機(jī)械設(shè)計(jì)-耐材中間包

1、XXXXXXXXXXXXX 大學(xué)畢業(yè)論文論文題目：方坯連鑄中間包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué) 院：專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造學(xué)生姓名： 張景福指導(dǎo)教師：本人免費(fèi)提供參考論文/畢設(shè)（專業(yè)不限）QQ:328288522方坯連鑄中間包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要為了精煉后的鋼液由鋼包運(yùn)送到連鑄機(jī)的結(jié)晶器中， 在鋼包與結(jié)晶器之間采 用了一個(gè)被稱為中間包的中間容器，中間包是上大下小，耐火材料做內(nèi)襯的矩形 容器，其頂部也有一個(gè)用耐火材料做內(nèi)襯的蓋。中間包底部有一個(gè)或幾個(gè)水口， 并裝有控制鋼流量的滑板或塞棒。 中間包通常被劃分為兩個(gè)區(qū)域：入口區(qū)，常常 有一注流箱，鋼包中的鋼液流入到此區(qū)域；出口區(qū)，將鋼液注入到結(jié)晶器。壩、 堰（擋渣墻）和帶孔的夾

2、板等各種控流裝置安置在中間包的長(zhǎng)度方向。從中間包入口到出口的的路徑越長(zhǎng)越有利于延長(zhǎng)鋼液在中間包內(nèi)停留的時(shí)間，促進(jìn)宏觀夾雜的上浮。采用中間包的目的是將鋼液以設(shè)計(jì)的流量和溫度、 無(wú)夾雜引發(fā)的污染、 平穩(wěn)的運(yùn)輸給結(jié)晶器。通過(guò)維持中間包內(nèi)鋼液的深度來(lái)保持注入結(jié)晶器內(nèi)鋼流量 的恒定。通過(guò)安裝在中間包出口位置的滑板或塞棒增加對(duì)流量的控制。在換包和鋼包注流斷流期間，中間包充當(dāng)了貯鋼池的角色，可以連續(xù)向結(jié)晶器提供鋼液， 這樣使多爐連澆成為可能。關(guān)鍵詞：連鑄中間包塞棒包蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Tundish Structure Design Of Four-strand Square Billet CCMAbstractFo

3、r the refined steel ladle to by the caster in the crystallizer and mould in ladle, betwee n a called the middle vessel, tun dish is un der the big tun dish. Refractory lining of recta ngular con tai ners.The top also has a refractory lining do lid. Tun dish bottom have one or several shuikou, and co

4、n trol of the board or steel flow. Tun dish is usually divided in to two areas: the entrance area, ofte n have a n ote, the flow of liquid steel ladle flow into the regi on, Export area, will be injected into liquid steel mould. Dam and weir (slag wall) and belt aperture plywood in various in hibito

5、rs device of tun dish len gth directi on . From the entrance to the export of tun dish is the path to exte nd the len gth of molte n steel in the tun dish is the time for in clusi on floatati on and promote macro. Using the tun dish purpose is to desig n of the steel fluid in clusi ons temperature a

6、nd flow rate, and no polluti on, cause smooth tran sportati on to mould. By mai ntai ning the tun dish is to keep the depth of molte n steel flow injectio n mould steel con sta nt. Through the in stallati on of positi ons in the tun dish exports in creased to skateboard or great flow of con trol. I

7、n the bag and ladle flow injectio n flow duri ng the storage steel tun dish is acted the role, continu ous pool to mould steel, provide more furn ace casti ng.whe n become possible.Keyword： con ti nu ous casti ng Tun dish stopper rod ladlecover structure desig n1文獻(xiàn)綜述目前連鑄工藝已廣泛應(yīng)用于鋼鐵生產(chǎn)， 并成為其一個(gè)重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，世界

