓肚量，夹辊密排于整个二冷区内，有时板坯连铸机夹辊开口度和扇形段弧度都比小方坯连铸机有更高的要求。一般小方坯连铸机开口度和弧度误差在12mm 之内，而板坯连铸机要求控制在 0.5mm 之内。由于铸坯在二冷区的断面仍在不断地收缩，板坯二冷区夹辊开口度从上到下有逐段的收缩量。对于板坯连铸机二冷段的密集结构，在线处理困难，从而影响铸机作业率。为此正广泛采用快速更换、离线检修技术。尤其是结晶器下口第一段( 常称 0 号段) ，因事故等原因调换较频繁，现在常
47、把结晶振动装置和 0 号段组装在一起，整体更换，称为快速换台(QC台)。13.1.4.3 二冷支撑、导向装置和主要参数二冷支撑、导向装置的主要工艺参数是夹辊辊径和辊距，对其计算称为辊列计算。A 辊距坯壳的鼓肚变形的计算公式为：Y=3PL4/50E 3式中 Y坯壳的鼓肚变形；P钢液的静压力；L辊间距；坯壳厚度；E铸坯弹性模量。铸坯坯壳鼓肚变形量有一个允许值，以此可计算出各点要求的夹辊辊距 L。从上述公式可以看到，当辊距一定时，鼓肚变形 Y 与 P 成正比，与 的 3 次方成反比即在结晶器出口处鼓肚变形量最大，随着坯壳变厚，鼓肚变形量变小。为此，二冷区夹辊辊距由上至18下逐步变大。B 辊径辊径计算
48、依据是在辊距确定后，留出喷嘴的空位，同时满足夹辊要求的绕度，即可确定夹辊辊径。夹辊绕度计算公式为：f rBLr3R1sin (84k 23k 3)/384EJ式中：B铸坯厚度；Lr夹辊轴承中心距；R夹辊中心处曲径半径；E夹辊弹性模量；J夹辊的断面惯性距；K比例常数；该夹辊所处半径与圆弧水平线夹角。对于夹辊要求的绕度无法满足时，在设备上要对材质进行改进，在结构上可采用短夹辊或分节夹辊。二、思考题1.对二冷支撑、导向装置的主要检查内容是什么？2.小方坯和板坯连铸机在二冷装置上有何区别？192.4.2 二冷喷嘴状态的检查13.2.4.1 二冷区的冷却要求(1) 铸坯在冷却过程中，表面温度分布要均匀变
49、化，防止温度突变。(2) 铸坯质量不会因二次冷却原因引起表面和内部缺陷。(3) 根据要求，铸坯在最后一对夹持辊前全部凝固或在矫直前全部凝固。(4) 高的冷却效果。13.2.4.2 二冷制度及控制方式A 二冷制度就是二冷配水制度，二冷配水通常根据传热条件和铸坯质量要求建立数学模型，从中计算出要求的铸坯表面温度分布曲线，然后通过传热系数与水量的关系计算出二冷区水量分布。水量分布以段为单元。在决定二冷区各段水量分布后，为提高传热效率、均匀冷却铸坯，必须选择合适的喷嘴、喷嘴分布及相应水压等。铸坯在冷却收缩过程中，若坯壳所受温差过大会使坯壳产生裂纹并造成铸坯内部柱状晶发达，甚至形成“搭桥”现象。因此二冷水的强度和分布是相当重要的。铸机的二冷强度一般以每千克钢消耗多少升二冷喷淋水来表示。B 二冷控制方式二冷控制就是对制订的二冷配水制度
