连铸机切头切尾收集运送装置的设计【含CAD图纸、说明书】
压缩包已打包上传。下载文件后为完整一套设计。【清晰,无水印,可编辑】dwg后缀为cad图纸,doc后缀为word格式,所见即所得。有疑问可以咨询QQ 197216396 或 11970985
本科生毕业设计外文翻译 题 目:Current Continuous-Casting Machines: Potentials for Technological and Equipment Development学生姓名:学 号:专 业:班 级:指导教师:连铸机器设备的技术潜力和发展A. N. Smirnov1, A. L. Podkorytov 2顿涅茨克国立工业大学58 Artema St., Donetzk 83001, Ukraine2 OJSC “Yenakiyevskiy Iron & Steel Works”9 Metallurgov Ave., Yenakievo, Donetsk region, 86400, Ukraine方坯连铸技术发展的趋势。关键词: 钢坯、连铸机、弧形钢炉前言乌克兰拥有世界上最大的钢坯供应市场,表现最为明显的是它的动态竞争和规范质量。在这种背景下,激起人们分析方坯连铸技术和设备发展趋势的兴趣。在冶金工业中,通过连续铸造装置【图1】制造的钢坯形式主要有断面为矩形和圆形两类(较小侧的最大尺寸不大于 180-200毫米)。除此之外,钢坯还可以通过轧制机轧制成各种形状的成品如:圆钢、方钢、工字钢等。结果分析与讨论 目前,世界上每年连续铸钢的产量为35-38亿吨,在过去的数十年中,乌克兰钢坯生产有两个以上的独联体冶金工厂包括五个乌克兰钢铁工厂。在独联体国家,开放式股份公司“Yenakiyevskiy钢铁工程“可以说是全球最大的连铸钢坯制造商。在六十年代初期,钢铁行业形成了工业规模,在八十年代中期由于钢坯生产率的提高使其迅速发展。目前,每年每条连铸生产链可以确保生产200-250万吨钢坯,这就为组合转换器和电弧炉创造了机会。生产由钢化炉、钢包炉和连铸机组成。例如,德国BSE配备90电弧炼钢炉,2个钢包炉和2个五流连铸机生产几乎超过2百万吨每年。2 现代电弧熔炼炉的持续时间是40 -45分钟4.产品的质量保证非常重要,因此它们要接受多个阶段的随机检查,最初的产品质量只表示结果,成品的随机测试对炼钢生产技术水平是非常重要的。当众多炼钢方法公诸于世时,制造商为了生产出低成本的高质量钢,不得不封锁炼钢技术,比如在铸造高品质特殊钢时最容易二次酸化和连接喷嘴与中间包的连接,调节喷嘴和模具墙之间的距离是最困难的。应用低喷嘴实现喷嘴的耐用性其壁厚为12-15毫米。在连铸技术日益发展的趋势下,对炼钢的技术环节和连铸机的运作效率要求越来越高,有时要除去钢水中的夹杂物来改良钢的质量。现今,在众多因素和限制下钢水从中间包到连铸机的效率要达到50-100,限制因素主要是两个技术因素:计量喷嘴的恶化和中间包的磨损。图1 连铸机图2 封闭的炼钢法的一般模式的1 -收集渠道钢包;2 -鞘管;3 -塞;4 -中间包;5 -计量喷嘴;6 -浸入式水口;7 -连续铸造模具;8 -隔热混合物;9 -塑料耐火材料覆盖;10 -金属水库;11 混合物第一个是通过以下方式解决了钢制备工艺的优化拥挤以及计量装置喷嘴的快速变化。此装置的应用确保铸造过程的稳定性,由于固定钢,也减少了在区域中间的二次变色。中间钢包工作的磨损通常是在渣线区,这是在这部分钢水流动到中间钢包和保护渣混合。当塑料耐火层中间钢包用保护渣持续几十个小时时,这就要求: (1)冲洗耐火材料层中间位置(2)中间包的钢水温度变化缓慢(3)向钢包浇注保护渣以上是确保特殊装置的应用程序,图3给出了开放式股份公司Yenakiyevskiy工程的 室 6股连铸中间钢包 现在模具都是高精度模具,它表面涂有铬、镍和其他金属,同时还设置冷却系统,该系统通常是软化水冷却,冷却水在冷却管里水速不少于7-8公里/秒。喷雾冷却是模具管冷却系统的进一步发展,它需要的水比软化水冷却少30%,同时将模具管的耐久性提高了1.5-2倍。在结晶的初始阶段非均匀增长会影响铸坯的表面质量,涉及铸坯表面稳定技术法国IRSID中心所建议将液面自由充满,与众不同的是这种技术应用连续特殊结构陶瓷铸造模具,在陶瓷和铜部分之间有多孔环模具,同时吹入氩气并确保钢水均质化。它能够抑制动压液态金属在上层液体浴鼓动,连铸结晶器通过施加高频的电磁场(100kHz以上熔体上7,这要求电感器在连铸结晶器的上部。出现裂纹是可能的,因为其粘附到模具壁上。最小的附着力可以达到摩擦力的大小,铸坯表面和模具之间的裂纹出现在一定的频率和幅度之间。在过去十年中,大多数新设计的连铸机配备了液压驱动的模具,其允许非正弦狩猎条件(图5)提高铸造速度,提高质量坯的表面和次表面层8。如果内应力达到限制值时,垂直纵向分割可出现沿钢坯角的裂纹。由于模具底部的内应力非均匀的劣化在模具中,过高温度的钢坯冷却后伴有高浓度有害杂质(S,P,锡,铅,锑),这是确定金属过热冷却缺陷。因为这个原因需要冷却强度辅助区域,冷却强度辅助区域应使钢坯表面温度会慢慢下降,对钢坯和热流和对铸坯表面热去除就几乎平等的,连铸机通常专门安装喷水冷却喷射器(图6)。水-空气冷却最近已被使用,对于水和空气有两个独立的喷雾器,射流行成分散的水滴,睡喷图案是由空气的压力参数决定。图3: Intermediate ladle of continuous-casting machine: 1 steel jacket; 2 metering nozzle; 3 metal reservoir;4 gunned layer; 5 concrete图4:连续铸造模具:1 -二次氧化保护器;2 -陶瓷插入;3 -多孔环;4 -超声换能器;5 -铜模具的一部分图5模具运动速度的变化对正弦和非正弦的狩猎条件图6喷淋水的照片(左)和陈设的喷雾器钢坯表面图7电磁搅拌的叠加模式和旋转(左)和线性场钢坯(右)“软”减少的铸造方法是过去10-15年普遍用来消除轴向多孔性的和液化钢坯中的30-50的液体相的存在的。轻压液化的可能性降低在坯料的轴向区被限定伸长固液相边界。由于固化前的区域导致形成内部缺陷,不同阶段的应变不应超过最大值。 其中一个有效的方法是用电磁循环钢水12。总结1,世界钢坯市场发展中钢坯质量严格化要求在宏观和微观层面。 2,大部分的钢坯生产厂家喜欢直接生产的轻型钢坯。 3,创建高质量规模的钢坯生产条件。4,进一步改善钢坯的质量会因应用程序的实现方法不同而保护钢铁免受二次氧化。 在最近的10-15年由于技术的改进提高和机器自动化水平的提高,方坯连铸在传统的基础上不断的更新,有效的提高了机器操作的自动化水平。参考文献1. M. Wolf Proceedings of the 3rd European Conference on Continuous Casting, Madrid (Spain), October 20-23, 1998, pp. 515-524.2. M. Shmitt, A. Folkert, Z. Barbe et al. Stal, 2008, No. 2, pp. 22-23.*3. A. N. Smirnov, V. M. Safonov, L. V. Dorokhov, A. Yu. Tsuprun. Metallurgical Miniplants,Doetsk National Technical University, Donetsk, 2005, 469 p.*4. A. N. Smirnov, V. M. Safonov. Stal, 2009, No. 1, pp. 47-51.*5. U. Khorbakh, J. Kokkentidt, V. Yung. R, 1998, pp. 42-51.