炼钢机械_连铸冷却及拉矫_连铸二次冷却设备
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14铸坯导向、冷却及拉矫装置
铸坯从结晶器下口被拉出时，表层仅凝结一层10～25mm的坯壳，为使中心部位仍为未凝固的钢液，为了顺利拉坯和加快钢液凝固及矫直，需设置铸坯的导向、冷却及拉矫装置。铸坯的导向、冷却及拉矫装置的作用是：
(1)对初凝铸坯进行直接喷水冷却，促使快速凝固，称为二次冷却。
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(2)对薄壳液芯的铸坯和引锭杆起支承导向作用，使其按正确轨道运行，防止铸坯鼓肚变形和裂纹。
(3)把弧形铸坯矫直，并在开浇前把引锭杆送入结晶器下口。
小方坯连铸机由于铸坯的断面小，冷却快，在钢水静压力作用下不易产生鼓肚变形，而且铸坯在完全凝固状态下矫直，故二冷支导及拉矫装置的结构都比较简单。
大方坯及板坯连铸机铸坯的断面尺寸大，在钢水静压力作用下，初凝坯壳容易产生鼓肚变形，而且在高生产率时，铸坯可能在液芯状态下矫直，因此在铸坯导向装置上需设置密排夹持辊，在拉矫装置上采用多辊多点矫直或连续矫直，结构较为复杂。
4．1 铸坯导向冷却及拉矫装置的构造
14。1．1小方坯连铸机
图14—1是德马克小方坯连铸机的铸坯导向装置的结构图。它只设少数夹辊和侧导辊，这是由于小方坯在浇铸过程中不易产生鼓肚的原因。夹辊支架用三段无缝钢管制成，I a段和I段用螺栓联接成一体，由上部和中部两点吊挂，下部承托在基础上。Ⅱ段的两端都支承在基础上。导向装置上有四对夹辊，五对侧导辊，十二个导板和十四个喷水环，都安装在弧形无缝钢管架上，管内通水冷却，防止受热变形。
导向夹辊用铸铁制作，下导辊的上表面与铸坯的下表面留有20mm的间隙，因此，夹辊仅在铸坯发生大的变形时起作用。为了适应浇铸不同厚度的铸坯，用垫片来调节夹辊的辊缝。十二块导向板与铸坯下表面的间隙为5mm。
在图14—1的右上方还表示了供水总管、喷水环管及导向装置支架的安装位置。在喷水环管上有四个喷嘴向铸坯喷水。供水总管与导向支架间用可调的支架联结，当变更铸坯断面时，可调节环管的高度，使铸坯表面和四个喷嘴的距离相同。
由于小方坯连铸机是在铸坯全断面凝固后再进行拉矫，且拉坯阻力小，所以，常用4～5辊拉矫机对铸坯进行拉矫。
图14—2是德马克公司设计的五辊矫直机。它由结构相同的二组二辊钳式机架和一个下辊及底座组成。前后二对为拉辊，中间为矫直辊，三个下辊7为固定位置上的从动辊，而二个上辊6是主动辊。
机架和横梁均为箱形焊接结构，内部通水冷却。上横梁上装有上辊和其传动装置，一端和机架立柱铰接，另一端与压下气缸的活塞杆铰接，由活塞杆带动可以上下摆动，使上辊压紧铸坯，完成拉坯及矫直任务。气缸是联结在一个可摆动的水冷框架上，框架下端铰接在机架的下横梁上。
上辊由立式直流电动机1，通过圆锥一圆柱齿轮减速机及传动链5驱动，实行无级调速达到需要的拉坯速度。第一对拉辊布置在铸机弧线的下切点上。在电动机伸出端装有测速发电机或脉冲发生器，供测速和控制前后拉辊同步运行，并测量拉坯长度。在减速机的二级轴上装有摩擦盘式电磁制动器，用以保证铸坯或引锭链在运行中停止在任何位置。链条的张紧程度可调节顶丝使减速机底座升降。
因拉矫机长时间处于高温辐射下工作，所以，除了机架、横梁通水冷却外，其它如上下辊子也采用内冷，两端轴承加水套防热，在减速箱内设水冷管等。
拉矫机的气缸由专用的空压机供气，输出的压力为1MPa，工作压力O．4～O．6MPa。空气压力是可调的，满足浇铸不同断面的需要。
