结晶器水设计

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钢铁冶炼中的连铸结晶器设计分析

钢铁冶炼中的连铸结晶器设计分析钢铁工业是世界上最重要的基础工业之一，而连铸结晶器作为钢铁冶炼中的重要工艺设备，在钢铁生产中起着至关重要的作用。

它是将钢水连续铸造成铸坯的装备，也被称为CCM（Continuous Casting Machine ）。

在连铸过程中，结晶器是影响铸坯质量和生产效率的重要因素之一。

本文将对钢铁冶炼中连铸结晶器的设计分析进行探讨。

一、连铸结晶器的功能及结构连铸结晶器是用于生产钢铁板材，构造为铸件钢水进入结晶器后，在结晶器内先通过液态状况（即铸造生长过程，在结晶器内生长晶核，从而使废钢液态状况成为铸块的过程），然后在结晶器出口处形成固态状况。

由此长出的铸坯被拉拔出结晶器，进入辊道机，经过各种工艺制成板材。

连铸结晶器主要由上零件、下零件、水冷夹套等部分组成。

其中，上零件通常包括喷嘴、芯棒、雾化器等部分，是铸坯形状的决定因素；下零件通常包括结晶器底板、结晶器壁板等部分，能够起到硬质支撑作用；水冷夹套则被用来控制结晶器的温度，保证连铸过程中的均匀性及稳定性。

二、连铸结晶器设计分析1. 结晶器形状结晶器的形状是直接影响铸坯外形的关键因素，对于连铸生产来说，形状应该均匀，能够保持稳定的流动。

根据结晶器的形状不同，连铸结晶器可分为恒形、变形和弯形三种类型。

其中，恒形结晶器一般是采用椭圆形或圆形结构，无法适应精密产品的生产；变形结晶器适用于不同的产品，但其结构较为复杂；弯形结晶器为当前应用较为广泛的结构，因为其结构简单、适用性强。

2. 水冷结构在连铸生产过程中，由于高温状态和高速上下铸造的影响，结晶器壁面容易出现过热的现象，因此需要引入冷却水来降低壁面温度，以保证铸坯质量。

水冷结构主要包括结晶器壁面、底部和顶部。

其中，结晶器壁面使用内侧水冷夹套或内部金属套管，底部使用底部夹套进行冷却，顶部采用上喷雾式冷却，以达到均匀冷却效果。

3. 喷嘴设备喷嘴作为连铸结晶器结构的关键之一，其设计应当综合考虑稳定性、均匀性、流速和流量等因素。

结晶器设计计算

通过结晶器的热流量通过结晶器放出热流，可用下列计算Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）} （3.1）式中：Q：结晶器钢水放出的热量，kj/min；L：结晶器横截面周长，4.012m；E：出结晶器坯壳厚度，0.012m；V：拉速，2.2m/min；P：钢水密度，7.4×10⒊kj/kg·℃；由此可得： Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}=62218kj/min结晶器水缝面积计算结晶器的水缝面积与单位水流量（冷却强度）铸坯尺寸的大小以及冷却水流速有关，结晶器水缝面积可用下式计算：F=QkS×106/（3600V）（mm2）（3.2）式中：Qk：单位水流量m3/n·m，经验值取100-500m3/n·m；取100m3/n·m。

S：结晶器周边长度，4×120×103m；V：冷却水流速，取6-10m/s，实际取8m/s；即结晶器水缝面积为：F+QkS×106/（3600v）=1.67×103mm33.5 结晶器的冷却系统为使结晶器壁有较高的导热系数，在铜壁与冷却水之间不能产生水垢和沉淀物。

由于结晶器的热负荷很高，接触结晶器壁的冷却水有时会达到汽化的温度。

为了防止出现水垢，水必须经过软化处理或脱盐处理[9]。

结晶器内冷却水的流量，一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。

经过净化及软处理的水一般都是循环使用。

采用封闭式供水系统。

充分利用回水系压有利于节能。

3.5.1 结晶器的倒锥度钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙，通常是将结晶器作成倒锥度，后者定义为：△ =（S上—S下）/S上×L （3.3）式中：△：结晶器的倒锥度 %/m；S上，S下：结晶器的上边口，下边口长；L：结晶器长度。

倒锥度取值不能太小，也不能太大。

过小则作用不大，过大则增大了拉坯阻力，甚至卡钢而不能出坯[9]。

结晶器设计计算

结晶器设计计算----2a54667e-6eba-11ec-8c1c-7cb59b590d7d 通过结晶器的热流量通过结晶器释放的热流可计算如下q=levp{c1（te-tl）+lf+cs（ts-to）}（3.1）式中：q：结晶器钢水放出的热量，kj/min；l：结晶器横截面周长，4.012m；e：出结晶器坯壳厚度，0.012m；v：拉速，2.2m/min；p：钢水密度，7.4×10⒊kj/kg℃由此可得：q=levp{c1（te-tl）+lf+cs（ts-to）}=62218kj/min结晶器水缝面积计算结晶器的水隙面积与单位水流量（冷却强度）、钢坯尺寸和冷却水流量有关。

模具的水隙面积可通过以下公式计算：f=qks×106/（3600v）（mm2）（3.2）式中：qk：单位水流量m3/nm，经验值取100-500m3/nm；取100m3/nm。

s：结晶器周边长度，4×120×103m；v：冷却水流速，取6-10m/s，实际取8m/s；即结晶器水缝面积为：f+q ks×106/（3600v）=1.67×103mm33.5结晶器的冷却系统为了使模具壁具有高导热性，铜壁和冷却水之间不会产生水垢和沉积物。

