R10m十机十流方圆坯连铸机技术平台.docx
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R10m十机十流方圆坯连铸机技术平台
临沂华盛江泉管业有限公司
一套R10m十机十流方圆坯连铸机
技术平台
2013年01月
第一章 项目概述
1.项目概况
项目名称：
临沂华盛江泉管业有限公司
一套R10m十机十流方圆坯连铸机
建设地点：
山东省临沂市
根据临沂华盛江泉管业有限公司的生产规模和产品方案，转炉炼钢厂配置1座120t转炉，及一套R10m十机十流方圆坯连铸机。
2.总体设计原则
本次一套R10m十机十流方圆坯连铸机项目总体设计所遵循的主要原则是：
（1）以高起点、高标准、高效率为原则，确保将此项目建设成为具有国内先进水平，科技含量高、经济效益好、资源消耗少、人力资源优势得到充分发挥的现代化连铸生产线。
（2）合理选择生产工艺和技术。
对各生产环节的生产工艺附件进行严格、科学的论证，采用先进可靠的技术，现代化、高效化、实用型的设备配置，紧凑合理的总图布置，实现企业的最低成本和最佳的经济效益。
第二章 连铸工艺
连铸机工艺技术在连铸生产中起着至关重要的作用，本章就临沂华盛江泉管业有限公司一套R10m十机十流方圆坯连铸机的冶炼条件、产品大纲、金属平衡、主要工艺参数选择、厂房布置条件等工艺技术问题做了具体说明。
3.连铸机冶炼条件
表2—1炼钢系统主要工艺参数如下表
序号
项 目
单位
参 数
备 注
1
转炉公称容量
t
120
2
转炉座数
座
1
3
转炉平均出钢量
t
130
4
转炉最大出钢量
t
150
5
转炉平均冶炼周期
min
35
6
炉机配合
一对一配合
8
日均冶炼炉数
炉
41
9
连浇炉数
炉
≥12
10
有效作业天数
天
310
转炉年有效作业天数
11
单炉钢水浇铸时间
min
35
12
连铸年生产能力
万吨
～190
4.连铸产品大纲
断面：
方坯150mm×150mm、圆坯Ф150mm2、Ф160mm2，Ф180mm2预留Ф350mm2。
定尺长度：
6～12m；
表2—2参考产品大纲如下表
序号
钢种
代表钢号
铸坯产量（万吨/年）
生产比例（%）
1
优质碳素结构钢
HRB335、20#、45#
2
锅炉管钢
20G
3
石油管套管用钢
37Mn5、37MnV
5.连铸机主要工艺参数的确定
5.1机型
本台连铸机选用全弧形连铸机，多点矫直技术。
由于在连铸机的设计中采用了多点矫直技术，使铸坯的变形率得到了有效的控制，从而获得了较高的铸坯质量。
5.2基本弧形半径
连铸机的弧形半径是连铸机的重要参数之一，它的大小影响着铸坯的质量。
连铸机弧形半径的确定主要取决于浇注钢种与断面尺寸，同时与拉速及其生产能力也是相关的。
此方圆坯连铸机的弧形半径取R10m，按最大断面通过详细理论计算得出，固液两相区变形率和表面变形率满足工艺要求，则其他断面铸坯固液两相区变形率和表面变形率也满足工艺要求。
对本项目采取铸坯带液芯多点矫直方案。
初步选择弧形半径R10m多点矫直全弧型连铸机。
5.3铸机流数
5.3.1铸机流数
连铸机流数根据拉速、钢包允许的浇注时间及与冶炼炉有序配合、极好衔接进行计算和选择。
按一配一生产条件考虑（连铸机年产量190×104t/年），十流完全能满足生产需要，因此确定本铸机为一套十机十流铸机。
5.3.2铸机流间距
根据连铸机的产品大纲和设备选型情况确定本连铸的流间距为1500mm。
5-6流3100mm
5.4连铸机的拉速控制
