唐鋼連鑄教材

1、連鑄設(shè)備4. 結(jié)晶器及其振動(dòng)機(jī)構(gòu)4.1 結(jié)晶器4.1.1結(jié)晶器內(nèi)坯殼的形成連鑄結(jié)晶器是個(gè)典型熱交換器。當(dāng)高溫鋼水澆鑄到結(jié)晶器中便受到不斷的強(qiáng)制冷卻，開(kāi)始連續(xù)導(dǎo)出生成坯殼所必須放出的熱量。1）結(jié)晶器的傳熱在連續(xù)澆注過(guò)程中，由鋼水冷卻凝固所釋放出來(lái)的熱量，主要由以下三部分組成：把過(guò)熱的鋼水冷卻到液相線溫度所放出來(lái)的熱量，每鋼水下降1放出的熱量，隨其化學(xué)成份的不同而略有差異，其平均值為0.84KJ。在液相線凝固時(shí)所放出的熱量，也因成份的不同而略有差異，其平均值為13.2KJ/。凝固的坯殼自結(jié)晶溫度下降到計(jì)算時(shí)溫度所放出的熱量。每坯殼下降1所放的熱量平均為0.03KJ。鋼的液相線溫度（T液）取決于鋼水

2、中合金和伴生元素的含量，可由下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：T液=1537-88×C%+8×Si%+5×Mn%+30×P%+20×S%+5×Cu%+4×Ni%+2×Mo%+2×V%+1.5×Cr%對(duì)于普碳鋼，只代入上式中的C%，Si%及Mn%三個(gè)主要元素的百分?jǐn)?shù)即可，而對(duì)于其它的微量元素，再減去2-3，即可作為其大致的液相線溫度。以上三部分傳出的熱量，在鋼的連續(xù)過(guò)程中，是通過(guò)結(jié)晶器傳出熱量的主要部分，約傳全部熱量的30%。2）傳熱與坯殼形成 總體來(lái)看，傳熱沿結(jié)晶器高度是逐漸下降的。在彎月面下約150-200處

3、區(qū)域傳出的熱量最大。結(jié)晶器內(nèi)高于液相線溫度的鋼水，通過(guò)不斷的強(qiáng)制冷卻沿結(jié)晶器內(nèi)壁生成初生坯殼。以后隨著凝固坯殼的增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)坯殼開(kāi)始收縮，首先在結(jié)晶器角部形成氣隙，然后向中部擴(kuò)展。此時(shí)，初生坯殼尚較小。在高溫鋼水靜壓力作用下坯殼又貼向結(jié)晶器內(nèi)壁（圖4-1），使氣隙消失，當(dāng)坯殼厚度增長(zhǎng)到能抵抗鋼水靜壓力時(shí)，重又形成氣隙，此后結(jié)晶器傳出的熱量明顯下降。結(jié)晶器傳熱形成坯殼后，出結(jié)晶器下口。 1結(jié)晶器 2鋼液面 3凝固收縮 4膨脹 5坯殼 圖4-1坯殼形成示意圖3)傳熱主要途徑 結(jié)晶器傳熱主要通過(guò)兩個(gè)方向進(jìn)行，即水平方向傳熱和垂直方向傳熱。垂直方向傳熱包括結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面對(duì)流與輻射散熱和鑄坯向二冷

4、區(qū)方向熱傳導(dǎo)。經(jīng)研究表明，從垂直方向傳出的熱量是很少的，僅占總散熱量的3-6%。水平方向傳熱主要是通過(guò)幾層導(dǎo)熱能力差別較大的介質(zhì)進(jìn)行的。即由鋼液到坯殼，坯殼到結(jié)晶器銅板，以及銅板到冷卻水之間的傳熱。如圖4-2所示。在水平方向鋼水沿結(jié)晶器壁傳給冷卻水的熱量為：Q= （Ta-Tw）F （KJ/h）式中：-總導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/m2.h.； Ta-鋼水溫度，； Tw-冷卻水溫度，； F-結(jié)晶器有效傳熱面積，m2 圖4-2a-熱阻模型 b-熱阻的計(jì)算值圖4-2 結(jié)晶器內(nèi)的熱阻在初生坯殼與結(jié)晶器緊密接觸時(shí)， 可表示為： 在坯殼與結(jié)晶器壁形成氣隙區(qū)時(shí) 可表示為： 式中：-有氣隙區(qū)時(shí)結(jié)晶器內(nèi)壁的總導(dǎo)熱系數(shù) -坯

5、殼厚度，m；b-氣隙區(qū)的厚度，m；-有氣隙區(qū)時(shí)結(jié)晶器內(nèi)壁總導(dǎo)熱系數(shù) s0- 氣隙區(qū)的厚度，m; 1、2、3-分別為坯殼、內(nèi)壁、氣隙的導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/m.h.； 1、2、3、4-分別為坯殼對(duì)內(nèi)壁、內(nèi)壁對(duì)冷卻水，坯殼對(duì)氣隙，氣隙對(duì)內(nèi)壁的導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/.h.。實(shí)際上通過(guò)測(cè)定值來(lái)計(jì)算結(jié)晶器導(dǎo)出熱量是很困難的。為便于應(yīng)用結(jié)晶器導(dǎo)熱能力常用平均熱流方法表示：冷卻水帶走的熱量： Q=qc(Q2Q1)平均熱流： （J/m2.S） 單位重量導(dǎo)出的熱量： （KJ/KS）式中：q-冷卻水水流量，m3/s； c-水的比熱，J/； Q2-出水溫度，； Q1-進(jìn)水溫度，； S-結(jié)晶器有效傳熱面積； W.D-結(jié)晶器寬度，