由于模具的高热负荷，接触模具壁的冷却水有时达到汽化温度。

为了防止结垢，水必须软化或脱盐[9]。

结晶器内冷却水的流量，一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。

经过净化及软处理的水一般都是循环使用。

采用封闭式供水系统。

充分利用回水系压有利于节能。

3.5.1结晶器倒锥钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙，通常是将结晶器作成倒锥度，后者定义为：△ = （s向上-s向下）/s向上×L（3.3），其中：△: 结晶器反向锥度%/M；s上，s下：结晶器的上边口，下边口长；l：结晶器长度。

倒锥度值不应太小或太大。

如果它太小，它几乎没有影响，如果它太大，它增加了毛坯拉拔阻力，甚至阻止钢，不能生产[ 9 ]。

板坯连铸机结晶器的设计及计算

油缸卸压后，靠碟形弹簧的压力使窄边夹紧。（６）各种冷却水配管结晶器冷却水及板坯二次冷却喷水配管，通过振
动台上的平面密封使水路自行接通。（７）润滑及液压
３６２０１／ｍｉｎ
５０５１／ｍｉｎ
大连华锐重工集团股份有限公司设计研究院
摘要：通过一系列说明、计算，概述了板坯连铸机结晶器
张梁敬
辛
鑫
的型式、功能特点及设计要点。
关键词：板坯连铸；结晶器；冷却水量；调宽装置；内腔尺寸
板整体拆除刨修。水箱内设有供结晶器冷却用的水冷通道，在与背板贴合的铜板表面上开有水槽，连续铸钢期间与宽面铜板接触的钢水热量通过这些水槽中
流动的冷却水导走。
ｌ概述
结晶器是连铸机中的铸坯成型设备。其作用是
将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制
冷却，导出钢液的热量，使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯，并使这种芯部仍为液相的铸坯连续从结晶器下口拉出，为其在以后的二冷区域内完全凝固创造条件。文章围绕板坯连铸机结晶器型式及功能予以阐述，并针对相关应用进行分析计算。
是通过长螺栓与内、外弧水箱把合的，在发生漏钢事故或安装调整时操作方便。用于冷却铸坯的喷水配管分别安在内、外弧水箱的底部通过喷嘴从两侧冷
却铸坯。
（３）左、右窄边及窄边导向装置左、右窄边铜板与背板把合后通过卡板与螺栓与压板连在一起，冷却水从窄面压板进出。与宽面铜板样，窄边铜板也开有冷却水槽对铜板进行冷却。

结晶器设计条件书.

结晶器设计条件书
公司名称
部门
E-mail
负责人
电话
传真
客户类别
分类
介质情况
溶质名称
中文名称
如果溶剂不是水，请特别说明：
化学分子式
进料总量kg/h
进料浓度%
进料温度℃
溶液密度kg/h
动力粘度Pa.s
溶解度曲线作附件附后
溶液沸点℃
导热系数W/m.℃
PH值
晶体密度kg/m3
定压比热Kj/kg
溶液杂质及含量
或特别要求
结晶过程中有反应的反应热
水合物的种类及形成温度
性能要求
总结晶产量
Kg/h
产品的晶形(如果知道)
粒度温度℃
结晶温度
℃
分离后含水率
冷凝方式
材质要求
和物料接触方式
不和物料接触部分
冷凝器
其他
现有公用
工程
电装机容量
Kw
价格
元/度
蒸汽压力（表压）
Mpa
元/吨
冷却循环水温度
℃元Βιβλιοθήκη 立方冷冻水（如果有）℃
元/立方
流程简图

结晶器循环水冷却技术探讨

１引言
连铸机以其能耗低、金属收得率高、生产成本低以及产品质量高等特点，在钢铁行业得到了广泛地应用。结晶器作为连铸机的心脏，高温钢水在结晶器中凝固所释放出的热量绝大部分是由冷却水带走的，因而，结晶器性能的优劣对生产效率和铸坯质量都会造成直接影响。结晶器性能受冷却水水质的影响非常大。在实际操作中，冷却水的暂时硬度一般要控制在８０ｍｇ／Ｌ（以Ｃａ０计）以内，补充水宜采用除盐水或软水。在实际工作中，为了保证结晶器具有良好的传热效率，杜绝水垢的形成并尽可能地延长结晶器的使用寿命，采用何种冷却方式和冷却水道结构能较经济、合理和适用，需要技术人员根据所在钢铁企业的客观实际情况进行不断地探索。本文以某厂使用的连铸机为实例，从技术和经济两个方面对几种常见的结晶器循环水冷却系统进行了探讨。２结晶器循环水冷却系统简介２．１开路循环水系统采用开路循环水系统的结晶器回水直接利用余压上冷却塔，经冷却塔降温后的冷却水再用泵加压送回，此种系统一般采用工业净
，
对所设计的三种循环水冷却系统的能耗进行比较，见表２所示。
表２三种系统的能耗对照表
名称小时补充新水量年补充新水量小时补充软水量年补充软水量小时耗电量年耗电量敞开式循环水冷却系统７．８０／ｈ５６１６００３５．４ｄ／ｈ２５４８８０ｍ３／ａ６００ｋＷ／ｈ４３２００００ｋｗ／ａ半闭路循环水冷却系统４３．２０ｍ／ｈ３１ｌＯ４Ｏ７．２０ｄ／ｈ５１８４０ｍ／ａ７３２ｋＷ／ｈ５２７０４００ｋＷ／ａ闭路循环水冷却系统４３．２０ｍ／ｈ３１ｌ０４０１．４４ｄ／ｈｉ０３６８ｍ／ａ５９０．５ｋＷ／ｈ４２５１６００ｋｗ／ａ