*6. C. Bertoletti, P. Courbe, J. M. Jolivet et al. Proceedings of the 3rd European Conference onContinuous Casting, Madrid (Spain), October 20-23, 1998, pp. 65-74.7. H. Nakata, T. Inoue, H. Mori et al. Proceedings of the 4-th European Continuous CastingConference, Birmingham, London, 2002, pp. 31-38.8. G. Ney, E. Korte, K. G. Richter, F. Ruppel. Proceedings of the 5-th European ContinuousCasting Conference, Nice, 2005, pp. 374-381.9. S. Shatokhin. Stal, 2002, No. 9,pp. 28-33. *10. C. Byrne, C. Tercelli. Steel Times Int., 2002, No. 10, pp. 17-19.11. R. Tome, V. Ostkhaymer, G. Ney et al Chernye Metally, 2007, No. 7-8, pp. 49-55. *12. K. Ayat, K. Miyazawa, N. Bessho, T. Tho. Proceedings of the 4-th European Continuous Casting Conference, Birmingham, 2002, pp. 15-24.7本科生毕业实习报告 姓 名:学 号:专 业:班 级:指导教师:目录第一章 前言2 第二章 实习过程22.1实习时间22.2实习地点22.3实习目的32.4炼铁厂报告32.4.1转炉简介32.4.2转炉炼钢工艺流程3第三章 设计题目相关3.1 连铸机相关知识43.1.1 连铸概述43.1.2连铸机的机型及特点53.1.3连铸机的优点5 3.2切头切尾收集运送装置的相关知识53.2.1切头切尾收集运送装置的传动原理53.2.2收集运送装置的整体布局6第四章 设计思路6第五章 结束语6第一章 前言毕业实习是我们机械设计制造及其自动化专业知识结构中不可缺少的组成部分,它同以前的金工实习、机械设计课程设计、机械制造工艺实习、生产实习等一样,作为机械制造专业中一个不可或缺的组成部分,并作为一个独立的项目列入专业教学计划当中。其目的在于通过实习使我们进一步了解设备的形状、功能、工作位置等更深一层的内容,加深感性认识;它的另一个目的是通过本次实习来获得有关方面的资料,为以后的毕业设计做准备。诚如前言,大学四年级的实习既是大学四年来的最后一次实习,又是为接下来的毕业设计做准备,它的重要性不言而喻。毕业实习是在我们学完所有专业课之后的一次实习,因此,毕业实习它不同于以往的任何一次实习,它有着明确的目的性和任务性。本次实习的目的在于让同学们了解相关设备的具体形态,由于在实习前,我们的设计题目已经下发到每个人手中,因此每个人所关注的重点有所不同,了解设备的发展情况以及一些技术资料等。本次实习的地方是包钢集团,同以前一样仍是以参观为主,但不同的是,这次实习比以前的任何一次都看的清楚,对相关设备了解的比较充分。下面,我就在本次实习中了解到的一些内容做一下介绍。第二章 实习过程2.1实习时间2014年3月2.2实习地点包头钢铁公司炼钢厂2.3实习目的对炼钢连铸设备认知了解,增强主观认识,为毕业设计做认知准备!2.4炼钢厂报告2.4.1转炉简介实习的地点是包钢炼铁厂的转炉炼钢,进了厂房后我们登上楼梯便看见了两个大型转炉,包钢现有两台210吨转炉,210转炉炼钢工程是国家“九五”重点建设项目,是包钢薄板坯连铸连轧项目的配套工程,它承担着为包钢新建薄板坯连铸连轧生产线提供优质钢水的任务。据介绍,该工程所采用的转炉设备是1994年首钢为建设山东齐鲁钢铁公司而引进的美国设备,因山东项目取消而转让于包钢。包钢转炉是一套高科技转炉设备,其中包钢转炉干法除尘工程具有明显的节能环保效果,使包钢的循环经济建设又迈出了新的步伐。包钢薄板厂建成投产时,炼钢工艺除尘方式采用湿法除尘,随着国际钢铁业,企业环保意识的增强,湿法除尘能耗大、环保效果不理想等弱点逐步暴露出来,并逐步被成熟的干法除尘技术所取代。同时,西门子SIMATIC 400在包钢转炉自控系统中应用,包钢220吨转炉自动化控制系统包括氧枪、炉本体、散料铁合金、汽化冷却、烟气回收(OG)、地下料仓、煤气加压站和副枪共八个子系统。每个子系统用一个西门子SIMATIC 400站进行控制,这八个站通过西门子通讯模块CP443挂在一个工业以太网SIMATIC H1网上。二级管理系统包括一套服务器和一套工业微机,完成对转炉系统的管理任务,及时下达炼钢的计划和命令。2.4.2转炉炼钢工艺流程转炉冶炼的目的是将生铁里的碳及其它杂质(如:硅、锰)等氧化,产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化 (FeO,SiO2 , MnO,) 生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入,那就是底吹转炉;氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉。转炉炼钢主要工艺设备有:转炉、AOD精炼炉、VOD精炼炉、LF精炼炉、氧枪、 转炉倾炉系统。这就是转炉炼钢的流程,待在厂房里现场看这样的一个过程很让我们激动,因为我们看到了钢铁是怎样炼成的。第三章 对于设计题目的想法3.1连铸机切头切尾收集运送装置的相关知识3.1.1 连铸概述钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索,终于使该技术在本世纪70年代开始大规模用于生产实际,并逐步形成了今天的连铸技术。 连铸生产工艺流程示意图如下: 长水口3.1.2连铸机的机型及特点(1)按结晶器是否移动可以分为两类:一类是固定式结晶器的各种连铸机,如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等;另一类是同步运动式结晶器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动,铸坯与结晶器壁间无相对运动,适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机,轮带式连铸机等。 (2)按铸坯断面形状分为: 方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等。(3)按钢水的静压头可分为: 高头型、低头型和超低头型连铸机等。连铸机机型示意图1立式连铸机;2立弯式连铸机;3直结晶器多点弯曲连铸机 4直结晶器弧形连铸机;5弧形连铸机; 6多半径弧形(椭圆形)连铸机;7水平式连铸机 3.1.3连铸机的优点简化了工序,缩短了流程省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约40%,减少占地面积约30%,劳动力节省约70%。提高了金属收得率,采用模铸工艺,从钢水到钢坯,金属收得率为84%-88%,而连铸工艺则为95%-96%,金属收得率提高10%-14%。降低了能源消耗,采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。 生产过程机械化、自动化程度高,设备和操作水平的提高,采用全过程的计算机管理,不仅从根本上改善了劳动环境,还大大提高了劳动生产率。提高质量,扩大品种,几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产,如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺生产,而且质量很好。3.2切头切尾收集运送装置的相关知识 3.2.1切头切尾收集运送装置的传动原理 首先由驱动电机的内部减速器将驱动电机的转矩降低输出给卷筒,同时对卷筒输出转矩,使得缠绕在卷筒上的钢丝绳一端进行缠绕运动,另一端进行松解运动,这样钢丝绳在定滑轮的导引下产生的拉力使小车在轨道上做往返直线运动,达到运送目的。3.2.2收集运送装置的整体布局根据设计参数与实际操作的要求,设计出系统的整体布局图(见装配图)现在对整个设计布局做以下几点说明:(1) 钢轨的长度不需要太长(钢轨长度小车行程两节车架的长度),导轨的首位末端应安装止动挡块,防止小车冲出轨道造成事故。