6、厚度，m； V-拉速，m/min； Y-鋼水密度，/m3。索維奇測(cè)定了在靜止水冷銅管結(jié)晶器的熱流，澆鑄40s時(shí)得到的結(jié)果可用正式表示： =2688-355t （KW/m2）將此式用于連鑄結(jié)晶器時(shí)，時(shí)間t內(nèi)可用拉速V（m/min）和結(jié)晶器的長(zhǎng)度L（m）來(lái)代替。積分上式可得出平均熱流。4）影響結(jié)晶器傳熱的因素主要從下面幾個(gè)方面作簡(jiǎn)要說(shuō)明：從上述結(jié)晶器傳熱機(jī)理和圖4-2結(jié)晶器內(nèi)的熱阻分析知，各部分熱阻在總熱阻中所占百分比如下： 坯殼 26% 坯殼與結(jié)晶器壁的氣隙 71% 結(jié)晶器銅壁 1% 結(jié)晶器銅壁與冷卻水 2%氣隙的熱阻占系統(tǒng)總熱阻的70%以上，可見(jiàn)氣隙對(duì)熱交換，對(duì)結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固起決定性作用。

7、因此，改善結(jié)晶器傳熱主要是減少氣隙熱阻。結(jié)晶器長(zhǎng)度。上前普遍采用700m長(zhǎng)的結(jié)晶器，為了提高拉速、增加坯殼厚度，有人主張采用900mm長(zhǎng)更為合適。結(jié)晶器太長(zhǎng)時(shí)下部易形成氣隙，對(duì)結(jié)晶器傳熱不利。結(jié)晶器錐度為了減少氣隙對(duì)傳熱的影響，提高結(jié)晶器傳熱的效果，增加坯殼凝固厚度，結(jié)晶器應(yīng)有適當(dāng)?shù)腻F度。結(jié)晶器上口空腔尺寸為冷態(tài)時(shí)鑄坯斷面尺寸加上鋼水凝固的收縮量，結(jié)晶器內(nèi)腔斷面設(shè)計(jì)成沿整個(gè)高度帶有一定的錐，使其與坯殼冷卻收縮相適應(yīng)，減少氣隙。板坯結(jié)晶器錐度一般取1%左右。方坯結(jié)晶器0.6-0.9%/m。根據(jù)鑄坯凝固定律，坯殼收縮的特點(diǎn)，現(xiàn)在一些公司已將結(jié)晶器錐度做成拋物線形式或做成雙錐度。結(jié)晶器壁厚銅的熱阻小

8、，對(duì)傳熱影響不大，方坯結(jié)晶器銅壁厚一般取10-14mm；板坯結(jié)晶器銅板厚度通常取大于20mm以上。操作技術(shù)當(dāng)增大拉速時(shí)結(jié)晶器導(dǎo)出的平均熱流也增加。而結(jié)晶器內(nèi)單位鋼水重量導(dǎo)出的熱量卻減少了，這也使坯殼厚度變小了，因而操作時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)睦魉俣龋▍⒁?jiàn)圖4-3）。圖4-3澆注鋼水溫度理論計(jì)算指出，在拉速和其它工藝條件一定時(shí)，過(guò)熱度每增加10，出結(jié)晶器下口坯殼厚度就減少30%。所以操作時(shí)要高溫慢拉，低溫快澆。結(jié)晶器潤(rùn)滑結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固生成坯殼，進(jìn)而收縮產(chǎn)生氣隙，增加了熱阻，傳熱減慢。由于使用保護(hù)渣澆注，通過(guò)結(jié)晶器振動(dòng)，把熔融的渣帶入鑄坯與結(jié)晶器壁的氣隙處，形成均勻的渣膜，改善傳熱。而在使用油作潤(rùn)滑劑時(shí)

9、，油膜在高溫下裂化分解為CH化合物的氣體充滿氣隙，同樣改善傳熱，見(jiàn)圖4-4。結(jié)晶器冷卻水其冷卻水的流速一般應(yīng)控制在6-10m/s，過(guò)大的水流速度，對(duì)改善結(jié)晶器的傳熱效果不明顯。如水流速?gòu)?m/s增加到12m/s，其熱量反增加3%。但冷卻水流的阻力增加了4倍，反而流速偏小，易在水縫中產(chǎn)生間斷沸騰，局部傳熱不均，易產(chǎn)生粘結(jié)，嚴(yán)重時(shí)漏鋼。冷卻水的溫度要選擇適當(dāng)，出水溫度不宜過(guò)低，水中懸浮物的含量與水質(zhì)的硬度以低些為好，以減少水垢的生成，它對(duì)結(jié)晶器傳熱很有影響。4.1.2 結(jié)晶器的型式和構(gòu)造結(jié)晶器是連鑄機(jī)中的關(guān)鍵部件，為滿足工藝要求，一個(gè)設(shè)計(jì)合理，選材合適的結(jié)晶器應(yīng)具備以下性能：（1）具有良好的導(dǎo)熱性

10、、耐磨性和導(dǎo)磁性；（2）具有足夠的抗熱疲勞強(qiáng)度、剛度和硬度；（3）具有良好的結(jié)構(gòu)剛性和工藝性，易于制造、拆裝、調(diào)整；（4）力求質(zhì)量輕些，以減少振動(dòng)時(shí)的慣性力。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究實(shí)踐可以得出，結(jié)晶器的型式，按連鑄拉坯方向、結(jié)晶器內(nèi)壁斷面形狀，主要有直結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器兩種型式。生產(chǎn)中都有較多應(yīng)用各有其優(yōu)點(diǎn)。按結(jié)晶器的構(gòu)造，總體結(jié)構(gòu)分，無(wú)論是直形還是弧形的結(jié)晶器，均可分為正體式、管式和組合式三種結(jié)晶器。只是正體式結(jié)晶器由于耗銅多，成本高，現(xiàn)在一般都不在使用，而管式和組合式的結(jié)晶器都廣為應(yīng)用。管式結(jié)晶器多應(yīng)用于方坯連鑄機(jī)中，而可調(diào)組合式結(jié)晶器常用于矩形坯或板坯連鑄機(jī)上。1）管式結(jié)晶器管式結(jié)晶器有直結(jié)晶器和

