立彎式連鑄

連鑄機(jī)臺流數(shù)：1臺, 2流

設(shè)計(jì)年產(chǎn)量：140萬t/ a

板坯寬度：1400～2200mm

板坯厚度：230～400mm

板坯長度：最長10. 8m

連鑄機(jī)冶金長度：15. 7m

垂直段長度：19. 256m

弧形半徑：8m

拉速范圍：0. 1～2. 5m /min

最大工作拉速：0. 95m /min

澆注平臺標(biāo)高： 15. 370m

出坯輥道標(biāo)高：- 12. 7553m

鋼水由鋼包經(jīng)過長水口,進(jìn)入中間包,然后通過浸入式水口注入結(jié)晶器中,鋼水在結(jié)晶器中冷卻后形成一定厚度的坯殼,進(jìn)入二次冷卻設(shè)備后鑄坯繼續(xù)冷卻直到完全凝固。完全凝固的鑄坯通過鑄坯彎曲裝置進(jìn)行彎曲,在鑄坯導(dǎo)向裝置的支撐下,進(jìn)入矯直機(jī)進(jìn)行矯直,然后由火焰切割機(jī)切割成定尺板坯,經(jīng)過去毛刺、噴印后由吊車吊運(yùn)下線。

立彎式連鑄軋鋼是指澆鑄在垂直狀態(tài)進(jìn)行，鑄坯未全部凝固之前呈垂直狀態(tài)，全部凝固后，進(jìn)入矯彎系統(tǒng)，彎曲90°呈水平狀態(tài)輸出的一種連續(xù)鑄鋼煉鐵類型。

立彎式連鑄軋鋼保留了立式連鑄的部分優(yōu)點(diǎn)，鑄坯冷卻均勻，鋼水中大型夾雜物在結(jié)晶器有上浮機(jī)會，殘留夾雜物在鑄坯內(nèi)分布不產(chǎn)生局部積聚現(xiàn)象。由于鑄坯彎曲后水平方向輸出，所以切割設(shè)備可以布置在水平位置，使鑄坯切割的定尺長度不受設(shè)備高度的限制。立彎式連鑄是針對立式連鑄高度與定尺長度密切相關(guān)，鑄坯定尺長則立式連鑄機(jī)高度相應(yīng)增高外，立式鑄機(jī)出坯不便，稍有故障即影響澆鋼。

立彎式連鑄機(jī)則避免了這兩點(diǎn)不利之處。立彎式連鑄機(jī)是立式連鑄與弧型連鑄之間的產(chǎn)物。這種鑄機(jī)均為高架式。出坯在地坪面上，鑄坯的總高度與立式連鑄機(jī)差不多，但是多一套彎坯機(jī)構(gòu)，因此造價比立式連鑄機(jī)高，世界上此類連鑄機(jī)數(shù)量不多，中國在70年代，石景山鋼鐵廠(首都鋼鐵公司前身)曾在煉鋼試驗(yàn)廠內(nèi)建過一臺小方坯(90mm×90mm)立彎式連鑄機(jī)(已拆除)。這類連鑄機(jī)已被帶液相彎曲的直弧型連鑄機(jī)替代。

一般的弧形連鑄機(jī)和立彎式連鑄機(jī),生產(chǎn)的鑄坯厚度在300mm以下,厚度大于300mm的鑄坯,采用弧形連鑄機(jī)或立彎式連鑄機(jī)生產(chǎn),要求具有很大的弧形半徑,且不易保證鑄坯質(zhì)量。德國迪林根鋼廠5號連鑄機(jī),生產(chǎn)鑄坯厚度為230～400mm,采用立彎式連鑄機(jī)。這種立彎式連鑄機(jī)垂直段較長,鑄坯在垂直段完全凝固后再進(jìn)行彎曲和矯直 。

立彎式連鑄機(jī)在生產(chǎn)特厚鋼板時具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1) 垂直段較長,有利于夾雜物上浮;

(2) 鑄坯在凝固時散熱均勻,同一斷面坯殼凝固厚度均勻,不易產(chǎn)生中心偏析,在生產(chǎn)特厚板坯和特殊鋼種時板坯質(zhì)量能夠得到保證;