(2) 收集运送小车采用箱式可分离车厢,所以设计车厢时应该设计出可以另装的部位;车厢设计为上宽下窄式的,这样可以减小废料对底板的冲击,提高小车的使用寿命.(3) 钢丝绳最好选用安全系数高的类型,防止在运行过程中断裂造成事故;张紧装置应固定好,防止多次运动后出现松动,导致运送效率降低;卷筒要具备足够的强度。(4) 因为装置的运动频率较低,所以电动机的预热时间较长,并且小车的运载量有可能超出容量,故在选取电动机时应选比实际所需功率大的电机;减速器应选取效率高的的类型,传动比也应尽可能的靠近实际值。第四章 设计思路连铸机切头切尾收集运送装置的作用是把连铸机铸坯切割成定尺规格后产生的废料进行收集运送,连铸机切头切尾收集运送装置同时也是连铸车间的重要组成部分。为了设计合理,使整个设计系统运行简单、维护装配方便。设计步骤是首先介绍连铸技术的发展及其工艺流程,通过了解进一步对收集运送装置进行方案设计。然后进行方案的选择确定,对各种性能参数的选择计算,最后对装置合理的安装及维护进行系统分析说明。第五章 结束语该次实习,真正到达机械制造业的前线,了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势.在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展,更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将拓宽机械制造业的发展方向. 它的发展 趋势可以归结为“四个化”:柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要,能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化. 当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的,它们是有机的结合在一起的,是相互依赖,相互促进的。同时由于科学技术的不断进步,也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而,作为社会发展的一个部分,它也将和其它的行业更广泛的结合。2世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动,而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来,以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动,智能化促进柔性化,它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。此次参观实习,在老师和工厂技术人员的指导下了解了很多,也学到了很多。尽管是认识实习,但是我们还是从中学到了不少的东西,感受颇多。冶金设备工程,是一个比较艰苦的专业,比起其他的来说,肯定是要累的,而且还存在一定的危险性。给我的感觉不像大家说的那么累,总体来说比较的干净,像在炼钢厂,要比我们看的录像上干净多了。在高炉旁的控制室,里面全部是计算机,看来应该是全自动化控制了。现在科技这么发达,安全问题,环境问题等等一系列的都会解决,因此冶金行业存在着很大的机遇和挑战。作为一名大学生,应该多得到这方面的锻炼和学习研究,为机械的自动化,环保做出自己的贡献!还有一个心得,就是一个人知道的毕竟少,特别是刚刚接触专业知识的我们,要多向老师和专业技术人员学习请教,还可以在以后多向同学、同事学习。另外多看些专业的书籍,多关注一下电视,网络上的资源,多学多问。在此,特别感谢为我们带队的老师! 7目 录连铸机切头切尾收集运送装置设计摘要.IAbstract .II第一章 绪论.11.1连铸技术的发展概况.11.2 我国连铸技术发展概况31.3连铸机的机型及其特点51.4连铸的优越性81.5连铸机的工艺流程与设备91.6中间罐111.7结晶器131.8二次冷却系统151.9拉坯矫直装置161.10铸坯切割装置191.11辊道及后步工序其他设备191.12连铸操作工艺201.13浇注操作21第二章 传动方案的确定242.1 设计的已知条件242.2 传动方案的比较242.3 方案的确定25第三章 运行机构的传动原理与传动设计计算273.1收集运送装置系统的传动原理273.2收集运送装置的整体布局273.3运行阻力的计算283.4驱动电机的选择303.5钢丝绳的选择与校核313.6卷筒的选择与校核313.7 小轴的选用与校核333.8键的选用与校核343.9联轴器的选用与校核343.10轴承的选用与校核343.11主令控制器的选用343.12底座353.13张紧装置的设计35第四章 收集运输小车零部件的选择与计算364.1收集运输小车零部件的选用与校核394.1.1收集箱的设计计算394.1.1.1角钢的选择404.1.1.2钢板的选择414.1.1.3车架零部件的选择与校核444.2轨道的选择49第五章 设备的安装操作及维护505.1设备的安装505.1.1钢轨的铺设505.1.2收集运输小车的安装505.1.3卷扬机的安装505.1.4张紧装置和钢丝绳的安装505.2设备的操作515.3设备的维护515.3.1电动机的维护515.3.1.1常见故障分析515.3.2钢丝绳的维护555.3.3小车的维护55 主要参考文献56结束语5759连铸机切头切尾收集运送装置的设计摘要 连铸机切头切尾收集运送装置的作用是把连铸机铸坯切割成定尺规格后产生的废料进行收集并运送,它也是连铸车间的重要组成部分。其系统的传动原理是由驱动电机传递出转矩给内部减速器,由减速器降低输出给卷筒,同时卷筒输出转矩,使缠绕在卷筒上的钢丝绳一端进行缠绕运动,另一端进行松解运动,这样钢丝绳在滑轮的导引下产生拉力拉动小车在轨道上往返直线运动,从而达到运送目的。为了设计合理,使整个设计系统运行简单、维护装配方便,设计步骤如下:1.介绍连铸技术的发展及其工艺流程,通过了解进一步对收集运送装置进行方案设计。2.进行方案的选择确定,包括设计的已知条件、方案的比较和方案的确定。3.对各运行机构的运动原理设计和力能参数的分析计算。包括收集运送装置系统的传动原理、整体布局以及运行阻力和钢丝绳、卷筒、轴、联轴器等部件的选择校核。4.对收集运输小车零部件的选择与计算,包括收集箱和轨道的选择。5.对装置合理的安装及维护进行系统分析说明,其中包括钢轨、收集运输小车、卷扬机和张紧装置的安装、操作和维护。此次所设计的连铸机切头切尾收集运送装置是参照中冶东方工程技术有限公司提供的图纸设计。设计中需要对图纸消化、吸收并适当改进,同时进行运行机构的传动原理与传动设计计算。关键词:切头切尾收集运送装置、传动卷扬机、连铸工艺、收集箱。Continuous casting machine to cutting head and the end of collecting or transporting device designAbstractContinuous casting machine cutting head cutting tail collection device into the role is to put the caster length specifications to produce waste collection and transport, it is also an important part of continuous casting workshop.Its transmission principle of the system is send by drive motor torque to internal gear reducer, the reducer to reduce output to drum, drum at the same time the output torque, to make the winding wire rope on the drum end winding movement, on the other side to release the movement, this wire rope on the pulley pull pull the car on the track under the