连铸结晶器及二冷室冷却水系统优化

２０１４年２月第一期
冶全
１７
连铸结晶器及二冷室冷却水系统优化
李叶军徐忠良
（杭州钢铁集团公司转炉炼钢厂杭州３１００２２）摘要：为减少结晶器冷却软水的消耗量，降低结晶器冷却水的硬度、钙离子、碱度、氯离子含量，降低连铸
实现一台水泵供一台连铸机，结晶器冷却水实行开路循环，实行两开一备，三台泵前后通过公用管道
坯连铸机（以下简称：连铸机），１号连铸机四机四流，Ｒ６ｍ，于２０００年６月投产，产能６２万ｔｈ
，
冶金
２０１４年２月第一期
２号水处理结结晶器冷却水共用四台冷却塔冷却流量为５００ｍ３／ｈ。
１．２连铸水系统水质参数
正常时某日（７月份）水质参数数据见表１。
连铸结晶器和二次喷淋冷却水系统设备运行表１连铸冷却水水质参数
为了改善连铸机结晶器、二冷室冷却水水质，减少软水用量，确保连铸机的设备正常运行，改善铸坯冷却效果及提高铸坯质量，为连铸机二冷水冷却今后采用气雾冷却创造条件，同时提高冷却水循环利用率，减少污水排放，节约成本。公司决定对连铸水处理结晶器冷却水系统和二冷室冷却水系统进行改造。水质条件的改善，可以明显的改善连
铸机铸坯质量，降低废品率，改善现有管网的工作状况，延长设备的使用寿命。

结晶器水冷却系统改进

两个液压伺服机构来分别控制两个液压缸的快速升降，从而带动结晶器快速上下振动。每个液压缸上都装有一个高精度的位置传感器，用于检测液压缸中活塞杆的移动位置，从而确定振动的振幅。
结晶器另一个重要的部分是冷却系统，冷却介质是水。冷却水通过不锈钢管连接到结晶器内部的夹套或者蛇管，用于冷却结晶器内的钢水。由于不锈钢管为刚性元件，而结晶器又在不断地振动，所以钢管与结晶器之间是通过波纹管来连接的。由于结构上的原因，结晶器的振动不可避免地造成了冷却水的压力的变化。改进前结晶器冷却水管路上采用的减振元件是隔膜式球形蓄能器，但是此类元件在现场的使用中极易损坏，造成冷却系水压力峰值无法平滑，各连接处螺栓易断裂，造成系统橡胶补偿器中部螺栓疲劳断裂，冷却水无法流出，容易引起浇铸中
（ＪｉｕｊｉａｎｇＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｕｊｉａｎｇ３ｓ２ｏｏ￣
ｄｅｓｉｇｎｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｄｌｏｗｅｒｃｏｓｔ，ｅａｓｙｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｉｎｉｍｉｚｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｈａｒｍｔｏｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｃａｕｓｅｄｂｙｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

关于炼钢车间连铸结晶器冷却水调整的调研

关于炼钢车间连铸结晶器冷却⽔调整的调研关于炼钢车间连铸结晶器冷却⽔调整的调研调研初步⽅案问题建议调研：随着公司节能减排项⽬的深⼊开展，攻关⼩组对连铸⼀冷⽔（结晶器冷却⽔）进⾏了诊断，认为节能潜⼒较⼤，随即对该系统进⾏攻关，在对连铸⼀冷⽔进⾏诊断后，认为，尽管规程上要求⼀冷⽔的压⼒不低于0.8MPa，但实际上结晶器进⼝⽔压较低，从连铸计计说明上也可以看出，要素在于保证⽔量和温差，实际也没有保证进⼝的⽔压，因为在保证⽔压下，流量和温差就偏离参数太多了。

初步⽅案：根据此⼯艺条件，在保证每个结晶器的⽔流量和温差的前提下，可以适当降低⽔压，所以选⽤测试中要求⽔压较⾼的参数，即进连铸总管压⼒不低于0.65MPa为宜。

流量保证满⾜要求。

问题：正当⽔泵选型安装完⼯准备调试的时出现了新的问题，就是三个连铸机的结晶器中铜管、内⽔套图纸是⼀样的，但是，其外部表观参数却不⼀样，就是同⼀连铸机，三个流的参数差异也⾮常⼤，3#连铸机和1、2#机的差异最⼤，详见下表：压⼒单位MPa，流量单位M3/Hr,拉速m/min,温差℃开始，怀疑是结晶器内部隔板密封内漏造成的，拆解部分结晶器，有漏的可能，但好像没那么严重，后经过调查，发现了2点问题，⼀是在品种钢攻关的时候，订制了6个加宽⽔缝（由3.5mm到4.0mm）的结晶器内⽔套，后经过调查，是先订了6个，但是订错了，是只能3#机⽤，⼜订了6套带电磁搅拌的内⽔套，这样就混杂在其中，在⽣产过程中，遇到加宽⽔缝内⽔套的结晶器，在正常流量各温差的情况下，进⼝压⼒就低，遇到正常⽔缝内⽔套的时候就出现进⼝⽔压⾼的情况。

⼆是我公司现⽤的结晶器铜管有两种供应⽅式，就是全新铜管和(保过钢量的)返修铜管，新铜管在尺⼨上是⽐较符合图纸要求的，作为功能计价在保证过钢量的前提下，使⽤了⼀部分返修的，返修铜管在内部尺⼨上能达标，但外部尺⼨偏⼩（1mm），出现了⽔缝偏⼤的情况，即遇到返修结晶器铜管，配装未加宽⽔缝的内⽔套，⽔缝变成了4.5mm,遇到返修铜管配装加宽内⽔套的结晶器，⽔缝变成了5mm,这种情况，也是结晶器进⼝压⼒偏低的原因之⼀。