11、弧形結(jié)晶器兩種形式。但近年研究和實(shí)踐證明，方坯連鑄，特別是小方坯連鑄由于拉坯速度高，鋼水中非金屬夾雜物來(lái)不及上浮。因此，弧形方坯連鑄機(jī)多采用弧形管式結(jié)晶器。弧形管式結(jié)晶器的技術(shù)要求，除具備上述結(jié)晶器的性能外，還應(yīng)考慮結(jié)晶器的錐度幾何形狀的合理性；窄水縫使銅管傳熱效率高，使銅管外表面散熱均勻；銅管的裝配、密封應(yīng)安全可靠，便于維修。圖4-5是弧形管式結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。它由內(nèi)水套、銅管外水套、給水管、排水管、水環(huán)噴淋架、足輥等部分組成。有的還裝有用于液面控制的放射源發(fā)射和接收裝置以及電磁攪拌裝置。結(jié)晶器冷卻水以0.39-0.59Mpa的工作壓力從給水管進(jìn)入下水室，以6-10m/s的流速流經(jīng)水縫，進(jìn)入

12、上水室，從排水管排出。結(jié)晶器的內(nèi)腔是加工硬化的銅管。這種帶有倒錐度的結(jié)晶器銅管，在國(guó)外大都用爆炸成型的工藝來(lái)制造。我國(guó)某異形鋼管廠發(fā)展了用特制模具冷撥的工藝生產(chǎn)出這種弧形銅管。所用的材質(zhì)為磷脫氧銅及紫銅，銅壁厚10-12mm，硬度在HB80-90之間，銅管的內(nèi)腔鍍了一層0.06-0.08mm的鉻?；⌒喂苁浇Y(jié)晶器銅管的固定方式。分為兩端卡緊銅管和一端卡緊銅管兩種結(jié)構(gòu)形式。兩端卡緊銅管結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖4-6，結(jié)晶器的核心是成型銅管，它的內(nèi)部斷面形狀與鑄坯斷面相同，澆鑄時(shí)鋼水注水注入銅管，冷卻凝固成殼，從銅管下口被拉出實(shí)現(xiàn)連續(xù)鑄鋼。這種兩端卡緊銅管結(jié)構(gòu)形式的結(jié)晶器主要特點(diǎn)是銅管4是經(jīng)上、下法蘭壓緊的，并

13、有O型密封圈密封。當(dāng)銅管受熱膨脹時(shí)，推動(dòng)上、下法蘭加大距離。這種情況要保證水套仍不漏水，則在上法蘭5的外圓與外水套間設(shè) 圖4-6 圖4-71潤(rùn)滑法蘭 2 O型圈 3銅管 4卡板 5壓緊法蘭 6導(dǎo)流中套 7排水腔 8進(jìn)水腔 9 O型圈圖4-7 一端卡緊銅管結(jié)晶器計(jì)有滑動(dòng)配合，并且在配合面加O型圈1密封，同時(shí)用壓緊彈簧6拉緊，以免上法蘭被水套內(nèi)水壓力推開(kāi)，同時(shí)彈簧還可承受銅管受熱膨脹時(shí)產(chǎn)生的壓縮力，保證密封，防止銅管變形。一端卡緊銅管式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖4-7。銅管上端經(jīng)壓緊法蘭5壓緊，并以O(shè)形圈2密封，銅管下端不頂緊并允許受熱后自由膨脹，為保證結(jié)晶器下端不漏水，采用側(cè)面密封9。銅管上端開(kāi)有槽并經(jīng)

14、卡板4卡牢。這兩種銅管固定方法，目前都有應(yīng)用。兩端卡緊銅管的管式結(jié)晶器銅管固定可靠，密封的結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單可靠，但總的結(jié)構(gòu)則較復(fù)雜。2）組合式結(jié)晶器在大型連鑄機(jī)，特別是在板坯連鑄機(jī)上，組合式結(jié)晶器獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在結(jié)晶器設(shè)計(jì)上已從初期固定式結(jié)晶器發(fā)展到在線可調(diào)組合式結(jié)晶器。近年來(lái)，其功能已達(dá)到在澆鑄中可調(diào)整結(jié)晶器寬度的水平。圖4-8是帶水冷格柵的組合式弧形結(jié)晶器。它同一般組合式結(jié)晶器一樣，都是由四塊復(fù)合壁板組裝而成。每塊復(fù)合板都是由銅板作內(nèi)壁和由鋼板制作的支承板作為外殼，通過(guò)雙頭螺栓固定的。 圖4-8雙頭螺栓加墊，用密封圈密封。鋼板外側(cè)溝槽處與銅板形成冷卻水縫。組合結(jié)晶器是采用寬面壁板，通過(guò)

15、四條螺栓壓緊窄面壁板組裝而成。調(diào)寬是經(jīng)液壓松開(kāi)的方式，打開(kāi)寬邊，通過(guò)螺旋傳動(dòng)，帶動(dòng)窄邊壁板實(shí)現(xiàn)的。目前，有采用電動(dòng)搖控的方式來(lái)自動(dòng)調(diào)整結(jié)晶器寬度，并配備有連續(xù)錐度測(cè)量系統(tǒng)，從而保證調(diào)寬時(shí)的錐度。對(duì)于弧形結(jié)晶器來(lái)說(shuō)，寬面的銅板與鋼外殼的配合可以是平面也可以是弧面。為了便于加工和安裝，一般采用平面配合，采用永平面配合時(shí)鋼板上的水槽也加工成直形的。但銅板厚度不均圖4-9勻。如果復(fù)合板的結(jié)合面是弧形配合時(shí)，銅板的厚度均勻，然而加工制造比較復(fù)雜。為了更好地支承剛出結(jié)晶器下口只有很薄坯殼的鑄坯，又能防止結(jié)晶器下口額外磨損，通常緊接結(jié)晶器下口安裝冷卻格柵或足輥。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，鑄坯在運(yùn)行中與格柵形成滑動(dòng)摩擦，增