8、上 90%勺粗鋼是通過(guò)連鑄生產(chǎn)的，西歐、日本和美國(guó)等一些國(guó)家和地區(qū)的連鑄比已 經(jīng)超過(guò)了 97%。在中國(guó)超過(guò)95%勺鋼是通過(guò)連鑄生產(chǎn)的。中間包是鋼液流入連 鑄結(jié)晶器凝固之前最后需要經(jīng)過(guò)的冶金容器。 鋼液在經(jīng)過(guò)中間包的過(guò)程中與耐火 材料、渣和空氣接觸。因此中間包的合理設(shè)計(jì)與操作對(duì)其內(nèi)的鋼液成分、質(zhì)量和溫度產(chǎn)生重要影響。在潔凈鋼生產(chǎn)中中間包技術(shù)不可以被低估和不被重視2。為了精煉后的鋼液由鋼包運(yùn)送到連鑄機(jī)的結(jié)晶器中， 在鋼包與結(jié)晶器之間采 用了一個(gè)被稱為中間包的中間容器，中間包是上大下小，耐火材料做內(nèi)襯的矩形 容器，其頂部也有一個(gè)用耐火材料做內(nèi)襯的蓋。中間包底部有一個(gè)或幾個(gè)水口， 并裝有控制鋼流量的滑

9、板或塞棒。 中間包通常被劃分為兩個(gè)區(qū)域：入口區(qū)，常常 有一注流箱，鋼包中的鋼液流入到此區(qū)域；出口區(qū)，將鋼液注入到結(jié)晶器。壩、 堰（擋渣墻）和帶孔的夾板等各種控流裝置安置在中間包的長(zhǎng)度方向2。從中間包入口到出口的的路徑越長(zhǎng)越有利于延長(zhǎng)鋼液在中間包內(nèi)停留的時(shí)間，促進(jìn)宏觀夾雜的上浮。采用中間包的目的是將鋼液以設(shè)計(jì)的流量和溫度、無(wú)夾雜引發(fā)的污染、平穩(wěn)的運(yùn)輸給結(jié)晶器。通過(guò)維持中間包內(nèi)鋼液的深度來(lái)保持注入結(jié)晶器內(nèi)鋼 流量的恒定。通過(guò)安裝在中間包出口位置的滑板或塞棒增加對(duì)流量的控制。在換包和鋼包注流斷流期間，中間包充當(dāng)了貯鋼池的角色，可以連續(xù)向結(jié)晶器提供鋼液，這樣使多爐連澆成為可能。夾雜物的形成和鋼液被污染

10、的主要原因包括： 氣和夾帶的鋼包氧化性渣對(duì)鋼液的二次氧化；中間包內(nèi)鋼包渣的卷入與氧化。鋼液經(jīng)過(guò)中間包進(jìn)入結(jié)晶器前，這些夾雜物必須在中間包中上浮排除 2。綜上所述中間包的主要作用有：（1）減小鋼水靜壓力，使注流穩(wěn)定；（2）利于夾雜物上浮，凈化鋼水；（3）在多爐連澆中，中間包貯存一定量的鋼水，在更換鋼包期間不會(huì)停澆；（4）在多流連鑄機(jī)上，中間包將鋼水分配到每個(gè)結(jié)晶器；（5）根據(jù)連鑄對(duì)鋼質(zhì)量要求，也可將部分爐外精煉手段移到中間包內(nèi)實(shí)施，即中間包冶金?？梢?jiàn)，中間包有減壓、穩(wěn)流、去夾雜、貯鋼、分流和中間包冶金等重要作用。 研究中間包對(duì)對(duì)冶金有極其重要的意義。中間包的容量文獻(xiàn)1中論述了中間包的尺寸與容量的