结晶器冷却水流量和压力双调节技术的应用

工调节方法牺牲了系统的自动化程度．并存在调压滞
后现象：供给冷却水的联合水泵房距离连铸机特别远．管网对供水压力有一定的影响．通常水泵房的出
结晶器冷却水由联合水泵房提供．供水压力可根据生产的需要随时改动。结晶器冷却水系统如图ｌ所示。
源头稳定供水压力。另外，在各流结晶器入口前增加
调节阀．通过自动化程序控制．在保证结晶器流量的
前提下．调整调节阀的开度来确保结晶器运行在合适
的压力下。
ｌ存在的问题
（１）压力波动。
作者简介：张彤（１９８３－），工程师，从事自动化研究与应用
水压力比连铸机侧的供水压力大Ｏ．１ＭＰａ，甚至更多．
水泵房人员按连铸主控要求调压肯定不合适．可能要进行多次调整，造成管网的压力波动（２）各流结晶器无法单独控制。
该连铸机前期设计时没有考虑多断面同时生产的情形．各流的结晶器供水管道都是直接连接供水主
自动化应用２０１５ｉ４期ｉ４８
收稿日期：２０１４ — １１－２６
ＨＭＩ及
ＰＬＣ控制系统
联网完成后．利用停机时间修改连铸公用ＰＬＣ硬件网络组态．建立连铸公用ＰＬＣ与水泵房ＰＬＣ的ＴＣＰ／ＩＰ网络连接．并修改连铸公用ＰＬＣ程序，把供水

CSP结晶器内钢液流动的水模型研究

ＷａｇＸｉｎｕｉｇＣｉａｇｎａｈｉ，Ｊｎａｌｎ，ＷａｇＸｉｈａ，ＺａｇＪｏｇｎ，ＣａｚｏｇｎｎｉｘｏｇｉｎｎｕｈｎｉｎｍｉｇｈｉｈｎａｄＨｏｇＢｎｉｎＹｉ
（ｃｏｌｆｔｌｒｃｎｃｌｇａＥｇｎｅｎ，ｎｅｓｙｏＳｉｃｄＴｃｎｌｙＢＯｎ００３１ＳｈｏｏＭｅｕｇａａｄＥｏｉｌｎｉｅｒｇＵｉｒｉｆｃｎｅａｅｈｏｇ，ｅｉｇ１０８；ａｌｉｌｏｃｉｖｔｅｎｏ
ｇ１ｎｆｕｔａｉｎｎａｌａｒｗｉｅａｄｎｚｌａｅｙｏｖｏｓｆｃｆｃｓｎｐｅｎｆｃｕｔｎａｅｔｒｏｌｅｃｕｔｅｒｏｌｏｍｏｄｎｒｏｓｎｏｚｅｗｓｖｒｂｉｕ．ｅｅｔｏａｔｇｓｅｄｏｕｔａｉｔｎｅｆｄｉｌｏｃｍｏｄｎｄｌｆｎｒｗｓｄｓ１ｒｅ．ａｆｃｕｍｅｇｄｄｐｈｏｕｔａｉｅｒｎｚｌａｈｒ１ｇ．ａｄｍｉｄｅｏａｏｉｅＷａａｇｒｎｄｅｅｔｆｓｂｒｅｅｔｎｆｃｕｔｎｎａｏｚｅｒｔｅｒｅｏｌｏａＭａｅｉｌＩｄｘＣＳｌ．鼢ｔｒＭｏｅ．ＬｖｌＦｕｔａｉｎＳｒｃｅｏｉｔｒａｎｅＰＭｏｄｅｄ１ｅｅ１ｃｕｔｕｆｅＶｌｃｔｏａｙ
和水口附近波动影响很显著，拉速对结晶器和窄面中心处波动影响较大，入深度对水口附近波动影响较大。浸关键词ＣＰ结晶器Ｓ水模型液面波动表面流速

连铸结晶器内钢液流场的水模型研究

的钢液在不同工艺参数和水口结构下的流动情况。
１试验过程
所速：／Ａ２１以度比ｆ：：１，＼
ｒ
ｎ
Ｔ２
体流比：１积量：普Ａ：
Ｒ， ’ ｒ
式中：、一型与原型的惯性力；一重力加速ｎ模ｇ度；一何相似比；２模型与原型结晶器的长Ａ几ｚ、一度；、模型与原型的拉速；Ｑ一型与原型一Ｑ、，模
ｉｃｅｓｓｗｈｌｈｅｉｎｒａｅｉｅｔｍｍｅｇｄｎｚｌｐｔｎｉａｔｎｐｔｓｔｏｖｏ．ｒｅｏｚｅｄｅｈｏｍｐｃｉｇｄｅｈｉｎ’ ｂｉｕｓ
ＭａｔｒａｎｄｘＦｌｗｅｄｏｑｕｄｉｏｄ，ＮｏｚｅＳｒｃｕｅ，ＣａｔｎｐｅｅｉｌＩｅｏＦｉｌｆＬｉｉｎＭｌｚｌｔｔｒｕｓｉｇＳｅｄ，ＩｍｍｅｇｄＮｏｚｅＤｅｔｒｅｚｌｐｈ，Ｉｐｃｉｍａｔｎｇ
（芜钢铁集团１技术中心，莱２特殊钢厂，芜２１０３北京科技大学冶金与生态工程学院，京１０８）莱７１４；北００３
摘
要
采用１：水模型研究了２０ｍｍ ×３０ｎｌ连铸结晶器中钢液在拉速０５～．／ｉ、入深度１６０ｌ坯ｎ．０８ｍｍｎ浸
９０～１０ｍ和５水口结构时的流场。试验结果表明，理的水口结构有利于降低冲击深度，有的直筒型水口２ｍ种合现过大，化后的水口可使冲击深度降低３％～０；拉速增大，优０４％随冲击深度增加，浸入深度对冲击深度影响不大。而关键词结晶器钢液流场水口结构拉速浸入深度冲击深度水模型

