钢铁冶金——连铸机主要参数的确定
钢铁冶金-连铸机主要参数的确定
当铸机弧形半径大时，铸机高度 增加，重量增加；
当铸机弧形半径小时，铸机尺寸、 重量变小，但过
小的弧形半径在矫直时由于延伸 率过大而产生裂纹。
因此，铸机弧形半径大小应针对 不同的铸坯断面，浇
铸的钢种等因素，选择最佳半径， 其值大小可根据理
论计算来确定。
2
1.固相矫直时连铸机弧形半径计算
n G
T S v
式中：G: 钢包容量；t T：钢包允许的浇注时间；min S：铸坯断面积； m2 v：拉坯速度；m/min γ：铸坯比重；t/m3
二：弧形铸机参数计算
主要设计参数有： 铸坯断面、冶金长度、拉坯速度、 铸机弧形半径、连铸机流数等。
是铸机机械设备设计的主要依据，是决定设备性 能和尺寸的基本因素。
铸坯温度及对铸坯表面质 量多要求等。
普通碳钢、低碳钢：
将此值代入，则有：
1.5 ~ 2%
R 25 ~ 33.3 H
2) 校核铸坯是否完全凝固：.
Lc
01
2
R
H 2
lm 2
02
01 铸坯中线距离 Lc 有：
lm
02 ( ：结晶器有效长度)
03
03
L >L 为使铸坯进入c矫直区e时全部
凝固，必须有：
t （H为铸坯厚
度）
e
Le v
若：拉坯速度 为v，全部凝固 所经历的时间 为：
L 2Hk v 则有：e
2Hale Waihona Puke 影响冶金长度 的因素有：铸 坯厚度、拉坯 速度、冷凝强
度
3.拉坯速度
拉坯速度：连铸机每分钟拉 出铸坯的长度。（m/min)
k t0
（mm）
lm
t 则： 0 lm / v
板坯连铸机冶金长度的合理确定
板坯连铸机冶金长度的合理确定摘要：伴随着社会科学的不断发展，各个企业之间的竞争也随之激烈。
就我国现阶段而言，冶炼行业也发展快速，为了能够在激烈的竞争中生存下来，就必须要对冶炼进行合理的计算，从而促进企业的发展，获得更多的收益。
所以，此文简单分析了板坯连铸机冶金长度的合理确定，并给出了对应的计算公式。
关键词：板坯连铸机；冶金长度；合理确定引言：现代连铸机带液心矫直的铸流液心长度就是连铸机的冶金长度。
在冷却条件与板坯断面都规定的情况下，连铸机的生产规模取决于冶金长度。
因此我们在知道了连铸机冶金长度时，不但需要思考到制定生产能力的完成，还要考虑到投资的经济可行性，更应该考虑到所配转炉能力的发挥，即务必要保证连铸对转炉能力的最好搭配。
1 冶金长度的计算方法在目前的冶金行业当中，连铸机的冶金长度，也就是现代连铸机带液心矫直的铸流液心长度，即从结晶器钢水弯月面到拉矫水平段最后一对夹辊之间的液心距离。
冶金长度是连铸机的一个最重要的参数。
板坯连铸机中冶金长度：式中：连铸机对铸坯断面所造成的最大拉速为V。
连铸机所造成的最大拉速V指一定厚度铸坯的铸流将被拉到最后一对夹辊处就完全凝固完的铸流液心极限速度。
此速度越大，冶金长度就越长；此速度越低，冶金长度就越短。
其中铸坯厚度在式中用H表示；而铸坯的冷凝系数在式中用K表示，考虑到浇铸的钢种多，冷凝系数K一般取26为宜。
2 冶金长度的影响因素根据板坯连铸机冶金凝固时间计算方式（0.51XH/K）2得出：首先，通过一定时间的冷却，铸柸的厚度决定铸柸凝固所要的时间。
铸柸越厚，完全凝固所需的时间就越长，其所需的冶金长度就越长，相反铸柸越薄，凝固所需要的时间就越短，冶金长度也越短。
其次，铸坯的冷却强度太大会导致铸坯内部与外部的冷却梯度太大，从而影响铸坯质量，并且还会降低铸坯热送所需要的温度，导致能源不必要的浪费。
最后，冷凝系数的大小，也会影响到铸坯完全凝固所需时间的多少，从而影响着冶金长度的长短。