16、大拉坯阻力，同時(shí)，冷卻效果也不理想。近年來(lái)，新建的板坯連鑄機(jī)都采用小輥徑足輥形式。這樣，坯殼和足輥之間為滾動(dòng)摩擦且冷卻效果也好。弧形結(jié)晶器在導(dǎo)熱性能方面不如直結(jié)晶器，且非金屬夾雜物上浮時(shí)，易在內(nèi)弧側(cè)1/4處集聚，影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。所以，目前新建大型板坯連鑄機(jī)多采用直結(jié)晶器。圖4-9是帶足輥組合式直結(jié)晶器，這臺(tái)結(jié)晶器是在太鋼二鋼廠R8m直弧形連鑄機(jī)上使用的，銅板厚55mm，材質(zhì)為含銀鍍銅板，含銀在0.08%-0.1%，鍍鉻0.2mm。 圖4-10 該結(jié)晶器是可調(diào)寬的，調(diào)整機(jī)構(gòu)由寬邊液壓夾緊松開(kāi)裝置與窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu)組成。詳見(jiàn)圖4-10、4-11。液壓夾緊松開(kāi)裝置如圖4-10。液壓夾緊松開(kāi)裝置是通過(guò)絲

17、桿3的螺母使寬邊固定側(cè)銅板的支承板和液壓缸的缸體5固定。這時(shí)寬邊銅板靠彈簧夾緊窄邊銅板，寬窄邊夾緊時(shí)縫隙為0.3mm。需要拆卸時(shí)，液壓缸進(jìn)油，壓力達(dá)16Mpa，壓縮缸內(nèi)彈簧使活動(dòng)側(cè)板向外移動(dòng)。窄邊被松開(kāi)，此時(shí)方可拆卸或移動(dòng)窄邊調(diào)寬。 圖4-11圖4-11是移動(dòng)窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu)。窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu)在需要調(diào)寬時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪6通過(guò)傘齒輪、蝸桿、蝸輪和螺旋傳動(dòng)使窄邊銅板向外或向內(nèi)運(yùn)動(dòng)達(dá)到調(diào)寬的目的。當(dāng)調(diào)錐度時(shí)，電磁離合器5打開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪6向外調(diào)窄邊銅板。從圖4-9中可以看出，這臺(tái)結(jié)晶器下口裝有足輥而不是格柵，三對(duì)足輥的作用主要是支承初生坯殼，改善水冷條件。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，輥間距必須要小，以防止鑄坯在鋼水靜壓力作

18、用下產(chǎn)生鼓肚變形?？s小輥間距的唯一辦法就是采用小輥徑。這里采用100的側(cè)導(dǎo)輥。側(cè)導(dǎo)輥在澆鋼時(shí)起支承坯殼側(cè)面和導(dǎo)向作用。同時(shí)在送引錠時(shí)，起對(duì)中作用。4.1.3 結(jié)晶器的尺寸參數(shù)結(jié)晶器的斷面尺寸及長(zhǎng)度 結(jié)晶器的斷面尺寸。結(jié)晶器的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)冷連鑄坯的公稱斷面尺寸確定。但由于連鑄坯在冷卻凝固過(guò)程中逐漸收縮以及矯直時(shí)都將引起半成品鑄坯的變形。為此，要求結(jié)晶器的斷面尺寸應(yīng)當(dāng)比連鑄坯斷面公稱尺寸大一些，通常約大1%-3%左右。結(jié)晶器的長(zhǎng)度。確定結(jié)晶器的長(zhǎng)度，主要的根據(jù)是鑄坯出結(jié)晶器時(shí)坯殼要有一定的厚度。若坯殼厚度較小，鑄坯就容易出現(xiàn)鼓肚，甚至漏鋼。根據(jù)實(shí)踐，結(jié)晶器的長(zhǎng)度應(yīng)保證鑄坯出結(jié)晶器下時(shí)的坯殼厚度大

19、于或等于10-25mm。通常，生產(chǎn)小斷面鑄坯時(shí)可取下限，而生產(chǎn)大斷面鑄坯時(shí)則應(yīng)取上限。結(jié)晶器長(zhǎng)度Lm；考慮到澆鑄操作時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)鋼液面的波動(dòng)，通常在鋼液面與結(jié)晶器頂部之間要留出80-120mm的空位。故結(jié)晶器的實(shí)際長(zhǎng)度Lm應(yīng)為： Lm=Lm+（80-120）mm盡管如此，結(jié)晶器的長(zhǎng)度在世界各國(guó)還很不一致。康卡斯特設(shè)計(jì)的結(jié)晶器長(zhǎng)度為300-700mm，我國(guó)使用的結(jié)晶器長(zhǎng)度為600-800mm，而原蘇聯(lián)一般采用的結(jié)晶器長(zhǎng)度為1200-1500mm。由于實(shí)行高拉速澆鑄，結(jié)晶器還需要適當(dāng)加長(zhǎng)，但過(guò)長(zhǎng)既延緩鑄坯的進(jìn)一步凝固。設(shè)計(jì)一般取700-900mm之間。結(jié)晶器的內(nèi)壁厚度在穩(wěn)定的澆鐃條件下，從實(shí)測(cè)知，

20、銅壁內(nèi)的應(yīng)力值小，平均為95kg/c，當(dāng)銅壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理時(shí)，銅壁厚度不取決于熱應(yīng)力，主要考慮能有效的利用其厚度和提高使用壽命。（1）斷面結(jié)晶器銅壁最小厚度3-5毫米。實(shí)際上，小方坯弧形管式結(jié)晶器為10-12毫米。留有磨損余量。板坯銅板表面到水槽邊最小為10mm，實(shí)際上考慮水槽深度，修磨余量，新銅板一般為55-60mm厚。結(jié)晶器的倒錐度如前述，鋼水在結(jié)晶器中冷卻生成坯殼。由于冷卻坯殼收縮，在坯殼與銅壁之間形成氣隙。為了減少氣隙，提高結(jié)晶器的導(dǎo)熱性能，加速坯殼生長(zhǎng)，結(jié)晶器要有倒錐度。一般結(jié)晶器下口比結(jié)晶器上略小。倒錐度為：式中：-結(jié)晶器倒錐度 L1-結(jié)晶器上口尺寸（mm） L2-結(jié)晶器下口尺寸