(3) 鑄坯完全凝固后再進(jìn)行彎曲和矯直,減小了鑄坯凝固過程的內(nèi)應(yīng)力,能夠有效地防止鑄坯產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。

(4) 立彎式連鑄機(jī)通過鑄坯的在線彎曲和矯直,有利于鑄坯的切割、去毛刺和下線。

立彎式連鑄機(jī)主機(jī)設(shè)備支承在由鋼結(jié)構(gòu)組成的框架梁上。主要設(shè)備包括:鋼包車、中間包和中間包車、結(jié)晶器、振動裝置、二次冷卻設(shè)備、二次冷卻水收集和排出裝置、鑄坯彎曲裝置、鑄坯導(dǎo)向裝置、矯直機(jī)、引錠桿系統(tǒng)、火焰切割機(jī)和出坯輥道等設(shè)備。

1　鋼包車

鋼包車由電機(jī)驅(qū)動,液壓升降,鋼包車具有稱量功能。

2　中間包和中間包車

中間包鋼水容量為50 t,塞棒機(jī)構(gòu)控制鋼流。中間包車由電機(jī)驅(qū)動走行,液壓升降,液壓對中微調(diào)。

3　結(jié)晶器

結(jié)晶器為緊湊型結(jié)晶器,不帶足輥。結(jié)晶器寬邊由碟形彈簧夾緊,液壓缸釋放進(jìn)行寬度調(diào)節(jié)。結(jié)晶器寬度在維修區(qū)進(jìn)行調(diào)節(jié),由電機(jī)驅(qū)動齒輪箱和絲桿,調(diào)節(jié)結(jié)晶器寬度,在線手動進(jìn)行微調(diào)。

銅板長度: 　700mm

銅板厚度: 　45mm

銅板材質(zhì): 　CuAg

銅板鍍層: 　Ni

4　振動裝置

振動裝置為短連桿液壓振動裝置,可以在線調(diào)節(jié)振幅和頻率。振動裝置由兩片組成,每片由一個帶位移傳感器的伺服液壓缸驅(qū)動,四連桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)向,按照設(shè)定的振幅、頻率實(shí)現(xiàn)垂直振動。

振幅:±1mm～ ±5mm

振動頻率: 50～240次/min

振動波形: 正弦波

5　二次冷卻設(shè)備

二次冷卻設(shè)備由8個導(dǎo)輥段組成,不帶驅(qū)動裝置,都布置在垂直段,導(dǎo)輥段固定后冷卻水自動接通。

導(dǎo)輥段1段支承在振動裝置底座上,由12對寬邊輥?zhàn)?三分節(jié)輥) 、5對窄邊輥?zhàn)?、?nèi)外框架、側(cè)框架和二冷噴嘴等組成。內(nèi)外側(cè)框架和側(cè)框架用螺桿連接,輥縫由調(diào)節(jié)墊板進(jìn)行調(diào)節(jié)。窄邊輥?zhàn)佑?個液壓缸和導(dǎo)向桿與側(cè)框架連接,根據(jù)鑄坯寬度的不同,由液壓缸調(diào)節(jié)兩側(cè)窄邊輥?zhàn)又g的距離。

導(dǎo)輥段2～8段結(jié)構(gòu)相同。每個導(dǎo)輥段由6對輥?zhàn)?三分節(jié)輥) 、內(nèi)外框架、輥縫調(diào)節(jié)裝置、導(dǎo)輥段固定裝置、導(dǎo)輥段移出輥輪和二冷噴嘴等組成。內(nèi)側(cè)框架上設(shè)有導(dǎo)輥段移出輥輪和輥縫調(diào)節(jié)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)輥段安裝時,在液壓缸的推動下,導(dǎo)輥段輥輪沿導(dǎo)軌進(jìn)入導(dǎo)輥段設(shè)定位置,由4個支承點(diǎn)將整個導(dǎo)輥段支承在梁上,由鎖緊液壓缸鎖緊。調(diào)節(jié)輥縫時,輥縫調(diào)節(jié)裝置在帶位移傳感器的液壓缸推動下,外側(cè)框架沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行滑動,實(shí)現(xiàn)輥縫調(diào)節(jié)。導(dǎo)輥段的更換由專用升降機(jī)進(jìn)行移出和更換。導(dǎo)輥段2～8段可進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)輥縫,實(shí)現(xiàn)動態(tài)輕壓下。

