淺談組合坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)原理及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與制造

精品文檔-下載后可編輯淺談組合坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)原理及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與制造【摘要】本文對(duì)組合坯結(jié)晶器在冶金連鑄技術(shù)中的重要作用進(jìn)行了分析，對(duì)組合坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)原理做了介紹，并針對(duì)組合坯結(jié)晶器的特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹窄面連接水管的設(shè)計(jì)改進(jìn)與弧形窄面銅板的設(shè)計(jì)與加工工藝改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】組合坯結(jié)晶器；窄面連接水管；弧形窄面銅板

1.概述

連續(xù)鑄鋼技術(shù)（簡(jiǎn)稱連鑄）是目前鋼鐵工業(yè)中普遍采用的主體技術(shù)，它具有收得率高、節(jié)約能源、產(chǎn)品質(zhì)量好、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)。衡量一個(gè)國家連鑄生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展水平的重要指標(biāo)是連鑄比，即連鑄坯產(chǎn)量占粗鋼總產(chǎn)量的比例。我國2022年連鑄比已達(dá)到93%，這一指標(biāo)已列國際先進(jìn)水平。

連鑄機(jī)的核心部件是結(jié)晶器，鋼水通過連鑄機(jī)結(jié)晶器迅速凝固成鋼坯。連鑄生產(chǎn)效率的高低、產(chǎn)品質(zhì)量的好壞、結(jié)晶器使用壽命高低等都與結(jié)晶器設(shè)計(jì)和制造密切相關(guān)。結(jié)晶器從設(shè)計(jì)、制造到安裝、調(diào)試、檢修等過程涉及到流體力學(xué)、固體物理學(xué)、鋼鐵冶煉、機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、電磁學(xué)、金屬學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多門學(xué)科，它的制造過程需要一些高性能的設(shè)備，如精密數(shù)控機(jī)床等，因此，結(jié)晶器是一種高新技術(shù)產(chǎn)品。

隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，連鑄中起關(guān)鍵作用的結(jié)晶器也演變成幾種模式：1、管式結(jié)晶器；2、組合坯結(jié)晶器；3、板坯結(jié)晶器。我公司這幾種都有設(shè)計(jì)和加工。這里就對(duì)組合坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)原理及加工作以簡(jiǎn)單介紹與分析。

2.組合坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)原理

組合坯結(jié)晶器有直弧型和弧型兩種，設(shè)計(jì)考慮：第一、結(jié)晶器的外弧基準(zhǔn)線與整個(gè)連鑄機(jī)外弧基準(zhǔn)線保持一致，然后根據(jù)振動(dòng)臺(tái)的位置以及鋼廠的位置空間定外形尺寸。第二、根據(jù)拉速、拉鋼種以及拉坯尺寸定結(jié)晶器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括錐度。組合坯結(jié)晶器一般由以下幾部分組成：外弧銅板、內(nèi)弧銅板、左側(cè)銅板、右側(cè)銅板、外弧水箱、內(nèi)弧水箱、窄面水箱、座板、噴淋等幾大部分組成。其中座板是整個(gè)組合坯結(jié)晶器的支撐并為結(jié)晶器的冷卻提供水資源，其余都安裝在座板上，然后固定在振動(dòng)臺(tái)上。下面介紹幾種關(guān)鍵件的設(shè)計(jì)與制造。

3.窄面連接水管（窄面水箱與座板連接用的水管）設(shè)計(jì)改進(jìn)

窄面水箱與座板連接用的水管，就是組合坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，由于組合坯的特殊性，組合坯優(yōu)于管式結(jié)晶器的其中一點(diǎn)就是能夠調(diào)整結(jié)晶器澆鑄范圍，由于澆鑄腔體是由四塊銅板（外弧銅板、內(nèi)弧銅板、左側(cè)銅板、右側(cè)銅板）組成的，通過移動(dòng)左右側(cè)銅板相對(duì)與內(nèi)外弧銅板的位置改變澆鑄腔體的大小，滿足用戶拉坯的不同要求。由于左右窄面銅板需要移動(dòng)，進(jìn)而窄面水箱也需隨著移動(dòng)（窄面銅板把合在窄面水箱上），與窄面水箱連接的進(jìn)、出水水管相對(duì)與座板的位置就是變化的（座板提供窄面銅板的冷卻水）。因此設(shè)計(jì)窄面連接水管就是我們?cè)O(shè)計(jì)人員的關(guān)鍵所在。下面就對(duì)窄面冷卻水管的設(shè)計(jì)過程作以分析。