为保证铸坯出结晶器时有足够的坯壳厚度，管式结晶器铜管长度选定为900mm，有效长度约为820mm。
5.4.1辊列布置
区号
辊子数
辊子直径
备 注
足辊区
1组
Φ100mm
四面夹辊
Ⅰ段
4组
Φ150mm
托辊，4组内弧夹辊
Ⅱ段
4组
Φ150mm
托辊，有2组内弧夹辊
Ⅲ段
3组
Φ150mm
托辊，有2组内弧夹辊
拉矫区
4组
Φ360mm
带上下辊
3.6.2二冷区布置
本台铸机根据生产钢种的需要设计为4个区，二冷区分布见下表：
表2—11二冷区布置表
序号
分区
位 置
冷却形式
1
0区
足辊区
全水
2
1区
辊列3#-6#辊
气雾
3
2区
辊列7#-8#辊
气雾
4
3区
辊列9#-10#辊
气雾
6.连铸生产工艺流程
6.1工艺流程图
切头切尾收集装置
钢包回转台
中间罐
二冷及导向
拉矫机
钢包称量装置
切前辊道
火焰切割机
切后输送辊道
出坯辊道
移钢机
引锭杆及其存放装置
结晶器
定径水口及快换+保护渣
结晶器整体更换
+外置电磁搅拌
+结晶器液面控制
气－水雾化冷却+末端电磁搅拌（预留）
钢包加盖装置
铸坯自动定尺切割
连续矫直
快速测温
滑轨冷床
热送辊道
出坯下线
中包称重
滑轨冷床
步进冷床
出坯下线
图2—8工艺流程图
7.连铸机主要工艺技术参数及设备特点
表2-22连铸机主要工艺参数及设备特点如下：
转炉公称容量
120t
转炉最大出钢量
150t
平均冶炼周期
35min
连铸机台数
1台
连铸机流数
10流
连铸机机型
全弧型多点矫直方圆坯连铸机
连铸机基圆半径
R10m
铸机设计机长
约28.5m
铸流间距
1500mm/3100mm
矫直方式
多点矫直
浇注断面mm2
方坯150×150
圆坯Ф150/Ф160
Ф180Ф350（预留）
浇铸钢种
优质碳素结构钢、锅炉管钢、石油管套管用钢
定尺长度
6m～12m
连铸机年产量
～190万吨/台
钢包回转台
直臂式；单臂承重300t；事故UPS驱动；附带液压驱动
钢包加盖装置；钢包称量装置及大屏幕显示
钢包浇注保护
长水口+氩气保护
中间罐形式
大容量中间包，对称布置，两个一组；
工作液面～850mm，工作容量～35t
溢流液面～900mm，溢流容量～38t
中间罐钢流控制
塞棒自动控制（湖南衡阳镭目）
中间罐车
高低腿式；承载80t；带液压升降、液压横移
中包到结晶器钢流保护
快换水口+浸入式水口
结晶器形式
抛物线型高效管式结晶器
结晶器铜管长度
900mm
结晶器润滑
保护渣
结晶器液面控制
铯源型液位检测（湖南衡阳镭目）
电磁搅拌
结晶器外置式电磁搅拌。
（预留凝固末端电磁搅拌）
结晶器振动
四连杆电动缸非正弦振动
二次冷却
分为4段，零段全水冷却，其余气-水雾化冷却
铸坯导向段
活动式
拉矫机
四机架多点矫直
机械拉速范围
0.35～4.2m/min
工作拉速范围
0.35～2.8m/min
切割方式
窄割缝高速火焰切割
切割介质
氢、氧气。
丙烷
切割前辊道
集中链传动
引锭杆形式
柔性引锭杆
送引锭速度
0.4～3.0m/min
引锭杆存放形式
侧存放
定尺方式
红外线定尺
切割后及输送辊道
集中链传动
出坯辊道
集中链传动
出坯方式
双侧出坯，出坯辊道+翻钢机+高位移（捞）钢机+滑轨冷床+步进冷床
出坯辊面标高
0.000m（根据轧钢确定）
浇注平台标高
＋10.100m
浊环回水
旋流井
铸坯清理
离线火焰清理
第三章 机械设备技术规格
8.钢包回转台
钢包回转台包括回转台本体（含称量及事故驱动）、钢包盖、钢包加盖机构、事故溜槽。
8.1钢包回转台本体
8.1.1功能说明