第十一章 连铸的工艺参数
学时 4 教学环节： 讲授 4 教学重点： 1. 铸坯质量控制（缺陷及成因）； 2. 提高浇铸坯速度的措施。
第一节
铸坯断面
• 铸坯断面是连铸工艺设计的原始参数， 主要根据轧制成品的断面尺寸和断面形 状，结合铸机的实际可能确定。 • 原则一：在满足 一定压缩比 的前提下， 尽量接近成品断面，以提高经济效益。 • “一定的压缩比”是保证轧材内部组 织致密、具有较好的物理性能所必须的。
第二节
凝固速度
一、 结晶器的凝固：P114 图6—1、 1.上部：凝壳与结晶器侧壁保持接触，传 热效果好。 2.下部：由于凝壳具有一定的强度，抵抗 钢水静压力而收缩，与结晶器壁脱离接触 而形成气隙，从而大大阻碍传热效率。 3.中部：凝壳呈现出凹凸不平，为动态接 触，即：有间隙—软化变形—补充—冷 凝—又有间隙的反复过程。
三、多点顶弯弧形半径及顶弯曲段计算： P192 图9-7 1. 第一次顶弯：即由直到圆弧半径R1`（注意：不 是R0）！ 则外弧区应变： 得到： 若 则还要继续顶弯。 式中：δ1——由L1=直结晶器液面—到第一顶弯 辊区段的长度所计算出的坯厚。 2. 第二次顶弯：由R1`顶到R2` 可得到： 上式中：[ε2]+1≈1 δ1=δ2=δ时 可简化为： （9-25）
b. 诺模图法：P194 图9-8 、图9-9 小方坯：100mm——137t/h——50min ——45T——n=4 大方坯：H=200——B=1800——γ=0.8 ——G=200 n=2 注意：小方坯n应≤4~6；大方坯≤3~4； 板坯≤2。超过时应增加台数。
第四节 弧形半径计算：
一、固相矫直铸机弧形半径计算： （先讲经验公式—人不可貌相） 充要条件：a. 铸坯应变不超过许用应变； b. 矫直区内坯必须完全凝固。
连铸机主要设计参数的确定
连铸机主要设计参数的确定连铸机主要设计参数的确定（6）连铸机的流数一台连铸机同时铸造的板坯总数称为连铸机流量。
如果一台连铸机只有一个单元，只能铸造一个钢坯，则称为一机一级。
如果可以同时铸造两个以上的钢坯，则称为一机多流铸造。
如果一台连铸机有多个单元，并分别铸造多个钢坯，则称为多机多流。
一机多流较多机多流设备重量轻，投资省。
但一机多流如有一流出事故时，可造成全机停产，且生产操作及流间配合均较困难。
在一定的操作工艺水平下，在确定连铸板坯断面尺寸时，由于拉坯速度和钢包允许浇注时间的限制，如果提高连铸机的生产能力，为了缩短浇注时间，必须增加连铸机的流量。
近年来，小方坯连铸机最多可铸12条流，其中大多数采用1至4条流，而大板坯连铸机最多可铸4条流，通常为1至2条流。
若钢包的容量为g(t)，每流铸坯的断面积为s(m2)，当拉坯速度为v(m/min)时，一台连铸机所必须的流数n，可按下式计算：n＝g(7－17)tsv?式中：g―钢包容量（t）；T——钢包允许浇注时间，min；S——每根钢绞线的截面积，m2；V——拉拔速度，M/min；ρ――钢坯密度（T/m3），碳镇静钢ρ＝7.6，沸腾钢ρ＝6.8。
连铸机的流量主要取决于钢包容量、冶炼周期、板坯截面和连铸机的允许拉拔速度。
连铸机生产能力计算（1）浇注能力（q）浇注能力(q)是指连铸机每分钟浇注的钢液量，即：q＝nmg＝nfvρ（7－18）式中：q――浇注能力，（t/min）；N——流的数量；mg――每流浇注能力，（t/min流）；f――铸坯断面积，（m2）；v――拉速，（m/min）；ρ―铸坯密度，（t/m3）；（若断面按冷坯计算，普通钢ρ可取7.8）。