11、確定方法。中間包的容量是鋼包容 量的30%-40%在通常澆注條件下，鋼水在中間包內(nèi)應(yīng)停留 810min才能起到 上浮夾雜物和穩(wěn)定注流的作用，為此中間包有向大容量和深熔池方向發(fā)展的趨 勢(shì)，容量可達(dá)60100t，熔池深為10001200mm中間包容量應(yīng)與貯存鋼水量相匹配，計(jì)算如下：G中='BD ( t1 +t2 + t3) vc(1)式中取G中一中間包鋼水量，t ；一鑄坯密度，t/ m3 ；B鑄坯寬度，mD鑄坯厚度，mt1關(guān)閉水口等空鋼包撤離所需的時(shí)間，min；t2 滿載鋼包回轉(zhuǎn)到澆鋼位置所需時(shí)間，min ；t3開澆器接滑動(dòng)水口液壓管，打開水口所需時(shí)間，min；t1 +t2 +t3 更換鋼

12、包所需總時(shí)間，mi n；Vc 拉坯速度，m/mi n。中間包結(jié)構(gòu)中間包的結(jié)構(gòu)、形狀應(yīng)保持最小的散熱面積良好的保溫性能。一般常用的中間包有矩形、T形等，其目的主要考慮鋼水注入時(shí)盡量不產(chǎn)生渦流，同時(shí)使砌包、清渣、吊掛等操作方便。多流連鑄機(jī)通常采用長(zhǎng)條形中間包， 矩形中間包僅適用 于單流連鑄機(jī)。中間包外殼是1220mm的鑄鋼焊接而成，要求具有足夠的剛性， 在長(zhǎng)期高溫環(huán)境下澆鑄、運(yùn)輸、清渣、翻包等確保結(jié)構(gòu)不變形，為此殼體外部都 焊有加固筋板，且形狀要便于工作襯磚的拆除。中間包內(nèi)襯砌有耐火材料，根據(jù) 需要還砌有擋墻、壩、導(dǎo)流板等。包的兩側(cè)有吊鋼和耳軸，便于調(diào)運(yùn)，耳軸下面 還有坐墊，以便穩(wěn)定的坐在中間包小

13、車上。中間包包體外殼厚度取15mn鑄鋼。中間包內(nèi)襯文獻(xiàn)5論述了關(guān)于中間包內(nèi)襯的以下觀點(diǎn)：(1) 中間包隔熱層的厚度設(shè)計(jì)應(yīng)保證使中間包外殼溫度符合要求，在采用 隔熱襯保持的溫度范圍內(nèi)選用導(dǎo)熱系數(shù) 0.61.0的耐火材料，它既能顯著改善保 溫效果，也使隔熱層的厚度減薄，增加中間包的有效容積。(2) 中間包的永久層主要作為防止鋼液滲入隔熱層及導(dǎo)致漏鋼的安全襯， 也可以作為重要的備用工作襯的結(jié)合帶，它在一年的操作期間，只需偶爾更換。(3) 中間包的備用工作層已由傳統(tǒng)的耐火磚襯改為整體鋁鉻質(zhì)可塑工作襯。其優(yōu)點(diǎn)有節(jié)省施工勞動(dòng)力，由于消除了高氣孔磚縫，從而提高了耐火材料的 使用壽命，由于能快速修補(bǔ)和延長(zhǎng)了耐

14、火材料使用壽命而提高了中間包的利用 率，并使鋼液中的耐火材料夾雜物減少。(4) 工作層采用MgO質(zhì)耐火材料噴涂或人工涂抹。從脫氧鋼的化學(xué)反應(yīng)方面考慮，采用堿性材料的內(nèi)襯比用高鋁質(zhì)或酸性硅質(zhì)材料要好。采用90%MgO料自動(dòng)噴涂工作層的中間包，耐火材料可設(shè)計(jì)成收縮型的，當(dāng)結(jié)渣層的溫度降到 260°C以下時(shí)，工作層就與備用工作層脫開，這樣易于清除殘鋼殘?jiān)?，有利于翻包。并且這種中間包噴涂工作襯連續(xù)澆鑄后具有良好的抗?jié)B透性和耐蝕損能力， 這樣可保證來(lái)自涂層本身的腐蝕不會(huì)給鋼的純凈度帶來(lái)多少影響。鋁質(zhì)備用工作襯也沒(méi)有暴露出來(lái)而危害鋼水純度，并且延長(zhǎng)了備用工作襯的壽命。（5）采用90%MgO的噴涂