guidance of linear motion back and forth, so as to achieve purpose.In order to design reasonable, make whole design system simple operation, convenient maintenance assembly, design steps are as follows:1. Introduce the development of continuous casting technology and technological process, through further to design the collection device.2. The scheme choice, including design of the known conditions, scheme comparison and determination of the scheme.3. The movement principle of the design of the running mechanism and force analysis and calculation parameters.Collecting device, transmission principle, the overall layout of the system and running resistance, drum and wire rope, choice of shaft, shaft coupling and other parts of the check.4. To collect transport car parts selection and calculation, including the selection of boxes and orbit.5. Installation and maintenance of equipment reasonable system analysis, including rail, collection transportation trolley, hoist and tensioning device installation, operation and maintenance.The continuous casting machine designed by cutting head cutting tail collecting device is provided reference, China metallurgical engineering technology co., LTD. East drawing design.Need to drawings in the design of digestion, absorption and appropriate improvement, simultaneously running mechanism of the transmission principle and design calculation. Keywords: cutting head cutting tail collecting device, a drive hoist, continuous casting technology, and boxes.第一章 绪论 1连铸技术发展的概况连续铸钢简称连铸,早在19世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇注液体金属的初步设想,并用于低熔点有色金属的浇铸;但类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年)相德国人戴伦(1887年)提出来的。在他们的建议中包括有水冷的上下敞口的结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割装置等设备,当时是用于铜和铝等有色金属的浇铸。此后又经过许多先驱者不懈地研究试验,于1933年德国人容汉斯建成一台结晶器可以振动的立式连铸机。并用其浇铸黄铜获得成功,后又用于铝合金的工业生产。结晶器振动的实现,不仅可以提高烧注速度,而且使钢液的连铸生产成为可能,因此容汉斯成为现代连铸技术的奠基人。在工业规模上实现钢的连续浇铸困难很多,与有色金属相比,钢的熔点高、导热系数小、热容大、凝固速度慢等。要解决的这些难题,都集中在结晶器技术的试验研究上。容汉斯的结晶器振动方式是结晶器下降时与拉坯速度同步,铸坯与结晶器壁间无相对运动;而英国人哈里德则提出了“负滑脱”概念。在哈里德的负滑脱振动方式中,结晶器下振速度比拉坯速度快,铸坯与结晶器壁间产生了相对运动,真正有效地防止了铸坯与结晶器壁的粘连,钢连续浇铸的关键性技术得到突破。因而在20世纪50年代连续铸钢步入了工业生产阶段。世界上第1台工业性生产连铸机于1951年在前苏联“红十月”冶金厂建成,是台立式双流板坯半连续铸钢设备,用于浇铸不锈钢,其断面为180mm800mm。1952年第1台立弯式连铸机在英国巴路厂投产。主要用于浇铸碳素钢和低台金钢,是50mm50mm100mm100mm的小方坯。同年在奥地利卡芬堡钢厂建成1台双流连铸机,它是多钢种、多断面、特殊钢连铸机的典型代表。1954年在加拿大阿特拉斯钢厂投产第1台方坯和板坯兼用连铸饥,可以双流浇铸150mm150mm的方坯,也可以单流浇铸168mm620mm的板坯,主要生产不锈钢。进入20世纪60年代,弧形连铸机的问世,使连铸技术出现了一次飞跃。世界第一台弧形连铸机于1964年4月在奥地利百录厂诞生。同年6月由我国自行设计制造的第1台方坯和板坯兼用弧形连铸机在重钢三厂投入生产。此后不久,在前联邦德国又上马了1台宽板弧形连铸机,并开发应用了浸入式水口和保护渣技术。同年英国谢尔顿厂率先实现全连铸生产,共有4台连铸机11流,主要生产低合金钢和低碳钢,浇注断面为140mm140mm和432mm632mm的铸坯。也开发应用了浸入式水口和保护渣技术。1967年由美钢联工程咨询公司设计并在格里厂投产1台采用直结晶器、带液心弯曲的弧形连铸机。同一年在胡金根厂相继投产了2台超低头板坯连铸机,浇注断面为(150250)mm(18002500)mm的铸坯,该铸机至今仍在运行。由于氧气顶吹转炉炼钢法的普及,更需要与连续铸钢相匹配,以适应快节奏生产;因而又一批弧形连铸机建成投入生产。到20世纪60年代末,世界连铸机总数己遗200多台,设备能力近5000万t。20世纪70年代,世界范围的两次能源危机促进了连铸技术的大发展,提高了连铸机的生产能力,从而改善了铸坯的质量,扩大了品种。到1980年,连铸坯的产量已经逾2亿t,相当于1970年的8倍。进入20世纪80年代以后,连铸技术日趋成熟,如出现了盛钢桶精炼、电磁搅拌、小方坯多级结晶器、钢液钙处理、结晶器液面检测和漏钢预报、粒状保护渣的使用和自动加入、中间罐冶金、结晶器在线调宽等一系列技术;连铸坯的热送和直接轧制及其相伴随无缺陷铸坯生产技术;近终型薄板薄带连铸机的开发;异型坯连铸机建成投产等,都说明这铸技术的飞速发展和深入普及。自20世纪50年代连续铸纲开始步入工业生产到60年代末,世界钢产量的连铸比仅为5.6;70年代末上升为25.8,10年中连铸比每年平均增长2个百分点;80年代连铸比每年平均增长3.65个百分点;到1997年连铸比为80.5。其增长情况如图1所示。工业发达国家的连铸比已超过90,日本的连铸比增长速度尤为突出。1996年一些发达国家连铸比的统计:日本为96.4;欧共体(12国)为94.3,德国为95.8,法国为94.6,美国的连铸比是93.2。目前连铸技术的开发与应用己成为衡量一个国家钢铁工业发展水平的标志。2我国连续铸技术发展概况我国是连续铸钢技术发展较早的国家之一,早在20世纪50年代就已开始研究和工业试验工作。1957年当时上海钢铁公司中心试验室的吴大柯先生主持设计并建成第1台立式工业试验连铸机,浇铸75mm180mm的小断面铸坯。由徐宝升教授主持设计的第l台双流立式连铸机于1958年在重钢三厂建成投产。接着由黑色冶金设计院设计的1台单流立式小方坯连铸机于1960年在唐山钢厂建成投产。