马钢首台小方坯连铸机“功成身退”-案例分析
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&nbsp运行23年、产坯508万吨的马钢首台小方坯连铸机功成身退，这是马钢新一轮结构调整和产品整体升级的必然抉择。
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&nbsp运行23年、产坯508万吨的马钢首台小方坯连铸机功成身退，这是马钢新一轮结构调整和产品整体升级的必然抉择。
　　第三钢轧总厂炼钢区域历经十余年的技术改造和规模扩张，如今已形成四座顶底复合吹炼转炉，对
&&&&nbsp运行23年、产坯508万吨的马钢首台小方坯连铸机功成身退，这是马钢新一轮结构调整和产品整体升级的必然抉择。　　第三钢轧总厂炼钢区域历经十余年的技术改造和规模扩张，如今已形成四座顶底复合吹炼转炉，对应两台六机六流连铸机和两台大小异型坯连铸机全新生产格局，品种结构全线升级。在此局势下，1983年投产的马钢首台小方坯连铸机，虽经一次技改调整，但终因其产能小、设备陈旧而日渐“憔悴”，退出马钢连铸舞台是历史的选择。　　近日，得知这台小方坯连铸机即将谢幕消息的连铸职工，络绎不绝地重登铸台。他们以连铸工人特有的形体语言，抚摸着她大包回转台、中间罐、操纵纽、引锭杆和足辊、冷床躯体，流连忘返，纷纷依偎着她拍照留念，留下这一历史的瞬间。这不仅仅因为她身上凝聚着马钢两代连铸工人辛勤汗水，洒满了两辈连铸工程师们动情的泪花，更因为她是哺育马钢连铸技术的“母机”。　　当年，马钢开创的国内首条高速线材生产线，就是她母体分娩日夜供养的“娇儿”，铸就了马钢高速线材产品黄钟大吕之声的中国“金牌”。　　23年光阴如梭飞逝，由她浇灌培育的两代连铸工人和工程师，如今已出落成为声名全国的马钢连铸专家、主导马钢连铸生产线的管理者、作业长和一个个生产标兵。在她那粉红色的脸上，贴满全国标杆班组、全国青年文明号生产线的闪光荣誉；在她身上，工程师创出的结晶器气动供油装置的国家专利，将永远铭刻对她的眷恋和记忆。
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& 工艺参数的确定及计算
工艺参数的确定
主要参数确定及计算包括铸坯断面、弧形半径、拉坯速度、铸机冶金长度计算及铸机流数等。
3.1.1铸坯断面的确定
铸坯的断面尺寸受冶炼设备容量、轧机组成、轧材品种规格和产品质量等因素的影响，在确定合理的铸坯尺寸时，必须考虑以下原则：
连铸机生产能力与炼钢能力合理匹配，以便充分发挥设备生产能力，获得最佳生产效益。
1、根据轧机组成、设备性能、轧材品种、规格以及不同钢种要求的压缩比，兼顾炼钢、连铸和轧钢都能取得合理的经济效益为前提，在满足轧材品种质量的条件下，力争一火成材，不易过分加大铸坯断面。另外，每台连铸机的铸坯断面种类应尽量少。
2、可供选择的铸坯断面范围。
表3-1 连铸机常见的方坯浇注断面尺寸
连铸机类型
连铸坯尺寸/mm
方坯连铸机
≤160(边长)
最小断面不宜小于120mm(边长)
＞160至≤200（边长）
＞200（边长）
3.1.2连铸机弧形半径的确定
连铸机的弧形半径取决于生产钢种和铸坯断面尺寸。一般根据已经投产的连铸机的设计和生产经验得到的铸机半径(R)和铸坯厚度（D）之间的关系式来确定。
小方坯连铸机&&&&&&&&&&&&
R=(30~40)D
大方坯连铸机&&&&&&&&&&&&
R=(30~50)D
板坯连铸机&&&&&&&&&&&&&&
R=(40~50)D
对于质量要求比较高的钢种，通常采用较大半径或多点矫直方式来提高铸坯质量。
采用计算法确定铸坯半径时必须满足的两个条件
1、铸坯矫直时，内弧表面变形率必须控制在钢种的允许范围内，以避免表面产生裂纹。
2、铸坯带液芯矫直时，应使两相区的变形率小于钢种允许的变形率，避免内部产生裂纹。
3.1.3钢包容量的确定
根据公式：车间年产钢水量=nNq&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
=(n&q&& )/
式中&& ——车间年供需钢水量
n —— 车间吹炼炉数；
N —— 每一吹炼炉座的年初钢炉数；取1；
q —— 转炉公称容量，吨；
——连铸机的年作业率
T1——浇注时间
