鋼的澆注與凝固5

1、u結晶器振動裝置結晶器振動裝置l 作用：作用： 防止初生坯殼與結晶器壁粘結防止初生坯殼與結晶器壁粘結 避免拉漏坯殼避免拉漏坯殼 改善表面質量改善表面質量l 要求：要求： 振動方式能有效防止因坯殼的粘結而造成的拉漏事故；振動方式能有效防止因坯殼的粘結而造成的拉漏事故； 振動參數(shù)有利于改善鑄坯表面質量振動參數(shù)有利于改善鑄坯表面質量 振動機構能準確實現(xiàn)圓弧軌跡，不產生過大的加速度引振動機構能準確實現(xiàn)圓弧軌跡，不產生過大的加速度引 起的沖擊和擺動起的沖擊和擺動 設備制造、安裝維護方便設備制造、安裝維護方便l振動方式：振動方式： 1) 1) 同步振動（云崗式振動）同步振動（云崗式振動） V V為拉坯速度

2、，為拉坯速度，VmVm為結晶器的振動速度為結晶器的振動速度特點：特點：結晶器在下降時與鑄坯同步結晶器在下降時與鑄坯同步 運動，然后再以三倍的速度運動，然后再以三倍的速度上升。上升。 上升時上升時 V Vm1m1=3V =3V 下降時下降時 V Vm2m2=V=V缺點：缺點： 結晶器在下降過程中轉為上升時，其轉折點處速度變化很大，結晶器在下降過程中轉為上升時，其轉折點處速度變化很大，理論上這點的瞬時加速度為無限大，對鑄坯質量和設備不利。理論上這點的瞬時加速度為無限大，對鑄坯質量和設備不利。為實現(xiàn)嚴格的同步運動，必須保證在振動機構與拉坯機構間實為實現(xiàn)嚴格的同步運動，必須保證在振動機構與拉坯機構間實

3、行嚴格的連鎖，機構較復雜。行嚴格的連鎖，機構較復雜。2) 2) 負滑脫振動（梯速振動）負滑脫振動（梯速振動）v特點：特點：結晶器先以比拉速稍高的速度下降一段時間，即負結晶器先以比拉速稍高的速度下降一段時間，即負滑動或負滑脫，這將有利于強制脫模和斷裂坯殼的壓合，滑動或負滑脫，這將有利于強制脫模和斷裂坯殼的壓合，然后再以較高的速度上升。然后再以較高的速度上升。v優(yōu)點：優(yōu)點：結晶器在下降或上升過程中都有一段穩(wěn)定運動的時結晶器在下降或上升過程中都有一段穩(wěn)定運動的時間，有利于坯殼的生長。間，有利于坯殼的生長。v在設計時，結晶器下降的速度在設計時，結晶器下降的速度V Vm2m2與負滑動率與負滑動率 的計算

4、式如的計算式如下：下： 負滑動時間越長對脫模越有利，但不宜過長，通常取為負滑動時間越長對脫模越有利，但不宜過長，通常取為整個周期的整個周期的60%60%左右。一般左右。一般V Vm1m1= =（2.8-3.22.8-3.2）V Vm2m2。%1002VVVmm/min )V(1Vm23) 3) 正弦振動正弦振動v特點：結晶器在整個振動過程中速度一直是變化的，即鑄特點：結晶器在整個振動過程中速度一直是變化的，即鑄坯與結晶器之間時刻都存在相對運動。坯與結晶器之間時刻都存在相對運動。v優(yōu)點：優(yōu)點： 振動過程中速度變化平緩，振動過程中無沖擊；振動過程中速度變化平緩，振動過程中無沖擊； 能有效實現(xiàn)負滑動

5、，可適當提高拉速；能有效實現(xiàn)負滑動，可適當提高拉速； 易于改變振動頻率和振幅，實現(xiàn)高頻率小振幅的要求以易于改變振動頻率和振幅，實現(xiàn)高頻率小振幅的要求以 改善鑄坯質量；改善鑄坯質量； 結構簡單，易制造，安裝、維護方便。結構簡單，易制造，安裝、維護方便。l結晶器的振動參數(shù)結晶器的振動參數(shù)p振動的周期：結晶器上下振動一次的時間，振動的周期：結晶器上下振動一次的時間，T T（s s）；）； p振動的頻率：結晶器每分鐘振動的次數(shù)，振動的頻率：結晶器每分鐘振動的次數(shù)，f f（次（次/min/min）；）； 頻率高，鑄坯處在一個運動狀態(tài)中，這對防止粘結，脫頻率高，鑄坯處在一個運動狀態(tài)中，這對防止粘結，脫模都

