结晶器断面尺寸及锥度设计
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]。
连铸机最佳结晶器参数
T=——————
y1L
或
100（y2-y1）
T=—————
y2L
式中y2—结晶器顶部两相对面间的距离，mm
y1—结晶器底部两相对面间的距离，mm
L—结晶器长度，m
单锥度结晶器常用的锥度为0.6~0.7%/m，140~150mm小方坯采用的最大锥度为0.9%/m
锥度太小容易产生偏离角纵裂，锥度太大会增加拉坯阻力和结晶器磨损。
1vc
（8）负滑动时间tn/s（tn=—cos-1——）
pfpfs
0.12~0.15
（9）结晶器导前/mm
（结晶器导前=ssin（pftn）-vctn）
3~4
（10）水质（即总硬度）/%
＜0.0005，管壁上没有沉积物
（11）水缝宽度/mm
3~5
（12）是否测量结晶器内型尺寸变化
是
结晶器锥度T（%/m）为
如果用对高碳钢合适的锥度来浇低碳钢时，低碳钢铸坯就可能粘结在结晶器内，引起横向凹陷和横向裂纹。在浇铸时铸坯颤动，就表明铸坯粘结在结晶器内。
连铸机小方坯最佳结晶器参数
（1）铜的品种
P-Cu，Ag-Cu，Cr-Zr-Cu
(2)锥度
双锥度或多锥度
（3）壁厚/mm
13（100-150mm方），20（200mm方）
（4）内角半径/mm3Fra bibliotek4（5）液面距结晶器上口/mm
100~150
（6）水速/（m·S-1）
＞10~11
（7）结晶器铜管支撑
4面或顶底
结晶器验收标准
结晶器验收标准
一、铜板使用标准
1、在结晶器铜板母材厚度：≥35mm(新品45mm)；同一结晶器的相对铜板厚度差
<3mm；验收卡上注明各铜板厚度。
2、镀层标准：上部0.3～0.4mm，下部1.4～1.6mm。
3、铜板夹紧后，宽窄面之间缝隙≤0.30mm。
4、铜板与背板结合处不得有碰损。
5、窄面铜板两侧与宽板结合面不得有碰损。
6、结晶器正常通水后，应无泄露现象
7、工作层技术标准
二、结晶器调整标准
1．以外弧铜板上口中心线为基准，两侧窄面到中心线距离偏差不得大于5mm。
2．调整好后的结晶器上、下口断面尺寸必须保证在标准尺寸偏差值±0.5mm 以内。
3．调整好后的结晶器两侧面锥度值相差不得＞0.2mm。
内外弧板锥度调整为一致或内弧板锥度稍大于外弧板锥度0.1mm-0.2mm。
4．宽边和窄边铜板直角度：90±0.2º。
5、足辊喷嘴须为一字形向前射，不得堵塞，喷嘴间距误差控制在3mm以内，
距铸坯距离偏差3mm以内。
三、足辊调整标准及喷淋水管的检查
1、足辊要求
（1）、足辊磨损、龟裂量不超过2.0mm，若超过2.0mm，则要求更换足辊；
（2）、结晶器下部宽窄侧足辊应转动灵活，辊面光滑，无异物。
（3）、结晶器喷淋水的检查：喷淋水管应平直，安装牢固、无扭曲变形、无泄露，水嘴畅通无堵塞、无变形、无歪斜，应洁净。
2、足辊对弧要求
结晶器验收卡。
板坯连铸机结晶器设计要点分析
结构紧凑，安装调整方便，能满足快速更换要求。 整体结 构 刚 性 好，在 机 械 应 力 和 热 应 力 作 用 下 变 形小。 铜板镀层应具有良好的传热能力和耐磨性能，合理的 水缝和螺 栓 布 置，能 满 足 较 高 的 过 钢 量 和 铸 坯 质 量 的 要求。 2． 1 结晶器长度和锥度的确定 影响板坯连铸结晶器的长度主要因素有结晶器出口 的最小坯壳厚度、浇铸速度和冷却能力等。长度 L 可按下 列公式粗略计算：
通过一 系 列 的 验 算，为 回 转 窑 的 改 造 提 供 了 理 论 依据。
关键词 结晶器 板坯连铸机 设计要点