由公式 =(n&q&& )/ 可得：2103720=(n&q&%)/42
联合实际，选容量为130t的转炉两座，设计时每个钢包的钢水量也按130t计算。
钢包允许的最大浇铸时间
1、钢包允许的最大浇铸时间的确定
&&钢包允许的最大浇铸时间受多种因素的影响，如钢种、钢包容量、包衬材质、烘烤条件、覆盖保温剂、钢包加盖等。可用经验公式计算：
&=(log130－0.2)&f/0.3
&&=(log130－0.2)&11/0.3=70.03min
式中:&&&&&&&&&&&
Tmax ——钢包允许的最大浇铸时间，min；
G —— 钢包容量，t；
f ——质量稀疏，主要取决于对浇铸温度控制的要求。在这里取f=11
2、实际浇铸时间的确定
在确定连铸机的实际浇铸时间时，必须考虑连铸机与冶炼设备相配合进行多炉连浇的件。在本设计中，用一座转炉向一台连铸机提供钢液，这样调度方便，多炉连浇条件好，考虑到炉外精炼时间的，则确定实际浇铸时间为50分钟。
3.1.5拉坯速度
1、工作拉速的确定：
拉速是连铸机生产能力的重要标志。当铸机浇铸稳定以后，其拉坯拉速称为工作拉速。从提高生产率的要求出发，希望尽量提高拉速。其工作拉速可按下列公式计算：
式中：&&&&&&&&&&
vmax——最大理论拉速，m/min；
&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&K——凝固系数，mm/min0.5
&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&Lm——冶金长度，m；
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
D——铸坯厚度，mm.
断面是140&140时的工作拉速的确定：
V = (K& L) /S
= (65～100)&130&4/(130&130)
= 2.0～3.08m/min
2、理论拉速的确定
当铸坯的液芯长度等于冶金长度时的拉速，即为最大拉速，最大拉速一般为工作拉速的1.15～1.2倍。
所以理论拉速为：
vmax = v实际&1.2=2.54&1.2=
生产中，实际操作拉速必须小于冶金长度确定的最大拉速，否则铸坯导向段装置出口处将可能产生严重喷流。
3.1.6铸坯的冶金长度及铸机长度
1、液芯长度的确定
铸机的冶金长度取决于铸坯的液相深度（即液芯长度），铸坯的液相深度是指钢水从结晶器液面至铸坯全部凝固完毕时的长度，它是确定弧形连铸机半径和二冷区长度的一个重要工艺参数。液相深度与浇注的钢种、铸坯厚度和拉速有关。可按下列公式计算：
式中：&&&&&&&&
&&L液——铸坯液芯长度，m
vmax——最大拉坯速度，m/min；
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&D——铸坯厚度，mm
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&K——凝固系数，与钢种有关，一般为25～30
所以： =（130&130&2.54）/（4&28&28）=13.69m
2、冶金长度的确定
在设计连铸机时，应考虑连铸机可能达到的最大拉速，而且还应考虑投产后，由于连铸技术的发展，进一部提高拉速的可能性。根据最大拉速计算出来的液芯长度，就是连铸机的冶金长度。连铸机的冶金长度可按下式计算：
=（130&130&3.08）/（4&28&28）=16.598m
3、铸机长度的确定：
连铸机长度一般指结晶器液面至铸机拉矫机最后一对夹辊之间的距离。对方坯连铸机可延伸到切割机起切点；对弧形板坯连铸机，可采用增加水平段夹持辊数量来增加铸机长度。铸机长度按冶金长度确定，通常铸机长度取1.1倍冶金长度。
铸=1.1&L冶=1.1&16.598=18.26m
3.1.7连铸机流数的确定
一台连铸机同时浇注的铸坯根数，主要取决于炼钢炉容量、钢包允许浇注时间、铸坯断面和拉坯速度，并与铸机所需完成的产量以及铸机与冶炼周期的配合等有关。
通常，在一台连铸机上浇注一种断面时计算流数的公式为：
式中：&&&&&&&&&&
N—— 一台连铸机的流数；
G——每炉钢水量，t；
F——铸坯断面面积，mm2；
t——钢包浇注的时间，min；
vg——该断面的平均拉速，m/min；
r——冷坯密度，取7.6t/m3.
