绪论
2020-03-03 23:07:23 来源：范文大全收藏下载本文
辽宁科技大学毕业设计论文
1.绪论
1.1连续铸钢工艺在国内外的发展情况
1.1.1 连续铸钢生产工艺在国外的发展情况
早在19世纪中期，英国的贝塞麦就提出了连续浇铸液态金属的设想，随后其他国家的科学家也进行了相应的研究，但是终因当时的科学技术水平低，限制了连铸的成功。现代连铸工艺的奠基人——S.荣汉斯提出并发展了结晶器振荡装置之后，才奠定了连铸在工业上应用的基础。1950年荣汉斯和曼内斯曼合作，建造了世界上第一台能浇铸5t钢水的连铸机。19世纪60年代后，连铸进入稳步发展时期。70年代以来，连铸生产技术围绕提高连铸生产率，改善铸坯质量，降低连铸能耗这几个中心课题，已经有了长足的发展。80年代连铸技术的进步，主要表现在对铸坯质量设计和质量控制方面到一个新的水平，已逐步实现连铸坯热送和直接轧制，由于这一新工艺能够大幅度地降低能耗，缩短生产周期，因而已成为目前连铸发展的主要方向。
1.1.2 连续铸钢生产工艺在国内的发展情况
中国是世界上开发和应用连铸技术较早的国家之一，上世纪50年代就进行过连铸方面的试验研究。进入20世界80年代末和90年代以来，宝山钢铁公司和鞍山钢铁公司分别在1989年和1990年投产了从日本引进的大型双流板坯连铸机。国家对发展连铸技术一直予以高度重视，大力发展连铸生产和建设成为我国钢铁技术发展的重要政策。
1.2连续铸钢生产工艺
1.2.1 连续铸钢生产工艺简介
连续铸钢与普通模铸不同，它不是把高温钢水浇铸在一个个钢锭模内，而是将高温高水连续不断地浇铸到一个或一组实行强制水冷带有：“活底”的铜模内。待钢水凝固到具有一定厚度的坯壳后，则从铜模的另一端拉出“活底”，这样铸钢坯就会连续从铜模下口被拉出来。这种使高温钢水直接浇铸成钢坯的新工艺，就是连续铸钢。它完全改变了在钢铁生产中一直占统治地位的“模铸—开坯”工艺，大大地简化了从钢水到钢坯的生产工艺流程。
1.2.2连续铸钢的工艺流程
连续铸钢的一般生产工艺流程，是由炼钢炉炼出来的合格钢水，经盛钢桶运送到浇铸位置，通过中间罐铸入强制水冷的铜模—结晶器内。结晶器是无底的，在铸入刚水之
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前，必须先装上一个“活底”，它同时也起引出铸锭的作用，这个“活底”就叫引锭链。铸入结晶器的钢水在迅速冷却凝固成形的同时，其前部与伸入结晶器底部的引锭链头部结在一起，引锭链的尾部则夹持在拉坯机的拉辊中，当结晶器内钢水升到要求的高度后，开动拉坯机，以一定的速度把引锭链从结晶其中拉出。为防止铸坯坯壳被拉断漏钢和减少结晶器中的拉坯阻力，在浇铸过程中既要对结晶器内壁润滑又要它做上下往返振动。铸坯被拉出结晶器后，为使其更快的散热须进行喷水冷却（二次冷却），通过二次冷却支导装置的铸坯逐渐凝固。这样，铸坯不断地被拉出，钢水连续地从上而铸入到结晶器，便形成了连续铸坯的过程。当铸坯通过拉坯机、矫直机（立式和水平式连铸不需矫直）后，脱去引锭链。完全凝固的直铸坯由切割设备切成定尺，经运输辊道进入后步工序。
1.2.3连铸炼钢生产主要设备技术水平
连续铸钢的设备实际上是包括在连铸作业线的一整套机械设备(如图1)。通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。
主体设备主要包括：浇铸设备—盛钢桶运载设备、中间罐及中间罐小车或旋转台；结晶器及振动装置；二次冷却支导装置（如在弧形连铸设备中采用的直结晶器时，需设顶弯装置）；拉坯矫直设备—拉坯机、矫直机、引锭链、托锭与引锭链存放装置；切割设备—火焰切割机与机械剪切机。
辅助设备主要包括：出坯及精整设备—辊道、推钢机、翻钢机、火焰整理机等；工艺性设备—中间罐烘烤装置、吹氩装置、脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；自动控制与测量仪表—结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。
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连续铸钢设备必须适应高温钢水由液态变成液—固态，又变成固态的全过程。其间进行比较复杂的物理与化学变化。显然，连续铸钢具有连续性强、工艺难度大和工作条件差的特点。因此生产工艺对机械设备提出了较高的要求，主要有
（1） 设备具有足够的抗高温的疲劳强度和刚度 （2） 制造和安装精度高 （3） 易于维修和快速互换
（4） 要有充分的冷却和良好的润滑 1.2.4连续铸钢的优缺点