21、（mm） Lm-結(jié)晶器長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)踐，一般方坯管式結(jié)晶器的倒錐度，依據(jù)鋼種不同，取0.4-0.9%/M，對(duì)于板坯一般可取1%/M左右。對(duì)于小斷面的結(jié)晶器可不要倒錐度。近年來(lái)，方坯管式弧形結(jié)晶器錐度由單錐度，向雙錐度和多錐度發(fā)展，有的合金鋼方坯連鑄機(jī)甚至使用拋物線形式的錐度。這是根據(jù)鑄坯凝固定律，坯殼厚度的增長(zhǎng)與凝固時(shí)間的平方根成正比的關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)的。4.2 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2.1 結(jié)晶器振動(dòng)的目的結(jié)晶器作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可防止初生成的坯殼和結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)。圖4-12表示坯殼在固定結(jié)晶器內(nèi)被拉破的過(guò)程。在故障情況下，如潤(rùn)滑不良，坯殼在A處被粘結(jié)在結(jié)晶器壁上，而X處斷面坯殼的抗粒強(qiáng)度又小于A段的粘結(jié)力

22、和摩擦力，則在拉坯力的作用下，X處的坯殼將被拉斷。A段粘在結(jié)晶器內(nèi)不動(dòng)，B段則繼續(xù)往下運(yùn)行。此時(shí)鋼水將充填在A、B兩段之間結(jié)成一段新的坯殼，把A、B兩段連接起來(lái)。如果新坯殼的連接強(qiáng)度足夠克服A段的粘結(jié)力和摩擦力，A段便被拉下，坯殼斷裂處便告愈合，拉坯將繼續(xù)進(jìn)行。但是，在固定式結(jié)晶器中，由于在新坯殼的生產(chǎn)過(guò)程中，B段是在不斷往下運(yùn)動(dòng)的，而且初生成的坯殼是較弱的。因此，實(shí)際上A、B兩段是無(wú)法牢固地連接起來(lái)，這樣 圖4-12 固定結(jié)晶器坯殼拉斷過(guò)程a粘結(jié)發(fā)生 b 坯殼拉斷c V振V拉（坯殼重新連接） d V振=V拉（坯殼連接情況）圖4-13坯殼被拉斷和重新連接示意圖斷裂現(xiàn)象不斷加劇，直到B段被拉出結(jié)

23、晶器時(shí)，便將發(fā)生漏鋼事故。（圖4-12C）圖4-13，表示在振動(dòng)式結(jié)晶器中，鑄坯坯殼被拉斷又重新焊合的過(guò)程。當(dāng)結(jié)晶器與坯殼發(fā)生粘結(jié)時(shí)，圖4-13a，此時(shí)如果結(jié)晶器正處處在上升，則會(huì)把裂口拉大；如果結(jié)晶器正處在下降，而且下降速度同拉坯速度相等，鑄坯坯殼斷裂處同結(jié)晶器，有一段相對(duì)靜止時(shí)間，也有利于斷裂焊合，如果下降速度大于拉坯速度，坯殼斷裂處就會(huì)受到壓縮并且焊合，同時(shí)結(jié)晶器壁還以粘連產(chǎn)生一個(gè)向上的脫模力，有利于消除粘連。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，坯殼裂口處與結(jié)晶器壁只要0.5秒-1秒的相對(duì)靜止時(shí)間，裂口處就能牢固的焊合。這就是我們采取結(jié)晶器振動(dòng)的基本思想。4.2.2 結(jié)晶器振動(dòng)方式結(jié)晶器振動(dòng)裝置的技術(shù)要求是：1）

24、有效地防止坯殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)，并且使鑄坯有良好的表面質(zhì)量。 2）應(yīng)盡可能有一個(gè)接近理論軌跡的運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)速度的轉(zhuǎn)變應(yīng)緩和，不應(yīng)產(chǎn)生過(guò)大的加速度，以免造成沖擊振動(dòng)和擺動(dòng)。3）設(shè)備的制造、安裝和維護(hù)要方便，運(yùn)行可靠。根據(jù)以上對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)的幾點(diǎn)主要技術(shù)要求，按結(jié)晶器振動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律，常見(jiàn)結(jié)晶器振動(dòng)方法有以下幾種：同步振動(dòng)同步振動(dòng)的特性曲線如圖4-14曲線1所示。圖中V是拉坯速度，VO結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)速度，令V2為結(jié)晶器下降速度，V1為結(jié)晶器上升速度。同步振動(dòng)時(shí)，V2=V，V1=3V。為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步運(yùn)動(dòng)，結(jié)晶器振動(dòng)同拉矯機(jī)必須要連鎖。這種振動(dòng)方式的缺點(diǎn)是上升和下降的拐點(diǎn)處，加速度非常大。振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)

25、生很大的慣性力。負(fù)滑脫式振動(dòng)負(fù)滑脫式振動(dòng)是同步振動(dòng)方式的改進(jìn)形式，它的速度變化規(guī)律如圖4-14，曲線2所示。它的特點(diǎn)是結(jié)晶器下降速度稍大于拉坯速度，即：V2=V（1+）式中-為負(fù)滑脫率。結(jié)晶器下降速度與拉坯速度度之間的負(fù)滑脫率，目前取=5-10%。結(jié)晶器振動(dòng)采用這種振動(dòng)方式，它的優(yōu)點(diǎn)是，有可能使坯殼產(chǎn)生壓應(yīng)力，促進(jìn)斷裂坯殼焊后，而且有利于脫模。但這種方式，仍然要求振動(dòng)頻率與拉速實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的同步聯(lián)鎖。速度變化大，凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造復(fù)雜。因此，近年來(lái)很少應(yīng)用。正弦式振動(dòng)當(dāng)結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化時(shí)，這種振動(dòng)稱為正弦式振動(dòng)。如圖4-14曲線3所示。它的振動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是：（1）在運(yùn)動(dòng)中仍有一小段負(fù)