在一台连铸机上浇注多种断面时，应分别计算流数，取计算结果中的最大流数为连铸机流数。目前，一般连铸机流数为：方坯和圆坯1～8流，板坯1～2流。本实验取8流。
连铸生产能力计算
影响连铸机产量的主要因素有：浇铸速度、连焦炉数、流速、断面尺寸、作业绿灯。设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要取决于作业率和拉速。当然，操作和管理水平对连铸机的产量也有是非重要的影响。
连铸机作业率的确定
连铸机的作业率关系到连铸机的产量、每吨连铸机的操作的费用和投资费用的回收期。连铸机的要获得较高的作业率，必须采取多炉连浇。为了提高炉数，应避免在操作中发生的偶然事故，并对设备进行定期维修。连铸机非生产时间占总时间的15%。
连铸机作业率为：Y2 =
(A1-A2)&100%/A1=(&24)&100%/8760=85%
& &&式中：
&&&&&&&&&&Y2&
—— 连铸机作业；
&&&&&&&&&&&&A1
—— 日历时间，8760h；
&&&&&&&&&&&&A2
—— 连铸机非作业时间；
表3-1非生产时间
8h/次&3次/月
辊子对中调整，铲除飞溅废钢，检修等
更换结晶器
4h/次&2次/月
浇注完毕后，连铸机准备好等待钢水
包括漏钢在内的连铸机故障
炼钢炉，吊车和钢包设备的故障
3.2.2 每炉钢水量G
设计转炉的公称容量为130t连铸用钢水是按每炉130t计算的。
3.2.3 浇铸时间的确定
本设计采用一台转炉配一台连铸机，所以转炉冶炼周期与炉外精炼时间的总时间与钢包浇铸时间相同。
3.2.4连浇炉数
连浇炉数与转炉及连铸的配合有关，同时与炉子的容量的大小，浇铸时间长短耐火材料质量也有密切的关系。
3.2.5准备时间
准备时间是指从上一炉浇铸的中间包关闭到下一炉浇铸时完成结晶器内引锭杆头密封为止所需的辅助操作时间。
1、尾坯封顶及拉出尾坯
完成这些操作需要的时间要根据钢种和铸坯断面等具体条件来确定。中间包车开走一般为1。尾坯封顶时间与铸坯断面有关，断面小，封顶时间短，断面大，封顶时间长。小方坯的封顶时间约1.5min，板坯封顶时间约2min。拉出尾坯时间与钢种和断面有关，合金钢的拉速比普碳钢低，大铸坯断面的拉速比小断面的拉速低.通常，
普碳钢和大断面铸坯的拉尾坯时间取10～12min。
2、清理连铸机
清理；连铸机主要是清扫结晶器.这项作业实际上可以与拉尾坯同时进行。板坯的作业时间一般为7～8min，方坯为6～7min。
3、送入引锭杆
如果是采用上装引锭杆，则可与拉尾坯和清扫结晶器的作业时间同时进行，待尾坯拉完，引锭杆也装完，不需要另外作业时间.如果是下装引锭杆，则必须待尾坯拉出，结晶器清扫完以后，才能把引锭杆摆入辊道，起动辊道送到拉矫机下，再启动拉矫机，把引锭杆送到结晶器下约500mm处，然后启动送入结晶器内。上装引锭杆作业时间约为2，下装引锭杆作业时间约3～4min。
4、填塞引锭头
引锭头送入结晶器后，先定位，然后用石棉填塞引锭头周边和结晶器内壁间的空隙，再铺上一层清洁废钢，作业时间与铸坯断面大小有关，对方坯一般为5～7min，对板坯一般为8～10min。
5、中间包车到位
将安装上浸入式水口，并烘烤好的中间包车开到浇注位置，通过两个方向的微调装置，使中间包浸入式水口和结晶器对中，其作业时间一般为2～3min。
6、钢包定位并装长水口
钢包回转台放上满包钢水后，旋转180度到浇注位置，并利用安装设备安好钢包的长水口，作业时间2～3min。
7、向中间包注钢水
长水口装完后，开启塞杆或滑动水口向中间包注钢水，待钢水达到中间包工作液面高度的三分之二左右时，打开中间包水口开始浇注，作业时间约2min。
至此，浇注准备工作全部结束，总的准备时间约30～45min。对方坯连铸机取下限，对板坯连铸机取上限。
3.2.6连铸机生产能力计算
1、连铸机年产量可按下列公式计算：
式中：&&&&&&&&&&
P——年产量，t/a；
G——每炉钢水量，t；
n——平均连浇炉数；
η1——铸坯收得率，%；
η2——铸机作业率，%
T1——每炉钢平均浇注时间，min；
T2——每次浇注前的准备时间，min；
365&24&60——年日历时间，min.