钢包回转台用于把钢包回转到或旋转出浇注位置。
钢包的加速、减速及定位通过PLC系统和行程开关来完成；同时，也可采用手动回转模式，便于现场操作和管理。
由于回转台设置了两个回转臂，因而可实现多炉连浇。
钢包回转台主驱动由电机减速机驱动、事故UPS驱动，附带液压驱动装置。
安装在回转台底座上。
钢包称重传感器安装在钢包回转台两个叉形臂上，并设有称重传感器热防护罩，保护称重传感器免受热辐射（传感器为高温型300度以上）。
钢包回转台采用自动定位控制。
同时也设置高速、低速、停车位转换开关，进行手动控制，方便操作。
回转台设置各种防护罩用于保护回转台结构免受钢水喷溅；同时设置爬梯和栏杆，用于工作人员检修设备及设备维护，保障工作人员安全。
8.1.2设备结构
钢包回转台本体主要部件：
机械部件包括：
基础锚固件、底座、回转臂、电机减速机驱动装置、联轴器、回转锁定装置、回转支承等设备；
称重装置包括：
称量箱（含耐高温传感器、支撑、限位、保护装置等）、接线盒、称重仪表、专用电缆、仪表电源线、仪表、变送器、大屏幕显示器等所有机械和电气仪表装置等。
辅助设备包括：
油脂分配器和液压阀块、设备管路、软管、接头及管夹（润滑、液压等管路）、保护罩等。
8.1.3技术参数
表3-1技术参数
结构型式
直臂式
承载能力
单侧300t
回转半径
5000mm
回转角度
±360°
回转速度
正常回转1r/min
回转驱动
电机-减速机变频调速驱动
电机功率
37KW
事故驱动
UPS驱动，附带液压驱动
称量精度
0.3%
称量额定超载能力
120%F.S
称量安全系数
150%
称量传感器
200t×4只／套，每台2套
称重最大耐高温
300℃
润滑站
干油泵
参数以最终设计为准
8.2钢包加盖机构
8.2.1功能说明
钢包盖的回转、升降均采用液压驱动。
配置两套钢包加盖装置，包盖单独控制。
钢包加盖装置用链条与钢包盖连接。
8.2.2设备结构
机械部件包括：
底座、立柱、悬挂臂等；
驱动机构包括：
包盖升降驱动装置、包盖旋转驱动装置；包盖旋转回转支承。
8.2.3技术参数
表3-2技术参数
包盖升降驱动方式
电液推杆
升降速度
～40mm/s
升降行程
～670mm
回转驱动方式
电机减速机
回转速度
0.7r/min
钢包盖旋转角度
～75度
参数以最终设计为准
钢包盖为圆型钢板焊接结构，上部设有吊耳，方便与钢包加盖装置进行连接，内部焊接锚栓，方便耐火材料的附着。
本套连铸机配置两个钢包盖。
8.3事故溜槽
采用钢板焊接结构，内砌耐火砖。
9.钢包长水口机械手
9.1功能说明
长水口机械手亦称钢包水口保护套管机械手，位于钢包长水口操作平台上，用于钢包水口至中间罐之间的长水口的安装。
长水口为耐火材料。
（钢包长水口甲方供货）
钢包长水口机械手上设有氩气管路，向长水口输送氩气，以隔绝钢流与空气的接触。
机械手主要由底架、转臂、操纵臂及液压套管托架等部分组成。
液压缸动力来源是铸机主液压系统。
9.2设备结构
长水口机械手主要部件：
机械部件包括：
底座、回转臂、水口操纵臂、手轮、水口装载环等；
驱动装置包括：
液压缸、减速机；
辅助设备包括、液压管线、连接软管、吹氩管等。
9.3技术参数
表3-3技术参数
数量
2套
形式：
半自动
长水口压紧方式
液压
旋转方式
减速器
摆动方式
手动
前后移动
手动
水口密封气体
氩气
参数以最终设计为准
10.中间罐
10.1功能与结构
中间罐采用钢板焊接结构，内部砌耐火砖。