（2）浇注周期(t1)浇注周期是指每次浇注时间（T2）和浇注准备时间（T3）之和，即：t1＝t2＋t3＝格恩？T3（7-19）NMG，式中：T1浇注周期（分钟）；t2―浇注时间（从中间包开浇至中间包最后一流浇完为止的总时间，（min）；T3——准备时间（从中间包浇注到下一个熔炉的假封头填充和浇注准备的总时间）间），（min）；g――钢包钢液量，（t）；N——每次连铸炉的平均数量。
连铸车间设备计算与设计
第六章 连铸车间设备计算与设计6.1连铸机的主要工艺参数连铸机的主要工艺参数是决定连铸机机械设备性能和尺寸的基本前提，也是连铸机车间工艺布置的主要依据，连铸机的主要工艺参数包括钢包允许的最大浇注时间、铸坯断面、拉坯速度、流速、冶金长度、弧形长度。
6.1.1钢包允许的最大浇注时间为了使钢包内的钢液不致因散热太多而形成包底柠壳，又能充分发挥其延长浇铸时间的潜力，保证浇铸的顺利进行，必须适当的确定不同容量的钢包允许的最大浇铸时间。
可按下列经验公式计算：max log 0.20.3G t f -=⨯ 其中： G —钢包容量，t ；t max —钢包允许浇注的最大时间，minf —质量系数，主要取决于对浇注温度控制的要求。
对要求严格控制中心偏析和疏松的钢种，钢水过热度要小，取f =10；max log 0.20.3G t f -=⨯ (m i n )60103.02.0100log =⨯-=6.1.2铸坯断面铸坯断面的形状和尺寸可依据下列因素确定：1）根据轧材品种和规格确定铸坯断面；2）不同钢种需要不同的压缩比；3）连铸机生产能力必须与炼钢能力相匹配。
综合以上所述，本设计大方坯连铸机尺寸，铸坯断面的尺寸为 280×325mm 、280×380、φ200~φ280。
6.1.3拉坯理论拉速与工作拉速1）理论拉速:实际上，连铸机的最大拉速取决于铸坯出结晶器时不致发生变形或拉漏所需的最小坯壳厚度。
V 理论=⎥⎦⎤⎢⎣⎡224D K •L 式中： V 理论—理论最大拉速，m/min ；L —冶金长度，本设计取L 为37.5m ；D —铸坯厚度,m ；K —综合凝固系数，一般取24~33本设计取为33。
V 理论=⎥⎦⎤⎢⎣⎡224D K •L=min /08.25.3728033422m =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯ 2）工作拉速:是指连铸机生产操作中能顺利浇铸，保证铸坯质量相对稳定的平均拉速。
在实际生产中，为改善铸坯质量，使用的工作拉速应小于最大理论拉速。
1750mm连铸机主要技术参数
序号
项目
单位
技术参数
1
连铸机机型
直结晶器连续弯曲连续矫直弧形板坯连铸机
2
连铸机台数×流数
2×2
3
连铸机基本半径
m
9.5
4
流间距
m
6.5
浇铸断面
厚度
mm
230、250（冷态）
宽度
mm
900~1750（冷态）
6
定尺长度
mm
9000~12000（冷态）
7
铸机冶金长度
m
~45.6
8
铸机速度范围
m/min
0.1~3.0
9
引锭杆装入方式
上装
10
结晶器铜板长度
mm
900
11
结晶器振动装置
液压振动
12
扇形段更换方式
扇形段更换小车
13
切割方式
在线火焰切割
14
铸坯去毛刺
在线去毛刺机
15
铸坯打号
在线打号机
16
出坯方式
横移车＋辊道热送（为主）＋推钢机/垛板台
17
出坯辊面标高
m
+0.8
连铸机主要参数的确定
连铸机主要参数的确定连铸机是一种通过连续铸造方式生产钢坯或其他金属坯料的设备。