后仍然是由徐宝升教授主持设计的第l台方坯和板坯兼用弧形连铸机于1964年6月24日在重钢三厂诞生投产,其圆弧半径为6m,浇铸板坯的最大宽度为1700mm,这是世界上最早的生产用弧形连铸机之一;鉴于这一成就,1994年徐宝升教授在世界连铸发展史一书中被列为对世界连铸技术发展做出突出贡献的13位先驱者之一。此后,由上海钢研所吴大柯先生主持设计的l台4流弧形连铸机于l965年在上钢三厂问世投产;该连铸机的圆弧半径为4.56m,浇铸断面为270mm145mm。这也是世界最早一批弧形这铸机之一,以后一批连铸机相继问世投产。70年代我国成功地应用了浸入式水口和保护渣技术。到1978年我国自行设计制造的连铸机近20台,实际生产量约112万t,连铸比仅3.4。当时世界连铸机总数为400台左右,连铸比在20.8。改革开放以来,为了学习国外先进的技术和经验,加速我国这铸技术的发展,从70年代末一些企业引进了一批连铸技术和设备。例如1978年和1979年武钢二炼钢厂从前联邦德国引进单流板坯弧形连铸机3台;在消化国外技术基础上,围绕设备、操作、品种开发、管理等方面进行了大量的开发与完善工作,于l985年实现了全连铸生产,产量突破了设计能力。首钢二炼钢厂在l987年和1988年相继从瑞士康卡斯特引进投产了2台8流弧形小方坯连铸机,1993年产量已超过设计能力;并在消化引进技术的基础上,自行设计制造又投产了7台8流弧形小方坯连铸机,成为国内拥有连铸机机数和流数最多的生产厂家。l988年和l989年上钢三厂和太钢分别从奥地利引进浇铸不锈钢的板坯连铸机。1989年和1990年宝钢和鞍钢分别从日本引进了双流大型板坯连铸机。1996年10月武钢三炼钢厂投产1台从西班牙引进的高度现代化双流板坯连铸机。这些连铸技术设备的引进都促进了我国连铸技术的发展。据统计,到1995年底我国运转和在建的连铸机已有300多台,其中自行设计制造的占80,由国外引进的只有70台左右。目前我国在异型坯、大圆坯和大方还连铸机的设计制造方面仍有些困难;不过,我国在高效连铸技术小方坯领域已跻身世界先进行列。2004年,我国连续铸钢发展势头强劲,全国连铸比约达96.03%,比2003年提高0.63个百分点。其中中国钢协70家会员企业共产连铸坯2.25亿t,比2003年增长25.73%,连铸比97.00%,比2003年提高1.69个百分点;147个非会员企业共产连铸坯4000万t,比2003年增长25.61%,连铸比99.01%,比2003年提高0.25个百分点;全行业连铸比为97.34%,比2003年提高1.21个百分点。从国外引进的近终形薄板坯连铸连轧生产线,已在珠江、邯郸、包头等地起动实施,于1998年建成投产。马钢H型钢连铸机和H型钢轧钢机工程现在已经投产。采用国产技术的第1台高效板坯连铸机也已在攀钢投产。我国冶金业坚持不懈地推进以全连铸为方向,以连铸为中心的炼钢生产组合优化,淘汰落后工艺设备,开发高附加值品种,提高质量,加大节能降耗力度和环保技术改造,提高炼钢与轧钢热衔接协调匹配。我国连铸技术的各项指标,一定会全面地进入世界前列。图2为我国自1972年以来连铸比增长情况。图0-2 1972年以来我国连铸坯产量和连铸比的增长1-钢总产量;2-连铸比;3-连铸坯产量3连铸机的机型及其特点连铸机的分类方式很多。按结晶器是否移动可以分为两类:1)固定式结晶器:包括固定振动结晶器的各种连铸机,如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等。这些机型已成为现代化连铸机的基本机型,如图3所示。2)同步运动式结晶器的各种连铸机,如图4所示。这种机型的结晶器与铸坯同步移动,铸坯与结晶器壁间无相对运动,因而也没有相对摩擦,能够达到较高的浇注速度,适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯。如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机,轮带式连铸机等。这些也是正在开发中的连铸机机型。图0-3连铸机机型示意图1-立式连铸机;2-立弯式连铸机;3-直结晶器多点弯曲连铸机;4-直结晶器弧形连铸机;5-弧形连铸机;6-多半径弧形(椭圆形)连铸机;7-水平连铸机图0-4同步运动结晶器连铸机机型示意图1-双辊式连铸机;2-单辊式连铸机;3-双带式连铸机;3-单带式连铸机;5-轮带式连铸机另外,还可以按铸坯断面形状分为方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异形坯连铸机、方/板坯兼用型连铸机等。按钢水的静压头可分为高头型、低头型和超低头型连铸机等。3.1立式连铸机立式连铸机是20世纪50年代至60年代初的主要机型。立式连铸机,从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心线上,整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式连铸机浇铸时,由于钢液在垂直结晶器和二次冷却段冷却凝固,钢液中非金属夹杂物易于上浮,铸坯四面冷却均匀,铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应力作用,产生裂纹的可能性小。铸坯质量好,适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。但这种连铸机设备高、投资费用大,且设备的维护与铸坯的运输较为麻烦。例如浇铸厚度为200mm的铸坯,连铸机高度需2535m。由于连铸机高度增高,钢水静压力加大,铸坯的鼓肚变形较为突出,因而立式连铸机只适于浇铸小断面铸坯。3.2立弯式连铸机立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机型,如图0-3中2所示。立弯式连镕机是在立式连铸机基础上发展起来的,其上部与立式连铸机完全相同,不同的是待铸坯全部凝固后,用顶弯装置将铸坯顶弯90,在水平方向切割出坯,它主要适用于小断面铸坯的浇铸。3.3弧形连铸机弧形连铸机是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的1/4圆周弧线上;铸坯在1/4圆周弧线内完全凝固,经水平切线处被一点矫直,而后切成定尺,从水平方向出坯。其结构示意图见图0-5a。弧形连铸机的机身高度基本上等于铸机的圆弧半径。所以弧形连铸机的高度比立弯式连铸机又降低了许多,仅为立式连铸机的1/3,因而基建投资费减少了。铸坯凝固过程中承受钢水静压力小,有利于提高铸坯质量;铸坯经弯曲矫直,易产生裂纹;此外,铸坯的内弧侧存在着夹杂物聚集。夹杂物分布不均匀,也影响铸坯质量。为减轻铸坯矫直时的变形应力,在弧形连铸机上采用多点矫直,如图05b所示。图0-5 弧形连铸机机型示意图a-全弧形连铸机;b-多点矫直的弧形连铸机为了改善铸坯的质量,在弧形连铸机上采用直结晶器,在结晶器下口设23m垂直线段,带液心的铸坯经多点弯曲,或逐渐弯曲进入弧形段,然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内夹杂物充分上浮,因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善,偏析减轻。3.4椭圆形连铸机椭圆形连铸机的结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在1/4椭圆圆弧线上,椭圆形圆弧是由多个半径的圆弧线所组成,其基本持点与全弧形连铸机相同。椭圆形连铸机又进一步降低了连铸机和厂房的高度。椭圆形连铸机又分为低头和超低头连铸机。低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度(H)与铸坯厚度(D)之比确定的。连铸机高度是指从结晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。H/D2540时、称为低头连铸机;H/D25时,则称为超低头连铸机。超低头连铸机最早是由曼内斯曼和康卡斯特连铸集团开发的。3.5水平连铸机水平连铸机的结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装在水平位置上,如图0-3中7。