OSLO结晶器

OSLO结晶器在工业上获得较广泛的应用，主要应用于味精、冶金、水产物加工、软水制造等。

OSLO结晶器为过饱和度产生的区域与晶体生长区分别设置在结晶器的两处，晶体在循环母液中流化悬浮，为晶体生长提供一个良好的条件。

OSLO结晶器厂家，江苏瑞达科技给大家介绍一下OSLO结晶器的结构型式及设计特点。

①育晶器底部为园弧形，这就改善了料液在育晶器内的流动状态，不致于形成死区；②育晶器上部扩大的断面可以使盐晶沉降下来，不参与循环，减少了二次成核的机会；③料液从蒸发室下部进料，上部管出料，减少了短路温差损失,同时料液在蒸发室内上升的过程中还有一个微粒溶解过程，料液由不饱和变成饱和，可以减少细晶的数量，从而保证盐的粒度；④设计时育晶器上锥部设置了母液排放管，它既可以排母液控制罐内Na2 SO4 含量，也可以将一些微细的盐晶排出系统，以保持罐内晶核相对稳定,有利盐粒长大；⑤在设计时还考虑了每次刷罐时保留育晶器内料液的刷罐方式,既只刷加热室，这样可避免育晶罐内大粒盐的损失，而且刷罐后恢复生产出合格盐的时间也可以缩短。

⑥循环泵电机采用可调电机，通过调节电机转速来调节循环泵流量，从而调节循环清液中盐晶粒径和排出系统的结晶数量；OSLO是制盐行业中常用的一种典型的结晶器。

其特点是溶液从结晶器上部流出，进入强制循环泵，通过可使溶液产生过饱和度的装置后进入结晶器降液管，逐渐形成结晶，长大后的结晶沉于结晶器底部，取出为产品。

在物料循环过程中，多采用清母液循环，晶体不参加循环因此不易被破碎，结晶自结晶器中部取出不受沉降限制，晶体生长环境好，所以晶体粒径大，可达6-20目，即3mm大。

结晶器内不需要搅拌。

江苏瑞达环保科技有限公司是一家以技术研发为先导的高科技环保公司，致力于为客户提供清洁生产、“三废”治理、资源综合利用等方面的技术咨询、研发、设计及工程总承包服务。

公司成立于2011年，厂区占地面积320000㎡，总注册资金16800万元。

结晶器循环水冷却技术探讨

结晶器循环水冷却技术探讨【摘要】结晶器被称为连铸机的心脏，是连铸机非常重要的组成部分，对结晶器循环水冷却系统的选择，会对铸坯的生产效率和生产质量造成很大影响。

本文对常见的三种结晶器循环水冷却系统进行了详细分析，并结合笔者的亲身实践从经济和技术两个方面对它们进行了探讨。

【关键词】连铸机；结晶器；循环水冷却；探讨1 引言连铸机以其能耗低、金属收得率高、生产成本低以及产品质量高等特点，在钢铁行业得到了广泛地应用。

结晶器作为连铸机的心脏，高温钢水在结晶器中凝固所释放出的热量绝大部分是由冷却水带走的，因而，结晶器性能的优劣对生产效率和铸坯质量都会造成直接影响。

结晶器性能受冷却水水质的影响非常大。

在实际操作中，冷却水的暂时硬度一般要控制在80 mg/L（以CaO计）以内，补充水宜采用除盐水或软水。

在实际工作中，为了保证结晶器具有良好的传热效率，杜绝水垢的形成并尽可能地延长结晶器的使用寿命，采用何种冷却方式和冷却水道结构能较经济、合理和适用，需要技术人员根据所在钢铁企业的客观实际情况进行不断地探索。

本文以某厂使用的连铸机为实例，从技术和经济两个方面对几种常见的结晶器循环水冷却系统进行了探讨。

2 结晶器循环水冷却系统简介2.1 开路循环水系统采用开路循环水系统的结晶器回水直接利用余压上冷却塔，经冷却塔降温后的冷却水再用泵加压送回，此种系统一般采用工业净化水，而对于工业净化水无法满足设备的用水技术条件时，可以将工业净化水和软水混合使用。

2.2 半闭路循环水系统采用半闭路循环水系统的结晶器回水直接通过热交换器进行冷却降温，然后冷却降温后的水会流入泵站吸水井，最后通过泵加压送回。

采用此系统通常要设置缓蚀剂加药装置和二次冷却装置，系统补充水一般采用软化水。

2.3 闭路循环水系统采用闭路循环水系统的结晶器冷却回水通过二次冷却装置冷却，系统补充水一般采用软水或除盐水。

这种系统最大的特点就是水在循环过程中与大气隔绝。

该系统一般设有氮封膨胀罐、自动补水装置、事故自动泄水阀，且系统的工作压力由充N2进行控制，自动补水则由膨胀罐内的水位进行控制。

结晶器示意图

结晶器示意图
结晶本身很简单,其附带的真空系统、换热系统、保温系统、缓存系统都是为我们的结晶器服务，为高效高质量结晶生产服务，需要在长时间的工作中去体会。

结晶简要过程
理论上有机结晶形成的晶体纯度可以无限接近100%，但是实际操作中晶体和母液的完全分离存在一定难度，还有结晶过程不可避免的杂质包藏及杂质吸附使得实际应用只能向100%靠拢。