它是钢铁工业中的重要设备，其主要参数的确定对于生产和质量控制具有重要意义。
在确定连铸机主要参数时需要考虑以下几个方面：1.铸造速度：铸造速度是指单位时间内铸造出的坯料长度。
铸造速度的选择应综合考虑连铸机的结构、冷却能力和金属特性等因素。
高速度可以提高生产效率，但也会增加铸坯温度梯度，造成应力增大和轧制质量下降。
因此，需要根据具体情况确定铸造速度。
2.冷却方式：连铸机的冷却方式主要有水冷和气冷两种。
水冷连铸机的冷却效果好，但对于薄板和高温合金等特殊材料需要考虑水冷效果过强导致坯料温度不均匀的问题。
气冷连铸机相对简单，但冷却效果较差。
因此，需要根据铸造材料的特性、冷却系统的能力和铸坯质量要求等因素来确定冷却方式。
3.结晶器设计：结晶器是连铸机的重要部件，直接影响铸坯的结晶行为和质量。
结晶器的设计要综合考虑连铸机的生产能力、结晶器冷却能力和结晶器壁面的润滑条件等因素。
一般来说，结晶器应采用适当的曲率，使得铸坯在结晶器内充分结晶并顺利通过。
4.模具设计：模具是连铸机的另一个重要组成部分，直接影响铸坯的形状和表面质量。
模具的设计要考虑到连铸机的生产能力、带钢尺寸要求和铸坯表面质量要求等因素。
模具设计要避免过度变形和拉伸，并保证坯料的表面平整和质量均匀。
5.机床精度：连铸机的机床精度对铸坯质量有重要影响。
精度的选择应根据带钢的宽度、厚度和表面质量要求来确定。
一般来说，机床精度要达到铸坯尺寸公差的要求，以保证铸坯的尺寸精度和形状精度。
6.润滑条件：连铸机的润滑条件对于提高铸坯质量和延长设备寿命有重要作用。
润滑条件的选择应综合考虑连铸机的生产能力、金属材料的润滑特性和金属坯料的质量要求等因素。
一般来说，润滑条件应使得金属材料在连铸过程中充分润滑，减少表面和内部缺陷。
7.控制系统：连铸机的控制系统是保证连铸质量和生产效率的关键。
控制系统的设计要根据连铸机的结构和工艺要求来确定。
连铸机的主要设备解析课件
定径水口采用锆质ZrO2耐火材料，或者内镶锆质、外套高铝质复合材料制作。 中间包的支承、运输、更换均是在专门的中间包小车上实现的。小车的结构要利 于浇注、捞渣和烧氧等操作，同时应具有横移和升降调节功能。小车行走机构一般是 两侧单独驱动，并有自动停车定位装置。中间包的升降机构有电动或液压驱动两种。 中间包车还设有电子称量系统和保护渣自动下料装置。
（3）最大拉坯速度。限制拉坯速度的因素主要是铸坯出结晶器下口坯壳的安全厚 度。对于小断面铸坯坯壳安全厚度为8-10mm；大断面板坯坯壳厚度应≥15mm。
vmax
K m 2 Lm
2
Km
Lm v max
式中
vmax —最大拉坯速度，m/min； Lm—结晶器有效长度（结晶器长度—100mm）；
Km—结晶器内钢液凝固系数，mm/min0.5; δ—坯壳厚度，mm。
中间包采用滑动水口，安全可靠，有利于实现自动控制。但对结晶器内钢液的流 动也有不利影响，易造成偏流。中间包的滑动水口装置通常做成三层滑板。上下滑板 固定不动，中间用一块活动滑板控制注流。小方坯连铸机中间包采用稳定性好的耐火 材料制成的定径水口。目前除了部分小方坯连铸机外．都采用了浸入式水口加保护渣 的保护浇注。浸入式水口的形状和尺寸直接影响结晶器内钢液流动，从而对铸坯的表 面和内部质量乃至连铸的顺行产生直接影响。
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13.2.1 连铸机的基本参数
13.2.1.5 液相穴深度和冶金长度