水平连铸机的中间罐与结晶器是紧密相连的。中间罐水口与结晶器相连处装有分离环。拉坯时,结晶器不振动,而是通过拉坯机带动铸坯做拉-反推-停不同组合的周期性运动来实现的。水平连铸机是高度最低的连铸机。其设备简单、投资省、维护方便。水平连铸机结晶器内钢液静压力最小,避免了铸坯的鼓肚变形,中间罐与结晶器之间是密封连接,有效地防止了钢液流动过程的二次氧化;铸坯的清洁度高,夹杂物含量少,一般仅为弧形铸坯的l/81/16。另外,铸坯无需矫直,也就不存在由于弯曲矫直而产生裂纹的可能性,铸坯质量好,适合浇铸特殊钢、高合金钢,因而受到各国的关注。我国从70年代末开始进行了大量的研究和工业试验工作。4连续铸钢的优越性与传统的模铸相比,连铸有以下几方面的优越性:1)简化了工序,缩短了流程。省去了脱模、整模、钢锭均热初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约40,减少占地面积约30,劳动力节省约70。尤其是薄板连铸机出现以后,又进一步地简化了工序流程,例如传统板坯连铸,坯厚在150300mm,而薄板连铸坯的厚度为4070mm,这又省去了粗轧机组,从而减少厂房面积约40,连涛机设备重量减轻约50。大大地缩短了从钢液到薄板的生产周期,节约了能源,降低了成本。2)提高了金属收得率。采用模铸工艺,从钢水到钢坯,金属收得率为8488。而连铸工艺则为9596,金属收得率提高1014。其中板坯约在10.5,大方坯13左右,小方坯约为14。3)降低了能源消耗。在现代化工业的国家里,钢铁工业是能源消耗的大户,约占能源总消耗量的10。因此干方百计地降低能耗已是钢铁工业生存的关键。据有关资料介绍,采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4l/2。每生产1t连铸坯,比用钢锭开坯工艺可减少能耗4001200MJ,相当节省1030kg重油燃料。连铸坯若采用热送或直接轧制工艺是开辟进一步节能的途径。铸坯热送和直接轧制不仅节能,而且缩短了生产周期。4)生产过程机械化、自动化程度高。模铸是炼钢生产中条件最落后,劳动条件最恶劣的工序。尤其对顶吹转炉炼钢来说。模铸成了提高生产率的限制性环节。采用连铸工艺后,由于设备和操作水平的提高采用全过程的计算机管理,不仅从根本上改善了劳动环境,还大大提高了劳动生产率。例如:有些厂1台连铸机只有7名操作人员,除了浇钢操作外,其余工作均由计算机承担;据资料介绍,法国有的连铸机已实现连铸平台无操作人员,而是通过电视屏幕监视和遥控生产,连铸的自动化和智能化生产已成为现实。5)提高质量,扩大品种。目前几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产,像超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺生产,而且质量很好。5连铸机的工艺流程与设备5.1连铸机的工艺流程连续铸钢的一般生产工艺流程,如图1-1所示。由炼钢炉炼出的合格钢水经炉外精炼处理后,用钢包运送到浇铸位置注人中问包,通过中间包注入强制水冷的铜模结晶器内。结晶器是无底的,在注入钢水之前。必须先装上一个“活底”,它同时也起到引出铸锭的作用,这个“活底”就称为引锭链。注入结晶器的钢水在迅速冷却凝固成形的同时,其前部与伸入结晶器底部的引锭链头部凝结在一起。引锭链子的尾部则夹持在拉坯机的拉辊中,当结晶器内钢水升到要求的高度后,开动拉坯机,以一定的速度把引锭杆(牵着铸坯)从结晶器中拉出。为防止铸坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉坯阻力,在浇铸过程中既要对结晶器内壁润滑又要它做上下往复振动,铸坯被拉出结晶器后,为使其更快地散热,需进行喷水冷却,称之为二次冷却,通过二次冷却支导装置的铸坯逐渐凝固。这样,铸坯不断地被拉出,钢水连续地从上回注入结晶器,便形成了连续铸坯的过程。当铸坯通过拉坯机、矫直机(立式和水平式连铸不需矫直)后,脱去引锭链。完全凝固的直铸坯由切割设备切成定尺,经运输辊道进入后步工序。连续铸钢生产所用的设备,实际上是包括在连铸作业线上的一整套机械设备。5.2连铸设备组成简介连铸设备通常可分为主体设备相辅助设备两大部分。主体设备主要包括:浇铸设备钢包运载设备、中间包及中间包小车或旋转台、结晶器及振动装置、二次冷却支撑导向装置;如在弧形连铸设备中采用直结晶器时,需设顶弯装置,拉坯矫直设备拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭链存放装置;切割设备火焰切割机与机械剪切机(摆式剪切机、步进式剪切机等)。辅助设备主要包括:出坯及精整设备辊道、拉(推)钢机、翻钢机、火焰清理机等;工艺性设备中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等;自动控制与测量仪表结晶器被面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。从对上述工艺流程和主要机械设备的说明可知,连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态弧形连铸机变成液-固态,又变成固态的全过程。其间进行着一系列比较复杂的物理与化学变化。显然,连续铸钢具有连续性强、工艺难度大和工作条件差等特点。因此生产工艺对机械设备提出了较高的要求,主要有:设备应具有抗高温、抗疲劳强度的性能和足够的刚度,制造和安装精度要高,易于维修和快速更换,要有充分的冷却和良好的润滑等。6 中间罐1)中间罐的作用中间罐也叫做中间包或中包。中间罐是位于盛钢与结晶器之间用于钢液浇注的装置,其主要作用是:1)中间罐可减少钢液静压力,使注流稳定;2)中间罐利于夹杂物土浮,净化钢液;3)在多流连铸机上,中间罐将钢液分配给每个结晶器;4)在多炉连浇时,中间罐贮存一定量的钢液,更换盛钢桶捅时不会停浇;5)根据连铸对钢质量要求,也可将部分炉外精炼手段移到中间罐内实施,即中间罐冶金。可见,中间罐有减压、稳流、去渣、贮钢、分流和中间罐冶金等重要作用。2)中间罐的构造a罐体结构中间罐的结构、形状应具有最小的散热面积,良好的保温性能。一般常用的中间罐断面形状为圆形、椭圆形、三角形、矩形和“T”字形等,如图1-7所示。图1-7 中间罐断面的各种形状示意图1-盛钢桶注流位置;2-中间罐水口位置;3-挡渣墙a、e-单流;b、f、g-双流;c-4流;d-6流;h-8流中间罐的外壳用钢板焊成,内衬砌有耐火材料,罐的两侧有吊钩和耳轴,便于吊运;耳轴下面还有座垫,以稳定地坐在中间罐小车上。b中间罐内衬中间罐内衬也是由保温层、永久层和工作层组成。c中间罐罐盖中间罐设有罐盖一则为了保温,再则可以保护盛钢桶桶底中不致过分受烤而变形。在罐盖上开有注入孔和塞棒孔。中间罐上还设有溢流槽,当盛钢桶注流失控时,可使多余的钢液流出。为促使非金属夹杂物上浮,在中间罐内砌有挡渣墙和坝。中间罐小车中间罐小车是用来支承、运输、更换中间罐的设备。小车的结构要有利于浇注、捞渣和烧氧等操作;同时还应具有横移和升降调节装置。类型:中间罐小车有悬臂型、悬挂型、门型、半门型等。7结晶器结晶器是一个水冷的钢锭模,是连铸机非常重要的部件,称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内冷却、初步凝固成型,且形成一定的坯壳厚度。这一过程是在坯壳与结晶器壁连续、相对运动下进行的。为此,结晶器应具有良好的导热性和刚性,不易变形;重量要小,以减少振动时的惯性力;内表面耐磨性要好,以提高使用寿命;结晶器结构要简单,以便于制造和维护。7.1结晶器的构造按结晶器的外形可分为直结晶器和弧形结晶器。直结晶器用于立式、立弯式及直弧形连铸机,而弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。从其结构来看,有管式结晶器和组合式结晶器;小方坯及矩形坯多采用管式结晶器,而大型方坯、矩形坯和板还多采用组合式结晶器。1)管式结晶器管式结晶器的结构如图1-9所示。其内管为冷拔异形无缝钢管,外面套有钢质外壳,铜管与钢套之间留有约7mm的缝隙通以冷却水,即冷却水缝。