钒钛钢铁资源综合利用项目初步设计第2分册连铸设施.doc

XX钢铁（集团）公司XX钒钛资源综合利用项目初步设计第六卷 炼钢及连铸第二册 工程设计说明第二分册 连铸设施XX钢铁（集团）公司XX钒钛资源综合利用项目初步设计第六卷 炼钢及连铸第二册 工程设计说明第二分册 连铸设施卷目次 第一卷 总论 XXXX 第二卷 原料场 XXXX 第三卷 烧结 XX院 第四卷 焦化 第五卷 炼铁 XXXX 第六卷 炼钢及连铸 XXXX 第七卷 热轧 XXXX 第八卷 机械修理设施 XXXX 第九卷 检化验设施 XXXX 第十卷 仓贮设施 XXXX 第十一卷 供配电设施 XXXX 第十二卷 中央水处理设施 第十三卷 废水处理设施 XXXX 第十四卷 自备电厂 XXXX 第十五卷 空压站 XXXX 第十六卷 氧气站 XXXX 第十七卷 煤气设施 XXXX 第十八卷 电讯设施 XXXX第十九卷 信息化管理系统 XXXX 第二十卷 铁路信号 XXXX 第二十一卷 全厂管网及总图设施 XXXX 第二十二卷 办公及生活设施 XXXX本卷为第六卷 炼钢连铸册目次第一册 总论 第二册 工程设计说明 第一分册 炼钢设施 第二分册 连铸设施 第三分册 公辅设施 第四分册 自动化设施 第三册 环护、消防、安全与工业卫生 第四册 能源评价及投资概算 第五册 主要设备表 第六册 附图 本册为第六卷炼钢连铸的第二册工程设计说明的第三分册公辅设施。 本册目次1 概述12 生产规模及产品大纲22.1 生产规模22.2 产品大纲22.3 板坯规格53 连铸机机型及主要工艺参数63.1 连铸机机型63.2 连铸机基本半径63.3 浇铸速度63.4 铸机长度63.5 连铸机辊列设计73.6 切割工艺参数计算114 连铸机主要性能参数115 连铸机生产能力125.1 冶炼及精炼条件125.2 钢水供应条件125.3 准备时间125.4 浇铸时间135.5 连浇炉数135.6 金属收得率145.7 连铸机作业率175.8 连铸机生产能力185.9 连铸机与冶炼工序生产节奏匹配216 连铸机技术装备水平246.1 回转台上钢水罐可倾斜3°256.2 结晶器液位自动控制装置256.3 结晶器液压振动技术256.4 动态二冷控制技术266.5 动态轻压下技术277 保护渣及耐火材料297.1 保护渣297.2 耐火材料298 车间工艺布置及流程348.1 车间组成348.2 工艺布置368.3 工艺流程369 板坯连铸车间主要工艺设备能力计算409.1 起重机409.2 中间罐数量449.3 板坯冷却精整能力4610 主要技术指标、原材料及动力消耗指标和劳动定员表4810.1 主要技术指标4810.2 主要原材料、动力消耗指标4910.3 劳动定员表5011 连铸设备5211.1 连铸机平台上主要设备5211.2 结晶器及二冷段设备5511.3 后区设备5811.4 板坯清理区设备6611.5 中间罐维修区设备6611.6 吊具及其座架6811.7 流体系统·······························································681 概述XX钢铁（集团）公司XX钒钛资源综合利用项目的主要内容包括原料场、焦化、烧结、炼铁、炼钢、连铸、热轧、石灰焙烧八个主体单元以及配套的全厂公辅设施。本项目按高炉转炉热连轧的传统钢铁生产流程设计，建设规模为年产热轧钢板产品373.3万t，其中热轧商品卷173.3万t，平整分卷钢卷200万t。本项目初步设计共分二十六卷，本册为第六卷（炼钢连铸）第二册（工程设计说明）第二分册（连铸设施）。本项目炼钢、连铸工程的建设规模为年产钒渣16.4万t、钢水390.67万t，生产合格板坯380.9万t，向2050mm热轧厂供坯。炼钢、连铸车间配置的主要工艺设备有：铁水脱硫装置：2套200t提钒转炉：1座200t炼钢转炉：2座在线吹氩喂丝站：2座LF精炼炉： 2座RH装置： 1座单流1930mm板坯连铸机 1台双流1650mm板坯连铸机 1台本册的主要设计内容是连铸工艺设施，有关炼钢工艺设施，公辅设施，自动化设施，环保、安全、消防及能源评价与工程概算等方面的内容请参见本卷的其他分册。