Design Essentials Analysis about Slab Mould of Continuous Casting Machine
Shi Haiyang
（ Capital Engineering ＆ Research Incorporation Limited，Beijing 100176）
图 1 结晶器铜板温度计算结果 冷却水量超过一定值后对冷却效果影响不大。图 1 为某 钢厂结晶器铜板温度的计算结果，对比水槽深度 11、15 和 水槽深度 13、17，可以知道采用水槽深度 11、15 的铜板表 面温度梯度更小，分布更均匀。
结晶器锥度是影响铸坯质量的一个重要因素，不合适 的锥度会引起铸坯窄面鼓肚或凹陷，严重时会引起角部纵 裂及三角区裂纹。根据不同钢种、不同拉速的连铸机需要 设定不同的锥度，才能生产出质量合格的铸坯。 3． 3 足辊和窄面导向装置
理宽窄面铜板间的杂质； 浇注中改变宽度规格时可将宽边
业出版社，1990
铜板张开特定小的间隙，在保证不漏钢的前提下改变了铸 ［2］邹俊苏． 连铸结晶器铜板温度场数值模拟研究． 钢铁，
方坯结晶器铜管锥度的测量与分析
方坯结晶器铜管锥度的测量与分析摘要：铜管锥度有两种表示方法，一是每米长度上的锥度，二是铜管上下口两相对面的尺寸偏差。
采用电子锥度测量仪和百分表对实际铜管锥度的测量表明，因制作精度差，铜管长度方向存在负锥度和锥度不变以及弯月面处的锥度变化不合理问题。
分析认为，生产螺纹钢时，弯月面处的锥度应不低于0.7%/m；生产低碳包晶钢时，弯月面锥度应不低于0.9%/m。
关键词：结晶器铜管；锥度测量；弯月面锥度相关博文：结晶器相关知识集锦1 结晶器铜管锥度结晶器铜管的断面必须随铸坯断面不断收缩而变化，铜管锥度大小必须合适。
锥度过大会造成结晶器对坯壳的挤压，拉矫机拉坯困难，增加坯壳与铜管内壁的摩擦，加剧铜管内壁的磨损，铸坯表面增铜，严重时会出现拉断、拉漏等事故。
在铜管弯月面以下，由于角部冷却强度大于面部，因此角部最先离开结晶器内壁，而产生气隙，在该区域气隙的作用下会形成热点，致使同一横截面上的温度梯度不同，在收缩应力的作用下，造成坯壳裂纹。
锥度过小，气隙增大，导出的有效热流少，坯壳减薄，容易发生漏钢事故；另外，锥度过小会使角部转动加剧，易诱发角部裂纹和纵向凹陷。
倒锥度主要取决于铸坯断面、拉速和钢的高温收缩性。
由于气隙厚度的不均匀性及纵向气隙形成的不规则，单锥度结晶器不能完全消除由气隙带来的影响，在生产低碳包晶钢时尤其突出。
随着连铸技术的发展，出现了双锥度、三锥度、多锥度及抛物线锥度的结晶器。
抛物线锥度结晶器在纵向上更加符合坯壳的凝固收缩形状，从而消除了气隙带来的不良影响，增加结晶器的传热效果，为高效连铸奠定了基础。
1．1 锥度计算表示方法方坯结晶器铜管锥度可由下式计算[1]：Ta=(B1-B2/B1*Lm)*100% 或Ta=(B1-B2/B2*Lm)*100%式中：Ta为铜管每米长度的倒锥度，%/m；Lm为结晶器铜管的长度，m;B1 为结晶器下口两相对面之间的距离，mm；B2为结晶器上口两相对面之间的距离，mm。
板坯连铸结晶器宽面倒锥度调整方法
板坯连铸结晶器宽面倒锥度调整方法为了防止板坯铸坯鼓肚，必须正确的检测和调整板坯结晶器倒锥度，现依照设计参数以及实践体会，制定了如下板坯结晶器倒锥度检测及调整操作法：1．预备工作：1.1检查结晶器安装基准面落实情形，检测、调整结晶器倒锥度必须在线外结晶器对中台、试水台上或线内振动台上进行；1.2检查锥度仪：打开锥度仪开关—检查锥度仪显示是否正常—校验锥度仪（2个月校验一次）；1.3检查结晶器两个窄面铜板表面：用洁净破布或风管清理铜板表面，铜板表面不能有灰尘、粘接物或划痕、凹、凸缺陷；1.4用卷尺测量结晶器上口宽度：调整倒锥度时必须保证的尺寸（各断面上口宽度尺寸见下表）。
