在连续铸钢过程中,从结晶器出来的铸坯凝固壳很薄,由于钢水静压力作用,有很大的外张力,需要对铸坯进行支撑和夹持,以防止铸坯产生鼓肚变形;同时要对铸坯喷水强制冷却,使铸坯坯壳继续增厚,直至大部分凝固。在连铸机开浇准备阶段,铸坯导向装置还对引锭杆起导向、支撑作用。
铸坯导向装置位于连铸机从结晶器出口到拉矫机的区间。这个区间通常称为二冷区,主要由一系列夹辊装置、喷水集管和喷嘴等组成的喷水系统构成。有的连铸机浇注断面变化范围大,铸坯导向装置中还设有内弧辊调节机构。
根据铸坯断面主要分为方坯连铸机铸坯导向装置和板坯连铸机铸坯导向装置。
小方坯连铸机由于铸坯断面较小,冷却快,钢水静压力小,铸坯出结晶器时坯壳已可以支承自身,鼓肚倾向小,导向装置简单。通常仅在扇形段的上部喷水冷却铸坯,下部则不需要冷却。在整个扇形段区域不设置或少设置几对夹辊用于支撑引锭杆。大方坯连铸机在结晶器之下设置一段四面夹持的夹辊段,对大方坯夹持和导向。铸坯导向装置分两部分,上部设置密排夹辊支撑,夹辊数量随铸坯断面增大而增加,喷水冷却;下部铸坯坯壳已变厚,可以支撑钢水静压力,不设夹辊。
板坯断面较大,导向装置结构比较复杂。为了防止板坯鼓肚变形,铸坯导向装置(见图)由一系列密排的夹持辊组成,这些辊子从上到下辊径逐渐增大,辊间距也逐渐增大。为了便于检修,由几组辊子组成一个整体结构,称为扇形段。根据不同的区域和不同的作用,又将扇形段分为支撑导向段、弧形导向段、矫直段和水平段。①支撑导向段,通称扇形段0段,是紧随结晶器之下的一组辊段,通常与振动装置的主要部件组成快速更换台,可以整体吊装,线外检修。对于直弧形连铸机,铸坯在这一段通过多点弯曲,过渡到固定弧形半径的形状。②弧形导向段,其作用是引导扇形段0段出来的板坯向下运行,并具有对板坯连续喷水冷却以及夹送引锭杆等功能。这一段弧形半径固定,由多个扇形段组成,称为扇形段1段、2段……n段。每个扇形段有4~7组辊子。为了夹送引锭杆和拉坯,从某个扇形段开始直到水平段都设置驱动辊。③矫直段,其关键作用之一就是将具有固定半径的弧形铸坯变成平直状,并沿水平方向移出。
为了对连铸坯实施不同强度的喷水冷却,必须将整个二冷区划分为数个冷却分区。每个冷却分区包含一个或数个扇形段。
板坯连铸机铸坯导向装置示意图