液相穴深度L液是指从结晶器液面开始到铸坯中心液相凝固终了的长度，也称为 液心长度。液相穴深度是确定连铸机二冷区长度的重要参数，对于弧形铸机来说 ，液相穴深度也是确定圆弧半径的主要参数。它直接影响铸机的总长度和总高度 。 液相穴深度与拉速的关系式为
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理想弯曲变形
• 内弧坯壳伸长 • 外弧坯壳缩短 • 中性轴线与几何中心重合，长度不变
• 矫直变形时内弧坯壳两相区为 易裂区
矫直应变 计算
BC AB 100 % AB 由图可知 H AB R0 2 BC R0 AB B C H 由于 R0 2 H 2 R0
1.固相矫直时连铸机弧形半径计算
固相矫直：
在矫直区铸坯必须全部凝固，在此条件下矫 直称固相矫直。 在确定铸机弧形半径时，必须满足条件： （1）铸坯由矫直而产生的应变不应超过许用值； （2）在矫直区必须全部凝固；
1) 由应变确定铸机半径：
则有：
R
0.5H
1
； (m)
式中： 1 ：固相矫直许用应变。主要取决于浇铸钢种、
G n T S v
式中：G: 钢包容量；t T：钢包允许的浇注时间；min S：铸坯断面积； m2 v：拉坯速度；m/min γ ：铸坯比重；t/m3
二：弧形铸机参数计算
主要设计参数有：
铸坯断面、冶金长度、拉坯速度、 铸机弧形半径、连铸机流数等。 是铸机机械设备设计的主要依据，是决定设 备性能和尺寸的基本因素。
板坯、扁坯： 15 ~ 20mm
4.连铸机弧形半径
连铸机弧形半径指铸机的外弧半径。
当铸机弧形半径大时，铸机高度增加，重量增加； 当铸机弧形半径小时，铸机尺寸、重量变小，但过 小的弧形半径在矫直时由于延伸率过大而产生裂纹。 因此，铸机弧形半径大小应针对不同的铸坯断面，浇 铸的钢种等因素，选择最佳半径，其值大小可根据理 论计算来确定。
若取 [ ]2 则 Lc H H k 2 v 2 R0 [ ]2 [ ]2 [ ]2 0.1 0.2%
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
经过验证带液心一点矫直可 能出现裂纹/出现很大的弧形 半径
液心多点矫直
模型
取任意 两个矫 直段分 析
BC AB k 1 100 % AB H AB Rk k k 2 H C Rk 1 B k 1 k 1 2 Rk k Rk 1 k 1
1.铸坯断面
铸坯断面尺寸规格是确定连铸机机型和功能的设计依 据，铸坯断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材 产品规格和产品质量等因素的制约。
铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围：
小方坯：70×70～160×160
大方坯：200×200 ～ 450×450
矩形坯：100×150 ～ 400×560 板坯：150×600 ～ 300×2640 圆坯：Φ80 ～ Φ450
为提高作业率，必须采用多炉连浇。
按年浇注时间计算作业率
A0 100% A1
式中：A0: 年浇注时间；h A1：年日历时间；8760h
3）连铸机的年产量Ya：
G N Fv Ya 8760 T1
式中：G: 一包钢水的重量；t N：平均连浇炉数（一个浇注周期的炉数） Fv：铸坯收得率；可取95-96% η ：连铸机作业率；可取70-80% T1：浇铸周期的时间
铸坯温度及对铸坯表面质量多要求等。 普通碳钢、低碳钢： 1.5 ~ 2%
将此值代入，则有：
R 25 ~ 33.3 H
2) 校核铸坯是否完全凝固：.