2．测量倒锥度：一只手握住锥度仪手柄，将锥度仪的三个接触点轻轻贴合于窄面铜板，另一只手扶住锥度仪吊杆，调整锥度仪水平气泡（置于中间位），将锥度仪的位置放在铜板的中间，上、下小幅度拉动锥度仪，使锥度仪上三个接触点贴合在铜板上滑动，观看锥度仪读数；3．调整倒锥度：（各断面倒锥度见下表）3.1脱开调宽装置上、下蜗轮蜗杆机构的接手；3.2采纳“上拉、下顶”法，分别调整两个窄面倒锥度，目的是排除调宽机构的蜗轮副、丝杆副、销轴的间隙防止窄面受引锭杆及钢水的挤压作用，导致窄面上口向内、下口向外移动使倒锥度变小的现象。
1400断面倒锥度调整：⑴当锥度仪读数大于5mm时，先将下口拉到5mm，再将下口顶到5.5mm，然后再将上口拉到6～6.5mm⑵当锥度仪读数小于5mm时，直截了当将下口顶到5.5mm，然后再将上口拉到6～6.5mm1300断面倒锥度调整：⑴当锥度仪读数大于4.5mm时，先将下口拉到4.5mm，再将下口顶到5mm，然后再将上口拉到5.5～6mm⑵当锥度仪读数小于4.5mm时，直截了当将下口顶到5mm，然后再将上口拉到5.5～6mm1000断面倒锥度调整：⑴当锥度仪读数大于4mm时，先将下口拉到4mm，再将下口顶到4.5mm，然后再将上口拉到5～5.5mm⑵当锥度仪读数小于4mm时，直截了当将下口顶到4.5mm，然后再将上口拉到5～5.5mm3.3调整完毕，将调宽装置上、下蜗轮蜗杆机构的接手锁定；4、将结晶器锥度仪电开关关闭，放入手提箱，并收回其它工具；2008-11-28。
Φ180结晶器铜管锥度设计
的 内 表 面 曲 线 ， 坐 标 原 点 为 铜 管 下 口切 线 或 圆 弧 其 端 点 。 由于 铸 坯 的 凝 固是 一 个 复 杂 的 综 合 过 程 ， 受 诸 多 因 素 影 响 ， 以 铜 管 内表 面 的 锥 度 设 计 是 实 验 所
曲线 与 标 准 曲线 的 迭 加 。 有 锥 度 铜 管 的锥 度 方 程 将
统 一 表 示 为 Ｙ ＝ｆ ） 则 弧 形 结 晶 器 铜 管 内表 面 曲 （ ， 线统一表示 为 ： 直 面 Ｙ ｌ＝ Ｙ ｌ Ｙ ＝ ｆ Ｘ） ｏ＋ （
弧 面 Ｙ ２＝ Ｙ ２＋ ｙ ｏ
＝
初 始锥度 ；
口一 单 位 长 度 锥 度 ； ｎ ６ 单 位 长 度 锥 度 的 变 化量 ； 一
弧 形 结 晶器 铜 管 内表 面 如果 没 有 锥 度 ， 直 面 其
收 稿 日期 ： ０ ３０ ． １ ２ ０ ． ８ １
作 者 简 介 ： 丽 嫒 （ ９６ ） 女 （ 古 族 ） 吉 林 省 通 榆 市 人 ， 械 工 程 师 ， 从 事 炼 钢 连 铸 设 备 管 理 与 运 行 工 作 。 周 １６ ． ， 蒙 ， 机 现
＝
如 先 求 出一 组 ４ ８ １０铜 管 内 表 面 曲线 值 ： 将 ａ ＝０ ０ ５ ｂ＝０ ０ ３ ｎ ＝１ 代 入 直 面 公 式 ．７ ， ．０ ， ８ 求 得 内表 面 曲线 值 为 ：
Ｙ ｌ＝ ０ ０ ５＋ （８ ． ８ ．７ １ １ ）×０ ０ ３ ２ ： ０ ５ ４ ．０ ／ ．３
直 面 Ｙ ｌ＝ ０ ｏ （） １
常规板坯连铸机结晶器技术
常规板坯连铸机结晶器技术【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2006-12-0711-07杨拉道刘洪王永洪刘赵卫邢彩萍田松林 (西安重型机械研究所)结晶器是连铸机中的铸坯成型设备, 是连铸机的核心设备之一。
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不断地从结晶器下口拉出.为其在以后的二冷区域内完全凝固创造条件。