6　二次冷卻水收集和排出裝置

在每個導(dǎo)輥段之間,設(shè)有二次冷卻水收集和排出裝置,用于收集和排出過剩的二次冷卻水。根據(jù)鑄坯的不同厚度和寬度,排水裝置在厚度和寬度方向可進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在導(dǎo)輥段和鑄坯彎曲裝置之間也設(shè)有密封板和排水裝置,用于保護(hù)鑄坯彎曲裝置和下方的設(shè)備。

7　鑄坯彎曲裝置

鑄坯彎曲裝置布置在導(dǎo)輥段之后,設(shè)有3對驅(qū)動輥和1對頂彎輥,具有拉坯、彎曲鑄坯和夾送引錠桿的功能。3對驅(qū)動輥均帶有獨(dú)立的驅(qū)動裝置,每個驅(qū)動輥上帶2個液壓缸,驅(qū)動輥在機(jī)架中可以滑動,起拉坯、彎曲鑄坯和夾送引錠桿的作用。頂彎輥懸掛在機(jī)架上,由2個液壓缸推動,起頂彎鑄坯的作用,同時用于脫引錠。

8　鑄坯導(dǎo)向裝置

鑄坯導(dǎo)向裝置布置在鑄坯彎曲裝置和矯直機(jī)之間,由1根實(shí)心光輥和5根盤型輥組成。實(shí)心光輥用于引錠桿導(dǎo)向和脫引錠, 5 根盤型輥起鑄坯導(dǎo)向的作用。

9　矯直機(jī)

矯直機(jī)采用兩點(diǎn)矯直,帶有5根驅(qū)動輥, 2根上驅(qū)動輥由帶位移傳感器的液壓缸驅(qū)動壓下,進(jìn)行鑄坯矯直和拉坯。

10　引錠桿系統(tǒng)

引錠桿系統(tǒng)為下裝式,剛性引錠桿,引錠桿由引錠桿車進(jìn)行運(yùn)輸。引錠桿車布置在-16. 910m平臺上,用于將引錠桿從等待位運(yùn)送至裝入位。同時引錠桿車上帶3對驅(qū)動輥,將引錠桿向上提升,將引錠桿裝入結(jié)晶器下口。引錠桿在等待位可以進(jìn)行引錠頭的更換 。

德國迪林根鋼廠立彎式連鑄機(jī),主要生產(chǎn)結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和其他特殊鋼種,產(chǎn)品主要用于酸性氣體環(huán)境、壓力容器、造船和其他特殊用途。該鑄機(jī)生產(chǎn)情況正常,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,年產(chǎn)量140萬t,達(dá)到設(shè)計(jì)要求,板坯內(nèi)部質(zhì)量良好 。

立式連鑄是最早用于工業(yè)生產(chǎn)的連鑄技術(shù)。1933年德國容漢斯(S.Junghans)發(fā)明結(jié)晶器振動技術(shù)，解決了由于初凝坯殼與結(jié)晶器粘連而引發(fā)的拉漏問題后，連鑄進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，50年代到60年代前期，世界各國相繼建設(shè)立式連鑄機(jī)，但是由于這種類型鑄機(jī)建設(shè)費(fèi)用高、生產(chǎn)效率受高度的限制，加之連鑄技術(shù)尚不完善，所以發(fā)展速度緩慢。

世界上第一臺工業(yè)試驗(yàn)性立式連鑄機(jī)于1946年在英國的勞莫爾工廠(Low Maor)建成，澆鑄小斷面鑄坯。第一臺工業(yè)生產(chǎn)用小方坯立式連鑄機(jī)于1952年在英國的巴路(Barro)鋼廠建成，第一臺板坯連鑄機(jī)(半連續(xù)立式鑄機(jī)，板坯斷面為180mm×800mm)在前蘇聯(lián)紅十月鋼廠建成。