铸坯中线距离
Lc
有：
H Lc R 2 2
lm 2
(
lm ：结晶器有效长度)
为使铸坯进入矫直区时全部凝固，必须有：
Lc >Le
即：
H 2 lm H 2 R V 2 k 2 2
2.液心矫直弧形半径的计算
1）因固相矫直不可能实现高拉速，为提高铸机生产能 力，提出带液矫直方法。 2）随着拉速的提高，连铸坯带液心通过矫直点，而两 相区界面坯壳的强度和允许应变极低，如果采用单 点矫直，势必产生内裂。因此，开发了多点矫直技 术，将总的应变分散 到每一矫直点的应变分量中去。
则：
式中：
t0 lm / v
lm ：为结晶器有效长度。
将 t 0 带入有：
k v lm
（ ：为安全坯壳厚度）
2
若取：
[ ]
则最大拉坯速度为：
vmax
k l m
2
安全坯壳厚度通常为： 方坯：
10mm
连铸机主要参数确定
江西理工大学
§8-4
弧形铸机主要参数的计算与确定
一：连铸机的生产能力
影响连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连 浇炉数、流数、断面尺寸、作业率等。 设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要决定 于作业率和拉速。 一包钢水允许的最长浇注时间可用经验公式计 算： lg G 0.2
T
0.3
2.连浇炉数：
一般设计采用连浇炉数为3-4炉。
3.浇注时间 S ：
G S B D v N
式中：G: 平均每炉产钢量；t B、D：铸坯宽度、厚度； ρ ：铸坯密度； v：拉坯速度；m/min N：流数
4：连铸机流数 n ：
为了把一包钢水在规定时间内浇完，有时需 同时浇几根钢坯，钢坯的根数即铸机的流数。
1 1 [ ]2 H Rk k 1 2
基本公式讨论
• 铸坯厚度H的影响,H Rk+1 ,即每次矫直,半径变 化小,矫直次数增加 • 坯壳厚度的影响,进入矫直区坯壳厚度与拉坯速 度有关,v k 1 • 即每次矫直,半径变化小,矫直次数增加
• 多点顶弯与矫直计算原理相同
2.冶金长度
冶金长度：从结晶器液面到铸坯全部凝固为止， 铸坯中线距离称为冶金长度。
1）冷凝公式
坯壳厚度与冷却强度和冷凝时间有关，由实验可得：
k t
式中：δ ：坯壳厚度； mm k：冷凝系数；mm/min0.5 t：冷凝时间；min
2）冶金长度：Le
当
H 时，铸坯全部凝固。（H为铸坯厚度） 2
谢谢
k 1
Rk H 1 2 k 1 Rk 1 H Rk k 2
H 由于Rk k 2 1 1 k 1 R R k 1 k 若取 k 1 [ ]2 Rk 1 H 2 k 1
f
其中：G：钢包容量（t） f: 铸坯质量系数；其值为10-15 。
1.连铸机的生产能力
浇铸能力Q： 指每分钟注入结晶器内的钢水重量
Q n F vg
式中：n: 铸机流数 F：铸坯断面积；m2 vg：拉坯速度；m/min γ ：铸坯比重；普碳钢7.8t/m3
2）连铸机的作业率η
1 2 n
3）每矫直一次，铸机弧形半径大一次，直到矫直为止， 因而在矫直过程中采用多个半径：
R1 R2 Rn
4）矫直次数的确定 由R0矫直到R∞，总的应变ε为：
H 2 R0
矫直次数n为：
n 2
一般取3—5次。
液心一点矫直
若：拉坯速度为v，全部凝固所经历的时间为：
Le te v
则有：
H Le v 2k
2
影响冶金长度的因素有：铸坯厚度、拉坯速度、冷凝强度
3.拉坯速度
拉坯速度：连铸机每分钟拉出铸坯的长度。（m/min)
结晶器出口处坯壳厚度为：
k t0
（mm）
若结晶器的有效长度为 lm ，拉速为 v :