在钢水注入结晶器逐渐形成一定厚度坯壳的凝固过程中.结晶器一直承受着钢水静压力、摩檫力、钢水热量的传递等诸多因素引起的的影响.使结晶器同时处于机械应力和热应力的综合作用之下.工作条件极为恶劣.在此恶劣条件下结晶器长时间地工作.其使用状况直接关系到连铸机的性能.并与铸坯的质量与产量密切相关。
因此.除了规范生产操作、选择合适的保护渣和避免机械损伤外.合理的设计是保证铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的基础和关键。
板坯连铸机一般采用四壁组合式（亦称板式）结晶器.也有一个结晶器浇多流铸坯的插装式结构。
结晶器主要参数的确定1 结晶器长度H结晶器长度主要根据结晶器出口的坯壳最小厚度确定。
若坯壳过薄.铸坯就会出现鼓肚变形.对于板坯连铸机.要求坯壳厚度大于10～15mm。
结晶器长度也可按下式进行核算：H=(δ/K)2Vc＋S1＋S2 (mm)式中δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度.mmK——凝固系数.一般取K=18～22 mm/min0.5Vc——拉速.mm/minS1——结晶器铜板顶面至液面的距离.多取S1=100 mmS2——安全余量.S=50～100 mm对常规板坯连铸机可参考下述经验：当浇铸速度≤2.0m/min时.结晶器长度可采用900～950mm。
当浇铸速度2.0～3.0m/min时.结晶器长度可采用950～1100mm。
当浇铸速度≥3.0m/min时.结晶器长度可采用1100～1200mm。
板坯连铸结晶器倒角结构和锥度研究
板坯连铸结晶器倒角结构和锥度研究
板坯连铸结晶器倒角结构和锥度是影响连铸板坯质量的重要因素之一。
下面将从结晶器倒角结构和锥度两个方面进行详细阐述。
1.结晶器倒角结
构结晶器倒角结构是指结晶器出口处的倒角形状。
倒角结构的设计直接影
响到板坯的结晶过程和质量。
一般来说，倒角结构应该具有以下特点：（1）倒角角度适宜。
倒角角度过大会导致板坯表面出现裂纹，过小则会
影响板坯的结晶过程。
（2）倒角半径应该适宜。
半径过小会导致板坯表
面出现凹凸不平的现象，过大则会影响板坯的结晶过程。
（3）倒角结构
应该光滑。
光滑的倒角结构可以减少板坯表面的摩擦力，有利于板坯的结
晶过程。
2.结晶器锥度结晶器锥度是指结晶器出口处的锥形结构。
锥度的
设计也会影响到板坯的结晶过程和质量。
一般来说，锥度应该具有以下特点：（1）锥度角度适宜。
锥度角度过大会导致板坯表面出现裂纹，过小
则会影响板坯的结晶过程。
（2）锥度长度应该适宜。
长度过短会导致板
坯表面出现凹凸不平的现象，过长则会影响板坯的结晶过程。
（3）锥度
结构应该光滑。
光滑的锥度结构可以减少板坯表面的摩擦力，有利于板坯
的结晶过程。
综上所述，结晶器倒角结构和锥度的设计对于连铸板坯的质
量具有重要影响。
合理的设计可以提高板坯的结晶质量，减少表面缺陷，
提高板坯的成材率。
结晶器调整及对弧工艺标准
1#、2#连铸机结晶器调整及对弧工艺标准一、铜板使用标准1、结晶器宽面铜板的厚度不得小于40mm，窄面铜板的厚度不得小于39m同一结晶器的相对铜板厚度差<3mm。
2、镀层标准：上部0.3～0.4mm，下部1.4～1.6mm。
结晶器铜板镀层在使用过程中，任何部位厚度应≥0.2mm,宽面铜板离底100mm处磨损量范围≤1mm，离顶150mm处磨损量范围≤0.3mm，窄面铜板离底50mm处磨损量范围≤1.0mm，离顶150mm处磨损量范围≤0.1mm。
3、铜板夹紧后，宽窄面之间缝隙≤0.30mm。
4、铜板与背板结合处不得有碰损。
