式中:Q—单卷最大重量;B——坯料宽度;H——坯料厚度。因此,根据上式可以算出坯料的最大长度Lmax=30.23m。本设计中选择进入粗轧机前的坯料规格为1600×80×20000mm3。
4.2连铸机设备
一台连铸机主要是由钢包运载装置、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。鉴于FTSR生产线的特点以及产房的要求,我们选择世界各国应用最多的弧形连铸机,其优势主要在于铸机高度低、基建投资费少、铸坯凝固过程中承受钢水静压力小,有利于提高铸坯质量。其主要由以下部分组成:
(1) 大包回转台
大包回转台设备为带升降系统的H型回转台,它位于浇铸平台上。主要包括:大包回转台、事故回转驱动装置、称重系统、大包盖操作装置、回转锁定装置和大包滑动水口液压操作系统。大包回转台的主要功能是将大包才能感装载位置运送到浇注位置,回转半径为4500mm,回转台承载能力为23200t,回转速度为1r/min,设有电气滑环和旋转接头,用于传送电能和介质(供给升降液压缸和滑动水口的水已二醇、氩气、压缩空气),能实现正、反向各360°无限地转动。
大包回转台能够移动两个装满的大包,并向连铸机连续地输送钢水。在正常情况下,大包回转台的转动由电动-机械系统实现,电机通过行星齿轮箱和锥齿轮来传递运动,电机配有编码器,以调整转速,实现回转臂的精确定位。电机输出轴上设有1气动抱闸系统,以便回转臂停在合适的位置上。在事故情况下可以用副驱动即气动驱动,来实现回转台的转动。在任何时刻,均可实现从一种状态向另一种状态的转换,甚至在大包回转台正在转动时也可以。[6]装满钢水的大包由天车吊运到回转台的双叉臂上,然后转动到浇铸位置。设备的布局设计时就考虑到,当中间包液面处于最高位置时,大包、中间包车和中间包之间不会发生任何干涉。
(2) 中间包
中间包在中间包车上,在钢包和结晶器之间对钢包起缓冲作用。[7]中间包形状及容量应保证钢水在足够的停留时间使夹杂物得以上浮,且在进化钢水的同时使中间包浇铸余量减至最少。达涅利采用有限元分析和水模拟动态流场和温度分布,根据模拟结果设计中间包内型,其中间包具有以下特点:
1) 采用挡墙和坝来改善流动状态,消除死区,并优化钢水平均停留时间,以获得高的夹杂物上浮排除率;
2) 采用DEP(Double Effect)冲击板,一方面减缓大包钢流的冲击,另一方面合理分布钢流,以防止卷渣;
3) 中间包底部呈“鞋跟”状,在保证铸坯质量的前提下,减少中间剩钢量,提高钢水收得率;
结合本设计的年产量,本设计选择工作容量为38t的中间包,钢水由钢包流至中间包过程中的保护浇注采用铝碳质长水口,中间包到结晶器钢流保护方式与铸坯断面大小有关,板坯通常采用浸入式水口和保护渣浇铸法。中间包钢液面采用覆盖剂作为保护手段。
(3) 二冷室
二冷室位于浇铸平台下。包括一个封闭室和一套蒸汽排出装置,连铸平台和其下镀锌钢板制成的二冷室墙组成大型整体封闭室,用来容纳从浇铸平台到拉矫装置末端的水和蒸汽。蒸汽排出系统包括2台离心风机用来排出二冷室的蒸汽。
(4) H2 结晶器
结晶器是连铸机的心脏,中间包内的钢水注入到结晶器后,在结晶器内初步骤固成具有一定外形的铸坯,生成一定厚度的坯壳,并被连续地从结晶器下口拉出,进入二冷区。
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