26、滑脫作用，有利脫模。（2）振動(dòng)是正弦曲線，加速度必須按正弦變化，過(guò)渡點(diǎn)比較平穩(wěn)、沖擊力小。（3）由于加速度小，可以采取小振幅高頻率振動(dòng)，有利于改善鑄坯表面質(zhì)量。（4）采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，易加工制造和維修。（5）結(jié)晶器與鑄坯之間沒(méi)有嚴(yán)格的速度關(guān)系。因而，不必采用拉矯機(jī)與振動(dòng)機(jī)構(gòu)的嚴(yán)格連鎖。非正弦振動(dòng)如圖4-15所示，是指結(jié)晶器在振動(dòng)時(shí)，其負(fù)滑動(dòng)量必須在與正弦振動(dòng)有相同值的前提下，使結(jié)晶器上升具有比下降時(shí)間為長(zhǎng)的正弦振動(dòng)波形。非正弦振動(dòng)，可以保證在高速澆注條件下，有良好的潤(rùn)滑最小的摩擦阻力。達(dá)到提高鑄機(jī)拉速的目的。圖4-14 圖4-15結(jié)晶器非正選振動(dòng)曲線4.2.3 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)

27、構(gòu)的類型有導(dǎo)軌型、長(zhǎng)臂星、差動(dòng)齒輪星、斷臂形四連桿和四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)。近年來(lái)，振動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用短臂四連桿和四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)。本文對(duì)這兩種振動(dòng)類型的原理和應(yīng)用加以介紹。短臂四連桿型這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的仿弧振動(dòng)機(jī)構(gòu)。在方坯和板坯連鑄機(jī)上得到普遍采用。目前有外弧河內(nèi)弧短臂四連桿兩種類型。兩種振動(dòng)類型原理相同，見(jiàn)圖4-16。當(dāng)振動(dòng)臂處于中點(diǎn)位置時(shí)，兩臂的延長(zhǎng)應(yīng)交于連鑄機(jī)弧形的圓心上，該點(diǎn)也是四連桿運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)中心；四連桿的兩個(gè)固定點(diǎn)和兩振動(dòng)點(diǎn)在兩個(gè)同心圓弧上，如圖4-16所示：AE、BF、CG、DH為以O(shè)為圓心的同心圓弧線；而ABCD和EFGH為以O(shè)為圓心的徑向線；mn為弧形連鑄機(jī)的基準(zhǔn)弧。當(dāng)設(shè)計(jì)外弧四連桿振動(dòng)

28、機(jī)構(gòu)時(shí)，則取CD、GH為兩個(gè)振動(dòng)臂，反之則取AB、EF為內(nèi)弧四連桿振動(dòng)臂。這樣就能得到比較精確的弧形運(yùn)動(dòng)軌跡。圖4-16 短臂型四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)是近幾年才出現(xiàn)的一種新型振動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。其設(shè)計(jì)原理常見(jiàn)圖4-17。 圖4-17 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖 圖中Om=R為基準(zhǔn)弧半徑，Am=a，mC=b為結(jié)構(gòu)要求，AmC為振動(dòng)臺(tái)，當(dāng)振動(dòng)動(dòng)臺(tái)以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)爐中心作弧形振動(dòng)時(shí)，則A、m、C諸點(diǎn)的位移，與該點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離成正比。則： 設(shè)：AB=e1 mn=e CD=e2 BO=R-a DO=R+b no=R，則： 這就是四偏心振動(dòng)原理，當(dāng)確定R、e及a、b時(shí)，

29、則可求出： 從以上兩式可以求出要求的偏心距。當(dāng)e1=e2時(shí)，結(jié)晶器振動(dòng)軌跡為直線，這就是直結(jié)晶器四偏心振動(dòng)原理。太鋼二鋼廠1#、2#板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)就采用了這種原理。4.2.4 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)圖4-18為內(nèi)弧短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)仿弧運(yùn)動(dòng)好，運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確，短臂四連桿弧形軌跡與理論軌跡最大誤差為±0.02mm。振動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、連桿、振動(dòng)臂、彈簧板、振動(dòng)臺(tái)架組成。振動(dòng)臂與連桿相連，另一端與臺(tái)架相連，定向臂用彈簧鋼板導(dǎo)向。 B-1 振動(dòng)臺(tái)架， B-2 振動(dòng)臂B-3 軸承座， B-4 連桿B-5 軸承套桿， B-6傳動(dòng)底座B-7、8傳動(dòng)底架， B-9 彈簧

30、板圖4-18內(nèi)弧短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置：交流變頻電機(jī)經(jīng)彈性柱銷聯(lián)軸器傳動(dòng)減速器，帶動(dòng)偏心軸及連桿、振動(dòng)臺(tái)架。振動(dòng)頻率可以通過(guò)交流變頻系統(tǒng)按不同的澆注斷面進(jìn)行調(diào)節(jié)。振幅是通過(guò)偏心輪由人工調(diào)節(jié)偏心軸互的角度改變偏心距實(shí)現(xiàn)的。振動(dòng)臺(tái)架：振動(dòng)臺(tái)架用于放置結(jié)晶器使其振動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)為焊接結(jié)構(gòu)。臺(tái)架上有用于固定結(jié)晶器的螺栓孔和用于箱體冷卻的自由接水板。結(jié)晶器的定位由振動(dòng)臺(tái)上的導(dǎo)向板及鍵來(lái)保證。導(dǎo)向臂用彈簧鋼板9來(lái)代替，顯然在振幅小時(shí)是一種較好的選擇，結(jié)晶器振動(dòng)不易偏罷，導(dǎo)向好。這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于方坯，板坯連鑄機(jī)。四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) A）弧形結(jié)晶器四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)是曼內(nèi)斯曼七十年代發(fā)展的。見(jiàn)圖4-19四偏心振動(dòng)機(jī)