铜管和钢套可以制成弧形或直形。铜管的上口通过法兰用螺钉固定在钢质的外壳上,见图1-9,铜管的下口般为自由端,允许热胀冷缩;但上下口都必须密封,不能漏水。结晶器外套是圆筒形的。外套中部有底脚板,将结晶器固定在振动框架上。图1-9 管式结晶器1-冷却水入口;2-钢液;3-夹头;4-冷却水出口;5-油压缸管式结晶器结构简单,易于制造、维修,广泛应用于中小断面铸坯的浇注,最大浇注断面为180mm180mm。另外有的管式结晶器取消水缝,直接用冷却水喷淋冷却。2)组合式结晶器组合式结晶器是内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。在与钢壳接触的铜板面上铣出许多沟槽形成中间水缝。复合壁板用双螺栓连接固定,见图1-10。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。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。现已广泛采用宽度可调的板坯结晶器。可用手动、电动或液压驱动调节结晶器的宽度。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。而直形结晶器四面壁板都是平面状的。 图1-10 组合式结晶器及连接方式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;8-内弧内壁;9-水缝3)漏钢检测装置为了能够预报结晶器漏钢事故,在结晶器四面铜壁外通过均匀的螺栓埋入多套康铜热电偶;热电偶测到的温度数据输入计算机或在仪表上显示。热电偶的套数越多,检测也越精确。也有根据结晶器内壁与铸坯坯壳间摩擦力的大小来测定结晶器内坯壳是否有漏钢。4)多级结晶器随着连铸机拉坯速度的提高。出结晶器下口的的铸坯坯壳厚度越来越薄;为了防止铸坯变形或出现漏钢事故,采用多级结晶器技术。它还可以减少小方坯的角部裂纹和菱形变形。多级结晶器即在结晶器下口安装足辊、铜板或冷却格栅,见图1-11。图1-11 多级结晶器结构示意图a-足辊;b-冷却板;c-冷却格栅8二次冷却系统装置二次冷却系统装置又称为二次冷却段或二次冷却区,简称二冷区。8.1二次冷却的作用及装置的结构形式8.1.1二次冷却的作用1)带液心的铸还从结晶器中拉出后,需喷水或喷气水直接冷却,使铸坯快速凝固,以进入拉矫区;2)对末完全凝固的铸坯起支撑、导向作用,防止铸坯的变形;3)在上引锭杆时对引锭杆起支撑、导向作用;4)倘若是采用直结晶器的弧形连铸机,二冷区的第一段要把直坯弯成弧形坯;5)如果采用多辊拉矫机时,二冷区的部分夹辊本身又是驱动辊,起到拉坯作用;6)对于椭圆形连铸机,二冷区本身又是分段矫直区。弧形连铸机的二次冷却装置的重要性不亚于结晶器,它直接影响铸坯的质量、设备的操作和铸机作业率。8.1.2二次冷却装置的结构形式二次冷却装置的主要结构形式分为箱式及房式两大类。a箱式结构所有支撑导向部件和冷却水喷嘴系统都装在封闭的箱体内;封闭的目的是便于把喷水冷却铸坯时所产生的大量蒸汽抽掉,以免影响操作。见图1-14。箱式结构刚性较好,所占空间小,所需抽风机容量小。检修相处理事故还算方便。b房式结构房式结构的夹辊全部布置在敞开的牌坊结构的支架止,整个二冷区是由一段或若干段开式机架组成。在二冷区的四周用钢板构成封闭的房室,故称为房式结构,见图1-15。具有结构简单,观察设备和铸坯方便等一系列优点。问题是风机容量和占地面积较大。目前新设计的连铸机构采用房式结构。9 拉坯矫直装置所有的连铸机都装有拉坯机。因为铸坯的运行需要外力将其拉出。拉坯机实际上是具有驱动力的辊子,也叫拉坯辊。弧形连铸机的铸坯需矫直后水平拉出,因而早期的连铸机的拉坯辊与矫直辊装在一起,称为拉坯矫直机,也叫拉矫机。现代化板坯连铸机采用多辊拉矫机,辊列布置“扇形段化”,驱动辊已伸向弧形区和水平段,实际上拉坯传动已分散到多组辊上,所以拉矫机已不是原来的含义了,由一对拉辊变成了驱动辊列系统。弧形连铸机弧形铸坯的自重产生下滑力,但它不能克服铸坯的阻力自动运行,仍需拉坯辊拉坯,立式连铸机是垂直布置的,铸坯自重产生的下滑力很大,足以克服铸坯的运行阻力;为了平衡下滑力和控制铸坯拉出速度,也设置了拉坯辊,是用来产生制动力以平衡铸坯的下滑力。图1-15 房式结构1-铸坯;2-扇形段;3-夹辊;4-活动支点;5-固定支点;6-底座;7-液压缸对拉坯矫直装置的要求有:1)应具有足够的拉坯力,以在浇注过程个能够克服结晶器、二次冷却区、矫直辊、切割小车等一系列阻力,将铸坯顺利拉出。2)能够在较大范围内调节拉速,适应改变断面和钢种的工艺要求,快速送引锭杆的要求;拉坯系统应与结晶器振动、液面自动控制、二次冷却区配水实现计算机闭环控制。3)应具有足够矫直力,以适应可浇注的最大断面和最低温度铸坯的矫直,并保证在矫直过程中不影响铸坯质量。4)在结构上除了适应铸坯断面变化和输送引锭杆的要求外,还要考虑使末矫直的冷铸坯通过,以及多流连铸机在结构布置的特殊要求;结构要简单,安装调整要方便。小方坯和小矩形坯的涛坯厚度较薄,凝固较快,液相深度也较短,当铸坯进入矫直区已完全凝固。而对大方坯、大板坯来说,铸坯较厚,等铸坯完全凝固后再矫直,就会增加连铸机的高度和长度,团而采用带液心多点矫直。带液心铸坯矫直多采用多点连续矫直;即铸坯在矫直区内连续变形,应变力和应变率分散变小,极大地改善了铸坯受力状况,有利于提高铸坯质量。9.1小方坯铸机的拉矫装置图1-16是结构最简单的四辊拉矫装置。从图可以看出,它由工作机座和传动系统组成。工作机座是由1个钳式机架和4个辊子组成的拉矫辊系。辊1和2是拉坯辊,布置在弧形区内,拉辊1又兼作矫直辊,与矫直辊7和8一起组成一个最简单矫直辊系。下矫直辊8在铸坯的切点,也是铸机的切点。拉辊1和2是驱动辊,可以正向拉坯,也可以反向送引锭杆。矫直辊7和8也是驱动辊。拉辊2布置在液压缸3上,拉辊1与2之间的开口度可用压下螺丝11来调节,并用拉辊间的垫块来保持。当弧形铸坯通过时,矫直辊7借助压下力将铸坯矫直。矫直辊7的上下移动可通过曲柄连杆机构4和5来调节,也可以用液压缸完成。图1-16 四辊拉矫机结构1、2-拉辊;3-液压缸;4-偏心轴;5-拉杆;6-矫直臂;7-上矫直辊;8-下矫直辊;9-钳式机架立柱;10-横梁;11-压下螺丝1.6.2一点矫直、多点矫直和连续矫直对弧形连铸机,从二次冷却段出来的铸坯是弯曲的,必须矫直;若通过一次矫直铸坯,称一点矫直;经过二次以上的矫直称多点矫直。图1-17 矫直配辊方式a-一点矫直;b-多点矫直小断面弧形铸坯是在完全凝固后一点矫直。由图1-17a看出,一点矫直是由内弧2个辊和外弧1个辊共3个辊完成的;无论是四辊拉矫机还是五辊拉矫机均为一点矫直。对大断面铸坯来说,则应采用多点矫直,如图1-17b所示(其中只画出矫直辊、支撑辊末画)。每3个辊为一组,每组辊为1个矫直点,以此类推;一般矫直点取3至5点。采用多点矫直可以把集中1点的应变量分散到多个点完成,从而消除铸坯产生内裂的可能性,可以实现涛坯带液心矫直。多辊拉矫机示意图见1-18。连续矫直是在多点矫直基础上发展起来的一项技术。基本原理是使铸坯在矫直区内应变连续进行,那么应变率就是一个常量,这对改善铸坯质量非常有利。1.10 铸坯切割装置连铸坯需按照轧钢机的要求切割成定尺或倍尺长度。铸坯是在连续运行中完成切割,因此切割装置必须与铸坯同步运动。目前连铸机所用切割装置有:火焰切割相机械剪切两种类型。火焰切割装置包括有切割小车、切割定尺装置、切缝清理装置和切割专用辊道等。机械剪切设备又称为机械剪或剪切机;出于是在运动过程中完成铸坯剪切的,因而也称为飞剪。机械安切按驱动方式不同又分为机械飞剪和液压飞剪。前者通过电机、机械系统驱动;后者通过液压系统驱动。1.11辊道及后步工序其他设备连铸机的后步工序是指铸坯热切后的热送、冷却、精整、出坯等工序。后步工序中的设备主要与铸坯切断以后的工艺流程、车间布置、所浇钢种、铸坯断面及对其质量要求等有关。现代化大型板坯,后道工序设备比小连铸机要复杂些。除了输送辊道,铸坯横移设备和各种专用吊具外,还应有板坯冷却装置、板坯自动清理装置、翻板机和垛板机等。此外,如打号机、去毛刺机、自动称量装置等都是连铸机后步工序的必备设备。1)辊道在连铸生产中,辊道是输送铸坯、连接各工序的主要设备。2)拉钢机或推钢机拉钢机或推钢机的作用主要是横向移动铸坯。