钢连铸杂谈（11）
李万国2024‐03
连铸机设计特色之典型实例
连铸机设计特色之典型实例目录
目录
?前言
?板坯连铸机中的与众不同的设计?多彩的复合型连铸机设计?立式连铸机中的定制化设计
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连铸机设计特色之典型实例前言
前言
钢连铸技术自问世到现在，经过多年的发展，出现了很多富有特色的机型和单项技术，其中有不少项目充分闪现着“思想光芒”，十分耀眼，充分体现了设计者的创新和独特，打破了常规思维，让人一眼看上去就会“咂舌”称道，不自觉地拍案惊呼“我怎么没想到可以这样”。笔者将自己收录的一点东西，挑出好的分享与各位读者，共同欣赏！
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连铸机设计特色之典型实例板坯连铸机板坯连铸机中的与众不同的设计图1南非Vanderbijlpark厂板坯连铸机的引锭杆存放装置4要点提示：这张图片展示的特色部分，是板坯连铸机的引锭杆存放型式，它采用卷曲式存放，与常规板坯的侧移式（下装式引锭杆）、引锭杆车（上装式引锭杆）有区别，思路新颖别致。连铸机设计特色之典型实例板坯连铸机图2 意大利Taranto厂的板坯连铸机5要点提示：这张图片展示的特色部分，是板坯连铸机的出坯辊面是向上倾斜的，构成了爬坡式设计。连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机
多彩的复合型连铸机设计
复合型连铸机，多指不同坯型在同一台连铸机上生产，常见的几种复合型式有：（1）板坯与方坯（或异型坯）复合；（2）方坯（或异型坯）与圆坯复合；（3）板坯与圆坯复合（这种比较少见）。其中板坯与方坯复合的工程实例最多，也有很多设计花样。
板方兼容连铸机，实际上采用“一机多流”的生产模式（目前有的工程实例，最多是1机3流）。其中技术的关键点主要有：（1）中间罐如何实现1流变多流；（2）结晶器如何分隔（是采用隔板，还是一个结晶器换成多个结晶器）；（3）1流变多流，引锭头及过渡段采用何种结构型式；（4）一个扇形段内走不同的坯型，二次冷却喷嘴布置如何适应板坯与方坯（或异型坯，或圆坯）；（5）出坯系统如何适应板坯与方坯（或异型坯，或圆坯）。
下面通过不同的工程实例，看看设计人的各种巧妙解决方案。
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例?复合型连铸机工程实例小方坯出坯系统板坯出坯系统图3-1 一流板坯（兼容二流方坯）+ 三流方坯的复合型连铸机要点提示：这台连铸机的特色是大胆地将两种完全不同类型的机型柔和到1台连铸机上去（详见图3-3）：1-3流是小方坯、刚性引锭杆机型，4-5流是板坯机型（同时兼容方坯）、扇形段结构。两种机型的主机、出坯系统的工艺属性和设备型式有着很大的不同，能巧妙地柔和到一起，充分体现了设计者的大胆、创新和思路的与众不同，值得推荐给大众欣赏。7连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例
b 生产3流方坯a 生产5流方坯
+ 1流板坯图3-2 各种生产模式
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例
图3-3 不同流用不同型式的设备
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例异型坯1150*490*130、800*440*130板坯250*(500-1100)a 生产异型坯时的辊列b 生产板坯时的辊列图4-1 德国PeinerTr?ger厂板坯/异型坯复合型连铸机（R12m，2流）要点提示：这台连铸机的特色是在1流上采用两种辊列：生产板坯时，是全程密排辊型式、全扇形段结构；生产异型坯时，是半密排辊列（仅铸机头部密排），采用扇形段+拉矫机结构。设备基础框架共用，但生产不同坯型时，要吊换铸流设备。10连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例
图4-2 德国PeinerTr?ger厂板坯/异型坯复合型连铸机（R12m，2流）
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例图5-1 土耳其Karabük厂小方坯、大方坯、异型坯和圆坯复合型连铸机要点提示：这台连铸机的技术特色是坯型多（小方坯、大方坯、异型坯、圆坯），铸坯断面跨度大（150小方坯至320*480大方坯），大断面、大半径（R12m）且采用刚性引锭杆机型。12连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例
图5-2 土耳其Karabük厂小方坯、大方坯、异型坯和圆坯复合型连铸机
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-工程实例
小方坯机头异型坯扇形段大方坯扇形段
图5-3 土耳其Karabük厂小方坯、大方坯、异型坯和圆坯复合型连铸机
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-关键技术环节解决方案实例
?复合型连铸机的几个关键技术环节?板方兼容之中间罐水口技术方案