结晶两大过程：逐步冷却和升温发汗就是针对上面两大问题形成的。

具体温控点及中控指标参照工艺要求。

结晶器设计计算

通过结晶器的热流量通过结晶器放出热流，可用下列计算Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}（3.1）式中：Q：结晶器钢水放出的热量，kj/min；L：结晶器横截面周长，4.012m；E：出结晶器坯壳厚度，0.012m；V：拉速，2.2m/min；。

为了防止出现水垢，水必须经过软化处理或脱盐处理[9]。

结晶器内冷却水的流量，一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。

经过净化及软处理的水一般都是循环使用。

采用封闭式供水系统。

充分利用回水系压有利于节能。

3.5.1结晶器的倒锥度钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙，通常是将结晶器作成倒锥度，后者定义为：△ =（S上—S下）/S上×L（3.3）式中：△：结晶器的倒锥度%/m；S上，S下：结晶器的上边口，下边口长；L：结晶器长度。

倒锥度取值不能太小，也不能太大。

过小则作用不大，过大则增大了拉坯阻力，甚至卡钢而不能出坯[9]。

高碳钢的收缩量大，所以须用较大的倒锥度[7]。

高速拉坯时，应采用较小的倒锥度。

在此设计中，倒锥度可取0.96%/m，为了不致产生太大的拉坯阻力。

实际的倒锥度略小于上述值，约为0.4-0.8%/m。

3.5.2结晶器冷却水量的计算（3.4）3.5）即；W=Q/（△Q）=2468L/min=48.1m3/h=801L/min。

3.6结晶器的重要参数针对小方坯连铸机，结晶器设计为弧形结晶器，因为拉坯速度较高，结晶器的长度定为900毫米。

结晶器的材质查阅有关资料后，我们考虑到结晶器的热疲劳寿命，决定采用铜铬合金（含Gr0.5-0.9）。

3.6.1结晶器的构造结晶器的结构如图所示，其内管为冷拔异性无缝钢管。

外面套有刚制外壳，钢管与铜套之间有约7毫米的缝隙通以冷却水，即冷却水缝。

钢管与铜套制成弧形。

铜管的上口通过法兰用螺钉固定在钢制外壳上。

如图4-4所示，铜管的下口一般为自由端，允许热胀冷缩；但上下口都必须密封，防止漏水。

结晶器液位控制

内蒙古科技大学过程控制课程设计题目：结晶器液位控制学生姓名：……………………学号：……………………专业：测控技术与仪器班级：……………………指导教师：……………………2009 年09 月02 日结晶器液位控制系统课程设计摘要结晶器液位控制精度是连铸生产的一个重要工艺指标，直接影响最终产品的质量。

在结晶器液位控制的过程中最重要的是结晶器页面高度的稳定：浇注过程中，当结晶器的钢液面不稳定而发生波动时，应采用调节拉坯速度或调节钢水注入量来进行液面高度控制。

当液面过高后有升高的趋势时，应加快拉速或减小流注，使刚液面恢复正常，当液面过低或降低高的趋势时，应减小拉速或加大流注。

如果浇注过程中，钢液面平稳适中，可采用液面自动控制来控制结晶器液面。

关键词：结晶器液位控制器塞棒开度拉坯速度目录摘要 (II)第一章结晶器 (1)1.1 结晶器简介 (1)1.1.1 结晶器的作用及类型 (1)1.1.2结晶器的结构及组成 (3)1.1.3 结晶器的材质 (4)1.2 本设计主要完成的任务 (5)第二章结晶器液位控制及设计 (6)2.1结晶器液位控制 (6)2.1.1 结晶器液位控制的组成 (6)2.1.2 结晶器液位控制系统的基本原理及功能 (6)2.2 工艺对控制系统的要求 (7)2.2.1 结晶器液位控制的浇注方法 (8)2.2.1浇注方法简介 (8)2.3 结晶器液位控制系统的控制方法 (9)2.3.1控制中间包向结晶器内钢水的流入量 (9)2.3.2结晶器控制系统的保护 (12)2.4 仪表选型 (12)附录 (14)参考文献 (15)第一章结晶器1.1结晶器简介1.1.1 结晶器的作用及类型1. 结晶器的作用结晶器是连铸机的关键部件，是一个强制水冷的无底钢锭模，也称为连铸机的“心脏”。

其作用是使钢液在结晶器内均匀冷却，出结晶器下口时形成所需要的形状和尺寸、并有足够的坯壳厚度的铸坯。

结晶器应具有下列性能：1)有较好的导热性；2)有较好的结构刚性，且便于拆装和调整，易于加工制造；3)有较好的耐磨性及抵抗热应力的性能；4)质量要轻，以便在振动时具有较小的惯性力。