2 生产规模及产品大纲2.1 生产规模1台单流1930mm板坯连铸机年产合格板坯144.742万t，1台双流1650mm板坯连铸机年产合格板坯236.158万t，整个连铸车间年生产合格板坯380.9万t，全部供2050mm热带钢轧机。2.2 产品大纲板坯连铸机生产钢种及产量比例见表2-1，代表钢号目标化学成分见表2-2。表2-1 板坯连铸机生产钢种及产量序号浇铸钢种代表钢号执行标准比例(%)产量(t)1碳素结构钢Q195Q235GB/T700-200693428102优质碳素结构钢08、08Al、1040GB/T699-199925.59712953低合金高强度结构钢Q295Q460、Q550GB/T1591-2008197237104高耐候结构钢集装箱板Q295GNH、Q295GNHL、Q345GNH、Q345GNHLQ295GNHJ、Q345GNHLJ、Q245NHYJGB/T4171-2008GB/T18982-200341523605高层建筑结构用钢Q235GJ、Q345GJYB 4104-20001.5571356管线钢S290-S555（X120）GB/T14164-2005103809007锅炉及压力容器用钢Q245R、Q345R、Q370RGB713-200851904508桥梁用结构钢Q235qQ345qGB/T7144.51714059船体用结构钢A、B、D、A32、A36GB712-2000311427010超低碳钢IF1764753011热轧双相钢等DP、MP、MS1.557135合计1003809000表2-2 代表钢号目标化学成分序号钢 号化学成分(%)CSiMnPSVTiCrNiCu1Q1950.060.12 0.300.250.50 0.045 0.050 0.30 0.30 0.302Q215A0.090.15 0.300.250.55 0.045 0.050 0.30 0.30 0.303Q235B0.120.20 0.300.30.70 0.045 0.045 0.30 0.30 0.304080.050.120.170.370.350.65 0.035 0.035 0.25 0.25 0.25508Al0.050.12 0.030.250.65 0.035 0.040Als0.0150.065 0.10 0.25 0.256100.070.140.170.370.350.65 0.035 0.035 0.15 0.25 0.257450.370.450.170.370.500.80 0.035 0.035 0.25 0.25 0.258Q295A 0.16 0.550.801.650 0.045 0.0450.020.150.020.2Nb0.0150.069Q345A 0.20 0.551.001.60 0.045 0.0450.020.150.020.2Nb0.0150.0610Q420B 0.20 0.551.001.70 0.040 0.0400.020.200.020.2 0.40 0.70Nb0.0150.0611Q460C 0.20 0.551.001.70 0.035 0.0350.020.200.020.2 0.70 0.70Nb0.0150.0612Q295GNH 0.120.200.400.200.600.070.15 0.035RE 0.15 0.100.250.5513Q295GNHL 0.120.100.400.200.500.070.12 0.035RE 0.150.300.650.250.500.250.4514Q345GNH 0.120.200.600.500.900.070.12 0.035RE 0.15 0.030.250.5015Q345GNHL 0.120.250.750.200.500.070.15 0.035RE 0.150.301.25 0.650.250.5516Q295GNHJ 0.120.200.400.250.550.070.12 0.030 