中國第一臺工業(yè)試驗(yàn)立式連鑄機(jī)于1956年在上海鋼鐵研究所建成。第一臺工業(yè)生產(chǎn)型立式連鑄機(jī)于1958年建成于重慶第三鋼鐵廠，澆鑄斷面為170mm×250mm。1964年弧型連鑄機(jī)問世，立式連鑄機(jī)的建設(shè)多為弧型鑄機(jī)替代，但尚有少數(shù)立式鑄機(jī)仍在建設(shè)，甚至80年代還有新建立式連鑄機(jī)的，中國太原鋼鐵公司第三煉鋼廠即在1985年建設(shè)一臺半連續(xù)澆鑄不銹鋼、合金鋼的立式鑄機(jī)。立式鑄機(jī)大部分還在繼續(xù)發(fā)揮作用，但也有部分已經(jīng)拆除或改建。立式連鑄機(jī)以前蘇聯(lián)擁有量最多，法國次之。

立式連鑄主要工藝特點(diǎn)是：

(1)鋼液從中間罐注入直立的結(jié)晶器，鋼液中大顆粒夾雜物及部分小夾雜有可能上浮到表面，使用保護(hù)渣澆注時，夾雜可被保護(hù)渣吸收，而殘留在鑄坯內(nèi)的夾雜物分布較均勻，不會出現(xiàn)弧型連鑄時鑄坯內(nèi)夾雜物在內(nèi)弧面積聚現(xiàn)象。

(2)鑄坯的冷卻均勻，凝固組織對稱性好。

(3)坯在凝固過程及在鑄機(jī)內(nèi)不受彎曲、矯直等外力的作用，鑄坯內(nèi)部不會有機(jī)械應(yīng)力引起的裂紋缺陷，且由于鋼水靜壓力較大，易于凝固補(bǔ)縮，所以立式連鑄適宜于澆注合金鋼及裂紋敏感性高的鋼種。

但是立式連鑄設(shè)備總高度大，由于鑄坯在垂直狀態(tài)凝固，設(shè)備總高度還要隨澆鑄坯斷面的增加和拉速度的提高而增大，鑄坯定尺愈長鑄機(jī)高度愈大，一般立式鑄機(jī)的高度比弧型連鑄機(jī)的高度大兩倍，澆鑄同類型斷面鑄坯，弧型鑄機(jī)只有立式鑄機(jī)高度的1/3。

如大型板坯或方坯鑄機(jī)的高度(澆鑄平臺到輸出輥道的上表面距離)在30m以上，一般較小斷面的立式鑄機(jī)高度也需20m左右，所以廠房高度很高或需將鑄機(jī)部分設(shè)備建在地坑中(中國唐山鋼廠一煉鋼車間的立式鑄機(jī)地坑深度為18m)。

因此立式連鑄的基建工程量大，廠房或地坑的建設(shè)費(fèi)用高。此外鑄坯的運(yùn)出較麻煩，一旦鑄造過程出現(xiàn)故障、鑄機(jī)只能停止工作。自20世紀(jì)60年代弧型連鑄機(jī)問世以來，立式連鑄機(jī)的建設(shè)基本上為弧型機(jī)替代。

澆鑄和鑄坯凝固全部過程都是在垂直狀態(tài)中進(jìn)行的連續(xù)鑄鋼|煉鐵類型。這種連鑄|軋鋼的中間罐、結(jié)晶器、二冷區(qū)、拉矯機(jī)、切割設(shè)備以及接受定尺鑄坯等一系列設(shè)備和操作均布置在一條垂直的中心線上(見圖1)。鋼水從中間罐注入結(jié)晶器后，初凝鑄坯經(jīng)二冷區(qū)加速凝固，由拉坯機(jī)以設(shè)定的拉速拉出，經(jīng)切割后，定尺鑄坯進(jìn)入翻鋼斗中，翻斗接受鑄坯后將鑄坯放至水平狀態(tài)由輸送輥道運(yùn)出(地坑式鑄機(jī)有提升機(jī)將鑄坯提至地坪面上后再由地面輥道輸出)，或者由翻鋼斗傾斜倒到斜式履帶運(yùn)輸機(jī)，由履帶運(yùn)輸機(jī)將鑄坯送到地面上由地面輥道輸出，再由拉鋼(或推鋼)機(jī)將鑄坯推到集中冷床上。

1—中間罐;2—結(jié)晶器;3—二冷區(qū);4、5—拉坯機(jī);6—切割設(shè)備;

7—翻鋼斗;8—坑下輸送輥道;9—提升機(jī);10—地面輥道