6、有利，通常為模都有利，通常為01500150次次/min/min。p振幅：結晶器從水平位置運動到最高或最低位置所移動的振幅：結晶器從水平位置運動到最高或最低位置所移動的距離，距離，S S（mmmm）。）。 振幅小，結晶器內鋼液面波動小，澆注時容易控制又能振幅小，結晶器內鋼液面波動小，澆注時容易控制又能減少拉裂。通常取減少拉裂。通常取025mm025mm，多偏于下限。，多偏于下限。1 1）振幅與頻率的關系）振幅與頻率的關系在正弦振動時，振動中結晶器任一瞬間的運動速度在正弦振動時，振動中結晶器任一瞬間的運動速度V Vm m為：為：角速度與頻率角速度與頻率f f的關系為：的關系為： 次次/min/m

7、in對正弦振動，負滑動率由下式計算：對正弦振動，負滑動率由下式計算：2ftVVamsin%100VVVm振動曲線中，按平均速度計算半波面積也等于振動行程，即：振動曲線中，按平均速度計算半波面積也等于振動行程，即：對于小方坯：對于小方坯：f=75-240f=75-240次次/min/min；S=3mmS=3mm； =20-40%=20-40%。對于板坯：對于板坯： f=49-120f=49-120次次/min/min；S=3.5-5.7mmS=3.5-5.7mm； =20-40%=20-40%。2 2）負滑動時間：）負滑動時間：結晶器振動時，只有當結晶器振動速度結晶器振動時，只有當結晶器振動速度

8、VmVm大于大于拉坯速度拉坯速度V V時才出現(xiàn)負滑動。結晶器達到負滑動點的時間時才出現(xiàn)負滑動。結晶器達到負滑動點的時間 代入結晶器振動的速度代入結晶器振動的速度V Vm m=V=Va asinsintt 負滑動時間：負滑動時間：式中式中N=VN=Va a/V/Vm m，對于正弦振動，通常取，對于正弦振動，通常取N=1.8-2.2N=1.8-2.2，最大為，最大為2.42.4。mVS21000/4SfVm SVf4)1 (1000)22/(ttNft1cos6013 3）振動參數(shù)對鑄坯質量的影響：）振動參數(shù)對鑄坯質量的影響：振動頻率提高，振痕深度減??；振幅增加，振痕加深。振動頻率提高，振痕深度減

9、??；振幅增加，振痕加深。v振幅為振幅為3mm3mm時，振動頻率時，振動頻率f f由由100100次次/min/min提高到提高到300300次次/min/min，振痕，振痕深度由深度由0.3mm0.3mm下降到下降到0.1mm0.1mm。v在一定振動頻率下，如在一定振動頻率下，如f=200f=200次次/min/min，振幅由，振幅由3mm3mm提高到提高到8mm8mm時，時，振痕深度由振痕深度由0.25mm0.25mm增加到增加到0.45mm0.45mm負滑動時間越長，振痕深度越深。負滑動時間越長，振痕深度越深。v當拉速為當拉速為1m/min1m/min時，負滑動時間由時，負滑動時間由0.0

10、5s0.05s延長到延長到0.25s0.25s，振痕深度，振痕深度由由0.10.2mm0.10.2mm加深到加深到0.40.6mm0.40.6mm。負滑動時間越長，裂紋指數(shù)越高。負滑動時間越長，裂紋指數(shù)越高。v負滑動時間從負滑動時間從0.26s0.26s增加到增加到0.29s0.29s，裂紋指數(shù)大約由，裂紋指數(shù)大約由0.30.3提高到提高到1 1。l振動裝置的結構形式振動裝置的結構形式1 1）差動齒輪式振動機構）差動齒輪式振動機構2 2）四連桿式振動機構）四連桿式振動機構3 3）四偏心輪式振動機構）四偏心輪式振動機構2.2.4 2.2.4 二次冷卻裝置二次冷卻裝置一、二次冷卻裝置的作用一、二次

11、冷卻裝置的作用（1 1）采用直接噴水冷卻鑄坯，使鑄坯加速凝固，能順利進入拉矯區(qū)。）采用直接噴水冷卻鑄坯，使鑄坯加速凝固，能順利進入拉矯區(qū)。（2 2）通過夾輥和側導輥，對帶有液心的鑄坯起支撐和導向作用，防止并限）通過夾輥和側導輥，對帶有液心的鑄坯起支撐和導向作用，防止并限制鑄坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故。制鑄坯發(fā)生鼓肚、變形和漏鋼事故。（3 3）對引錠桿起導向和支撐作用。）對引錠桿起導向和支撐作用。（4 4）對帶直結晶器的直弧形連鑄機，要完成對鑄坯的頂彎作用。）對帶直結晶器的直弧形連鑄機，要完成對鑄坯的頂彎作用。二、連鑄工藝對二次冷卻裝置的要求二、連鑄工藝對二次冷卻裝置的要求（1 1）在高溫鑄坯作