3)翻钢机与垛板机翻板机是配合对铸坯进行检验和表面清理用的。垛板机是板坯的一种集料装置。4)铸坯表面精整对于铸坯表面的各种缺陷应该进行清理。一船用途的中小断面铸坯,都是人工用火焰烧割或砂轮打磨对铸坯表面进行局部清理。对于直接热送铸坯,由于切割时在铸坯切缝面下边缘常有毛刺,在切割后经去毛刺机清除。即用刀具刮除或锤刀旋转去除毛刺。大型铸坯和某些质量要求高的铸坯,则需用自动火焰清理装置成喷水处理装置对表面进行清理。1.12连铸操作工艺1.12.1浇注前的准备1.12.1.1盛钢桶的准备盛钢桶的准备包括以下工作:1)清理盛钢桶内的残钢残渣,保证捅内干净。2)安装和检查滑动水口,滑板与上水口砖要对正、装平;上、下口内无堵塞;水口的启闭机构要灵活;烘烤后在水口内装好引流砂。3)加快盛钢桶周转,尽量“红包”受钢;若桶衬温度低于800,需烘烤至1000以上,烘烤时应加盖。4)盛钢桶座到回转台后开浇前安装长水口,长水口与盛钢桶水口接缝要密封。1.12.1.2中间罐的准备中间罐是钢液进入结晶器前最后一个重要的冶金容器,中间罐状况直接影响钢的质量和连铸操作的顺行。中间罐工作层有耐火涂层,绝热板组装和耐火砖砌筑等形式,当前使用耐火涂层和绝热板者居多。准备包括定径水口的选用,浸入式水口的安装,塞棒的安装,中间罐烘烤。1.12.2结晶器的检查1)认真检查结晶器内腔铜管及铜板表面有无严重损伤;同时还要检查结晶器冷却水压力是否正常,不得有渗水现象。2)检查结晶器振动装置运行是否正常,依据所浇铸坯断面设定的拉速,调定相应的振动频率和振幅。3)检查润滑油在结晶器内壁的分布情况,并调节相应的供油量。4)检查结晶器下口足辊是否转动;足辊、格栅部位喷嘴要齐全,无堵塞;扁喷嘴的扁口应处于横位;喷水架无歪扭。5)结晶器的大小盖板应配备齐全,放置平整;结晶器与盖板间的空隙用石棉绳堵好,并用耐火泥抹平。1.12.3二冷区的检查1)二冷区供水系统是否正常,水质是否符合要求。2)检查二冷区喷嘴是否齐全,并打开各段水管检查各个喷嘴是否畅通。3)根据所浇钢种、断面没定喷淋水量。4)检查气-水喷嘴用压缩空气的压力。1.12.4其他准备拉矫装置的检查、切割装置及其他设备的检查、当确认设备一切正常后,按要求将引锭头送入结晶器。1.13浇注操作1.13.1盛钢桶浇注盛钢桶座到回转台(或盛钢桶支架)上,转至浇注位置,并锁定。此时中止中间罐烘烤,并关闭塞棒;若定径水口应堵木塞或金属锥并填上引流砂。中间罐运至浇注位置,与结晶器重新严格对中定位。1.13.2中间罐浇注塞棒开浇当注入中间罐钢液达到1/2高度时,中间罐可以开浇。定径水口的中间罐开浇在中间罐加入覆盖剂后,液面达到预定高度(200300mm)时,可导出水口的引流砂,水口自动开浇,钢液流进摆动槽;若不能自动开浇,需烧氧引流;烧氧时注意不要造成水口内径变形,以防影响拉速的控制。1.13.3连铸机的启动拉矫机构的起步就是连铸机的启动;从钢液注入结晶器开始到拉矫机构的启动时间为起步时间。1.13.4正常浇注在中间罐开浇5min后,在离盛钢桶注流最远的水口处测量钢液温度,根据纲液温度调整拉速,当拉速与注温达到相应值时,即可转入正常挠注。1.13.5多炉连浇当转入正常浇注以后,还包括实现多炉连浇操作。1.13.6浇注结束盛钢桶浇注完毕后,中间罐继续维持浇注,当中间罐钢液量降低到l2时,开始逐步降低拉速,直到铸坯出结晶器。 当中间罐钢液量降低到最低限度时,迅速将结晶器内保护渣捞干净,之后立即关闭塞棒或滑饭,并开走中间罐车,浇注结束。1.13.7操作事故连铸生产过程中,由于设备或操作本身或耐火材料质量不佳等方面的原因,往往会引起一些操作的异常或事故;这不仅打乱了正常的生产秩序,造成设备的损坏;甚至还会危及操作人员的人身安全。(1)盛钢桶滑动水口故障滑动水口不能自动开浇引起滑动水口不能自动开浇的原因很多:如引流砂填充松散;或者引流砂潮湿,接触钢液后,水分蒸发,钢液渗入烧结;等等。应急办法是烧氧引流;烧氧引流容易损坏水口内孔,影响注流形状;所以应选挥配料合适的引流砂,烘烤干燥,填充适当,盛钢捅烘烤达到规定要求;或“红包”受钢;选用质量良好的透气砖,实现桶底吹氢等措施来提高盛钢桶的自动开浇率。盛钢桶注流失控盛钢桶注流失控可能是由于滑板某处有钢液渗漏;或者滑动水口无法关闭;或者滑动水口耐火材抖质量不好;等等。倘若关闭水口仍有注流,但注流不大,在不损坏设备和保障人身安全的前提下,可通过中间罐向溢渣盘溢流来平衡拉速,用以维持将本炉钢浇注完毕;否则立即旋转盛钢桶离开浇注位置停止浇注。(2)中间罐故障塞棒失控。浸入式水口穿孔或部分裂开。水口堵塞(3)漏钢开浇漏钢。注中漏钢。粘结漏钢粘结漏钢是浇注过程中主要漏钢事故。据统计,在诸多漏钢事故中粘结漏钢占50以上。小方还角裂漏钢。第二章 传动方案的确定2.1设计的已知条件设计题目:连铸机切头切尾收集运送装置 参数:1装置驱动方式:卷扬机 2运送小车移动速度:0.148m/s 3小车行程:10900mm 4收集箱个数:2 5收集箱容积:3.8m 6收集箱长度:4440mm 7收集箱与车体可分离,当切头切尾废料收集满时,用吊车吊走。 2.2传动方案的比较方案一:采用卷扬机来驱动运送小车。方案二:采用车载式电动机来驱动运送小车。经过数据分析,构思两种传动方案,方案如下:方案一:采用卷扬机来驱动运送小车。见图2.1说明:由驱动电机的内部减速器将驱动电机的转矩降低输出给卷筒,同时对卷筒输出转矩,使得缠绕在卷筒上的钢丝绳一端进行缠绕运动,另一端进行松解运动,这样钢丝绳在定滑轮的导引下产生的拉力使小车在轨道上做往返直线运动,达到运送目的。图2.1 (1-卷扬机,2-张紧装置,3-小车,4-轨道,5-底座)方案二:采用车载式电动机来驱动运送小车。说明:此方案把电机安装在车座上,通过减速机对车轮轴传递动力驱动小车达到运送目的。方案简图如图2.2:图2.22.2.2方案比较确定通过对两个方案的比较,他们的优缺点如下:1 优点:方案一的优点:驱动电机通过卷扬机传递动力,整个运行过程简单,装配维护方便易行。方案二的优点:驱动电机直接安装在车上,传动方便,整体机构运行紧凑。2.缺点:方案一的缺点:此方案设计中零部件较多,工作效率稍低于方案二。方案二的缺点:此方案中电机、减速器等都安装在车上,维护时需要将车吊出,维护不方便。2.2.3 方案的确定根据炼钢厂连铸机切头切尾收集运送车运行空间小,适合直线运动,运行形式简单,且要求方便维护的特点,综合分析考虑两种方案的可行性,经过实际要求结合各方案的优缺点可以确定:方案一比较合理。方案一合理的原因:因为小车运行空间小,如果在运行过程中出现故障,只需要在外部对驱动电机,卷扬机等部件进行检修和维护,不需像方案二中那样要将车体和电机吊出来进行检修和维护,故选择方案一。第三章 运行机构的传动原理与传动设计计算3.1收集运送装置系统的传动原理本方案的传动原理:首先由驱动电机的内部减速器将驱动电机的转矩降低输出给卷筒,同时对卷筒输出转矩,使得缠绕在卷筒上的钢丝绳一端进行缠绕运动,另一端进行松解运动,这样钢丝绳在定滑轮的导引下产生的拉力使小车在轨道上做往返直线运动,达到运送目的。3.2收集运送装置的整体布局及局部布局根据设计参数与实际操作的要求,设计出系统的整体布局图(见图3.1和图3.2)图3.1 (1-卷扬机,2-张紧装置,3-小车,4-轨道,5-底座)如下图3.1-1为卷扬机的布局图图3.1-1卷扬机(1-底座,2-电机,3-卷筒,4-KL3联轴器,5-小轴,6-主令控制器,7-压板)图3.2 (1-卷扬机,2-张紧装置,3-小车,4-轨道,5-底座)现在对整个设计布局做以下几点说明:(1) 钢轨的长度不需要太长(钢轨长度小车行程两节车架的长度),导轨的首位末端应安装止动挡块,防止小车冲出轨道造成事故。(2) 收集运送小车采用箱式可分离车厢,所以设计车厢时应该设计出可以另装的部位;车厢设计为上宽下窄式的,这样可以减小废料对底板的冲击,提高小车的使用寿命.(3) 钢丝绳最好选用安全系数高的类型,防止在运行过程中断裂造成事故;张紧装置应固定好,防止多次运动后出现松动,导致运送效率降低;卷筒要具备足够的强度。(4) 因为装置的运动频率较低,所以电动机的预热时间较长,并且小车的运载量有可能超出容量,故在选取电动机时应选比实际所需功率大的电机;减速器应选取效率高的的类型,传动比也应尽可能的靠近实际值。3.3 运行阻力的计算收集小车满载时稳定运行过程中所受的阻
收藏