图14—3是罗可普式小方坯连铸机，结构更为简单，在二冷区的上段不设支承导向装置，在二冷区的下段也只要简单的导板，使连铸机的维修工作量及费用相应减少。因为没有支导部件的妨碍，使铸坯在二冷区内受到均匀冷却，有利于提高铸坯质量。其拉矫机仅有3个辊子，一对拉辊布置在弧线的切点处，另一个上矫直辊在驱动装置的传动下完成压下矫直任务。
14．1．2大方坯连铸机
大方坯连铸机的二冷区各段应有良好的调整性能，以满足浇铸不同规格的铸坯。同时对弧要简便准确和便于快速更换。为了防止铸坯的鼓肚变形，在结晶器下口1．5～2m的二冷区域内，需设置有四面夹辊的导向装置。
图14—4是大方坯连铸机第一段导向装置的结构图。若干对夹辊1和侧导辊2给铸坯以支承和导向，防止铸坯的偏移。夹辊的箱体4通过滑块5支承在导轨6上，可从侧面整体拉出快速更换。在矫弯支点处设支承辊3，用以承受矫弯的力。辊式结构的主要优点是它与铸坯间的摩擦力小，但是受工作条件和尺寸限制出现辊子变形、轴承卡住不转，使工作不够可靠。为了提高辊子寿命，除了尽可能选用耐热性能高的优质合金钢(如铬钼钢)外，通常对辊子进行外部喷水冷却或内部通水冷却。
图14—5是另一种大方坯连铸机的导向装置。它由四根立柱组成一个框架结构，内外弧和侧面的夹辊支承在立柱的轴承内，轴衬的润滑油由辊轴的中心孔导入，这种导向装置由于刚性好，可有效地防止铸坯鼓肚变形和脱方。
在二次冷却区的下部，由于坯壳已经增厚，不易产生鼓肚变形，故不需设置密排夹辊只在铸坯下部配少数托辊即可。
大方坯连铸机的铸坯在导向装置内的运行阻力大于小方坯，因此拉矫装置应有较大的拉力。在铸坯液芯拉矫的情况下，辊子对铸坯的压力又不能太大，故采用较多的拉矫辊。四辊拉矫机是早期的结构最简单也是最基本的型式，它由辊子6、7、9、10组成(图14—6)。拉辊6、7布置在弧线之内，主要起拉坯作用，下矫直辊9兼有拉坯作用，铸坯矫直则由上拉辊6和上、下矫直辊10、9所构成的三点矫直来完成。上矫直辊10由偏心轴及拉杆11驱动，可上下运动。开浇时拉辊6、7夹住引锭杆向下运动，这时上矫直辊10停在最上位置，以便让引锭杆通过。待铸坯前端进入拉辊后，即开动上矫直辊10的压下机构，辊子10轻压引锭杆尾部，使引锭头和铸坯脱开。然后抬起辊子10让引锭头通过。当铸坯的前端到达辊子10时，辊子10重又压下，对铸坯进行矫直并迫使沿水平方向前进。辊子6、7、9用万向接轴5驱动，辊子10不驱动，用曲柄连杆机构或液压缸推动使其上下运动。
拉辊在弧形区内与连铸机垂直曲率半径一般为5°～10°，主要目的是为了下装大节距引锭链时能顺利进入拉辊，又可减少上矫直辊的工作行程，还可防止把矫直力传递到二冷
14．1．3板坯连铸机
板坯的宽度和断面尺寸较大，极易产生鼓肚变形，因此，自结晶器以下直至切割前的整个区域，均需予以支撑和导向。
我国某钢铁总厂的板坯连铸机上没有专门的拉矫机，而是拉辊分布于各个扇形段之中，矫直区内的扇形段采用多点矫直和压缩铸造技术。整个铸流导向装置分为支撑导向段和诱导装置两大部分，引导从结晶器出来的铸坯。同时，通过喷雾冷却，促使坯壳进一步生长、增厚，直至完全凝固。铸坯在引导过程中，首先通过支撑导向段把铸坯从直线状态(使用直结晶器)逐渐弯曲到一定的半径，然后通过单纯圆弧区的扇形段，再经过矫直区扇形段逐渐被矫直，最后通过直线区扇形段而被拉出连铸机(图14—8)。
支撑导向段位于结晶器和第一扇形段之间，通过快速更换台安装在连铸机上，以便在漏钢事故时，与结晶器一起由快速更换台快速进行更换。
铸流诱导装置对于从支撑导向段出来的铸坯进行导向、矫直、拉拔。诱导装置分为固定部分和更换部分。固定部分的设备是直接固定在基础上的。它包括支撑框架和基础框架等。更换部分的设备共有17个扇形段，其通过支撑框架或基础框架固定在基础上。