12、用下要具有足夠的強度和剛度；）在高溫鑄坯作用下要具有足夠的強度和剛度；（2 2）結構簡單，調整方便，能快速處理事故，各段要能整體快速更換。）結構簡單，調整方便，能快速處理事故，各段要能整體快速更換。（3 3）能按要求靈活調節(jié)二次冷卻區(qū)水量，以適應改變澆注斷面、鋼種、不）能按要求靈活調節(jié)二次冷卻區(qū)水量，以適應改變澆注斷面、鋼種、不同澆注溫度和拉速時的工藝要求。同澆注溫度和拉速時的工藝要求。三、小方坯連鑄機的二次冷卻裝置三、小方坯連鑄機的二次冷卻裝置v小方坯連鑄機二次冷卻裝置是管式結構，由三段無縫鋼管制小方坯連鑄機二次冷卻裝置是管式結構，由三段無縫鋼管制成，鋼管支撐在底座上，每段鋼管又由內外兩層鋼

13、管制成，成，鋼管支撐在底座上，每段鋼管又由內外兩層鋼管制成，中間的夾縫通水冷卻，二冷區(qū)的頭兩段在冷卻室內，第三段中間的夾縫通水冷卻，二冷區(qū)的頭兩段在冷卻室內，第三段在冷卻室外。它總共有在冷卻室外。它總共有4 4對夾輥，對夾輥，5 5對側導輥，對側導輥，1212塊導板和塊導板和1414個噴水環(huán)，用墊塊調節(jié)輥間距，以適應不同斷面的澆注。二個噴水環(huán)，用墊塊調節(jié)輥間距，以適應不同斷面的澆注。二冷區(qū)足輥的噴水量占冷區(qū)足輥的噴水量占40%40%，一、二段水量為，一、二段水量為60%60%。v考慮到拆裝方便，并考慮到拆裝方便，并 允許二冷段在受熱后能自由伸長，第允許二冷段在受熱后能自由伸長，第一、二段的上端

14、是吊掛在平臺的鋼梁上，吊掛的結構允許三一、二段的上端是吊掛在平臺的鋼梁上，吊掛的結構允許三向調整以便對弧。向調整以便對弧。四、板坯連鑄機的二次冷卻裝置四、板坯連鑄機的二次冷卻裝置v為了便于加工制造、安裝調整和快速處理事故，一般都把二冷區(qū)分成若干扇形段。在結晶器下口的第一段，要求能和結晶器準確對中，為便于處理事故，還要能快速更換。所以 把結晶器振動裝置和二冷的零段都裝在一起，稱為快速更換臺，可以快速調整吊換。v結晶器下的第一扇形段有板式和輥式兩種：（1）板式結構 板式結構也較冷卻格柵，是為加強鑄坯的冷卻，防止拉漏和改善鑄坯支撐，限制鑄坯鼓肚而設計的一種結構。它是由寬、窄各兩塊格板組成，在格板上開

15、有許多交錯布置的方孔，由這些孔將冷卻水直接噴到鑄坯表面上。4塊格板組裝在框架上，根據(jù)格柵的長度，可做成一段、二段或三段，格板用耐熱耐磨的球墨鑄鐵制成。（2 2）輥式結構：二冷第一段的輥式結構是目前應用較多的一）輥式結構：二冷第一段的輥式結構是目前應用較多的一種，它是用密排小直徑夾輥來達到強制冷卻和防止坯殼鼓肚變種，它是用密排小直徑夾輥來達到強制冷卻和防止坯殼鼓肚變形。圖形。圖2-372-37是是I I段輥式結構簡圖。圖段輥式結構簡圖。圖2-382-38是用于立彎式連鑄機的是用于立彎式連鑄機的頭段二冷夾輥，它支撐在導軌上，可以從側面或上面快速拉出，頭段二冷夾輥，它支撐在導軌上，可以從側面或上面快