Q = 24&60&(365-H)&Y&G&η1
&η2&n&W/(t1＋nt2 )
24&60&(365-3)&85%&80&95%&n&1/(30＋n&42)
解得：&&&&&
&n = 10.3炉/次
&&&&&&&&&&&&&
即平均浇炉数为10.3炉/次。
—— 每台连铸机的生产量，75万t/a；
η —— 连铸机的作业率，0.85；
η1 & η2—— 连铸机收得率，0.95；
n —— 连浇炉数；10.3炉/次；
2、每炉钢平均浇注时间计算公式如下：
式中：&&&&&&&&&&
B——铸坯断面宽度，m；
&& D——铸坯断面厚度，m；
r——铸坯密度，t/m3；
vg——平均拉速，m/min；
&& N——铸坯流数。
故： =40.79min
从计算公式可以看出：连铸机生产能力与炼钢炉容量、铸坯断面、拉速、连浇炉数和铸机作业率等诸多因素有关。铸机作业率受设备的先进性与可靠性、生产操作和管理水平的直接影响。生产中应加强炼钢与连铸的调度和设备维修，提高连浇炉数和设备作业率，充分发挥设备生产能力。
3.2.7 金属收得率的确定
连铸过程，从钢水到合格铸坯有各种损失，如钢包的惨钢、中间包的残钢、铸坯的且头切尾、氧化铁皮和因缺陷而报废的残钢。从炼钢厂来说，金属收得率是指从钢水得到合格铸坯的收得率；从目前生产来看，对浇铸收得率影响较大的主要来自中间包内残钢和漏钢。其计算方法如下：
金属收得率为：
W1/G1&100%=97%
W1&100%=99%
η=η1 &η2& =
W2/ G1=96%
式中：&&&&&&
η1 ——— 钢水的收得率，%
G1——— 浇铸所得到的全部铸坯量，t；
η2 ——— 铸坯合格率，%
W1———浇注所得到的全部铸坯量， t；
W2 ——合格铸坯量，t；
η—— 金属收得率，%
钢包运载及钢包设备
4.1.1 钢包回转台
钢包回转台时是连铸机浇钢设备的重要组成部分，它的作用是将位于受包位置的满载钢包回转至浇钢位置，准备进行浇注。同时将浇注完钢水的空包回转至受包位置，准备运走。
优点：利于多炉连浇；占用浇注平台面积小，钢包更换速度快，便于处理漏钢，适用于大型全连铸车间；可安装称量装置，控制浇注时间，其转速为0.7~1.0转/min，换包时间为0.5~2.0min。
直臂式钢包回转台：这种回转台的两个钢包支撑在同一直臂的两端，同时做旋转运动，两个钢包可以同时做升降运动；有的也设计成在直臂两端装有单独的升降装置和称量装置。
双臂式钢包回转台：具有各自独立驱动的转臂，两个钢包的相对位置是可以变化的，转角可以达到260度，操作灵活，可缩短换包时间，钢包能在回转台上升降便于使用长水口，实现保护浇注，但设备复杂，建筑费用大。
近年来钢包回转台在形式和功能上得到了多方面的发展，本设计采用的是蝶型钢包回转台，回转半径2.55m，升降行程0.56m同时采用了以下新技术，连续自动称量装置、钢包倾翻装置、钢包保温盖加盖装置及吹气装置等。
4.1.2钢包尺寸的确定
钢包的容量应与炼钢炉的最大出钢量相匹配。钢包由外壳、内衬、和注流控制机构三部分组成，钢包的外壳一般由锅炉钢板焊接而成。钢包的结构见示意图4-1：
1、钢包钢水量的确定
钢包容纳钢水量，一般应考虑应有10%的过于量，则钢包的实际容积为：
P + 0.1P = 1.1P =1.1&130=143t
2、钢包内渣量的确定
渣量一般为金属的3~15%，设计时取较大比例为15%。即渣量为：
1.1P&0.15 = 0.165P =21.45t
表4-1 钢包的结构图
3、钢包容积的确定
根据钢包实际容纳金属液与渣量计算容积。钢包比容取0.14m3/t；熔渣比取0.28m3/t.因此，钢与渣的总体设计，即钢包容积应为：