15、料還可使中間包的耐火材料施工完畢后在備用 區(qū)經(jīng)204 316°C烘干，然后讓其冷卻后待用。這種中間包只要將水口預(yù)熱到93 149 °C就可投入使用。實(shí)驗(yàn)表明在板坯澆鑄上，為保證安全有效的操作，只需 將中間包在不高于538 °C溫度下烘烤4小時(shí)。這樣既克服了熱中間包的燃料消 耗高和使用前需要預(yù)熱的缺點(diǎn)，也降低了操作成本，同時(shí)還提高了鋼的純凈度及 中間包備用工作襯的使用壽命。綜上所述，中間包的耐火材料我選擇以下材料：圖1-1中間包耐火材料結(jié)構(gòu)圖第一層（1）: 30mn厚的隔熱纖維或輕質(zhì)磚。第二層（2）、（3）: 100mn厚的含 50%-70%AL 2O3 磚。第三層

16、（4）: 20mn厚的MgO質(zhì)噴涂料。中間包主體尺寸鋼水在中間包內(nèi)最佳停留時(shí)間是 810mi n，小方坯連鑄用中間包可澆注液 面深度不小于200mm當(dāng)中間包液面低于可澆液面高度時(shí)，鋼水在水口上方會(huì)形 成渦流，可能卷渣進(jìn)入結(jié)晶器，影響鋼坯質(zhì)量。澆注深度不小于400mm 般在確定深度時(shí)再加100mm因此最大液面深度不小于 200+400+100=700m。中間包的寬度需考慮以下因素：（1）鋼包注流落點(diǎn)與水口的間距應(yīng)有利于鋼 水分配，鋼水在中間包內(nèi)不致形成死角；（2）注流的落點(diǎn)到最近水口中心距離應(yīng) 大于500mm （3）水口中心距端墻應(yīng)在 400-600mm以免卷渣和對(duì)端面過(guò)分的沖蝕；然后根據(jù)中間包

17、容量、高度和長(zhǎng)度確定寬度。中間包過(guò)寬會(huì)增加散熱，降低 保溫性能，還會(huì)影響中間包小車的軌距等。中間包長(zhǎng)度是以結(jié)晶器的中心距為基 準(zhǔn)定的水口距包壁端部200mm以上。當(dāng)水口各部位尺寸確定以后，中間包的長(zhǎng)度 就定了。為防止運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中中間包內(nèi)鋼水濺出造成生產(chǎn)事故，中間包高度應(yīng)高于鋼水液面200 mm。中間包端墻有傾角，其內(nèi)壁是上大下小。傾角的大小應(yīng)考慮其下因素：耐火 材料砌筑的穩(wěn)定性；便于清除殘鋼、殘?jiān)?；便于操作人員觀察結(jié)晶器液面。傾角在 9°13°為宜。取中間包端墻傾角為13°。中間包包體筋板對(duì)中間包這樣大型而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的形狀、厚度以及對(duì)加強(qiáng) 筋的位

18、置進(jìn)行合理布置，能增大結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)文獻(xiàn)17，中間包加強(qiáng)筋平置矩形斷面慣性矩 J和無(wú)加強(qiáng)筋的矩形斷面 慣性矩J。之比為J/J。=1、8 3、（1 二）0 （1，）抗彎截面系數(shù)W與W0之比W/WJ / J0 -(i )(12口 )式中：一一加強(qiáng)筋相對(duì)寬度（、：二b/b。）； 一一加強(qiáng)筋相對(duì)高度（二h/h。）。b加強(qiáng)筋h圖1-2加強(qiáng)筋示意圖綜合考慮強(qiáng)度和剛度等因素加強(qiáng)筋的相對(duì)高度一般取<2，加強(qiáng)筋的厚度b _ (0.6 - 0.8) ho，設(shè)計(jì)時(shí)通常取等號(hào)。中間包吊耳中間包吊耳在中間包運(yùn)輸過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用，吊耳的剛度和所能 承受的最大強(qiáng)度直接決定了運(yùn)送中間包的安全。吊耳與加強(qiáng)