31、構(gòu)。它由偏心輪及連桿、彈簧板、振動(dòng)臺(tái)和蝸輪減速機(jī)以及直流馬達(dá)組成。它利用兩對(duì)偏心距不同的偏心輪使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生結(jié)晶器的弧線運(yùn)動(dòng)，用兩條板式彈簧實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)的弧線導(dǎo)向。選擇合適的彈簧長(zhǎng)度可以使運(yùn)動(dòng)軌跡誤差不大于0.02mm。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、有利于采用小振幅高頻率的振動(dòng)進(jìn)行澆鑄。B）另一種四偏心機(jī)構(gòu)是應(yīng)用在直弧形連鑄機(jī)上的。振 1偏心輪、連桿；2彈簧板動(dòng)機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖4-20。它由雙偏心 3鑄坯對(duì)弧 4振動(dòng)臺(tái)、蝸輪等軸、直流馬達(dá)、減速器、振動(dòng) 5 6直流電機(jī)臺(tái)組成。導(dǎo)向采用彈簧鋼板或 圖 4-19偏心（弧形）振動(dòng)機(jī)構(gòu)奧鋼聯(lián)設(shè)計(jì)的導(dǎo)向裝置。振動(dòng)臺(tái)垂直升降運(yùn)動(dòng)。雙偏心軸上裝有無(wú)級(jí)調(diào)振幅機(jī)構(gòu)，

32、調(diào)節(jié)范圍為 ±8毫米， 頻率40-250 次/分。 這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)是弧形四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)偏心已相等時(shí)，結(jié)晶器振動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)上下垂直振動(dòng)的原理設(shè)計(jì)而成。太鋼二鋼廠板坯連鑄機(jī)振動(dòng)機(jī)構(gòu)就是采用這種原理設(shè)計(jì)的。 圖4-20直弧形連鑄機(jī)，四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) 4.2.5 結(jié)晶器振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)結(jié)晶器振動(dòng)的參數(shù)主要是振幅和振頻。結(jié)晶器完成一次上下振動(dòng)的時(shí)間算為周期。結(jié)晶器每分鐘振動(dòng)次數(shù)稱為頻率。結(jié)晶器振動(dòng)頻率一般是隨著拉坯速度的改變而改變的。拉速快振頻隨之增高。結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)離開(kāi)平穩(wěn)位置最遠(yuǎn)的距離稱為結(jié)晶器的振幅。研究表明，結(jié)晶器振幅大，鑄坯表面振痕深表面質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)橫裂紋。現(xiàn)場(chǎng)一般采用小振幅高頻率。

33、結(jié)晶器的振動(dòng)頻率和周期之間的關(guān)系可用下式表示： f=60/T式中：f-結(jié)晶器的振動(dòng)頻率 （次/分） T-結(jié)晶器的振動(dòng)周期 （秒）5 二冷區(qū)鑄坯導(dǎo)向裝置二次冷卻區(qū)通常是指結(jié)晶器以下到拉矯機(jī)以前的區(qū)域，二次冷卻裝置是連鑄機(jī)的重要組成部分。它對(duì)鑄坯質(zhì)量的好壞有著關(guān)鍵性的影響。因此，它的工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)鑄機(jī)性能起著至關(guān)重要的作用。5.1 二冷裝置的作用與工藝要求從結(jié)晶器里出來(lái)的鑄坯雖已成型，但坯殼一般只有10-30mm厚。坯厚在鋼水靜壓力作用下，產(chǎn)生很大的鼓肚力。它使坯殼有可能產(chǎn)生各種變形，甚至出現(xiàn)裂紋和漏鋼。特別是大方坯和板坯更為嚴(yán)重。設(shè)置二冷裝置的目的，就是對(duì)鑄坯通過(guò)強(qiáng)制而均勻的冷卻，促使坯殼迅速

34、凝固，預(yù)防坯殼變形超過(guò)極限，控制產(chǎn)生裂紋和發(fā)生漏鋼；同時(shí)支承和導(dǎo)向鑄坯和引錠桿；在直弧形連鑄機(jī)中，二冷裝置還須要把直坯彎曲成弧形坯，進(jìn)入弧形段；在上裝引錠桿的連鑄機(jī)中，還需在二冷區(qū)里設(shè)置驅(qū)動(dòng)輥，以驅(qū)動(dòng)引錠桿實(shí)現(xiàn)拉坯；對(duì)于多半徑弧形連鑄機(jī)，它又起到將弧形坯分段矯直的作用。二次冷卻裝置包括機(jī)架，支承導(dǎo)向輥，噴水水咀組成。輥?zhàn)佑袃?nèi)冷和外冷兩種形式。二冷室多為房式結(jié)構(gòu)，設(shè)有蒸氣排出風(fēng)機(jī)管道。設(shè)計(jì)二冷區(qū)的一般要求是：次冷卻區(qū)的輥列設(shè)計(jì)必須充分滿足生產(chǎn)操作和工藝要求。為了保證鑄坯的質(zhì)量，支承導(dǎo)向部件的結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)要合理、先進(jìn)。機(jī)械構(gòu)件剛性要好，長(zhǎng)期在高溫惡劣環(huán)境下工作不變形，基礎(chǔ)要牢固。二冷裝置要保證有

35、良好的調(diào)正性能，對(duì)弧要簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確。應(yīng)盡量采用離線檢修和整體更換，易于安裝和事故處理。冷卻水系統(tǒng)，即要保證有足夠的冷卻強(qiáng)度，又要保證水質(zhì)。水咀要滿足工藝要求。二冷裝置必須有良好的設(shè)備冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)。5.2 二次冷卻區(qū)的傳熱從連鑄過(guò)程的熱平穩(wěn)可知，自結(jié)晶器下口拉出來(lái)的鑄坯還沒(méi)有完全凝固，只形成一個(gè)厚度還較小的坯殼（10-20mm），中心還是高溫液體，形成一個(gè)很長(zhǎng)的液相穴。為使坯殼繼續(xù)凝固，從結(jié)晶器出口到拉矯機(jī)之間的長(zhǎng)度上設(shè)置了噴水冷卻系統(tǒng)，對(duì)鑄坯表面進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，使坯殼在較短時(shí)間內(nèi)完全凝固。鑄坯在二冷區(qū)冷卻的要求如下：- 冷卻效率要高，以加速熱量的傳遞；- 合適的噴水量，使鑄坯表面溫度和應(yīng)力分