窄面铜板两侧与宽板结合面不得有碰损。
5、结晶器铜板上口至300mm处（弯月面区域）不得有划伤，结晶器铜板中部300mm-600mm处划痕深度不得大于0.5mm，且必须研磨光滑，无尖锐棱角结晶器铜板下部600mm-900mm处划痕深度不得大于1mm，且必须研磨光滑，无尖锐棱角。
超出允许值时不允许浇注，以防产生坯壳破裂导致的漏钢。
6、结晶器铜板露铜时必修下线处理二、结晶器调整标准1．以外弧铜板上口中心线为基准，两侧窄面到中心线距离偏差不得大于5mm。
2．调整好后的结晶器上、下口断面尺寸必须保证在标准尺寸偏差值±0.8mm 以内。
且上、下口开口度尺寸不得走相反偏差。
3．调整好后的结晶器两侧面锥度值相差不得＞0.2mm。
内外弧板锥度调整为一致或内弧板锥度稍大于外弧板锥度0.1mm-0.2mm。
4．宽边和窄边铜板直角度：90±0.2º。
5、结晶器正常通水后，应无泄露现象，P=1Mpa保持10min无泄漏。
6、足辊喷嘴须为一字形向前射，不得堵塞，喷嘴间距误差控制在3mm以内，距铸坯距离偏差3mm以内。
三、足辊调整标准1、足辊要求（1）、宽面足辊弯曲量单辊≤0.2mm，成对辊≤0.4mm，开口度误差≤±0.2mm。
（2）、宽度足辊表面裂纹深度不得大于1mm，辊表面裂纹长度不得大于40mm。
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。
弧形连铸机结晶器铜管锥度曲线设计与应用实例
弧形连铸机结晶器铜管锥度曲线设计与应用实例
金炳全
（连云港美士迪冶金设备有限责任公司，江苏 连云港 222000）
摘 要 ：连铸冶金技术作为一个系统工程技术包括钢水准备、输送、浇注及凝固控制和后步处理等基本工序。连铸机是这一系
列工序中重要的部件，而结晶器铜管是连铸机的心脏。中间包的钢水注入到结晶器内，钢水在结晶器中初步凝结成铸坯的外形，
表 1 铜管倒锥度设定值（上口端面为 0 点）
区间
ε 弧面
ε 直面
ε 对角线
0 ～ 1000mm
1.09%
1.15%
1.04%
0 ～ 350mm
1.75%
1.80%
1.72%
350 ～ 600mm
1.04%
1.11%
1.10%
60 ～ 1000mm
0.56%
0.60%
0.43%
根据表 1 锥度设定值，具体细化每点锥度参数如表 2。
收稿日期 ：2020-06 作者简介 ：金炳全，男，生于 1964 年，汉族，黑龙江哈尔滨人，工程师，研究方 向 ：金属材料及热处理、冶金设备生产。
图 1 结晶器发展过程 根据近些年的生产实践，抛物线型锥度比其他锥度具有更 好的使用价值，受到钢厂的普遍欢迎。本公司生产的结晶器铜管
115
S 科学技术 cience and technology
连铸坯的铸态凝固组织通常是由三个区域组成的，即 ： （1）边部是细小等轴激冷晶区，宽度在 5mm 左右，它是在 100℃ /s 左右的速度下迅速冷却形成的。 （2）相临的是柱状晶区，它基本上是垂直于铸坯表面且向心 部生长的。 （3）中心等轴晶区，并伴有不同程度的中心偏析和疏松。
结晶器铜管锥度计算
结晶器铜管锥度计算
在冶金这行里，结晶器铜管的锥度可马虎不得。
它就像铸坯的“紧身衣”，得合适才行。
要是锥度不合适，铸坯质量可就难保证了，甚至可能开裂。
计算时得考虑材料怎么热胀冷缩、冷却得快慢，还有铸坯的大小等等。
说到锥度，它不是固定的。
得看生产时啥情况，比如高温下冷
却快，那锥度就得小点，免得铸坯变形。
相反，温度低、冷却慢的话，锥度就可以大点，这样铸坯里面冷却得更均匀。
还有啊，铜管的材质和加工精度也得考虑。
好的铜材料，耐热
耐磨，能让铜管在高温下稳如泰山。
而加工精度呢，更是直接关系
