第二章 连铸机的总体设计及有关参数的确定
连铸机的总体设计 、一
（一） 设计原则
从系统工程的观点出发，建立“总体设计”的感念。
稳定性原则——保持连铸过程的稳定性，应该成为连铸设计的优先考虑原则。
前后匹配衔接的原则——连铸和炼钢炉必须匹配，与热轧机必须衔接。 凝固传热是连铸的工艺理论基础，而钢坯力学则是连铸机设计的理论基础，应建立和完善连铸机工程设计的技术理论基础和体系。 板坯连铸机设计的核心技术——铸流设计和辊列设计。
三性原则——可靠性，维修性和经济性是连铸机设计的基本思想，设备的通用性互换性及标准化始终是设备设计和图形要遵循的基本原则。
铸机机型方案的选择 （二）
1. 铸机的类型：立式铸机、立弯式铸机、弧形铸机、椭圆形铸机、水平式铸机。
2. 铸机特点： A. 立式铸机 优点：（1）占地面积小； （2）夹杂物容易上浮； （3）无弯曲，内部裂纹小； （4）铸坯冷却均匀； （5）结构简单； 缺点：（1）钢水静压力大，铸坯易产生鼓肚；（2）基建费用高； （3）不适于高拉速，生产率低； （4）铸坯定尺有限； （5）切割很难，只能生产小方坯； B.立弯式铸机 优点：（1）夹杂物容易上浮； （2）机身高度降低，节省投资；
（3）水平方向出坯，加长机身容易； （4）可以实现高拉速； 缺点：（1）铸坯一次弯曲，一次矫直内部裂纹增多； （2）不适和大断面铸坯； C.弧形铸机 优点：（1）高度低； （2）钢水静压力小，鼓肚小； （3）加长机身容易，提高拉速； 缺点：（1）夹杂物聚集，在内弧侧； （2）铸坯冷却不均匀； （3）设备复杂； D.椭圆形铸机 优点：（1）高度低； （2）钢水静压力小，维修方便； （3）投资可比弧形连铸机约低20%~30%； 缺点：（1）夹杂物不易上浮； （2）设备安装、对中不方便； E.水平式铸机 优点：（1）设备高度最低，投资省，建设首速度快，适合中、小电炉钢厂技术改造；
（2）钢水无二次养活纯净度高，中间包与结晶器密不可分，铸坯内部质量得到改善；
（3）钢水在水平位置凝固成型，不受弯曲矫直作用，有利防止生产裂纹，适合于特殊钢和高合计钢的浇注；
（4）设备维护简单，处理事故方便； （5）不加保护渣； 缺点：（1）中间包与结晶器的连接的分离环的材质寿命及成本很贵； （2）结晶器的涂层与润滑困难； （3）拉坯时结晶器不振动； （三）铸机机型选择的依据
1.根据产品大纲中的铸坯断面规格范围，选择铸机机型的范围。 2.根据钢种性质特点，确定铸机为主的钢种（普通钢、特殊钢）。
3.根据生产规模大小，作业率高低，质量控制的水平等确定机型的装备水平和设备造型的合理性。
4.研究和解决采用本机型中碰到的技术关键问题，如采用弧形结晶器多点矫直，还是直结晶器多点弯曲多点矫直。
5.根据用户提出的特殊条件和要求选择采用的机型，如厂房高度的限制，要求低高度的铸机。
（四）铸机与后步轧机的衔接配合
1.连铸和后步轧机的衔接配合的最终目标就是实现直接轧制或者称为连铸连轧—CC—DR。
2.CC—DR工艺的实质是：连铸要生产高温无缺陷铸坯，热坯无需清理，中间加热，就直接进行轧制，则要求把转炉（LD）—连铸（CC）—热连轧（HOT）组成一条稳定保持高生产效率，高产品质量，高金属收得率，低能耗，短流程，高度连续化，自动化的生产流程线。 二、连铸机升级的依据条件 （一）生产任务
本设计的任务是年产600万吨合格铸坯的连铸车间 （二）炼钢炉的参数
1.炼钢车间年产钢谁水量：G=G/η（万吨）
η：从钢水到合格铸坯的收得率（95%~98%）由物料平衡计算所得取96%；
G：年产铸坯量；设计任务（年产量 万吨） G=
=1041.7（万吨）
2.转炉冶炼周期：（30~35min）取32min； 3.转炉年作业天数：取365-（55~65）=300天 4.转炉公称容量= =
=772（吨）
5.转炉座数：“三吹三”方式；
6.每座转炉公称容量为：772/3≈280（吨） （三）铸坯的断面尺寸
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。 三、铸坯断面选择原则
1.要根据轧材需要的压缩比确定，不同的产品质量要求不同的压缩比。 2.连铸机生产能力和炼钢能力合理匹配，在设计中连铸机的生产能力和炼钢能力必须合理匹配，以便充分发挥设备的生产能力。
3.根据轧机组成、轧材品种和规格来确定，连铸坯是作为轧钢的原料，因此连铸坯的断必须跟轧机组成、轧材品种和规格来确定。