60t电渣炉结晶器冷却水流速计算-设计优化和重熔不锈钢的应用

结晶器参数见表１。结晶器的热交换可由式（１）计算：
积；ｏｔ－结晶器的散热系数；ｔ一与结晶器壁接触的钢锭表面的平均温度；ｔ．冷却水的平均温度。１．１结晶器壁表面积与冷却强度的关系
从公式（１）可知，结晶器的冷却强度与其工作壁的有效面积成正比。但是针对某一产品规格而言，钢锭的尺寸是一定的，结晶器的尺寸也是一定的，因此结晶器工作壁的有效面积是一定的。所以此项可以认为是定值。１．２结晶器的散热系数与冷却强度的关系
关键词６０ｔ锭电渣重熔大型结晶器冷却水流速奥氏体不锈钢
ＣｏｏｌｉｎｇＷａｔｅｒＦｌｏｗＲａｔｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎ－ＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ６０ｔＥＳＲＦｕｒｎａｃｅＭｏｌｄａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＲｅｍｅｌｔｉｎｇＡｕｓｔｅｎｉｔｅＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ
结晶器的散热系数与冷却强度成正比，散热系数的倒数为热阻，所以结晶器的冷却强度与热阻成反比。结晶器的热阻可由式（２）计算：
Ｑ＝Ｓ·ｏｔ ·（ｔ１一ｔ２）
（１）
式中：Ｑ．结晶器的冷却强度；Ｓ．结晶器壁的有效面
ＭａｔｅｒｉａｌＩｎｄｅｘ６０ｔＥＳＲＩｎｇｏｔ．Ｌａｒｇｅ。ＳｃａｌｅＭｏｌｄ，ＣｏｏｌｉｎｇＷａｔｅｒＦｌｏｗＲａｔｅ．ＡｕｓｔｅｎｉｔｅＳｔａｉｎｌｅｓｓＳｔｅｅｌ
电渣重熔钢锭直径超过１５００ｍｍ时，如何保证电渣锭的内部质量成为了重熔工艺的核心问题 … 。影响钢锭凝固质量的因素较多，如材料本身性质、钢锭尺寸、冶炼电制度、冷却水流速等＿２Ｊ。对于大型电渣炉而言，随着钢锭直径增大，冷却水的水冷效果显得更加重要，影响水冷效果的各因素中，水流速是至关重要的一项，高的水流速可以瞬时带走足够多的热量，有利于钢锭的结晶，但过高的水流速不仅增大电渣炉供水系统投资，而且还会增加电耗。１结晶器冷却强度影响因素及水流速计算

自动油润滑扁锭结晶器设计理论探讨

自动油润滑扁锭结晶器设计理论探讨发布时间：2022-11-27T08:39:29.215Z 来源：《科技新时代》2022年15期作者：赵朝杰[导读] 结晶器是半连续铸造用的锭模，俗称冷凝槽，它是铸锭成型和决定铸锭质量的关键部件，赵朝杰重庆西南铝机电设备工程有限公司，401326摘要：结晶器是半连续铸造用的锭模，俗称冷凝槽，它是铸锭成型和决定铸锭质量的关键部件，要求结构简单、安装方便，有一定的强度、刚度、耐冲击性、耐热性，还应该具有良好的导热性和好的耐磨性。

关键字：铸造工装结晶器冷凝槽模具前言：半连续铸造技术，是现在各国铝加工厂普遍采用的一种变形铝合金铸造的技术，现今普遍采用直接水冷立式半连续铸造，也被叫做 DC 铸造。

铝合金半连续铸造过程中，结晶器的设计质量决定了铸锭的质量及铸锭的成型率，其中结晶器侧壁的传热和结晶器的润滑情况对铝合金铸坯的表面质量具有重要的影响，结晶器收缩曲线决定了铸锭的厚差及铣面量的多少，较差的铸锭表面质量，需要较大的铣削量才能满足后续热变形的加工要求。

1、结晶器设计前基础数据的收集结晶器在开始设计前应和使用方进行详实的技术交流，了解清楚使用方铸造机形式，例如：内导式铸造机、外导式铸造机、钢丝绳铸造机以及铸造机的吨位，铸造（或控流）模式，常用的铸造铝合金牌号，期望的铸造速度。

选定适合的合金系列、合金牌号和铸造速度来作为结晶器的设计基准。

2、结晶器材料的选择选择结晶器的材质应该具有良好的导热性，这是因为良好的导热性可以提高结晶器与溶体的热交换能力，防止结晶器工作表面被烧损、融化，提高铸锭的一次冷却强度，缩短表面结晶区的高度，减少偏析瘤尺寸，提高铸造速度。

结晶器应具有足够的强度和刚度，确保结晶区在较高温度和压力下不变形，确保生产的铸锭不扭曲变形。

同时还应该具有良好的耐磨性,可以防止表面粗糙的铸锭将结晶器表面和人工打磨把结晶器工作面磨损，降低使用寿命。

通过以上分许我们可以选择锻件紫铜T2或铝合金锻件6061T652、轧制预拉伸板6061T651等材料作为我们的结晶器本体材料的选择，同时，还要选择相对较低的成本。

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在方坯连铸中，低、中、高碳钢对结晶器水量的控制有何要求？
09-29
结晶器冷却水量可根据经验按结晶器周边长度计算。

对于方坯结晶器冷却水量可取结晶器周边每毫米长度供水2.0~3.0L/min。

根据这一原则，可计算出不同断面方坯结晶器的供水量，见表1。

表1 方坯结晶器的供水量
铸坯断面，mm
150×150
120×120
90×90
结晶器供水量，m3/h
72~108
57.6~86.4
43.2~64.8
对于凹陷比较敏感的低碳钢种，结晶器采用弱冷，冷却水量取下限；对于中、高碳钢种，结晶器采用强冷，冷却水量取上限。

矩型坯连铸机二冷水控制数学模型的实现
∙作者：王博弥春霞
∙出处：
∙阅读：
∙发布时间：2003-11-24 0:00:00
∙供稿：山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢区车间炼钢站
1 概述
目前钢铁生产厂的铸坯生产大多都采用立弯式连铸机，该类型的连铸机从浇注到成材需要经过两次水冷却，即一次冷却和二次冷却。

一次冷却是由结晶器来完成，这个阶段的目的是使钢水冻结成型，然后钢坯进入二冷区，二次冷却水在整个连铸生产阶段是最重要的，它的冷却效果直接影响着钢坯的质量。

根据钢坯的规格，对二次冷却水的要求也是不一样的，本文
主要介绍大方坯连铸机的二次冷却水模型。

2 二冷水的工艺简介及控制思路
钢水从钢包注入中间罐后，经由水口进入结晶器进而冻结成型，然后在引锭杆的牵引下钢坯进入二冷区。

二冷水的控制方式根据现场实际工艺要求（包括钢种、规格、质量等要求），理论上确定沿浇铸方向预测凝固厚度梯度和温度分布变化，与实测表面温度和拉速来控制冷却水的流量和压力。