到锥度准不准。
总之啊，计算铜管锥度这事儿，得综合考虑材料、工艺、设备
等等因素。
得用科学的计算方法，还得有合理的设计，这样才能保
证铸坯质量，让生产顺顺利利的。
即所谓的结晶器锥度
四、结晶器断面润滑装置
• 为防止铸坯坯壳与结晶器内壁粘结，减少拉坯阻力和结 晶器内壁的磨损，改善铸坯表面质量，结晶器必须进行润 滑。目前的润滑手段主要有以下两种。
• （1）润滑油润滑装置 • （2）保护渣润滑装置。正常状态下结晶器保护渣的熔融
层厚度应在8～15毫米。
3、结晶器液面自动控制装置
• 同位素法是由放射源、探测器、信号处理 及输出显示等部分组成的。
渗层。
6、结晶器的寿命
• 结晶器使用寿命实际上是指结晶器内腔 保持原设计尺寸和形状时间的长短。结晶 器的寿命，可用结晶器浇注铸坯的长度来 表示；在一般操作条件下，一个结晶器可 浇注板坯10000～15000m长。也有用结晶 器从开始使用到修理前所浇注的炉数来表 示．其范围为100～150炉。
7、结晶器内壁厚度
4、结晶器的冷却强度
• 单位时间内单位面积的铸坯被带走的热量 称为冷却强度。冷却强度越大，钢液凝固 越快，因而拉坯速度也可以适当加快。
• 影响结晶器冷却强度的因素主要是结晶 器内壁的导热性能和结晶器内冷却水的流 速和流量。
5、结晶器的材质
• 结晶器内壁使用的材质主要有以下4种： • (1)铜。 (2)铜合金。 (3)铜板镀层。(4)
结晶器锥度分为宽度方向和厚度方向 两种。
宽度方向的锥度：结晶器宽度方向上 的锥度比厚度方向上的锥度更为重要。因 此，通常所说的结晶器锥度就是指结晶器 宽度方向上的锥度。
铸坯的收缩与拉速有关，从理论上讲，结 晶器锥度应根据拉速变化而变化。
3、结晶器宽度
结晶器宽度的设定要考虑从液态钢液完 全凝固以及冷却到常温所有收缩量。根据 钢的成分以及连铸机型等因素，这种总的 收缩取1.3%～2.5%为宜，普通深冲钢可取 1.5%。
4.连铸工艺与设备-结晶器-2011.4.12
4.2 结晶器的新形式新技术
热顶结晶器 在结晶器弯月面区域镶嵌导热材料，以减少热流密度， 延缓坯壳收缩，即热顶结晶器。 喷淋式结晶器 喷淋式结晶器是将管式结晶器隔离水缝改为喷淋水冷 却，即由喷嘴喷出的喷淋水直接喷到结晶器铜管上实现 冷却。冷却效率高，有较显著的节水效果。
22/86
压力水膜结晶器 压力水膜结晶器是比利时冶金研究中心(CRM)和阿贝 德厂(Arbed)联合开发的一种高效结晶器技术。 曲面结晶器 曲面结晶器是中冶连铸开发的一种高效方坯结晶器技 术。该技术是从传热角度，根据气隙产生的主要原因， 通过对结晶器热变形和小方坯收缩的分析开发出来的。 人工附加气隙结晶器 人工附加气隙结晶器是新日本制铁株式会社开发的一 种高效方坯结晶嚣技术，又称X-MOLD。
8/86
4.1 连铸结晶器的性能要求
(5)振动时惯性力要小。为提高铸坯表面质量，结晶 器的振动广泛采用高频率小振幅，最高已达400次 /min，在高频振动时惯性力不可忽视，过大的惯性 力不仅影响到结晶器的强度和刚度，进而也影响到 结晶器运动轨迹的精度。重量要小，以减少振动时 的惯性力； (6)结晶器结构要简单，以便于制造和维护； (7)有良好的刚性和加工性，易于制造； (8)成本要低。
10/86
4.1 结晶器形式和结构-构造
按结晶器的外形(型式)可分为直形结晶器和弧形结 晶器。 直形结晶器四面壁板都是平面状的，直形结晶器的 内壁沿坯壳移动方向呈垂直形，因此导热性能良好， 坯壳冷却均匀。该类型结晶器还有利于提高坯壳的质 量和拉坯速度、结构较简单、易于制造、安装和调试 方便；夹杂物分布均匀；但铸坯易产生弯曲裂纹，连 铸机的高度和投资增加。直形结晶器用于立式和立弯 式及直弧连铸机。
