結(jié)晶器設(shè)計(jì)計(jì)算

1、通過結(jié)晶器的熱流量通過結(jié)晶器放出熱流，可用下列計(jì)算Q=LEVPC1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To） （3.1）式中：Q：結(jié)晶器鋼水放出的熱量，kj/min； L：結(jié)晶器橫截面周長(zhǎng)，4.012m； E：出結(jié)晶器坯殼厚度，0.012m； V：拉速，2.2m/min； P：鋼水密度，7.4×10kj/kg·；由此可得： Q=LEVPC1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To） =62218kj/min結(jié)晶器水縫面積計(jì)算 結(jié)晶器的水縫面積與單位水流量（冷卻強(qiáng)度）鑄坯尺寸的大小以及冷卻水流速有關(guān)，結(jié)晶器水縫面積可用下式計(jì)算：F=QkS×10/（3600V） （mm）

2、 （3.2） 式中：Qk：?jiǎn)挝凰髁縨/n·m，經(jīng)驗(yàn)值取100-500m/n·m；取100m/n·m。 S：結(jié)晶器周邊長(zhǎng)度，4×120×10m； V：冷卻水流速，取6-10m/s，實(shí)際取8m/s；即結(jié)晶器水縫面積為： F+QkS×10/（3600v）=1.67×10mm3.5 結(jié)晶器的冷卻系統(tǒng)為使結(jié)晶器壁有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，在銅壁與冷卻水之間不能產(chǎn)生水垢和沉淀物。由于結(jié)晶器的熱負(fù)荷很高，接觸結(jié)晶器壁的冷卻水有時(shí)會(huì)達(dá)到汽化的溫度。為了防止出現(xiàn)水垢，水必須經(jīng)過軟化處理或脫鹽處理9。結(jié)晶器內(nèi)冷卻水的流量，一般按斷面周長(zhǎng)長(zhǎng)度每毫米2-

3、2.5每毫米計(jì)算。經(jīng)過凈化及軟處理的水一般都是循環(huán)使用。采用封閉式供水系統(tǒng)。充分利用回水系壓有利于節(jié)能。 結(jié)晶器的倒錐度鋼水在結(jié)晶器內(nèi)凝固是因坯殼收縮形成氣隙，通常是將結(jié)晶器作成倒錐度，后者定義為： =（S上S下）/S上×L （3.3）式中： ：結(jié)晶器的倒錐度 %/m； S上，S下：結(jié)晶器的上邊口，下邊口長(zhǎng)； L：結(jié)晶器長(zhǎng)度。倒錐度取值不能太小，也不能太大。過小則作用不大，過大則增大了拉坯阻力，甚至卡鋼而不能出坯9。高碳鋼的收縮量大，所以須用較大的倒錐度7。高速拉坯時(shí)，應(yīng)采用較小的倒錐度。在此設(shè)計(jì)中，倒錐度可取0.96%/m，為了不致產(chǎn)生太大的拉坯阻力。實(shí)際的倒錐度略小于上述值，約為

4、0.4-0.8%/m。 結(jié)晶器冷卻水量的計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)通過結(jié)晶器冷卻水縫（水槽）的水量對(duì)結(jié)晶器鋼水熱量傳遞和坯殼凝固有重要的參數(shù)影響。結(jié)晶器冷切水量計(jì)算方法有：結(jié)晶器熱平衡法假定結(jié)晶器鋼水熱量全部由冷卻水帶走，則結(jié)晶器鋼水凝固放出的熱量與冷卻水帶走的相等，即： Q=W×C×Q （3.4）則 W=Q/（Q） 式中： Q：結(jié)晶器內(nèi)的鋼水凝固放出熱量，2218kj/min； W：結(jié)晶器全部水量，L/min； C：水的比熱容，4.2kj/kg×；Q：結(jié)晶器進(jìn)出水量溫度差6 即 W=Q/（Q）=2468L/min（1） 從保證水縫內(nèi)冷卻水流速>6m/s來求結(jié)晶器水量得

5、：W1：36×S×V/10000（m3/h） （3.5）式中： S：水縫面積，1.67×103mm2；W1：冷卻水量，m3/h； V：冷卻水流速，8m/s。即； W=Q/（Q）=2468L/min=48.1m3/h=801L/min。3.6 結(jié)晶器的重要參數(shù)針對(duì)小方坯連鑄機(jī)，結(jié)晶器設(shè)計(jì)為弧形結(jié)晶器，因?yàn)槔魉俣容^高，結(jié)晶器的長(zhǎng)度定為900毫米。結(jié)晶器的材質(zhì)查閱有關(guān)資料后，我們考慮到結(jié)晶器的熱疲勞壽命，決定采用銅鉻合金（含）。 結(jié)晶器的構(gòu)造結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)管為冷拔異性無(wú)縫鋼管。外面套有剛制外殼，鋼管與銅套之間有約7毫米的縫隙通以冷卻水，即冷卻水縫。鋼管與銅

6、套制成弧形。銅管的上口通過法蘭用螺釘固定在鋼制外殼上。如圖4-4所示，銅管的下口一般為自由端，允許熱脹冷縮；但上下口都必須密封，防止漏水。結(jié)晶器外套是圓桶形的。外套中部有底腳板，將結(jié)晶器固定在振動(dòng)框加上。結(jié)晶器銅板壁厚為10-15毫米磨損后可加工修復(fù)。但最薄不能小于3-6毫米?？紤]到鑄坯的熱脹冷縮，在銅壁的角度應(yīng)有一定的圓角過濾。 結(jié)晶器的斷面尺寸冷態(tài)鑄坯的斷面尺寸稱為公稱尺寸，結(jié)晶器的斷面尺寸應(yīng)根據(jù)公稱尺寸（120×120mm）來定。結(jié)晶器的內(nèi)腔斷面尺寸比鑄坯尺寸略大些。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式來確定結(jié)晶器斷面尺寸。我們考慮以下公式，確定了方坯結(jié)晶器內(nèi)腔尺寸厚度和寬度尺寸：Df=（1+2

7、.5%）Do=（1+2.5%）×120=123 （3.6）Bf=（1+2.5%）Bo=（1+2.5%）×120=123 （3.7）管式結(jié)晶器內(nèi)腔應(yīng)有合適的圓角半徑。鑄坯斷面120*120mm2，參考有關(guān)公式，圓角半徑為8毫米。 結(jié)晶器長(zhǎng)度確定結(jié)晶器長(zhǎng)度的主要依據(jù)是出結(jié)晶器下口時(shí)的坯殼厚度。若坯殼過薄。鑄坯就會(huì)出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象，甚至拉漏。對(duì)于120×120mm方坯而言，出結(jié)晶器時(shí)鑄坯坯殼厚度為8-10mm，根據(jù)現(xiàn)在大多數(shù)鋼廠鑄機(jī)的新傾向。結(jié)晶器長(zhǎng)度確定為900mm。目的是與高速拉相配合。理論計(jì)算標(biāo)明，結(jié)晶器熱量的50%是上部導(dǎo)出的結(jié)晶器下部只是起支撐作用，因而過長(zhǎng)的結(jié)晶器無(wú)益于坯殼的增厚，所以沒有必要選用過長(zhǎng)的結(jié)晶器。結(jié)晶器長(zhǎng)度因而決定用900mm。 水縫面積結(jié)晶器水縫總面積通常根據(jù)下式計(jì)算： Q結(jié)=360FV/1000 （3.8）則 F=10000Q結(jié)/36V 式中 Q:結(jié)晶器的耗水量，3m/h； F:水縫總面積，2mm； V:水縫內(nèi)冷卻水的流