19、筋設(shè)計(jì)為一體并增加吊耳軸。導(dǎo)流槽導(dǎo)流槽是為了防止鋼包中鋼液注入過(guò)多造成溢流等安全事故而設(shè)置的。導(dǎo)流口設(shè)置在包角落不影響中間包的基本結(jié)構(gòu)部位。長(zhǎng)300mm寬100mm低于包體上沿60mm鋼水從鋼包注入中間包的過(guò)程中，導(dǎo)流口下方應(yīng)該有預(yù)備容器承接 可能溢流的鋼水。擋墻與沖擊區(qū)連鑄中間包內(nèi)控流擋墻的參數(shù)設(shè)計(jì)，對(duì)中間包內(nèi)非金屬夾雜物的上浮以及均 勻鋼水溫度起著非常重要的作用。中間包內(nèi)設(shè)置擋渣墻可優(yōu)化中間包流場(chǎng)， 減少 死區(qū)，使大包注流基本同時(shí)到達(dá)中間包的各水口延長(zhǎng)鋼水在中間包內(nèi)的停留時(shí) 間，促進(jìn)夾雜物上浮，凈化鋼水。擋渣墻導(dǎo)流孔的位置和開度對(duì)擋渣墻的使用效果影響至關(guān)重要，合適的位置和開度設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)擋渣

20、墻的關(guān)鍵。鋼水液面高度為 700mm所以擋墻的高度應(yīng)沖擊區(qū)增加穩(wěn)流器，由于沖擊區(qū)附近中包涂抹層受鋼水沖刷侵蝕過(guò)快，在中 間包鋼水沖擊區(qū)增加穩(wěn)流器，以減緩鋼水對(duì)沖擊區(qū)附近中包涂抹層的沖刷。應(yīng)用 表明，沖擊區(qū)附近涂抹層厚度平均比使用前侵蝕量每爐可減少 0.5mm水口中間包注流控制裝置有：定徑水口、塞棒系統(tǒng)、滑板系統(tǒng)、塞棒+滑板組合系統(tǒng)。采用塞棒或滑動(dòng)水口的注流可實(shí)施自動(dòng)控制， 結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面保持穩(wěn)定。（1）定水口直徑的確定(2)定水口直徑應(yīng)滿足連鑄機(jī)在最大拉速時(shí)的鋼水流量。 水口直徑可由下式計(jì)算 確定：式中G一個(gè)水口全開時(shí)的鋼水流量，t/h ;H中間包內(nèi)鋼水深度，mmd水口直徑，mm(2)確定水

21、口間距d2375G=H水口間距既是結(jié)晶器之間的中心距。為了便于操作，水口間距至少應(yīng)為6001000mm在文獻(xiàn)1中同樣闡述了注流的落點(diǎn)到最近水口中心距離應(yīng)大于500mm所以根據(jù)本人設(shè)計(jì)的中間包的長(zhǎng)度，取水口間距為1000mm最外邊的水口與端部的距離為300mm1.2中間包包蓋中間包包蓋的主要作用是：在中間包烘烤和澆注時(shí)起保溫作用； 保護(hù)鋼包的 滑板機(jī)構(gòu)免受鋼水的熱輻射；在鋼包操作工測(cè)溫取樣時(shí)起安全防護(hù)作用中間包包蓋的要求文獻(xiàn)7對(duì)普通蓋板和復(fù)合蓋板的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比。為了滿足：保證蓋板原來(lái)的外形最大尺寸及孔的直徑和相對(duì)位置；制造和使用時(shí)抗變形能力強(qiáng)，且能減輕重量；制造生產(chǎn)可行。普通蓋