36、布均勻；- 鑄坯表面溫度回升不超過(guò)100-150；- 保證鑄坯有良好的表面和內(nèi)部質(zhì)量。當(dāng)其它工藝條件相同時(shí)，二冷強(qiáng)度增加，拉速就可以相應(yīng)增大，這就意味著連鑄機(jī)生產(chǎn)率的提高。二冷對(duì)鑄坯質(zhì)量有重要影響，冷卻不當(dāng)會(huì)造成鑄坯表面裂紋和內(nèi)部裂紋。5.2.1 二冷區(qū)熱平穩(wěn)在二冷區(qū)噴到高溫鑄坯表面的冷卻水帶走大部分熱量。這種噴水冷卻與噴水速度、水的分布和水滴大小有關(guān)。一部分水轉(zhuǎn)化成蒸汽，以汽化熱形式帶走熱量。根據(jù)計(jì)算，噴水量的10-15%轉(zhuǎn)化成蒸汽。這種傳熱的方式與冷卻水的流量、水壓、水溫有關(guān)。鑄坯在二冷區(qū)要帶走209-293KJ/的熱量才能完全凝固。鑄坯液芯部分的熱量通過(guò)坯殼的傳導(dǎo)傳到表面，液芯溫度逐漸下

37、降，兩相區(qū)的溫度梯度逐漸減少。在二冷區(qū)，噴水水滴打到鑄坯表面把熱量帶走，鑄坯表面溫度突然下降，使坯殼表面與中心形成較大的溫度梯度，這種溫度梯度是鑄坯熱傳導(dǎo)的動(dòng)力。圖5-1表示鑄坯在二冷區(qū)的各種傳熱方式。從圖中可以看出，在二冷區(qū)鑄坯傳熱有以下幾種方式：鑄坯向空氣中輻射、支承輥與鑄坯表面接觸傳熱、水滴打到鑄坯表面水蒸發(fā)傳熱。以及冷卻水在鑄坯表面被加熱帶走的熱量等。上述各種傳熱方式帶走熱量的比例，由于連鑄機(jī)類型和工藝操作條件的不同可能有較大差別。根據(jù)實(shí)踐，板坯在二冷區(qū)傳熱的比例估計(jì)為：鑄坯表面輻射為25%輥?zhàn)优c鑄坯表面接觸傳導(dǎo)熱量17%噴淋水蒸發(fā)帶走熱量33%冷卻水加熱帶走熱量為25%。方坯在二冷區(qū)

38、傳熱主要是通過(guò)冷卻 圖5-1 鑄坯冷卻的各水帶走熱量，約占總熱量的64%以上。 種傳熱方式影響二冷區(qū)傳熱的因素：在設(shè)備和工藝條件一定時(shí)，鑄坯輻射傳熱和支承輥傳導(dǎo)傳熱基本變化不大，主要是噴淋水滴與鑄坯表面之間的熱交換起作用。因此，要提高二冷區(qū)熱傳導(dǎo)效率，就必須對(duì)噴水滴與鑄坯表面的熱交換進(jìn)行研究。這是一個(gè)復(fù)雜的傳熱過(guò)程，它受到噴淋水的狀態(tài)（如水滴大小、速度噴射角、沖擊能量、冷卻水溫等）、鑄坯表面狀態(tài)（表面溫度、氧化鐵皮）等多種因素影響?？梢杂萌缦路匠虂?lái)描述這一傳熱過(guò)程。 =h(Ts-Tw)式中：-熱流，KJ/C.S.C Ts-鑄坯表面溫度，由上式可知對(duì)傳熱有影響的因素除鑄坯表面溫度和冷卻水溫度外，

39、其它因素可歸結(jié)到傳熱系數(shù)上。因此，要提高二冷區(qū)冷卻效率，就要提高傳熱系數(shù)值。在連鑄工藝確定的條件下，了解噴霧水滴與高溫鑄坯表面的系數(shù)，是合理設(shè)計(jì)二冷制度的基礎(chǔ)。影響二冷區(qū)傳熱系數(shù)的因素有以下幾個(gè)方面：- 噴水量。傳熱系數(shù)與噴水量成正比，增加噴水量主要起到加大鑄坯內(nèi)部溫度梯度的作用。然而過(guò)大的冷卻強(qiáng)度，會(huì)使坯殼產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力，從而導(dǎo)致鑄坯表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。合適的冷卻強(qiáng)度應(yīng)以鑄坯在凝固收縮時(shí)，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不超過(guò)坯殼的強(qiáng)度極限為界限。二冷區(qū)的冷卻強(qiáng)度一般用“比水量”表示，單位為l/，即在單位時(shí)間內(nèi)冷卻水消耗量與通過(guò)二冷區(qū)鑄坯重量的比值。因鋼種、鑄坯尺寸和拉速等因素不同，比水量也不同，一般取0.5-1.5l/kg鋼。澆注不同鋼種時(shí)，比水量可參考表5-1。表5-1 不同鋼種的比水量鋼 種普碳鋼、低合金鋼中高碳鋼、合金鋼熱敏感性鋼種高 速 鋼比水量l/kg鋼1.0-2.00.6-0.80.4-0.60.1-0.3- 水流密度。水流密度是指鑄坯在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所接受的冷卻水量，傳熱系數(shù)與水流密度之間的關(guān)系以經(jīng)驗(yàn)公式表示：h=A·Wn式中：h-傳熱系數(shù) KW/.S. A,n