16、速拉出，快速更換?？焖俑鼡Q。五、快速更換二冷裝置的方法五、快速更換二冷裝置的方法（1 1）用小車側向更換扇形段）用小車側向更換扇形段1-卷揚機構；2-扇形段移動小車；3-扇形段移動橫架；4-扇形段小車軌道；5-鋼繩保護裝置；6-鋼繩松緊探測器；7-扇形段更換小車軸；8-離合器；9-小車行程控制器擋塊；10-小車定位擋塊；11-噴霧室的支撐輥v它由液壓更換小車、弧形軌道和卷揚機三部分組成。小車它由液壓更換小車、弧形軌道和卷揚機三部分組成。小車沿弧形軌道上下，并能對準每個扇形段，小車上裝有液壓推沿弧形軌道上下，并能對準每個扇形段，小車上裝有液壓推入和拉出結構，能將扇形段拉出，卷揚機會把小車和扇形段

17、入和拉出結構，能將扇形段拉出，卷揚機會把小車和扇形段運走，然后將新的扇形段運下去。用液壓機構推入就位。只運走，然后將新的扇形段運下去。用液壓機構推入就位。只要用要用50-60min50-60min便可更換任何一個扇形段。便可更換任何一個扇形段。（2 2）用導槽提運扇形段，這種方法是在每個扇形段上裝一）用導槽提運扇形段，這種方法是在每個扇形段上裝一個導槽，在兩側都分別裝兩個導輪，導輪能在導槽中滑行，個導槽，在兩側都分別裝兩個導輪，導輪能在導槽中滑行，使扇形段由導槽吊出，或有預定導槽裝入并定位。使扇形段由導槽吊出，或有預定導槽裝入并定位。（3 3）利用擺動臂更換扇形段。它是通過安裝在每個扇形段）利

18、用擺動臂更換扇形段。它是通過安裝在每個扇形段的短導槽和繞圓弧中心擺動的導槽來更換扇形段。的短導槽和繞圓弧中心擺動的導槽來更換扇形段。六、二冷裝置中的冷卻水噴嘴六、二冷裝置中的冷卻水噴嘴l理想的噴嘴應能使冷卻水充分霧化，又由較高的噴射速度，在鑄理想的噴嘴應能使冷卻水充分霧化，又由較高的噴射速度，在鑄坯表面覆蓋面大，分布均勻。水的冷卻效率取決于小水滴是否有能坯表面覆蓋面大，分布均勻。水的冷卻效率取決于小水滴是否有能力穿透蒸汽界面，具有這種能力才能產生強烈的冷卻作用。力穿透蒸汽界面，具有這種能力才能產生強烈的冷卻作用。l二次冷卻噴霧方法分為用水噴霧冷卻及用水和氣噴霧冷卻。后者二次冷卻噴霧方法分為用水

19、噴霧冷卻及用水和氣噴霧冷卻。后者通過加入壓縮空氣可以大大改善水的霧化。冷卻水噴水的類型很多，通過加入壓縮空氣可以大大改善水的霧化。冷卻水噴水的類型很多，圖圖2-412-41是常用的水噴嘴類型。是常用的水噴嘴類型。 圖圖2-42是幾種噴嘴的結構。圖是幾種噴嘴的結構。圖2-43是三種內混式氣水霧化噴嘴。氣水霧化噴嘴是是三種內混式氣水霧化噴嘴。氣水霧化噴嘴是一種高效噴嘴。噴嘴的布置應以實現(xiàn)鑄坯各部分冷卻均勻為原則。為達到最佳一種高效噴嘴。噴嘴的布置應以實現(xiàn)鑄坯各部分冷卻均勻為原則。為達到最佳的冷卻效果，還應選擇適當?shù)臍狻⑺畨毫?、流量及被冷卻表面的距離等。的冷卻效果，還應選擇適當?shù)臍?、水壓力、流量及?/p>

20、冷卻表面的距離等。圖圖2-44 三種噴嘴的噴射面積三種噴嘴的噴射面積a-錐形噴嘴，噴射面積錐形噴嘴，噴射面積35-40%；b-扁平噴嘴，扁平噴嘴，10-15%；c-氣水噴嘴，氣水噴嘴，70-75%2.2.5 2.2.5 拉坯矯直機拉坯矯直機一、連鑄工藝對拉矯機的要求一、連鑄工藝對拉矯機的要求（1 1）應有足夠的拉坯和矯直力，以克服澆注過程中可能出現(xiàn)的）應有足夠的拉坯和矯直力，以克服澆注過程中可能出現(xiàn)的最大阻力，并備有可靠的過載保護裝置；最大阻力，并備有可靠的過載保護裝置；（2 2）具有良好的調速性能，并能靈活的正反轉，以適應不同條）具有良好的調速性能，并能靈活的正反轉，以適應不同條件下拉速的變