22、板的重量為 11t，復(fù)合蓋板金屬殼體重量為5t。復(fù)合蓋板結(jié)構(gòu)和尺寸如下說(shuō)明：（1）蓋板主斷面設(shè)計(jì)成拱形，減少鑄造時(shí)的變形能力；拱形結(jié)構(gòu)上設(shè)置加 強(qiáng)筋，進(jìn)一步提高抗變形能力，上表面用筋補(bǔ)平，便于蓋板的保存和堆放。（2）將蓋板的澆鋼孔與一預(yù)熱孔連通，方便澆鋼時(shí)長(zhǎng)水口移動(dòng)下表面設(shè)置 錨固釘。（3）蓋板上的澆注孔、預(yù)熱孔和塞棒孔上下都設(shè)計(jì)出外圓臺(tái)，增加強(qiáng)度， 易于孔內(nèi)緣安裝錨固釘。（4） 蓋板下端面及蓋板之間的結(jié)合面為加工面，利于密圭寸，提高保溫性能。（5） 蓋板下部耐火澆注料厚度設(shè)計(jì)為100m m。若耐火材料的密度為2.75g/cm3，則澆注料重約3t。中間包包蓋的材質(zhì)蓋板金屬殼選用ZG30V材質(zhì)，

23、特點(diǎn)是具有相當(dāng)?shù)某貜?qiáng)度和韌性外，還有 較好的高溫性能。而且制造工藝可行，成本合理。結(jié)合蓋板的結(jié)構(gòu)特征和使用條 件，選用高鋁質(zhì)低水泥耐火澆注料作為復(fù)合蓋板的內(nèi)襯，施工方便，能滿足使用需要。復(fù)合板經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明，保溫性能好，抗變形能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，并減 少了清理工作量。而且經(jīng)濟(jì)效益可觀 。根據(jù)中間包包體尺寸和水口的位置確定出中間包包蓋的具體尺寸為：l蓋=12 = 4945mm， w = w2 = 1945mm。上水口在包蓋幾何中心位置，是直徑為80mm的浸入式水口，因?yàn)橄滤诘?直徑由公式（2）確定為20mm，所以塞棒的直徑應(yīng)該在 40 60mm,取塞棒直 徑為50mm，為了使塞棒在塞棒孔中活

24、動(dòng)自如，不影響操作，塞棒孔的直徑設(shè)置 為60mm的圓孔。中間包覆蓋渣在控制連鑄坯的質(zhì)量方面發(fā)揮著十分重要的作用。中間包覆蓋渣下列重要功能：（1）絕熱保溫最大限度的減低表面的熱損失；（2）保護(hù)鋼液免遭大氣的二次氧化；（3）吸收夾雜物；（4）維護(hù)惰性氣體免受鋼液流的還原和卷混；（5）減緩中間包耐火材料內(nèi)襯和鋼包套管的侵蝕。1.3 塞棒塞棒是控制鋼水注流的裝置。塞棒中心有鋼管棒芯，外套為鋯碳質(zhì)或鋁碳質(zhì) 耐火材料經(jīng)等靜壓整體成型。整體塞棒沒(méi)有砌縫，可避免在高溫鋼水中浸泡造成 砌縫的軟化變形、斷裂事故，利于實(shí)現(xiàn)多爐連澆。對(duì)整體塞棒的基本要求有：（1）耐鋼水和熔渣的侵蝕、沖刷。（2）具有良好的抗剝落能力，

