G——钢包的容量,t;本设计取转炉公称直径120t。
?——质量系数,对要求严格的钢种?=10,要求较低的钢种?=16,一般取?=10~12。本设计取10。
12.2.2 铸坯断面
铸坯断面尺寸以其冷态时的尺寸表示,称为铸坯端面的公称尺寸。铸坯断面的形状和尺寸主要根据铸坯的用途来确定。本设计中的端面 (250mm×250mm)和(200mm×1500mm)。
12.2.3 拉坯速度
拉坯速度(简称拉速)以铸机每一流每分钟拉出的铸坯长度(m)来表示。
在一定的工艺条件下,为得到最好的经济效益,在寻求最佳拉速时,必须满足两个最基本的要求:一是铸坯出结晶器下口时具有一定的坯壳厚度,以防止过大变形和拉漏;二是铸坯内、外部质量良好。
拉速分为理论拉速和工作拉速。工作拉速应该小于最大理论拉速。本设计中只讨论其工作拉速。 在设计中常用以下经验公式计算工作拉速:
lV?f (12-1)
S式中 V——工作拉速,m/min; l——铸坯横断面周边长,mm; S——铸坯横断面面积,mm2
f——速度换算系数;相关数据参照表12-1
表12-1 拉坯速度换算系数 断面形状 小方坯 65~85 大方坯 55~75 板坯 55~65 圆坯 45~55 f 则利用上式可计算出工作拉速:
l2?(1500?200)?0.74m/min; 板坯:V1?f?65?S1500?200l2?(250?250)?1.20m/min; 大方坯:V2?f?75?S250?25012.2.4 冶金长度
铸坯在结晶器内首先凝固成一层坯壳,中心仍为液相,液相穴的深度是指钢水从结晶器液面开始到铸坯全部凝固完毕所走过的路程。铸机的冶金长度取决于铸坯的液相深度,一般情况下冶金长度等于或大于液相深度。因此,要决定铸机的冶金长度,实现必须确定铸坯的液相深度。
(1) 液相深度
22?D??200?板坯:L1?tV1???V1????0.74?11.84m;
2K2?25????
?D??250?大方坯:L2?tV2???V2????1.20?23.92m;
?2K??2?28?式中 D——铸坯厚度,mm;
L——铸坯液芯长度,m;
22V——工作拉速,m/min;
K——综合凝固系数,mm/min1/2,一般为24~30 mm/min1/2,为保险起见,板坯取较小值。
(2) 冶金长度
?D? L冶???Vma≈x液相深度
?2K?由上式可以看出,铸坯的液相深度与铸坯的厚度、拉速和冷却强度有关,当增加冷却强度时有助于缩短液芯长度。如果铸坯越厚拉速越大,则液相深度就越长,连铸机的长度也越长,就会增加经济投入。所以适当地选取拉速是减少成本的根本措施。
212.2.5 连铸机弧形半径
连铸机弧形半径是指铸机弯曲时的外弧半径,它是弧形连铸机的重要参数之一,它标志着连铸机的形式和可能浇铸的最大铸坯厚度范围。同时也直接关系到连铸机的总体布置、高度以及铸坯的质量。
弧形半径:(主要取决于铸坯的厚度) 板坯:R=kD=45×200=9000(mm)=9.0(m) 大方坯:R=kD=35×250=8750(mm)=8.75(m)
式中 k——系数,根据目前连铸机设计水平,k值在35~45波动,一般中小型铸坯取k=30~36,大板坯
取k=40~45,碳素钢取下限,特殊钢取上限。
D——铸坯厚度,mm。
12.2.6 连铸机的流数
连铸机的流数是指一台连铸机能同时浇铸铸坯的总根数。 板坯连铸机的流数: N板?G50??0.58 tFV?50?0.3?0.74?7.8G50??1.71 tFV?50?0.0625?1.2?7.8大方坯连铸机的流数:N方?式中 G——钢包容量,t;
t——钢包浇铸时间,min;
F——铸坯断面面积,m2;
V——该流铸坯的工作拉速,m/min;
?——铸坯密度,镇静钢取7.6~7.8 t/m3。
由于流数必须为整数,则本设计中板坯选择流数为1机1流,大方坯则选择1机2流。
12.3 连铸机生产能力的计算
12.3.1 连铸浇注周期计算
连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间:
T?t1?nt2 (12-2)
式中 T——浇注周期,min;
t1——准备时间,min,指从上一炉次中间包浇完至下一连铸炉次开浇的间隔;一般方坯为15~
38min,板坯25~45min;
n——平均连浇炉数,取为2; t2——单炉浇注时间,min。
单炉连浇时间按下式计算:
t2?G (12-3)
BD?VN式中 G——平均每炉产钢水量,t;
B——铸坯宽度,m; D——铸坯厚度,m;
?——铸坯密度,t/m3,取?=7.7;
V——工作拉速,m/min; N——流数。 代入数据得:
55?89.35min
1.5?0.2?7.7?0.74?155?113.24min 方坯:T方?t1?nt2?18?2?0.25?0.25?7.7?1.2?2板坯: T板?t1?nt2?25?2?12.3.2 连铸机的作业率
??T?T3T1?T2?100%?0?100% (12-4) T0T0式中 ?——连铸机年作业率,%;
T1——连铸机年准备工作时间,h;
T2——连铸机年浇注时间,h;
T3——连铸机年非作业时间,h,包括表12-2中各项; T0——年日历时间,8760h。
表12-2 连铸机非作业时间
项 目 年度大、中修 定期小修 更换结晶器 等 待 内部故障 外部故障 合 计
比例/% 3.5~4.5 5.0~6.0 2.5~3.0 2.5~3.0 2.5~4.0 3.5~4.0 20.5~24.5
时间/h 307~394 438~526 219~263 219~263 307~350 307~350 1797~2146
备 注
停产大修,更换和清洗部件等 辊子对中调整,铲除飞溅废钢,检修等
3~4h/次
洗完后,连铸机准备好等待钢水 包括漏钢在内的连铸机故障 炼钢炉,吊车和钢包等设备的故障
根据表12-2选取连铸机的年非浇注时间取为:1900h。 代入数据:
8760?1900???100%?78.3%
8760连铸机作业率一般为:小方坯连铸机60%~80%,大方坯连铸机60%~85%,板坯连铸机70%~85%。符合设计要求。
12.3.3 连铸坯收得率
计算式如下:
Y1?W1?100% (12-5) G Y2?W2?100% (12-6) W1W2?10%0 (12-7) G Y?Y1Y2?式中 Y1——铸坯成坯率,%;
W1——未经检验精整的铸坯量,t; G——钢水质量,t; Y2——铸坯合格率,%; W2——合格铸坯量,t; Y——连铸坯收得率,%;
连铸坯收得率一般按年统计。铸坯成坯率和合格率均可达98%左右。连铸坯收得率单炉浇注约96%,
两炉连浇约97%,三炉连浇约98%左右。
12.3.4 连铸机的理论小时产量
Q?60NBDV? (12-8)
式中 Q——连铸机理论小时产量,t/h;
B——铸坯宽度,m; D——铸坯厚度,m; V——工作拉速,m/min;
?——铸坯密度,t/m,取?=7.7; N——流数。
3
代入数据得:
板坯:Q板?60?1?1.5?0.2?0.74?7.7=102.57(t/h) 大方坯:Q方?60?2?0.25?0.25?1.2?7.7=69.3(t/h)
表12-3 各类连铸机的小时产量估计 铸坯断面/mm 圆坯:φ80~160 小方坯:802~1602 大方坯和工字梁坯:1602~3502 板坯:700×150~2600×300 10~35 90~180 60~200 120~350 8 2 每流能力/t·h-1 8~22 每台铸机能力/t·h-1 60~170 最多流数 8 12.3.5 连铸机平均日产量
A?1400
GnY (12-9) T式中 A——连铸机的平均日产量,t;
1400——一天日历的时间,min;
G——每炉的平均出钢量,t;
n——平均连浇炉数;
Y——连铸坯收得率,%; T——浇注周期,min。
代入数据得:
55?3?98%?2533.6 t/d
89.3555?3?98%?1999.1 t/d 大方坯:A方?1400113.24板坯:A板?1400
12.3.6 连铸机平均年产量