0.14&1.1P + 0.28&0.165P= 0.20Pm3
采用D/H=1；锥度为15%。则钢包下部内径为：
DH= D-0.15H= 0.85D
&根据原始数据&&&&
V=0.673D3 = 0.20P =26
得D =3.38m
而且H = D =3.38m
DH=D-0.15H=2.87m
4、钢包砖衬厚度的确定
钢包砖衬包含保温层、耐火层，一般砌筑总厚度100~250mm.钢包壁厚度约等于：
Jb=0.07D=0.217m
&&&&&&&&&&&Jb
— 桶壁厚度，mm；
&&&&&&&&&&&D
— 上部内径，mm；
5、钢包外壳的确定
桶壁一般用14~28mm厚的钢板，桶底用18~35mm厚的钢板焊或铆接。
δb= 0.01D=0.031mm
δd = 0.012D =0.038mm
式中&&&&&&&&&&&&
δb — 钢包壁壳厚度，mm；
δd — 钢包壁壳底厚度，mm；
D — 上部内径，mm；
已求得钢桶内壁尺寸、砖衬尺寸、钢壳厚度尺寸之后，便可以计算出外壳的外部尺寸。
1)外壳内高：H1 = H＋Jd=D＋0.1D=1.1D=3.62m
2)外壳全高：H2 =
H＋Jd＋δd=1.112D=3.66m
3)外壳上部内径：D1=D＋2 Jb=1.14D=3.75m
4)外壳上部外径：D2=D＋2Jb＋2δb=1.16D=3.81m
5)外壳下部内径：D3=D＋2Jb=0.85D＋2&0.07D=3.07m
6)外壳下部外径：D4=D＋2Jb＋2δb=1.01D=3.25m
中间包位于钢包和结晶器之间，用于接受钢包钢水及向结晶器内注入钢水。其作用如下：
(1)稳定钢流，减少钢流对结晶器的冲击和搅动，稳定浇铸操作；
(2)均匀钢业温度和成分；
(3)使脱氧生成物和非金属夹杂物分离上浮；
(4)在多流连铸机上起分配钢液的作用；
(5)在多炉连浇时，中间包能储存一定数量的钢水，以保证在更换钢包时不停浇，不断流，仍能正常浇铸。
4.2.1中间包容量的确定：
G中 = 1.3Fvrtn=1.3&0.13&0.13&2.54&7.0&2&8=6.25t
式中&&&&&&&&&&&
F — 铸坯断面及m2；
V — 拉坯速度m/min；
r — 钢水比重7.0t/m3；
t — 更换钢包时间0.5~2min；
n — 流数；
由于近年来为了适应中间包冶金的需要，中间包容量向大容量、深熔池方向发展，所以本设计采用中间包容量为35t。
4.2.2中间包的深度的确定
根据中间包钢水深度对夹渣影响来看，为了减少中间包内钢水涡流卷渣及使夹杂物充分上浮，采用加深中间包钢水的措施，本设计采用深熔池、设挡渣墙，浸入水口密封氩密封浇注。
4.2.3中间包形状的确定
1、中间包形状
中间包形状根据铸机流数和布置，形式多种多样，有矩形、三角形、梯形等，考虑到中间包的吊挂、存放、清理、砌筑等方便，一般使用梯形中间包。所以本设计采用梯形中间包。
2、中间包内衬的确定
对中间包内衬的要求是具有耐钢液侵蚀和机械冲刷的能力，目的是为了减少钢坯中非金属夹杂物。中间包内衬包括：工作层、永久层和绝热层。绝热层用石棉板砌筑，厚度为10mm；永久层用粘土砖砌筑，厚度为40mm；工作层用绝热板砌筑，厚度为40mm。
3、中间包罐盖的确定
中间包设有罐盖一则是为了保温，再则可以保护钢包桶桶底不致过分受烤而变形。在罐盖上开有浇注口和塞棒孔。中间包上还设有溢流槽，当钢包桶注流失控时，可使多余的钢液流出，为促进非金属夹杂物上浮，在中间包内砌有挡渣墙。
4、中间包内腔尺寸的确定