組合坯結(jié)晶器窄面冷卻水管最初設(shè)計(jì)的思路是：根據(jù)用戶的拉坯尺寸的不同要求，分別設(shè)計(jì)不同連接水管，根據(jù)拉坯尺寸更換連接水管。由于結(jié)構(gòu)的特殊性，在裝配過程中連接水管的相對(duì)位置需要有一個(gè)微調(diào)的量，從而經(jīng)過查資料、查樣本確定用波紋管（如圖一）連接，經(jīng)過在鋼廠試用，達(dá)到使用效果。但是由于根據(jù)拉坯大小每次更換波紋管也給用戶帶來一定的不便之處，而且波紋管壁厚薄，特別容易扭傷、燒傷從而漏水，使用壽命短。所以思考著更換結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)改造為現(xiàn)有這種結(jié)構(gòu)（如圖二），伸縮套管式，里面的套管連接窄面水箱，外面的套管連接座板，兩套管通過密封圈密封，兩水管可以相對(duì)移動(dòng)，從而可以調(diào)整拉坯面大小，使用壽命長(zhǎng)，以后設(shè)計(jì)都按此方案執(zhí)行。既節(jié)省費(fèi)用也方便使用。

4.弧形窄面銅板的設(shè)計(jì)與加工工藝改進(jìn)

弧形銅板也是設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，外弧銅板弧與連鑄機(jī)外弧基準(zhǔn)線重合，內(nèi)弧銅板根據(jù)拉坯厚度以及計(jì)算錐度設(shè)計(jì)，然后左右側(cè)窄面銅板確定。內(nèi)外弧銅板由于只有一個(gè)弧面，在數(shù)控機(jī)床相對(duì)好加工，而左右側(cè)窄面銅板由于兩側(cè)全是弧面，給加工帶來一定的難度。為了提高過鋼量銅板表面都需鍍層，加工好后的銅板經(jīng)過鍍后，兩弧面都為鍍層面，無法測(cè)量出鍍層實(shí)際厚度及工件是否找正，所以有時(shí)加工過程中側(cè)面鍍層去量不均勻，使窄面銅板單邊露銅，導(dǎo)致錐度不和，造成反復(fù)鍍，增加工作強(qiáng)度、各種費(fèi)用以及推遲交貨工期。在經(jīng)過幾次的失敗后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)工藝，編制新的工藝要求：（1）在裝夾時(shí)，墊出窄面銅板圖紙所要求的錐度。（2）表面用百分表大致找一下，記下數(shù)值，將銅板端面拉直，先找出粗加工基準(zhǔn)。第三、在銅板兩側(cè)約450處返Y值中心，要求兩側(cè)面吃刀要均勻。先用φ32插銑刀（S400F100.）將兩端面鍍層去掉，然后再在表面四個(gè)角點(diǎn)各見光一刀，要求兩頭尺寸一致，看是否留量與圖紙相符，如不相符，適當(dāng)調(diào)整錐度及胎具，調(diào)好后用φ200刀盤（S100F80.）將表面加工到工藝要求尺寸后，開始加工兩側(cè)面。用φ50鑲齒硬質(zhì)合金刀在兩側(cè)面各光一刀，基本上應(yīng)該為凸弧中間先加工到，凹弧兩頭先加工到。加工到兩側(cè)面各留黑皮后再抬起Z值，先加工側(cè)面一半，兩側(cè)均勻去量，加工到要求尺寸后，再加工側(cè)面下半部，直到上下面接平為止。這樣還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)側(cè)面鍍層是否鍍的均勻。經(jīng)過以上工藝順序加工后，銅板合格率提高。

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