再经过PID调节对钢坯进行不同程度的冷却。

3 二冷水数学模型的控制方式
首先要对矩形坯连铸机的生产工艺特点及设计控制系统的优缺点进行具体的分析，掌握各设备的控制方法和控制参数，然后确定相应的计算方法。

3.1 二冷水控制方法
配水系统分为结晶器冷却水和二次冷却水两大部分，结晶器冷却为全水冷却，分为宽窄两个回路，水量不同；二次冷却水分四段进行配水控制，即足辊段、Ⅰ段、Ⅱ段、Ⅲ段,共分为七个回路。

其中足辊段为全水冷，单一回路。

其他三段为水汽喷雾冷却，依据内外弧和窄边分为六个回路。

结晶器水量为固定参数，不予调节。

二冷各段采用水表控制。

各回路二冷水量分配比:
4.2 主要实验
理论上较理想的配水曲线应该是一条二次曲线：Q=aV2+bV+c，但实际上计算a、b、c系数是十分困难的，所以一般用折线仿真曲线的方法进行配水控制，即每一段的配水根据拉速的变化计算公式为：
Qi=Ai*V+Bi
V---拉速M/分；
Qi---各段水量L/分；
Ai,Bi----二冷配水参数，随冷却方式和铸坯断面不同而不同。

计算所得Qi值作为每段水量的给定
值，然后PLC按照该给定值进行PID控制。

各回路冷却水量算法为：
正常拉速下按比例供水，各回路的水流量与拉速成正比，当拉速小于0.3m/min时，各回路水流量取恒值，即取拉速为0.3m/min时的水流量。

公式为：
Qi=Ai*V （V>0.3m/min）
Qi=Qi (V≤0.3m/min)
式中，Qi——各回路水流量，1/min
V---拉速, m/min
Ai、Bi——常数
按这个冷却制度进行320*410mm断面热试，存在如下问题：
在拉速低于0.47m/min时，矫直点温度在927℃-964℃之间波动，铸坯表面质量良好，配水制度合理；但拉速高于0.47m/min时，逐渐出现不正常现象，拉速约在0.47-0.6m/min
范围时，出现由轻到重的边角发黑现象；当拉速达到0.67m/min，也是本次热试的最高拉速时，铸坯表面出现横裂纹，裂纹在边角界面比较集中，铸坯表面温度低于900℃。

我们对这种表面质量问题进行了分析，并对给定配水制度作了评价。

这种现象明显表明冷却强度过大，从铸坯质量考虑，二冷区冷却制度应该根据钢种.钢的高温脆性来决定。

如4-1图所示：
由上图可以看出，钢脆性曲线可以分为三个区：
a)高温区（1300℃以上）在此区内钢的高温塑性和强度明显降低，使钢的脆性增加。

b)中温区（900-1300℃）在此温度区，钢处于奥氏体相区，的强度较高。

c)低温区（700-900℃）在这个区延展性降低，形成一个脆性区。

每一个钢种都有一条相应的脆性曲线，700-900℃是钢延展性最低的区段，钢坯如果在此区段内矫直，将形成表面横裂纹，因此，在二冷区铸坯表面温度应控制在中温区，在矫直点前应在900℃以上。

热试中之所以出现表面裂纹问题，就是因为冷却强度太大，造成在低温区矫直。

调节冷却强度的一般思路是减小各段配水系数，我们实验了这种方法，效果并不满意，虽然矫直点温度有所提高，但是，足辊段和二冷一段出口水温升高，冷却水量不够。

4.3 主要技术指标及达到的目的
我们对配水的数学模型进行了分析，认为问题的根源在于理想配水曲线的线性化模型不精确，偏差过大。

两种曲线对比如下图2：
从图2中可以看出，给定的配水曲线对理想曲线的抛物线作了二段线性逼近。

在低速段（依据以上分析，我们重新设计了配水模型，抛弃原二段线性化模型，采用三段线性化模型。

如图3所示：
如图3所示，在理想配水曲线的极点A处设置一个折点，使二段线性逼近变成三段逼近，新曲线与理想曲线吻合得相当好，减小了Ⅱ段折线的斜率，从而也减小了线性化曲线与理想曲线在Ⅱ段范围内的差值，使实际配水曲线更接近理想曲线。

我们根据新的配水模型计算了配水参数，经过实验，新的配水模型较好地解决了铸坯表面质量问题铸坯矫直点温度上升到960-1100℃之间，避开了700-900℃的高温脆性区。

5 结束语
该系统具有很高的控制水平，控制功能丰富、完善，实用性强；自投运以来，运行十分稳定可靠，故障率极低，所有信号处理及联锁控制均在PLC内自动完成，并可通过MMI进行在线监控及历史记录分析，使得电气线路变得十分简捷、可靠，减少了故障处理时间，减少了不安全因素，有效地提高了劳动生产率，改善了工作人员的工作环境，减轻了工作人员的劳动强度，取得了十分显著的经济效益。

由于该控制系统取得了极好的经济效益，具有很强的实用性、可移植性，在本行业及其它相关行业具有很高的推广价值。

参考文献：
1、厦门艾伦-布拉德利有限公司PLC-5 编程软件软件组态与维护，1993北京
2、厦门艾伦-布拉德利有限公司PLC-5 编程软件指令集，1993北京
作者简介：
1.王博，工程师，现从事冶金自动化控制工作。

（271104 山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢区车间炼钢站）
2.弥春霞，工程师，现从事冶金自动化控制工作。

（271104 山东莱芜钢铁集团有限公司自动化部钢区车间炼钢站）。