中间包内腔尺寸主要参数：高度、长度、角度、密度，其结构如图4-3：
图4-2 中间包内腔
1)中间包的高度的确定
中间包内为了保持夹杂物充分上浮，钢液在中间包内最佳停留时间约为8~10min。
小方坯临界液面一般为300mm，钢液可浇液面h3&=200mm浇钢终了深度为h2&=400mm则标准液面深为：Hp=
h2 ＋ h3&=450＋250=700
mm，在标准液面基础上加上h4=100 mm，为最大液深液面，即：
&&&&&&&&&&&&&&Hmax=
Hp＋h4&=600＋100=100 mm
&&&&&&&&&&&&&H=
h1＋Hmax＋h5=900mm
式中&&&&&&&&&&&&
h1 — 耐火材料的厚度，本设计为100 mm；
&&&&&&&&&h5
— 钢液面距包口距离，一般h5=100 mm；
&2)中间包的长度的确定
长度方向尺寸确定的基准是中间包水口位置，当水口距各个部分的尺寸的
确定后，长度即确定，见结构示意图4-3
图43间包内型图
L2=(n-1)l2＋(l1＋l4)&2
&&=(8-1)&1000＋(500＋100＋20)&2
由于小方坯连铸机中间两流流间距与两边的流间距不同这里取中间流间距为2000mm。所以L2=40mm
&&&&&&&&&&l1
— 水口距耐火端枪的距离，l1 =400～600mm；
&&&&&&&&&l2
— 水口间的距离，即连铸机流间距，mm；
&&&&&&&&&n
&&&&&&&&&&l4
— 耐火材料层厚度，mm；
&& 包口尺寸为：
&&&&&&&&&&
L2＋2Htanα3=&tan10°=9326mm
式中 α3 — 中间包端墙倾角，一般取α3 — 9°～12°
3)角度的确定
包口侧壁倾斜度α2一般在设计中α2 =9°～12°取α2
4)宽度的确定
当高度、长度和角度确定后，宽度尺寸基本上是根据存放钢水量的多少来确定。
G中/r=1/3&0.9&（b1&L2＋(b1&L2&B1&L1)1/2＋B1&L1）=
&&&&&&&&&&&&(B1－b1)&2&H=tan10°
&&&&&&&&得
b1=450mm； B1=800mm
&&&&&&&&&G中
— 中间包容量
r — 钢水密度，t/m3
5)水口与塞棒的的设计
&#9312;水口直径应满足是连铸机的最大拉速时所需的钢水量是；
单位长度钢坯重为；
0.12&0.12&7.6=0.11t/m
Gmax=3.2&100&0.11=35.2t/h
则：d =375&(
Gmax/h1/2)1/2=375&(35.2/7001/2)1/2=21.5mm
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&取水口直径为21mm
&#9313;定径水口控制
本设计为小方坯连铸机，由于铸坯断面较小，中间包采用定径水口控制流量，要求水口孔经在整个浇注过程中，基本保持不变，以保证稳定的拉速。
采用定径水口控制流量，操作简单，耐火材料消耗少，并适应于较小断面。
中间包小车是用来支撑、运输、更换中间包的设备。小车的结构要利于浇注、捞渣和水口烧氧等操作，同时还应该具备横移和升降调节装置。
生产工艺对中间包小车的主要要求是：运行迅速、停位准确、易于调整水口与结晶器的相对位置，通常每台连铸机配备两台中间包小车，交替使用。
本设计采用门型中间包车2台承重120吨，升降距离为400mm，还采用新技术电子秤量系统、保护渣自动下料装置，同时中间包小车上安装摆动溜槽。
结晶器的设计