罐体上设有吊耳，方便中间罐的吊动和检修更换；中间罐上设有挡块，方便中间罐盖在中间罐上的定位；同时，中间罐上设有加工好的安装面板，留有塞棒自动执行机构的位置，方便塞棒自动执行机构的安装。
10.2技术参数
表3-6技术参数
形 式
“L”形大容量中间罐
工作液面
～850mm
工作容积
35t
溢流液面
～900mm
溢流容积
～38t
水口个数
5个
水口间距
1500mm
参数以最终设计为准
11.中间罐盖
中间罐盖采用钢板焊接结构型式，焊有锚钩，便于耐火材料的固定。
中间罐盖上设置多个孔洞，有用于钢包水口注流、塞棒装置安装、预热烧嘴定位，测温、取样等。
12.定径水口快换装置
12.1功能和结构
定径水口快换装置用于浇注过程中定径水口的快速更换和塞棒故障时紧急切断钢流。
更换装置安装在中间罐底部水口处，更换定径水口时用手动夹持装置把一新的水口插进更换机构，推进液压缸将新水口推至浇注位，推出的旧水口用夹持装置取走。
塞棒出现故障或事故需紧急切断钢流时，用推进液压缸将一盲板推至水口位切断钢流。
图3—3定径水口快换装置
12.2主要部件
用于固定更换机构的法兰盘；
带旋转及推进液压缸的更换机构；
手动夹持装置；
液压控制单元。
12.3技术参数
表3-8技术参数
数量
10×2套快换结构，四支缸
形式
带有推进液压缸的快速更换装置
推进液压缸行程
300mm
液压介质供应
单独液压站
13.塞棒自动执行机构
13.1功能和结构
塞棒自动执行机构安装在中间罐体上，用于在浇注过程中控制中间罐至结晶器的钢水流量。
流量由结晶器液面控制系统控制。
本塞棒自动执行机构是整体式电动塞棒机构，由电动缸、滚珠丝杆、直线导轨等部分组成，结构紧凑，传动执行机构刚性好。
13.2技术参数
表3-9技术参数
数量
5×2套/每组中间罐
形式
数字电动缸、手动杠杆式
行程
120～150mm
推力
600kgf
控制精度
±1mm
响应时间
0.1s
最大动作速度
100mm/s
结晶器液面控制型式
铯源型
Ø塞棒控制采用数字式电动缸，直线精度±0.01mm；
Ø控制精度高，为±2mm；
Ø响应速度快，仅为0.1s；
14.中间罐烘烤装置
14.1功能和结构
主要部件有：
底座及框架、介质管道、烧嘴、助燃风机、电液推杆、电控箱、阀门。
14.2技术参数
表3-10技术参数
烧嘴数量
5个/套
燃气种类
转炉煤气
燃气压力
0.06～0.08bar
助燃方式
风机鼓风
预热温度
900～1100℃
预热时间
～90min
烧嘴点火
手动
烧嘴升降
电液推杆驱动
烧嘴摆动角度
～90°
控制类型
手动
参数以最终设计为准
15.溢流罐
溢流罐为钢板焊接的壳体结构，内部砌筑耐火材料；溢流罐两侧设有吊耳，方便吊运及清理。
16.事故罐
事故罐由钢板焊接而成，内筑耐材，最大盛钢量为一个中间罐满钢水的重量。
事故罐两侧设有吊耳，方便吊运及清理。
17.中间罐水口烘烤装置
17.1功能与结构
主要部件有：
支座、烧嘴、压缩空气和燃气管路。
中间罐水口烘烤介质为煤气。
17.2技术参数
表3-11技术参数
烘烤介质
转炉煤气
预热温度
～900℃
预热时间
～60min
18.中间罐车
18.1功能与结构
中间罐车位于钢包回转台下面，操作平台上，由两条钢轨支撑。
中间罐车主要机械部件：
带提升框架的移动车架、连接梁、防溅挡板、保护罩、平台、栏杆等。
中间罐车驱动装置包括：
电机、减速机、车轮组、横向调整液压缸、提升液压缸、介质拖链等。
中间罐称量装置包括：
称重传感器、耐高温电缆、大屏幕显示等。
辅助设备包括：
液压管线、阀块、控制阀台等。
18.2技术参数
表3-12技术参数
型式
高低轨式
承载能力