下图所示的工程实例，中间罐水口如何进行1流变多流的技术方案是：中间罐上设计有3个彼此独立的开孔，浇铸方坯时安装3个水口；浇注板坯时，堵住边上2个水口，只保留中间的水口。
图6 板方兼容之中间罐水口技术方案
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-关键技术环节解决方案实例
?板方兼容之结晶器技术方案
板坯结晶器的设计与普通板坯连铸机相同。在浇铸方坯时，采用3个单体结晶器放于一中间过渡框架上，这个过渡框架的尺寸和介质联接点与板坯结晶器相同，通过该框架与结晶器振动装置连接。
当然，结晶器分隔也其它方案，比如采用中间“隔板”，见图7-b。
图7-b 板方兼容之结晶器技术方案b
图7-a 板方兼容之结晶器技术方案a
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-关键技术环节解决方案实例
?板方兼容之弯曲段技术方案
板坯弯曲段同普通板坯连铸机的结构类似，方坯弯曲段在板坯弯曲段的基础上将导向辊的辊间距加大，并将每根长辊改为3根短辊，即每流方坯有独立的支导辊。
图8-1 板方兼容之弯曲段技术方案
?板方兼容之二冷水喷嘴布置技术方案
如左图所示，板坯喷嘴布置与常规板坯没有什么区别，而方坯喷嘴布置，前区仍采用四面喷水，与常规方坯不同的是侧面喷嘴是L形的；后区喷嘴布置则是板、方相同，即共用（后区主要是对辊子面喷水，以冷却辊子为目的）。
图8-2 板方兼容之二冷水喷嘴布置技术方案
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-关键技术环节解决方案实例
?板方兼容之引锭杆技术方案
引锭杆身共用，板坯/方坯切换时，仅更换引锭杆头及过渡段。板坯引锭杆头及过渡段与普通板坯连铸机相同。而对于方坯，则是将头部分叉变成3股，仅尾部连接到一起。
图9 板方兼容之引锭杆技术方案
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连铸机设计特色之典型实例复合型连铸机-关键技术环节解决方案实例
?板方兼容之出坯系统技术方案
下图所示的工程实例，实际上是采用2个独立的出坯系统：板坯走推钢机+垛板台；方坯走移钢机+冷床+收集台架。
图10 板方兼容之出坯系统技术方案
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机
立式连铸机
连铸机诞生和发展的最早期，立式连铸机就问世了。上世纪60年代起就建成了乌克兰苏米厂的650?650mm大型立式方坯连铸机、日本住友金属公司和歌山厂的600?670大型方坯连铸机（还可浇注Ф450mm圆坯）。最早的立式连铸机甚至还用于生产小方坯，比如，我国在1957年，当时的上海钢铁公司中心试验室由吴大柯先生主持设计并建成了一台立式铸机，浇铸小方坯。这是中国第一台工业性试验铸机，其铸坯的断面尺寸是75mm×180mm。当然，早期的连铸技术是处于探索阶段，经过最近几十年的大力发展，技术已经走向成熟和稳定，各类连铸机的机型基本已定型（比如说，小方坯现在基本上是以全弧型、刚性引锭杆为主流机型；大方、圆和异型坯基本上是以全弧型、柔性引锭杆为主流机型；板坯基本上是以直弧型、柔性引锭杆为主流机型）。而立式连铸机、水平连铸机，多用于特殊钢种、特殊铸坯断面的特定领域，是由于他们具有独特的连铸工艺特性。立式连铸机，其显著的连铸工艺特点是完全垂直的铸造过程，突出的优点是【见下页PPT】。由于上述优点，所以立式连铸机，现在主要应用于高合金比钢种（如不锈钢，高铬、镍、钼等钢）、特大铸坯断面（如特厚板，特大方坯，特大圆坯）。水平连铸机也有其独特的冶金特点，比如钢水压头小、没有弯曲和矫直过程等，所以，也同样应用于特殊钢生产领域（由于水平连铸机不是本文命题之重点，所以不再详述）。
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机
弧型连铸机夹杂物运动趋势
立式连铸机夹杂物运动趋势
?立式连铸机的工艺优越性
?立式连铸机夹杂物上浮条件好，没有弧型连铸机夹杂物在内弧侧聚集的弊端（见右图）；
?冷却均匀性及凝固对称性：（1）弧型连铸机内外弧喷淋冷却工况不同（内弧有水的聚积），所以冷却均匀性有区别，而立式连铸机，则各面冷却工况相同，所以各面冷却更加均匀；（2）弧型连铸机钢水流动偏离几何中心，同时，是由于重力的作用，晶核下沉也会造成内外弧非对称结晶（由于冷却工况不同和非对称结晶，内弧偏析就会严重一些）。而立式连铸机由于其凝固进程的对称性，铸态组织发展均匀，性能也更优。?钢水凝固-重力补缩行为：立式连铸机内钢水静压力较大，与弧型连铸机相比更易于铸坯凝固补缩。
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图11 立式连铸机的工艺优越性
连铸机设计特色之典型实例?立式连铸机总装（概念图）
右图表示了立式连铸机的典型结构，中部为浇铸系统，主要由结晶器、扇形段、夹送辊（拉矫机）组成；左侧为夹送辊更换系统；右侧中部为引锭杆收放系统（当然也有其它型式，比如布置在主机正下方，或水平布置在地面上）；右侧右下部为铸坯输出系统，把铸坯由直立转为水平状态，输出至出坯系统（当然也有其它型式，不是采用斜滑道，而是90度旋转至水平输出，见图15和图16）。