结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的”心脏”。钢液在结晶器内冷却、初步凝固成形，且形成一定的坯壳厚度。这一过程是在坯壳与结晶器连续、相对运动下进行的。为此，结晶器具有良好的导热性、刚性和耐腐蚀性；不易变形，重量小，以减小时惯性力；内表面耐磨性好，以提高使用寿命；结晶器结构要简单，方便维修。
由于小方坯多采用管式结晶器结构简单，易于制造与维护，铜管寿命长，成本低。所以本设计采用管式结晶器。管式结晶器由弧形铜管、钢质外套、足辊等几部分组成。
4.4.1结晶器的尺寸参数
结晶器的断面尺寸及长度：
结晶器的断面尺寸：结晶器的断面尺寸应根据冷连铸坯的公称断面尺寸确定。但由于连铸坯再冷却凝固过程中逐渐收缩以及矫直时都将引起半成品铸坯的变形，为此，要求结晶器的断面尺寸应当比连铸坯断面的公称尺寸大一些；通常大约2%~3%左右(厚度方向取3%，宽度方向取2%)。
方坯结晶器内腔尺寸厚度与宽度尺寸相同可用如下经验公式确定：
D上=D下=（1+2.5%）D0
B上=B下=（1+2.5%）B0
对于浇注断面尺寸为140&140mm时，内腔尺寸为：
上=D下=（1+2.5%）D0=（1+2.5%）&130=162.5mm
B上=B下=（1+2.5%）B0=（1+2.5%）&130=162.5mm
4.4.2铜管的壁厚的确定
在保证强度的前提下，为了加速传热并提高拉速，结晶器壁越薄越好。本设计130&130mm的断面的铜管的厚度为10mm。
4.4.3结晶器铜管的内角半径的确定
结晶器内角处的钢液温度比铸坯中心的要低一些，但坯壳离开角部后，气隙加大，传热减少，凝固变慢，因此结晶器必须有合适的内角半径。本设计的结晶器的内角半径为12mm.
4.4.4结晶器长度的确定
结晶器长度的确定，应保证铸坯在出结晶器下口时，具备一定的厚度的坯壳，防止拉裂拉漏。结晶器的长度的计算如下：
设连铸机的拉坯速度为v，钢水在结晶器内停留的时间为t，则结晶器的有效长度L有效为：
L有效= v&t
根据凝固定律，钢水在结晶器中的停留时间与铸坯结晶器的坯壳厚度有关：
δ=k&t1/2& 即t=(δ/k)2
L有效=V(δ/K)2
&&&&&&&&&L有效
— 结晶器的有效长度，mm；
拉坯速度，m/min；
δ— 铸坯出结晶器下口时坯壳的厚度，mm；一般为10~25mm；
K — 凝固系数，m/min1/2；方坯取0.03~0.033；
考虑到生产中钢液面距结晶器上口约有80~120mm的距离，所以结晶器的长度为：
有效+（80~120）=0.735m
足辊安装在框架上，足辊框架和外水套下部用法兰连接，并随结晶器一起震动，本设计的小方坯连铸机，为了保证铸坯有规整的外形尺寸，对足辊的弧精度要求较高。本设计在连铸机上安装二组足辊。足辊的直径为2400mm，足辊的长度为240mm。
二冷区的设计
二次冷却装置在结晶器之后，其使铸坯更快凝固和顺利拉坯。
(1)加速凝固
(2)对铸坯、引锭杆起支撑和导向作用
(3)直弧形连铸机，对铸坯顶弯
4.5.1二冷区的比水量的确定
比水量（l/kg):每单位质量的铸坯所消耗的二次冷却水量。铸坯在凝固时，由于热应力产生的内部裂纹，随着比水量减少和喷水区的延长而减少，即在二冷区采用弱冷却强度冷却铸坯，使铸坯在二冷区保持高温运行，减少对中，高碳钢和合金钢的内部裂纹是至关重要的。不同钢种的比水量不同。对于普碳钢、低合金钢冷却强度为1.0~1.2l/kg钢。
4.5.2二冷区水量即各段水量分配的确定
1、二冷区水量的确定连铸机的理论小时产量：
G=60&B&D&V&ρ&N=60&0.12&0.12&2.8&7.6&8=147.09t/h
连铸机的理论小时产量为已知，可算出二冷区总耗水量。