每个扇形段由辊子及其轴承支座，上、下框架，辊子压下、辊间隔调整装置，弹簧缓冲装置等构成，见图14—9。各扇形段辊子根据工艺要求可分为驱动辊、非驱动辊和分节辊三种。驱动辊1的一端通过中间法兰7与驱动装置相连接；而另一端安装回转接头，辊子中心有孔，冷却水经回转接头和孔对辊子进行内冷。
上、下框架2、6都是钢板焊接结构，分别安装着内弧侧和外弧的辊子及轴承座。此外，在上下框架上还安装着各种冷却水配管，给油脂配管、压下用液压缸
3、拔出(更换)用导轮
8、辊间隔调整装置
5、弹簧缓冲装置4等。下框架通过销子及斜楔10固定在支撑框架或基础框架上。在浇铸中，上、下框架皆通水进行冷却。
辊间隔装置的作用是将上、下辊子之间的开裆尺寸，通过远距离自动操作而调整到规定开口度的装置。
上框架在辊间隔进行调整时是上下升降的，当上下辊之间负荷超过限度时，弹簧缓冲装置的盘弹簧压缩，以保护设备不被损坏。
压下装置3是使上驱动辊升降的装置(用液压缸升降方式)。在开浇前3，4，5扇形段上的驱动辊压下液压缸压住引锭杆，防止引锭杆滑落；开浇时，拉出引锭杆，但当引锭头靠近辊子时就抬起来，不能压住铸坯；正常浇铸时也不压在铸坯上，驱动辊只是把与鼓肚力相平衡的驱动力传递给铸坯。
第6～17扇形段驱动辊压下用的液压缸用于拉拔引锭杆，在正常浇铸时，要用适当的压力压住铸坯，以增加铸坯的驱动力。
14．2 引锭杆及铸坯导向装置更换
14．2。1引锭杆
在连铸机开浇之前，引锭杆的头部堵住结晶器的下口，临时形成结晶器的底，不使钢水漏出。当钢水注入时，钢水和引锭杆头部凝结在一起(图14一l0)。当钢水的液位达到规定的高度的高度时，通过拉辊开始向下拉动引锭杆，此时钢水已在引锭杆的钩形头部凝固，铸坯随着引锭杆渐渐被拉出，经过二冷支导装置进入拉矫机后，引锭杆已完成了引坯作用，此时脱引锭装置把铸坯和引锭杆头部脱离，拉矫机
进入正常的拉坯和矫直工作状态。
在浇铸前，引锭头上放些废钢板、碎废钢等，并用石棉绳塞好间隙，使得铸坯与引锭头既连接牢固又有利于脱锭。
由于弧形连铸机上引锭杆必须通过弧形的二冷区，所以引锭杆制成可挠性弯曲的链式结构。引锭杆有大节距引锭杆，小节距引锭杆，刚性引锭杆三种。
14．2．1．1大节距引锭杆
图14—11表示大(长)节距引锭杆和自动脱钩的情况，由于其节距较长，所以引锭杆本身是弧形的，其外弧半径等于连铸机的曲率半径。当铸坯头部1经过拉辊2以后，上矫直辊下压到正常矫直位置，引锭杆第一段受到杠杆作用，自动和铸坯脱离。大节距引锭杆需有加工大半径弧面的专用机床，链的第一节弧形杆要有足够刚性和强度，以免脱坯时受压变形。
14．2．1．2小节距引锭杆
这种引锭链节距较小，只能向一个方向弯曲。如图14—12是板坯连铸机的引锭杆。它由主链节．
3、辅链节
4、引锭杆头连接链节1和尾链节5等构成链式结构。链节可加工成直线形，因而加工方法简单，得到了广泛应用。引锭杆的钩形头部与铸坯分离是用液压缸推动顶头向上使之脱钩。引锭杆头是合金铸钢材质。在引锭杆上还设有二冷区的辊缝测量装置2，浇钢时可边拉坯边进行辊缝测量。
引锭杆有几种基本宽度的引锭头，对应各种铸坯宽度可以使用定距块进行调整。
方坯连铸机用的小节距链式弓l锭杆见图14—13。为了满足浇铸多种断面的需要，只换引锭头而不换引锭链环。引锭链环为铸钢件，环节用销轴贯联。
14．2。1．3刚性引锭杆
在罗可普小方坯连铸机上还使用一种刚性引锭杆(见图14—13)，它是用整条钢棒做成的弧形引锭杆。当它引导铸坯走出拉矫辊后，即与铸坯脱钩，停放在出坯辊道的上方。在浇钢之前，先利用驱动装置把它送入拉辊，再由拉辊把它送至结晶器下口。
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