水平炉结晶器剖析.doc

2009年度科技计划项目 节能型水平连铸炉结晶器的研发 可行性研究报告 芜湖众源金属带箔有限公司 二○一〇年 目 录 一、项目概述 3 二、立项的背景和意义 3 三、研究内容 5 四、预期目标 9 五、年度分阶段计划安排 9 六、研究人员 10 七、经费概算 11 八、项目的风险分析 13 一、项目概述 《节能型水平连铸炉结晶器的研发》项目是结合国际国内先进水平连铸的技术上进行开发的。本产品是一种。水平连铸是国际上70 年代后期发展起来的新技术,它与常规的立式和弧形连铸相比有许多优点.水平连铸机的设备比弧形连铸机轻高度低适合于小厂的技术改造。 由于水平连铸的结晶器成水平布置,钢水在结晶器内的静压力低避免了铸坯鼓肚,水平连铸的中间罐和结晶器之间是密封连接的有效地防止了钢流二次氧化;铸坯清洁度高其夹杂含量一般仅为弧形坯的1/81/16,故铸坯质量好,利于浇含易氧化元素的合金钢等钢种和小断面优质钢坯铸坯;水平连铸不需矫直,所以可浇注弧形连铸机不能浇注的裂纹敏感的特殊钢 种。 水平连铸机几乎可以连铸所有的目前发展水平连铸机的三大关键技术:即分离环、结晶器和拉坯机构已得到解决,影响水平连铸坯质量的拉程冷隔缺陷和夹杂物聚集在上表面附近的问题,中心疏松、中心偏析等这些缺陷与立式、弧形连铸机相比并不严重。现有的技术措施（中间包加热控制钢水温度、结晶器及二冷段电磁搅拌、结晶器及二冷段的控制冷却技术等）已能减轻这些缺陷对水平铸坯的危害。为此水平连铸机很早就受到了国内有关方面的重视。国内已有许多连铸机生产圆管坯、方坯、矩形坯等。水平连铸机继立式立弯式和弧形连铸机 之后即将成为第四代连铸机而广泛发展起来，因此有资料称它是连铸机的未来。我国能源消耗高、浪费大的原因在于粗放型的增长方式。要大幅度提高能源利用效率，必须从根本上改变单纯依靠外延发展，忽视挖潜改造的粗放型发展模式，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化道路，努力实现经济持续发展、社会全面进步、资源永续利用、环境不断改善和生态良性循环的协调统一。 。水平连铸使用的有芯工频感应熔化炉具有加热速度快、热效率高、金属烧损少、熔化质量容易控制、操作方便、劳动条件好投资少、操作方便，特别是在熔炼和连续浇铸成型时金属液面与空气接触少，氧化几率小，便于控制铸坯的氧含量等优点，是众多有色金属企业熔铜设备的首选炉型之一。广泛用于水平连铸熔化紫铜。水平连铸炉体采用有芯工频感应加热炉和保温炉构成，熔化炉连续长期作业，每次筑炉费用大，烘炉周期长，因此如何保证捣打炉衬的强度，确保耐火材料的烧结组织，并实现一次性启炉成功，有效提高炉龄，是增加企业经济效益有重要作用。 (1)结晶器的结构与正确设计。结晶器是连铸的核心部件，水平连铸中结晶器铜套进口处受静压大，及拉坯特殊型式引起流呈漩涡运动，因而使凝固传热密度高度集中于结晶器前端，它又是多种特殊材质在高温下工作的组合体，热胀设计比较复杂。(2)结晶器铜套入口初生态坯壳形成处受到中间包内静压力的作用，而且由于拉坯的振荡动作引起此处形成剧烈的漩涡运动，因而热传导主要集中在铜套前端，在距分离环200mm长度内，热传导量占了结晶器总传热量70～80％。因此，水平连铸结晶器采用多段多级式比较合适，即前段采用铍铜套，后段采用石墨套；前段倒锥度较大，后段倒锥度较小。由于石墨有自润滑性能，铍铜套一般均小于 200mm，所以拉坯阻力较小。 前段铍铜套的热流密度平均为1.5～1.6MW/m2，在分离环附近可达3.7～4.4MW /m2，而石墨套只有0.7MW/m2。 水平连铸结晶器平均凝固系数较弧形铸机要大，水平连铸结晶器后段石墨套较长，铸坯出结晶器后 坯壳较厚(大约12～15mm)，铸坯表面温度1300℃左右，所以铸坯出结晶器后不需要再继续喷水。这样不但铸坯冷却均匀、质量高，而且简化了连铸二次冷却喷淋系统及其相应的水处理装置(3)中间包与结晶器密封联接——分离环，此联接部位既要“密封”，实现“密封浇铸”，又要作为凝固的起点“人工液面”。如只采用一般的耐火材料进行密封，容易被侵蚀形成“倒喇叭口”而无法拉出铸坯。此部分材质既要经受得起高温冲击，还要容易加工，才能使它与结晶器铜套严密配合。 ()拉坯方式及其驱动。由于中间包与结晶器联成一体，一般采用铸坯振荡方式，即铸坯作拉一 停一推一停或拉一推一拉一推的动作，使铸坯向前运动。一般每分钟100～200次，反推量的精度要控制到0.1mm。拉坯方式及其驱动，直接影响铸坯质量与连铸工艺正常进行。 和其它类型相比， 开 始 结 束 设计 2009年1月 2009年5月 材料选择 2009年6月