結(jié)晶器錐度設(shè)計及制造技術(shù)包頭會議

1、 高效結(jié)晶器錐度優(yōu)化設(shè)計及測量王寶峰 教授 2007.8主要內(nèi)容1、結(jié)晶器錐度對連鑄坯質(zhì)量的影響2、高效結(jié)晶器錐度的優(yōu)化設(shè)計3、結(jié)晶器錐度的制造技術(shù)及結(jié)晶器錐度的測量結(jié)晶器的作用一個高效的熱交換器：其熱流密度最高可達6 MW/，是工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中能效率最高的換熱器之一；一個精心制造的凝固工具：建立起有足夠強度的凝殼和良好的凝固組織；一個成型的模具：給出正確的尺寸和形狀；一個反應(yīng)容器：去除非金屬夾雜，控制合金元素的形態(tài)和分布。結(jié)晶器的形式管式結(jié)晶器：多用于小方坯和矩形坯板式組合結(jié)晶器：多用于板坯和大方坯連鑄機結(jié)晶器內(nèi)部的熱量傳遞鋼水內(nèi)部的對流與傳導(dǎo)坯殼的熱傳導(dǎo)坯殼與結(jié)晶器之間氣隙熱傳導(dǎo)結(jié)晶器壁面熱傳

2、導(dǎo)結(jié)晶器與冷卻水之間熱傳導(dǎo)一、結(jié)晶器錐度對連鑄坯質(zhì)量的影響錐度帶來的問題過大的錐度會造成結(jié)晶器對坯殼的擠壓導(dǎo)致角部凹陷，坯殼與結(jié)晶器的摩擦增加，加劇結(jié)晶器的磨損，還會出現(xiàn)表面增銅。在角部區(qū)域由于氣隙的作用會形成熱點，造成坯殼減薄和裂紋 錐度小會使氣隙增大，熱流減小，坯殼減薄，容易發(fā)生漏鋼；另外錐度過小會使角部轉(zhuǎn)動加劇，誘發(fā)皮下裂紋和縱向凹陷的產(chǎn)生。 結(jié)晶器錐度對連鑄坯質(zhì)量的影響一、結(jié)晶器錐度對連鑄坯質(zhì)量的影響結(jié)晶器的特性參數(shù):銅板材質(zhì)、銅板厚度、角部半徑結(jié)晶器錐度液面高度冷卻水流速支撐類型振幅、振頻、負滑脫時間水垢的嚴(yán)重性 方坯連鑄的一些重要結(jié)論:銅板材質(zhì)銅板厚度（mm）角部半徑 (mm)結(jié)晶

3、器錐度液面高度(mm)冷卻水流速(m/s)水縫(mm)支撐類型振幅(mm)振頻(Hz)負滑脫時間(s)冷卻水水質(zhì)DHP，CuAg ，Cu-Cr-Zr小方坯: 913，大方坯: 203 4多錐度或曲線錐度100 150103 4四面支撐4 6260 4000.12 0.145ppm, 結(jié)晶器內(nèi)壁無沉積二、高效連鑄連鑄結(jié)晶器錐度優(yōu)化理論設(shè)計結(jié)晶器錐度的設(shè)計原則鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)的收縮應(yīng)與受熱變形后結(jié)晶器內(nèi)壁曲線相一致;鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)凝固過程當(dāng)中所產(chǎn)生的收縮;結(jié)晶器受熱所產(chǎn)生的膨脹;板坯連鑄中窄面錐度對鑄坯質(zhì)量有重要的影響; 結(jié)晶器錐度的表示方法:結(jié)晶器錐度的演變結(jié)晶器的錐度范圍單錐度：0.71.5%/

4、m雙錐度：1.52.8%/m 0.40.9%/m曲線錐度：連續(xù)變化影響錐度設(shè)計的因素：鋼種、坯 型、拉速、過熱度、銅管變形等高效連鑄連鑄結(jié)晶器錐度優(yōu)化設(shè)計程序結(jié)晶器傳熱模型(Inverse)結(jié)晶器變形計算程序（Deformation）結(jié)晶器內(nèi)坯殼生長和收縮程序(Shrinkage）結(jié)晶器傳熱模型(Inverse)-結(jié)晶器的溫度響應(yīng)結(jié)晶器傳熱模型(Inverse)結(jié)晶器平均的溫度結(jié)晶器傳熱模型(Inverse)-結(jié)晶器熱流的變化Heat Flux with CSp for Low Carbon Steel, Right Straight Wall0500100015002000250030003

5、50001002003004005006007008009001000Distance from the Top of the Mould (mm)Heat Flux (kw/m2)CSp1CSp2 C - 0.155 Mn-0.806 S - 0.023 Si - 0.214 Cu-0.391 CSp1=2.02 m/min CSp2=2.39 m/min Superheat: 42 結(jié)晶器錐度設(shè)計實例結(jié)晶器內(nèi)鑄坯坯殼的生長與收縮120120m小方坯結(jié)晶器錐度設(shè)計0.30.40.50.60.70.80.911.11.2020040060080010001200Reference (mm)Hi

6、gh Carbon Steel, DT=25, CSp=4.0m/min (130-250 ) ( 250-450) (450-1000)High Carbon Steel, DT=25, CSp= 3.0m/min Low Carbon Steel, DT=25, CSp= 3.0m/min Low Carbon Steel, DT=25, CSp=4.5m/min 高效連鑄連鑄結(jié)晶器錐度優(yōu)化為某一個鋼廠設(shè)計的錐度奧氏體不銹板坯連鑄結(jié)晶器窄面錐度優(yōu)化結(jié)論：優(yōu)化后的錐度按兩段式來考慮：液面附近80200mm的區(qū)域，采用較大錐度，200 800mm結(jié)晶器下部，采用較小的錐度。三、結(jié)晶器錐度的制造

7、技術(shù)及錐度的測量擠壓成型方法(我國普遍采用)： 加工精度不夠,以折線代連續(xù)曲線,制造成本低。爆破成型法：成型精度高,適合加工連續(xù)可變錐度結(jié)晶器, 制造成本高。 連鑄結(jié)晶器錐度測量設(shè)備150小方坯錐度儀300340大方坯錐度儀 板坯錐度儀180圓坯錐度儀 結(jié)晶器不同兩個相對面錐度不同 圖1 180220mm方坯銅管兩個窄面內(nèi)壁之間距離的測量圖2 180220mm方坯銅管兩個寬面內(nèi)壁之間距離的測量 結(jié)晶器內(nèi)腔形狀存在的問題 圖 300340mm大方坯銅管兩個寬面之間距離的測量CONVEX內(nèi)壁呈外凸形，在長度方向上緩慢變成平面。 結(jié)晶器雙錐度存在的問題 圖 150150mm小方坯銅管內(nèi)壁之間距離的測量 拋物線錐度銅管存在的問題 圖1 220180mm鑄坯銅管窄面之間距離的測量圖2 220180mm銅管寬面之間距離的測量 圓坯銅管錐