21、化和快速上引錠桿的需要；件下拉速的變化和快速上引錠桿的需要；（3 3）在結構上要適應鑄坯斷面在一定范圍內的變化，并允許不）在結構上要適應鑄坯斷面在一定范圍內的變化，并允許不能矯直的鑄坯的通過；能矯直的鑄坯的通過；（4 4）結構簡單，便于安裝和維修，并具有足夠的強度和剛度）結構簡單，便于安裝和維修，并具有足夠的強度和剛度 。二、小方坯連鑄機用的五輥拉矯裝置二、小方坯連鑄機用的五輥拉矯裝置1- 1-立式直流電機；立式直流電機；2- 2-制動器；制動器；3- 3-齒輪箱；齒輪箱；4- 4-傳動鏈；傳動鏈；5- 5-上輥；上輥；6- 6-下輥；下輥；7- 7-壓下氣缸；壓下氣缸；8- 8-底座底座 它

22、是由結構相同的兩組鉗式機架和在中間加一個下輥及一它是由結構相同的兩組鉗式機架和在中間加一個下輥及一個底座組成的。這種拉矯機的特點是：拉矯機布置在水平段上，個底座組成的。這種拉矯機的特點是：拉矯機布置在水平段上，第一對拉矯輥的下輥表面與連鑄機的弧形段相切；通過上輥來第一對拉矯輥的下輥表面與連鑄機的弧形段相切；通過上輥來調節(jié)上下輥之間的距離，以適應澆注不同斷面的要求。拉矯機調節(jié)上下輥之間的距離，以適應澆注不同斷面的要求。拉矯機上下輥都做成一樣，全部輥子通用。傳動系統(tǒng)放在拉矯機的上上下輥都做成一樣，全部輥子通用。傳動系統(tǒng)放在拉矯機的上方，采用立式馬達，使拉矯機布置緊湊，以縮小多流小方坯的方，采用立式

23、馬達，使拉矯機布置緊湊，以縮小多流小方坯的流間距；拉矯機采用整體快速更換結構，可縮短檢修時間，提流間距；拉矯機采用整體快速更換結構，可縮短檢修時間，提高鑄機的生產能力。由于拉矯機長時間在高溫輻射下工作，機高鑄機的生產能力。由于拉矯機長時間在高溫輻射下工作，機架主要構件均系箱形結構，以便通水冷卻，上下輥采用內冷，架主要構件均系箱形結構，以便通水冷卻，上下輥采用內冷，兩端軸承加水套冷卻，減速器油箱內設水冷管。兩端軸承加水套冷卻，減速器油箱內設水冷管。三、板坯連鑄機用的多輥拉矯機裝置三、板坯連鑄機用的多輥拉矯機裝置v它由兩段組成，第一段在弧形區(qū)內，有11對拉輥；第二段在切點以后水平段內，有12對拉輥

24、。各對拉輥均安裝在一個獨立牌坊內。v拉矯機的輥子是其主要部件，它數(shù)量大，壽命短。壽命短的主要原因是由于溫度不均引起輥子斷裂。拉矯機的輥子冷卻方式有噴水外冷，這時輥子是實心的；通水內冷，輥子是鑲套的。內冷輥的壽命一般高于外冷輥。v為了提高拉輥的使用壽命，除采用冷卻外，在材質上一般都采用耐熱優(yōu)質鋼，如16CrMo等，還可以噴涂一層2mm左右的耐熱耐磨材料，拉輥磨損后，可修復再用；也有采用雙層復合金屬拉輥的，它的表層采用耐熱耐磨材料，輥體用一般材料，既能滿足拉輥工作要求，又能降低成本。四、多點矯直四、多點矯直v隨著連鑄技術的發(fā)展，為了避免拉坯速度提高后冶金長度的增加，采用帶液相多點矯直技術，圖2-47表示多點矯直時圓弧半徑的變化。帶液相矯直，鑄坯在兩相區(qū)界面處坯殼的強度和允許變形量極低，為防止在矯直時產生內裂，必須控制該處的延伸率在允許的范圍內。五、連續(xù)矯直五、連續(xù)矯直v連續(xù)矯直的基本原理是：在矯直區(qū)內有許多自動對中的平衡輥，利用定距塊使輥縫保持恒定，彎曲力由四個固定點A、B、C、D承受。浮動輥不承受載荷，這樣使得從B點到C點之間的鑄坯承受恒定的彎曲力矩