0.0300.250.5017Q345GNHJ 0.120.250.750.200.500.070.12 0.0300.301.25 0.650.250.5018Q245NHYJ 0.14 0.55 1.50 0.030 0.030Mo 0.300.801.300.150.4019Q235GJ 0.20 0.350.601.20 0.020 0.010Als 0.01520Q345GJ 0.20 0.55 1.60 0.020 0.0100.020.150.010.10Nb 0.0150.060Als 0.01521S290 0.20 0.35 1.20 0.025 0.01522S320 0.20 0.35 1.40 0.025 0.01523S390 0.20 0.40 1.40 0.025 0.01524S450 0.20 0.40 1.45 0.025 0.01525S555 0.20 0.40 1.85 0.025 0.01526Q245R 0.20 0.350.501.00 0.025 0.015Alt 0.02027Q345R 0.20 0.551.201.60 0.025 0.015Alt 0.02028Q370R 0.18 0.551.201.60 0.025 0.015Nb 0.0150.0529Q235q 0.20 0.300.400.70 0.035 0.03530Q345q 0.20 0.601.001.60 0.035 0.03531A 0.21 0.50 2.5C 0.035 0.03532B0.21 0.350.801.20 0.035 0.03533D 0.21 0.350.601.20 0.035 0.035Als 0.01534A32 0.18 0.500.901.60 0.035 0.0350.050.10 0.20 0.20 0.40 0.352.3 板坯规格2.3.1 板坯尺寸（冷态）板坯厚度：230mm、250mm（车间产量按230mm计算，连铸机具备生产厚度250mm板坯的能力）板坯宽度：9501930 mm板坯长度：900011000mm（定尺坯）45005300mm（少量短尺坯）最大坯重：38.1t/块2.3.2 按规格划分的板坯量及比例板坯连铸机生产的板坯规格、产量及比例见表2-3。表2-3 板坯连铸机生产的板坯规格、产量及比例宽度范围（mm)950110011001300130015001500170017001930合计代表宽度 (mm)10001200140016001800比例（）9.522.530.023.015.0100合计（t）361855857025114270087607057135038090002.3.3 板坯公差及要求厚度公差：± 5mm宽度公差：± 15mm长度公差：± 30mm横断面楔形： 3mm翘曲： 40mm（定尺坯） 20mm（短尺坯）镰刀弯： 4mm/m，max. 40mm（定尺坯） 20mm（短尺坯）3 连铸机机型及主要工艺参数3.1 连铸机机型目前世界上大型板坯连铸机采用的机型主要是垂直弯曲型、全弧型，两种机型各有特长，随着连铸技术的发展，都得到了广泛应用。近年来国内外新建的板坯连铸机几乎都采用了垂直弯曲型连铸机。垂直弯曲型连铸机的优点是：具有一定长度的垂直段，有利于大型夹杂物上浮，特别有利于生产对夹杂物控制严格的钢种，同时直结晶器加工较容易。但板坯存在由直变弯及由弯变直的过程，设计上必须充分考虑弯曲区与矫直区坯壳的总变形率，以确保板坯质量。综合国内外板坯连铸机机型发展趋势，并结合本工程产品方案对板坯产量和质量的严格要求，确定2台板坯连铸机均采用垂直弯曲型机型。为了严格控制板坯在弯曲与矫直时的总变形率，2台连铸机都采用连续弯曲、连续矫直技术。3.2 连铸机基本半径连铸机基本半径主要取决于板坯厚度、钢种。参照国内外同类板坯连铸机设计与生产实践经验，并根据连铸机生产板坯的厚度、钢种，确定2台板坯连铸机基本半径为9500mm，基本半径与板坯厚度比为38，完全可以满足高质量板坯的生产要求。