连续铸钢的迅速发展，是因为它与传统的“模铸—开坯”工艺相比，具有下述优点： （1）简化了生产钢坯的工艺流程，节约大量投资。连续铸钢可直接从钢水浇铸成钢坯，省去了脱锭、整模、均热、开坯等一系列中间工序和设备。
（2）节省大量能源。多年来，世界能源危机有增无减，各国对降低能耗都十分重视，连续铸钢对节能有极其明显的效果。据日本资料介绍，钢的连铸能耗仅为模铸—开坯法的20.8~13.5﹪。
（3）提高了金属收得率和成材率。由于连铸从根本上消除了模铸的中注管和汤道的残渣的残钢损失，因而使钢水收得率提高。又因连铸钢坯没有热帽也不需切去7~8﹪的坯头，因而成材率也提高了10~15﹪，成本还降低了10~12﹪。
（4）连珠江生产钢坯的许多工序，头一到一个整机上进行这样为实现连续生产和采用计算机自动控制创造了有利条件，从根本上改变了工人在高温、多尘环境中工作的不良状况，极大改善了劳动条件，可提高劳动生产率近30﹪
（5）提高了钢坯质量。采用连铸方法可以合理地调节冷却条件，实现比较合理的冷却速度，使铸坯结晶过程稳定。内部组织致密，非金属夹杂的总量比同种钢种钢锭低20﹪左右。化学成分偏析及低倍组织缺陷等都减少了。还提高了金属的机械性能，改善了连铸坯的质量。
当然，连续铸坯工艺虽然是是一项先进的新技术，新设备，且发展速度很快，但是目前还存在一些问题：连铸工艺对钢水的要求比较高，无论是化学成分，钢水温度，还是对炼钢炉出钢时间与连铸机的配合，都有严格的要求；在实行多炉连浇的生产条件下，连铸机如何才能适应长期在高温条件下作业而不出事故，或一旦出现问题由怎样才能在
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短时间内排除，恢复正常生产；连铸的操作工艺有待进一步稳定，浇铸品种尚需扩大，浇铸板坯的某些缺陷有待改进，设备作业率和拉坯速度还必须提高等。
1.3连铸推钢机
1.3.1连铸推钢机的种类
推钢机是连珠设备中的一个重要的辅助设备。推钢机主要用于炉前坯料，通过推钢机输出动力，逐步向炉内推移，进行加热处理。推钢机的种类很多，常见的有齿轮齿条式、丝杠螺母式、曲柄连杆式、液压式等，还有的推钢机把齿轮齿条传动和液压传动相结合，形成了液压齿条式。它们各自有自身的特点，在不同的加热炉上发挥着各自的作用。
齿轮齿条式推钢机通过齿轮齿条的啮合传动把电机的旋转运动转变为齿条的直线运动，带动推杆进行推钢工作。其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身重量大。目前齿轮齿条式推钢机应用比较广泛。
丝杠螺母式和曲柄连杆式工作效率低，行程和推力较小，一般用于小型加热炉，新上加热炉一般很少采用。
液压式推钢机由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大， 自重轻，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制作、维护较困难。
根据钢车间使用的经验，推力在0.2MN以上时，一般采用齿条式推钢机较适宜。因为齿条式推钢机传动效率高，使用可靠，这是螺旋式推钢机无法比拟的。
1.3.2连铸推钢机的结构特点及工作原理 推钢机的结构(图2)特点：
机械型推钢机由电机、减速机及机械传动部分、壳体等组成，其主要特点是推行平稳，推力大，可推进双排坯料。液压型推钢机由液压油缸、液压泵站、平衡推杆及底座等组成。
液压推钢机的特点是：结构简单、推力大、造价低，也可推进双排坯料。机械式（齿轮齿条）推钢机制作成本及复杂程度远远高于液压推钢机，并且体积庞大笨重，噪音大，随机控制性能差；机械推钢机维护要比液压推钢机麻烦，一但出现故障必须停机待修；维护工作量及维护成本远远高于液压推钢机。液压推钢机在推力上远远高于机械式推钢机：同样功率的情况下两者的推钢能力要差好多倍，如果同样推动250吨钢坯，液压推 4
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钢机只需要55千瓦的驱动功率即可满足要求，但机械推钢机要达到200千瓦以上的驱动功率才能正常工作。
图2 推钢机结构
1.3.3 方案评价及选择
丝杠螺母式和曲柄连杆式工作效率低，行程和推力较小，一般用于小型加热炉，新上加热炉一般很少采用。液压式推钢机由液压缸直接推动推杆工作，结构简单，推力大， 自重轻，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液压系统制作、维护较困难。齿轮齿条式其工作可靠，传动效率高，推力和行程大，但设备自身重量大。目前齿轮齿条式推钢机应用比较广泛。
综上所述，采用齿轮齿条式推钢机最符合本次设计的要求。
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