4.要适合连铸工艺要求，采用侵入式水口浇注，板坯的厚度应在120mm以上。
一般来说，铸坯断面尺寸越大，浇注顺利并容易保证质量；断面尺寸越小，对投资及轧制操候选作费用减少越有利，应寻求保证铸坯质量的最小断面。本设计根据热连轧厂的轧机是3300mm的，故： 铸坯断面选为：（120~350）×（1200~2500）mm
即：厚320mm、330mm、350mm； 宽：2500mm 长:9000mm
浇注速度的确定 （一）
根据铸坯厚度选取注速的经验公式：Uc=1/D×f m/min f:（300~350）取350；
D：铸坯的厚度（取2~3厚度）取320mm、350mm；
∴Uc=1/320×350=1.1m/min Uc=1/350×350=1.0m/min (二) 铸机的最大拉坯速度和极限速度 最大拉坯速度
=
m/min
结晶器内的凝固速度Km=20mm/min
铸坯出结晶器下口时安全的凝结厚度：板坯10~15mm，本设计取12mm 结晶器有效长度Lm：（700~900mm） 取900mm； ∴
=
1.13m/min
（三）、铸机的冶金长度
铸坯的液芯长度又称液相穴深度，是指铸坯从结晶器钢液面开始到铸坯中心液相完全凝固点的长度称铸坯的液芯长度。连铸坯液芯长度是确定弧形连铸机的圆弧半径和二冷区长度的一个重要参数。铸坯的液芯长度与铸坯的厚度、拉速和冷却强度有关。铸坯越厚，拉速越快，液芯长度就越大。液芯长度与冷却强度（喷水量）也有关，增加冷却强度有助于缩短液芯长度，但是冷却强度变化对液芯长度影响幅度小。冶金长度是连铸机的重要结构参数，冶金长度决定连铸机的生产能力，冶金长度一定，这台连铸机最大生产能力就限定了。在设计连铸机时，应考虑连铸机可能达到的最大拉速，二区还应考虑投产后，由于连铸技术的继续发展，进一步提高拉速的可能性。根据最大拉速计算出来的液芯长度，就是连铸机的冶金长度。 本设计铸机的冶金长度Lc=D:铸坯的最大厚度，取350mm K:板坯凝固系数（35~36）取36
Lc=m
(四)铸机长度
在确定了某台连铸机所能浇注铸坯的最大液芯长度之后，便可依据矫直方案，计算出这台连铸机的机身长度L，通常取为L=（1.05-1.15）Lc.本设计的铸机长度L=1.1×50.3=52.5m （五）铸机的弧形半径
铸机弧形半径大，铸机高度增加，导致钢水静压力大，铸坯鼓肚变形量增大，并增大设备投资。反之，铸机弧形半径小，则矫直变形率增大。因此，座机弧形半径大小应针对不同的铸坯断面，浇注的钢种等因素，选择最佳的半径。其值大小可根据经验或理论计算来确定。
一点矫直时的Ro：按照铸坯在850℃被矫直时不致产生矫直变形裂纹为原则。
铸坯矫直的变形率：ε=D/2/Ro×100%.不生产矫直的裂纹，使ε≤，Ro≥D/2/
——铸坯表面允许的延伸率，=1.5~2.0% ∴Ro≈40D D：铸坯厚度350mm
∴Ro=40×350=14m
第三章 铸机生产能力及其有关参数的确定
一、铸机的生产能力
进入80年代，连铸机及其工艺技术基本成熟，生产能力不断提高；优质高效连铸机很多，国外如日本新日铁的大分厂，国内如武钢二炼钢、宝钢、韶关钢厂等都实现了全连铸，并大在超过设计产量。影响连铸机产量的主要因素有：浇注速度、连浇速度、流速、断面尺寸、作业率等。设备和铸坯断面一定时，连铸机产量主要取决于作业率和拉速。当然，操作和管理水平对连铸机的产量也十分重要的影响。
二、铸机生产能力的参数设计
（一）确定每包钢水的浇注时间
1.最大浇注时间： Tm =
× f min
式中： QO:钢包容量（最大出钢量+渣量+富余）=320吨
f:质量系数(8~12)取10 ∴Tm
× 10 =76min
2.每包钢水浇注时间：
单炉浇注时间与铸坯断面和拉速等因素有关。 t =
min
式中：q=r·B·D· Uc t/min·流 r:钢水比重，取7.6；
B·D:铸坯断面面积（取最小断面）； Uc:拉速； n：流数；
∴q=7.6×0.32×2.5×1.1=6.7t/min·流 t =
23.9min
(二)铸机流数的确定与校核： n=
GD:年浇钢水量1041.7万吨；
fD:平均漏钢率（0.6%~0.8%）取0.7%； K： 合格铸坯收得率96%；
Dy:铸机年产作业天数：365-65=300天； ap:铸机年作业率（80%~90%）取80%；
物料平衡与热平衡计算