3.3 浇铸速度根据实际生产经验，将板坯连铸机生产的钢种分为低碳钢（简称A类钢），包晶钢及低合金钢（简称B类钢），中碳钢（简称C类钢）共三大类。不同钢类、不同板坯厚度的浇铸速度见表11和表12。3.4 铸机长度连铸机长度取决于铸坯的液相深度。铸坯的液相深度是指从结晶器液面到铸坯全部凝固为止的长度，连铸坯液相深度主要取决于铸坯厚度、最大拉坯速度及所浇铸钢种对应的凝固系数。连铸坯液相深度计算结果见表3-1。表3-1 连铸坯液相深度序号钢 种厚度（mm）设计最大拉坯速度（m/min）凝固系数（mm/min1/2）液相深度（m）1低碳钢2301.8026.537.2882中碳钢2301.4025.032.5863包晶钢及低合金钢2301.3525.031.4234低碳钢2501.4026.534.2655中碳钢2501.1525.031.6256包晶钢及低合金钢2501.1025.030.250根据液相深度计算及辊列排布结果，确定连铸机长度为37.957m。3.5 连铸机辊列设计根据辊列排布计算及优化，板坯连铸机辊列见图3-1所示。辊列计算的各种铸坯变形率结果见图3-2和图3-3，计算条件为铸坯断面230mm、250mm，拉坯速度分别为1.8 m/min、1.4m/min。图3-1 板坯连铸机辊列配置图图3-2 铸坯变形率（I）图3-3 铸坯变形率（II）3.6 切割工艺参数计算铸坯切割工艺参数计算结果见表3-2。表3-2 铸坯切割工艺参数计算结果板坯断面(mm)工作拉速(m/min)切割速度(mm/min)切割周期(s)切割行程(mm)最短切割长度(mm)230×9001.60350113.730323277230×15001.30350165.135783813230×16001.40350173.740534340230×19301.25350202.042084474250×9001.40 300129.0 3010 3223 250×15001.25 300189.0 3938 4186 250×16001.20 300199.0 3980 4221 250×19301.10 300232.0 4253 4490 从计算结果看出，切割机可以满足切割正常定尺的板坯。 4 连铸机主要性能参数连铸机主要性能参数见表4-1。表4-1 连铸机主要性能参数序号项 目 名 称单位1930连铸机1650连铸机1连铸机台数台112连铸机流数机流1-12-23流间距mm65004连铸机机型垂直弯曲型，连续弯曲、连续矫直5连铸机基本半径mm95006结晶器长度mm9007有效垂直段长度mm27008工作拉速m/min1.11.41.151.69送引锭杆速度m/minMax. 5.010铸机长度mm3795711引锭杆装入方式下装12铸坯冷却方式水冷 + 气水冷却13铸坯切断方式火焰切割机14出坯辊面标高m+0.80015出坯方式辊道热送，或过跨台车5 连铸机生产能力5.1 冶炼及精炼条件炼钢转炉座数2台转炉平均出钢量200t/炉转炉平均冶炼周期38min/炉LF精炼炉2座LF精炼周期2630min/炉RH真空处理装置1座RH精炼周期1828min/炉5.2 钢水供应条件5.2.1 钢水精炼路线供应连铸机的钢水需根据钢种要求，经不同的精炼工艺路线处理（RH、LF或二种精炼装置的组合），其精炼工艺路线如下：吹氩转炉LFLFRH板坯连铸机加热炉RH5.2.2 钢水罐内钢水温度的要求对应不同钢种，确保中间罐内钢水的温度为目标温度的±10，浇铸过程中不考虑进行温度补偿。5.2.3 对钢水质量的要求所供钢水应符合各钢号规定的化学成分范围，钢水中的气体含量及夹杂物含量应满足钢种要求，连铸侧不进行成分调整。钢水纯净少渣，钢液上覆盖保温剂。5.3 准备时间准备时间是指从上一次浇铸的中间罐塞棒关闭到下一次浇铸中间罐塞棒打开的时间，采用下装引锭杆，根据连铸机长度、出尾坯速度等条件确定两台板坯连铸机的平均准备时间为55min。各分项时间见表5-1。