結晶器錐度設計及制造技術包頭會議

1、 高效結晶器錐度優(yōu)化設計及測量王寶峰 教授 2007.8主要內容1、結晶器錐度對連鑄坯質量的影響2、高效結晶器錐度的優(yōu)化設計3、結晶器錐度的制造技術及結晶器錐度的測量結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)應用當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；一個反應容器：去除非金屬夾雜，控制合金元素的形態(tài)和分布。結晶器的形式管式結晶器：多用于小方坯和矩形坯板式組合結晶器：多用于板坯和大方坯連鑄機結晶器內部的熱量傳遞鋼水內部的對流與傳導坯殼的熱傳導坯殼與結晶器之間氣隙熱傳導結晶器壁面熱傳

2、導結晶器與冷卻水之間熱傳導一、結晶器錐度對連鑄坯質量的影響錐度帶來的問題過大的錐度會造成結晶器對坯殼的擠壓導致角部凹陷，坯殼與結晶器的摩擦增加，加劇結晶器的磨損，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動加劇，誘發(fā)皮下裂紋和縱向凹陷的產生。 結晶器錐度對連鑄坯質量的影響一、結晶器錐度對連鑄坯質量的影響結晶器的特性參數(shù):銅板材質、銅板厚度、角部半徑結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重性 方坯連鑄的一些重要結論:銅板材質銅板厚度（mm）角部半徑 (mm)結晶

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, 結晶器內壁無沉積二、高效連鑄連鑄結晶器錐度優(yōu)化理論設計結晶器錐度的設計原則鑄坯在結晶器內的收縮應與受熱變形后結晶器內壁曲線相一致;鑄坯在結晶器內凝固過程當中所產生的收縮;結晶器受熱所產生的膨脹;板坯連鑄中窄面錐度對鑄坯質量有重要的影響; 結晶器錐度的表示方法:結晶器錐度的演變結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晶器錐度優(yōu)化設計程序結晶器傳熱模型(Inverse)結晶器變形計算程序（Deformation）結晶器內坯殼生長和收縮程序(Shrinkage）結晶器傳熱模型(Inverse)-結晶器的溫度響應結晶器傳熱模型(Inverse)結晶器平均的溫度結晶器傳熱模型(Inverse)-結晶器熱流的變化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 結晶器錐度設計實例結晶器內鑄坯坯殼的生長與收縮120120m小方坯結晶器錐度設計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 高效連鑄連鑄結晶器錐度優(yōu)化為某一個鋼廠設計的錐度奧氏體不銹板坯連鑄結晶器窄面錐度優(yōu)化結論：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結晶器下部，采用較小的錐度。三、結晶器錐度的制造

7、技術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)可變錐度結晶器, 制造成本高。 連鑄結晶器錐度測量設備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壁之間距離的測量圖2 180220mm方坯銅管兩個寬面內壁之間距離的測量 結晶器內腔形狀存在的問題 圖 300340mm大方坯銅管兩個寬面之間距離的測量CONVEX內壁呈外凸形，在長度方向上緩慢變成平面。 結晶器雙錐度存在的問題 圖 150150mm小方坯銅管內壁之間距離的測量 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