～80t
行走机构
行走驱动装置
变频电机+减速器驱动
行走驱动电机功率
7.5KW×2
行走速度
2～20m/min，变频可调
升降机构
升降驱动型式
液压缸（一组4个）
升降行程
～400mm
升降速度
20mm/s
升降控制
同步马达
横移机构
横移驱动
液压缸，每车2个
横向微调行程
±70
横移调整速度
～3mm/s
称重传感器
称量精度
0.3%
称量额定超载能力
120%F.S
称量安全系数
150%
称量传感器
100t×2只／套，每台2套
称重及大屏幕显示
能源介质供给方式
拖链
参数以最终设计为准
19.结晶器及罩
19.1功能与结构
结晶器主要部件：
铜管、内外水套、足辊、喷淋水环、结晶器对弧样板（配套供应）。
19.2技术参数
表3-13技术参数
结构形式
抛物线型高效管式结晶器（卡紧式上法兰密封，具备在线更换上法兰密封圈条件）
弧形半径
R10m
铜管形式
抛物线型结晶器
铜管材质
磷脱氧铜（内表面镀铬）
铜管长度
900mm
浇注断面
150mm×150mm，Ф150mm2、Ф160mm2、Ф180mm2
冷却壁厚
150mm×150mm≥13m没
水 缝
3.5～4m
水 压
≥1.1MPa
水 速
7～12m/s
内水套形式
不锈钢
足辊辊子数
1组
足辊辊径
Φ80mm
足辊冷却方式
水喷淋冷却
液面控制
塞棒控制
参数以最终设计为准（设计时尽量考虑与2号机共用）
19.3结晶器罩
结晶器罩位于中间罐的下面，结晶器上部，用来保护结晶器免受中间罐移开期间流出钢水损坏。
主要部件有：
活动罩、固定罩。
结晶器罩为焊接结构，两侧设有吊耳，方便吊运和安装。
结晶器固定罩为每两流共用一个，活动罩为每流一个。
20.结晶器外置式电磁搅拌装置
20.1功能与结构
电磁搅拌装置由以下几部分组成：
电磁搅拌器（或称电磁搅拌线圈）；
电控系统：
包括供电部分（变压器、及低压配电等）、变频电源部分、远程监控操作部分；冷却水系统。
为保证用户的正常使用，需备用一面电磁搅拌控制柜。
一个线圈
20.2技术参数
表3-15技术参数
容量
～280kVA
输入频率
工频，50Hz
输出频率
低频，3～12Hz
最大输出电流强度
～500A
系统功率因数
≥0.9
线圈冷却方式
水冷
设备以最终供货商的说明和参数为准，具备生产工艺要求。
20.3电磁搅拌器电控系统（配成套变压器）
表3-16电控系统技术参数
型号
DJKX-470kVA
输入电压
三相415V，50Hz
输出电流
0-650A（以1A为单位0～650A连续可调）
频率：
1-6Hz（步长0.05Hz1～6Hz连续可调）
波形：
正弦波
冷却方式：
强迫风冷
控制方式
SPWM载波——正弦波脉宽调制
载波频率
最高可达20kHz
操作方式
远程、自动及就地控制
上位机数量
2台
设备以最终供货商的说明和参数为准
21.末端电磁搅拌装置（预留，本次不供货）
因此，需要末端电磁搅拌装置沿铸机半径方向和浇注方向有调整空间。
21.1技术参数
表3-17技术参数
铸坯断面
通用
磁场形态
旋转磁场
运行方式
交替（交替和间歇的时间可自行设定）
冷却方式
搅拌器采用一次外水直冷方式
单台冷却水流量
28m3/h
电压
415V
电流
650A
频率
5-16Hz
单台视在功率
467kVA
单台功率
138kW
22.结晶器液面检测
22.1结构和功能
结晶器液位检测由以下部分组成：
放射源、测器、位处理仪表。
结晶器液位检测与塞棒自动执行机构通过电控系统联接，可实现结晶器液位检测与自动控制、铸机恒拉速等功能。