表5-1 浇铸准备时间序号项目作业时间 (min)1关闭中间罐水口并中间罐车驶离浇铸位12捞渣及封顶13拉尾坯出扇形段254切割尾坯35尾坯运行离开切割辊道16引锭杆移至辊道上并对中17引锭头运行至结晶器下98引锭头点动插入结晶器19引锭头密封1010中间罐车驶入浇铸区及对中、中间罐内注入钢水并打开水口3合计555.4 浇铸时间单流1930mm板坯连铸机浇铸时间为48.965.0min/炉，平均浇铸时间为56.6min/炉；双流1650mm板坯连铸机浇铸时间为30.345.8min/炉，平均浇铸时间为35.5min/炉。不同规格、钢种对应的炉浇铸时间见表5-5和表5-6。5.5 连浇炉数根据目前国内板坯连铸机生产实际情况，考虑到炉机匹配和中间罐耐材寿命等因素，1930mm连铸机连浇炉数为8炉/次，1650mm连铸机连浇炉数为1624炉/次，不同规格、钢种对应的详见表11和表12。5.6 金属收得率板坯连铸机金属收得率计算结果见表5-2。表5-2 连铸机金属收得率计算结果序号项目数值1前提条件1.1钢水罐铸余量（t）1.71.2中间罐铸余量（t）10.01.3板坯定尺长度（mm）9000110001.4加权平均厚度（mm）2301.5加权平均宽度（mm）12641.6切缝长度（mm）81.7切头长度（mm）6001.8切尾长度（mm）10002收得率计算质量(t)比例质量(t)比例%质量(t)比例%质量(t)比例%2.1连浇炉数81216242.2钢水量100.00100.00100.00100.002.3钢水罐铸余损失1.700.851.700.851.700.851.700.852.4中间罐钢水99.1599.1599.1599.152.5中间罐铸余损失1.250.631.670.831.250.631.250.632.6浇入连铸机的钢水量98.5398.3298.5398.532.7切头损失0.170.090.110.060.090.040.060.032.8切尾损失0.280.140.190.090.140.070.090.052.9事故及漏钢损失0.200.100.200.100.200.100.200.102.10废钢及清理损失0.500.250.500.250.500.250.500.252.11取样0.180.090.180.090.180.090.180.092.12切缝损失0.180.090.180.090.180.090.180.092.13氧化铁皮损失0.400.200.400.200.400.200.400.202.14合格板坯收得率97.5797.4497.6897.72综合考虑其他现场未知因素，从钢水罐钢水到合格板坯的金属收得率为97.5%，年产380.9万t合格板坯需合格钢水390.67万t。板坯连铸机金属平衡见图4。图5-1 连铸金属平衡图5.7 连铸机作业率1930mm板坯连铸机非作业时间见表5-3，其作业率为88.79（相当于年工作时间为7778h）；1650mm板坯连铸机非作业时间见表5-4，其作业率为88.31（相当于年工作时间为7736h）。表5-3 1930mm板坯连铸机非作业时间序号项 目时间(h)比例(%)备 注1年停产大修1201.375天/年2定期检修2883.298h/次×3次/月×12月3局部检修1922.19辊子对中，基准检查，喷嘴检查等4h/次×4次/月×12月4更换断面961.104h/次×2次/月×12月5连铸机内部故障500.57包括漏钢6连铸机外部故障500.57转炉、精炼装置、起重机等故障7等待1862.12转炉、精炼装置、连铸三者之间配合合计98211.21表5-4 1650mm板坯连铸机非作业时间序号项 目时间(h)比例(%)备 注1年停产大修1201.374天/年2定期检修2883.298h/次×3次/月×12月3点检1922.19辊子对中，基准检查，喷嘴检查等4h/次×4次/月×12月4更换断面961.104h/次×2次/月×12月5连铸机内部故障800.91包括漏钢6连铸机外部故障500.57转炉、精炼装置、起重机等故障7等待1982.26转炉、精炼装置、连铸三者之间配合合计102411.695.8 连铸机生产能力板坯连铸机生产能力计算见表5-5和表5-6。