Qt/h=W&G=1&166.2m3/h
— 二冷区总耗水量，m3/h；
&&&&&&&&&&&&&
— 二冷区比水量，l/kg；
&&&&&&&&&&&&&
— 连铸机的理论小时产量，t/h；
2、二冷区各段水量分配的确定
从结晶器出来的铸坯坯壳厚度在二冷区是逐渐增加的。在直接喷水冷却的条件下，铸坯表面的热传递岁铸坯坯壳厚度增加而降低，因此，二冷区的喷水量应有所区别。刚离开结晶器坯壳厚度较薄，喷水量比其他区域要大，坯壳厚度迅速增厚。随着铸坯在二冷区的移动，坯壳厚度逐渐增加，喷水量应逐渐降低。
本设计二冷区分两段供水。&#8544;段位于足辊段区，喷水量占总水量的40%，采用扁喷嘴。&#8545;段采用圆锥形喷嘴，喷水量占总水量的60%。
3、二冷装置的结构形式的确定
二冷装置的主要结构形式分箱式及房式两大类。本设计选房式结构，因它具有结构简单，观察设备和铸坯方便等优点。
4、二冷却喷水冷却系统
1)喷嘴类型的确定
喷嘴主要有两种类型：压力喷嘴和气水雾化喷嘴，本设计采用的是压力喷嘴，其在小方坯连铸机上广泛使用。
2)喷嘴的布置
小方坯连铸机的二冷区喷水布置有环管式和单管式两种。因为单管式布置维修方便，所以本设计采用单管式布置。
拉矫装置及引锭杆装置
拉矫装置的作用：夹持、拉动铸坯，并把弧形铸坯矫直，输送引锭杆。
小方坯的铸坯厚度较薄，凝固较快，液向深度也较短，当铸坯进入矫直区已完全凝固。所以本设计采用五点矫直，选用五辊拉矫机。
4.6.1拉坯力的组成
拉坯力是根据铸坯在运动过程中所需要的动力和所克服的阻力来确定。同时需要考虑在不正常的情况下浇铸阻力的增加。弧形连铸机的阻力主要有：铸坯在结晶器内的阻力；铸坯在二冷区内的阻力；铸坯通过矫直辊的阻力；铸坯通过切割设备的阻力；铸坯自重所产生的重力可在确定拉坯动力时考虑在内。
4.6.2引锭装置
引锭装置包括引锭头、引锭杆两部分。
其作用：引锭杆装置是结晶器的”活底”，开浇前，堵住结晶器的下口，使钢水在引锭杆的头部凝固，拉出引锭杆及铸坯，到拉矫机后，铸坯被矫直，脱开引锭杆头，引锭杆进入存放位置，引锭杆开始浇注。
1、引锭杆本体
引锭杆按结构形式可分为扰性引锭杆和刚性引锭杆，本设计采用刚性引锭杆，刚性引锭杆：一根带有钩头的实心弧形钢棒，当铸坯进入拉矫机时，该处有一个辅助的上辊会自动压下，分开引锭杆和铸坯，引锭杆转动90°到存放位置，主要用于小方坯连铸机，二冷区上段不需要支撑和导向装置，铸坯受到均匀冷却，减少了设备，便于设备维护和处理事故。
2、引锭杆存放装置
引锭杆存放装置与引锭杆的装入方式有关，引锭杆装入结晶器的方式有两种：即上装式和下装式引锭杆。下装式引锭杆存放位置由四种：侧移式、固定式、卷扬式和升降式。本设计采用侧移式，这种形式的存放装置结构简单，各设备具有良好的维修条件，对处理事故和检修辊道均没有影响。
铸坯输出装置
出坯系统的任务是把切成定尺的钢坯打号、冷却、并调离作业线堆放。以保证连铸机的连续生产。
小方坯连铸机出坯系统包括：辊道、挡板、冷窗、推钢机和铸坯钩具等设备。
本设计的辊道要求是迅速而平稳地把切割好的铸坯运送到冷床，在吊运冷床铸坯和临时处理冷床事故时，辊刀能存放2~3根铸坯，而不影响正常生产。另外，在辊道的两侧需要设立钢板制作的导向板，以防止铸坯在输送过程中跑偏。
本设计采用固定挡板，它是阻挡在辊道上运行的引锭杆和钢坯并准确的停放在辊道上。
冷床是收集和冷却铸坯的平台，当冷床上存放一定数量的铸坯并冷区到一定的温度时，可用吊具把铸坯吊到堆放处。
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