25、使用中不掉片，不崩裂。（3）具有良好的抗震性。（4）具有足夠的熱機(jī)械強(qiáng)度，便于安裝和操作。塞棒目前使用的材質(zhì)是鋁碳質(zhì)，渣線附近是復(fù)合的氧化鋯，提高了抗渣性。塞頭與水口相配合控制注流，為提高塞棒使用壽命，棒芯用厚壁鋼管；澆注過(guò)程 中芯管內(nèi)插入直徑稍小的鋼管，引入壓縮空氣冷卻塞頭，對(duì)延長(zhǎng)塞棒壽命有一定 的效果。塞棒棒頭的設(shè)計(jì)在連鑄澆注過(guò)程中，中間包內(nèi)的鋼水經(jīng)由浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器， 而鋼水的 流量大小，則由與水口碗部相匹配的塞棒來(lái)控制。 在連鑄開澆之前，塞棒棒頭的 圓弧面與水口碗部的圓弧面相接觸，它們之間的間隙為零；當(dāng)塞棒向上抬起的一 瞬間，在塞棒棒頭與水口碗部之間產(chǎn)生了間隙， 鋼水進(jìn)入水口的流鋼

26、中孔，并從 水口的出鋼口注入結(jié)晶器，連鑄澆注就開始了。由此可見(jiàn)，塞棒向上抬升的距離 的多少，直接控制著塞棒棒頭與水口碗部之間的間隙大小，進(jìn)而控制著鋼水進(jìn)入浸入式水口的流量的大小。顯而易見(jiàn)，塞棒棒頭與水口碗部之間的間隙距離的變化，與它們本身的圓弧曲線半徑的大小有關(guān)。目前，在國(guó)內(nèi)連鑄用塞棒棒頭的形狀，有以下幾種，如圖 6所示:圖3-1塞棒棒頭形狀示意圖（1）圖3中A,為半圓頭形，半徑R值較大，通常在60mm以上。（2）圖3中B,棒頭外形由兩個(gè)半徑為 R1和R2相切組成。（3） 圖3中C,棒頭外形由兩個(gè)半徑為 R1和R2與直線相切組成。（4） 圖3中D,棒頭外形由兩個(gè)半徑為 R1、R2和R3相切組成

27、。在上述圖形中，棒頭尖的圓弧面半徑 R1的值在1250mn之間，對(duì)于大多數(shù) 小斷面方坯和圓坯來(lái)說(shuō)，R1的值在1235mn范圍內(nèi)；對(duì)于大板坯則在3550mm 之間。棒頭頭體的圓弧面的半徑 R2的值在120200mm之間，此值的大小與塞棒 棒身相結(jié)合，決定了棒頭頭體形狀的胖與瘦。而塞棒棒身的直徑一般在100150mm之間。棒頭頭體的圓弧面的半徑 R3要與R2相切，其值比R2大得多。塞棒棒 頭的高度通常在60120mm范圍內(nèi)。塞棒總長(zhǎng)度的確定：從插入中間包水口碗部的塞棒棒頭尖位置算起，直至穿出中間包蓋50100mn處為止。塞棒種類目前國(guó)內(nèi)所用的與浸入式水口匹配的整體塞棒，主要有以下兩種類型：（1）組

28、合型塞棒即棒身為高鋁質(zhì)或堇青石質(zhì)袖磚，與鋁碳質(zhì)或其它材料的棒頭組合。見(jiàn)圖7, A所示。（2）整體塞棒即棒身與棒頭直接成型在一起，成為一體。目前常見(jiàn)的鋁碳質(zhì)整體塞棒，其 棒頭材質(zhì)有高鋁碳質(zhì)，鋁鋯碳質(zhì)和鎂碳質(zhì)或其它材質(zhì)。塞棒結(jié)構(gòu)有兩種：盲頭型， 棒頭為實(shí)心的。見(jiàn)圖4, B所示。吹氬型，即在塞棒頭部帶有吹氬孔。見(jiàn)圖 4, C 所示。AB圖3-2塞棒分類整體塞棒材質(zhì)一般為鋁碳質(zhì)，為了延長(zhǎng)塞棒的使用壽命，可在其渣線和塞棒 頭部份復(fù)合含ZrO2、ZrO2-C質(zhì)、MgO-C質(zhì)等材料。近幾年來(lái)，AI2O3-C質(zhì)塞棒在 主要成份方面，即AI2O3的含量與以前相比，提高了不少，從50%|高到70%左右， 使用壽命