表5-5 1930mm板坯连铸机生产能力钢类年产铸坯量(t)比例(%)厚度(mm)代表宽度(mm)工作拉速(m/min)浇铸时间(min/炉)通钢量(t/min)连浇炉数(炉/次)收得率(%)准备时间(min)年有效生产时间(h)作业率 (%)A35042824.2123016001.451.083.92897.5551735.7819.8122854015.7923018001.348.904.09897.5551089.3912.44B32414622.3923016001.1562.183.22897.5551913.2321.8421140014.6123018001.157.793.4 897.5551168.3213.34C20149613.9223016001.259.593.36897.5551144.6913.071314109.0823018001.157.793.46897.555726.258.29合计1447420100.00平均1678.9平均55.99平均3.60平均87777.6688.79表5-6 1650mm板坯连铸机生产能力钢类年产铸坯量(t)比例(%)厚度(mm)代表宽度(mm)工作拉速(m/min)浇铸时间(min/炉)通钢量(t/min)连浇炉数(炉/次)收得率(%)准备时间(min)年有效生产时间(h)作业率 (%)A1447426.132301000 1.635.765.592497.555470.685.3734281014.5223012001.531.786.291697.5551031.9411.7845708019.3523014001.3530.276.611697.5551316.8015.03B1338865.672301000 1.2545.774.371697.555563.066.4331709913.4323012001.239.735.032497.5551138.8413.0042279917.9023014001.1535.535.632497.5551366.8615.60C832273.522301000 1.2545.774.371697.555350.014.001971168.3523012001.2538.145.242497.555681.157.7826282111.1323014001.234.055.872497.555816.419.32合计2361580100230平均1266.1平均35.54平均5.71平均217735.7488.31由表5-5可知，1930mm板坯连铸机的作业率为88.79（7778h），年产合格板坯144.742万t；由表5-6可知，1650mm板坯连铸机的作业率为88.31（7736h），年产合格板坯236.158万t，连铸机可以完成产品方案要求的产量。5.9 连铸机与冶炼工序生产节奏匹配连铸机与转炉的匹配是二对二，冶炼、连铸工序之间典型的匹配关系见图5-2、图5-3和图5-4。图5-2 2台板坯连铸机配合2座转炉生产作业调度图(I)图5-3 2台板坯连铸机配合2座转炉生产作业调度图(II)图5-4 2台板坯连铸机配合2座转炉生产作业调度图(III)6 连铸机技术装备水平为确保板坯连铸机生产无缺陷、高质量板坯，在满足连铸机产量和板坯质量的前提下，充分体现“先进，实用，可靠，经济”的原则。板坯连铸机采用的主要技术和装备见表6-1。表6-1 板坯连铸机采用的主要技术和装备序号项 目 名 称减少非金属夹杂物提高铸坯质量提高生产率备 注1带液压升降、称量及加盖装置的钢水罐回转台-2回转台上钢水罐可倾动3°-还可提高钢水收得率3钢水罐下渣检测-4大容量带挡渣堰的中间罐5中间罐钢水称量、中间罐升降及对中-6中间罐连续测温-7全程无氧化保护浇铸-8浸入式水口快速更换-9垂直弯曲型，连续弯曲、连续矫直10结晶器保护渣自动加入装置-引进11结晶器在线冷调宽-12结晶器液面自动控制-塞棒控制13结晶器漏钢预报-14结晶器液压振动-可在线调整振动参数15二次冷却区气雾冷却和喷水冷却、冷却宽度调节，动态自动控制-16凝固末端动态轻压下-17切割长度优化计算-提高金属收得率18板坯在线去毛刺-