立式连铸机
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图12 立式连铸机总装（概念图）
连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
图13 立式连铸机工程实例A（大方坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
图14 立式连铸机工程实例B（大方坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
德国Dillinger Hüttenwerke公司的6号连铸机，600*2200mm特厚板，2流，SMS公司设计。
其铸坯从主机输出方式是采用90旋转，然后接水平辊道，出坯系统布置在地下，通过车间起重机从地下吊坯至地面，堆垛存放。本图出坯技术方案不同于图13，它的铸坯输出是通过斜滑道转折至水平到达地面，在地面布置出坯系统。
图15 立式连铸机工程实例C（板坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
图16 立式连铸机工程实例D（大圆坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
图17 立式连铸机工程实例E（板坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-工程实例
图18 立式连铸机工程实例F（板坯）
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计图19铸坯（引锭杆）升降机?立式连铸机中的特色技术立式连铸机，由于主机是垂直布置方式，那么它的引锭杆插入、引锭杆和铸坯拔出的方式与弧型连铸机就有着很大的不同：铸坯垂直往下走，切断前要“夹紧”不能让它往下掉，切断后要“托着”往下走……，所有这些，都导致产生了立式连铸机特有的设计技术，即专门为这种机型量身订做的订制化设计，特色技术主要有：（1）铸坯（引锭杆）升降机；（2）铸坯夹持辊装置（相当于弧型连铸机的拉矫机）；（3）铸坯倾翻小车；（4）夹持辊装置更换系统。要点提示：右图是立式连铸机的铸坯（引锭杆）升降机，采用类似于垂直升降电梯的设计。它的主要作用是：（1）开浇前把引锭杆从下方送至夹送辊，然后由夹送辊送入结晶器；（2）浇铸过程中是“托着”引锭杆/铸坯向下引出（引锭杆输出后，是“托着”铸坯，防止铸坯切断后坠落，并逐根送到主机底部，与铸坯倾翻小车交接）。29连铸机设计特色之典型实例铸坯夹持辊装置离线对中操作
图20-1铸坯夹持辊装置（相当于弧型连铸机的拉矫机）
立式连铸机-特有的设计
生产过程中的铸坯夹持辊装置
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计传统的型式铸坯夹持辊装置：针对Ф800圆坯的特殊设计要点提示：本图的技术特色是圆坯专用夹持辊装置，采用多辊“环抱”式夹紧的设计方案，区别于方坯的两面夹持型式。31新型的多辊“环抱”式设计图20-2 PRIMETALS的立式大圆坯连铸机夹持辊装置连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计铸坯倾翻小车运行轨迹图解图21-1铸坯倾翻小车要点提示：图示中的铸坯倾翻小车设计的精妙之处在于，它利用复杂的导轨系统，“逼迫”小车完成由直立到水平的“姿态”转换。32连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计铸坯倾翻小车铸坯升降机（正在与铸坯倾翻小车交接铸坯）图21-2铸坯倾翻小车33连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计
已转为水平状态的铸坯倾翻小车
另1流的铸坯倾翻小车，还处于倾斜状态
铸坯倾翻小车
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图21-3连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计要点提示：图示中的引锭杆存放型式为：在主机一侧垂直存放（当然也有其它存放型式，如在主机下方侧移存放，也有的是在地面水平存放，如左下图），引锭杆车的作用是：（1）开浇前将引锭杆送至主机下方，交由铸坯（引锭杆）升降机向上送引锭杆；（2）开浇后从铸坯（引锭杆）升降机手中接受引锭杆，并送至右上方的引锭杆存放位。引锭杆在地面水平存放引锭杆车运行轨迹图解图23-1引锭杆车35连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计
图23-2引锭杆车
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连铸机设计特色之典型实例立式连铸机-特有的设计要点提示：图示中的夹送辊装置（类似于弧型连铸机的拉矫机）的更换流程是：横向移出（或移入）<—>升降机升降<—>横向移出（或移入）<—>车间起重机吊出（或吊入）。图24夹送辊装置更换系统37THANKS谢谢聆听Mr. Li wanguo2024‐03
钢连铸杂谈(11) 20240306 - 图文