29、更長(zhǎng)。由于近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)大電爐興建很多，由于鋼種的需要，AI2O3-C質(zhì)棒身與MgO-C質(zhì)棒頭相組合的整體塞棒得到廣泛使用。棒頭中MgO為75-8 0% C 15-20%。2設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程2.1中間包容量已知大包（轉(zhuǎn)爐鋼水-大包-中間包）鋼水量為100 t，熱鑄坯密度7.6 t/ m3，鑄坯 寬度B =150mm，鑄坯厚度D -150mm，關(guān)閉水口等空鋼包撤離所需的時(shí)間 匕=3min，滿載鋼包回轉(zhuǎn)到澆鋼位置所需時(shí)間 t2 = 3min，在通常澆注條件下， 鋼水在中間包內(nèi)應(yīng)停留810min才能起到上浮夾雜物和穩(wěn)定注流的作用，所以 開澆器接滑動(dòng)水口液壓管，打開水口所需時(shí)間t3=10mi n,拉坯速度

30、 ' c =0.43.2m/min ，根據(jù)馬鋼技術(shù)研究，四流中間包的小方坯拉坯速度為vc =2.8m/min時(shí)拉坯時(shí)間縮短且不影響鑄坯質(zhì)量根據(jù)以上材料中描述，中間包容量為大包容量的30%40%得G中二 G大（30% -40%） = 100 （30% -40%） = 30t _40t。又根據(jù)公式（1）得：G中=4汨。（t1 t2 tj Vc =4 7.6 0.15 0.15 （3 3 10） 2.8 =30.64t。所以取中間包容量0中=30t o2.2中間包的尺寸確定中間包包底寬度因?yàn)橹虚g包容量6中=30t o所以 V鋼水=6中 / 匸=30/7.6 = 3.95m3 （熱鋼水-7.6

31、t/m3）根據(jù)公式 V =lwh，得 Im 二 V鋼水 /h液面=3.95/0.7 = 5.64m2。因?yàn)橹虚g包的寬度需考慮以下因素：（1）鋼包注流落點(diǎn)與水口的間距應(yīng)有利 于鋼水分配，鋼水在中間包內(nèi)不致形成死角；（2）注流的落點(diǎn)到最近水口中心距 離應(yīng)大于500mm （3）水口中心距端墻應(yīng)在 400-600mm以免卷渣和對(duì)端面過(guò)分 的沖蝕；然后根據(jù)中間包容量、高度和長(zhǎng)度確定寬度。中間包過(guò)寬會(huì)增加散熱， 降低保溫性能，還會(huì)影響中間包小車的軌距等。中間包長(zhǎng)度是以結(jié)晶器的中心距 為基準(zhǔn)定的水口距包壁端部 200mm以上。所以取中間包的寬度為 w 1000mm。中間包包體高度因?yàn)樾》脚鬟B鑄用中間包可澆注液面深度不小于200mm當(dāng)中間包液面低于可澆液面高度時(shí)，鋼水在水口上方會(huì)形成渦流，可能卷渣進(jìn)入結(jié)晶器，影響鋼坯 質(zhì)量。澆注深度不小于400mm般在確定深度時(shí)再加100mm因此最大液面深 度不小于200+400+100=700mm為防止運(yùn)輸作業(yè)過(guò)程中中間包內(nèi)鋼水濺出造成生 產(chǎn)事故，中間包高度應(yīng)高于鋼水液面 200 mm。