图3—16结晶器液位检测系统
系统采用同位素铯137（Cs137）作为放射源，BGO晶体作为接受器。
铯137放射源通过保护壳体的狭缝以较稳定的速率发射射线粒子，射线粒子通过结晶器内的钢水被探测器接收。
下图为结晶器液面检测控制流程图
图3—17结晶器液面检测控制流程图
22.2技术参数
表3-19技术参数
放射源
Cs137
放射源活度
2～9mCi
测量范围
0～100mm
测量精度
±1mm
响应时间
0.05s
输出信号
4～20mA
23.结晶器非正弦电动缸振动装置
23.1功能及结构
结晶器振动装置主要由电动缸、振动台架、PLC，伺服缸等部分组成。
23.2技术参数
表3－20结晶器外弧非正弦振动系统主要技术参数表
驱动方式
电动缸
振 幅
0～±6mm，可在线调整
振动频率
0～300次/min，可在线调整
振动曲线
非正弦振动曲线
24.二冷导向装置
24.1功能与结构
导向段主要由以下部分组成：
导向辊底座、外弧托辊、内弧夹辊、冷却水配管、润滑配管。
24.2技术参数
表3-21技术参数
区号
辊子数
辊子直径
备 注
足辊区
1组
Φ80mm
四面夹辊
Ⅰ段
4组
Φ150mm
托辊，有4组内弧夹辊
Ⅱ段
4组
Φ150mm
托辊，有2组内弧夹辊
Ⅲ段
3组
Φ200mm
托辊，有2组内弧夹辊
24.3主要特点
25.二冷喷淋装置
25.1功能与结构
主要由以下部分组成：
喷嘴、喷淋管（I段、Ⅱ段、Ⅲ段含压缩空气管路）、配水盘、喷淋管安装架。
喷淋装置由以下4段组成。
O段：
为结晶器下的足辊区；
I段、Ⅱ段、Ⅲ段：
分布在结晶器与拉矫机之间。
O段：
采用水喷嘴；
I段、Ⅱ段、Ⅲ段：
每段的喷嘴是安装在各段机架上，水管上靠近铸坯的一侧装有气-水喷嘴。
每段喷淋水均有独立的供水调节回路供至主配水管，由配水管统一供水。
技术参数
表3-22技术参数
铸坯断面
150mm×150mm、Ф150mm2、Ф160mm2、Ф180mm2
冷却形式
全水+气-水雾化冷却
喷淋装置段数
4段
喷嘴形式
零段水喷嘴，I段、Ⅱ段、Ⅲ段气-水喷嘴
26.拉矫机
26.1功能与结构
拉矫机主要有以下部件：
机架、拉矫及脱锭辊、液压缸、驱动电机、减速器、隔热罩、设备本体冷却水、润滑配管。
拉矫机用于输送引锭杆，并从结晶器拉出引锭杆和热坯，以及根据最小临界应力对热坯进行多点矫直。
最后一组机架的上辊为脱锭辊，当引锭杆至脱锭位时，脱锭辊压下，使铸坯与引锭杆分离。
26.2技术参数
表3-23技术参数
矫直方式
多点矫直
机架形式
四机架
辊子直径
Φ360mm
拉矫机驱动形式
交流变频电机
压紧臂驱动形式
液压缸
拉矫机冷却
电机、减速器、机架、液压缸、辊子、轴承座通水冷却
轴承润滑
采用油气润滑（自动）
辊子圆周速度
约0.35～3.5m/min
拉矫机为焊接钢结构。
26.3脱引锭装置
26.3.1功能与结构
脱引锭装置主要由脱锭辊、摆动支架、液压缸、液压配管等部件组成。
脱引锭装置安装在末位拉矫机与切前辊道之间。
表3－24 脱引锭装置主要技术参数表
序号
项 目
参数
1
数量
1套/流
2
结构型式
液压缸驱动
3
液压缸数量
1个/流
27.切割前辊道
27.1功能与结构
每流切前辊道由个辊子组成，由一组电机、减速器传动，辊子为链条集中传动。
主要部件有：
辊子；轴承座；辊道框架；电机减速机传动装置；链轮、设备本体冷却水配管。
27.2技术参数
表3-25
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