通俗的讲连铸结晶器就是一个钢水制冷成型设备。 基本由框架、水箱和铜板、调整系统(调整装置、减 速机等)；润滑系统(油管油路)，冷却系统和喷淋等设 备组成。连铸结晶器需要和连铸结晶器保护材料(渣) 一同使用。 2/86
结晶器锥度及其较好配合拉速的计算探讨
结晶器锥度及其较好配合拉速的计算探讨周建安(马鞍山钢铁设计研究院)摘 要 文中提出了通过钢液在结晶器中的收缩量计算结晶器锥度及其较好配合拉速的方法。
建立了更为明确的计算公式,简化了以往的经验公式。
钢液因液态收缩和凝固收缩引起的体积缩减(可以被认为是坯壳收缩量)应等于因结晶器外形尺寸缩小所造成的体积缩减。
计算出的锥度与实际情况基本吻合。
同时,也可通过给定的锥度计算出结晶器较好的配合拉速,应用效果较好关键词 结晶器 锥度 拉速 质量 计算Discussion on Calculation of Mould Taper and Its Appropriate Corresponding Casting SpeedZhou Jianan(M a Anshan Iron &Steel Desig n Research Institute )Abstract T his paper introduces the approach to calculating mould taper and its ap-propriate cor respo nding casting speed accor ding to the co ntraction of molten steel in m ould ,w hich can establish m uch more specific calculatio n form ulae and breviate form er o nes .T he total contraction o f vo lum e o f mo lten steel in liquidation and solidification pro -cesses should be equal to the co ntraction o f volume produced by the reduction o f mould ex ternal sizes .Calculated taper should be m atched w ith the actual one M eanw hile ,the appro priate cor respo nding casting speed can be calculated by given taper,w hich can bring about g ood application effect.Keywords mould taper casting speed quality calculation联系人:周建安,马鞍山市(243005)马鞍山钢铁设计研究院炼钢科1 前 言结晶器锥度是结晶器的一个重要参数,对连铸操作和铸坯质量的影响很大。
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 ]。
连铸机最佳结晶器参数
100（y2-y1）
T=——————
y1L
或
100（y2-y1）
T=—————
y2L
式中y2—结晶器顶部两相对面间的距离，mm
y1—结晶器底部两相对面间的距离，mm
L—结晶器长度，m
单锥度结晶器常用的锥度为0.6~0.7%/m，140~150mm小方坯采用的最大锥度为0.9%/m
锥度太小容易产生偏离角纵裂，锥度太大会增加拉坯阻力和结晶器磨损。
连铸机小方坯最佳结晶器参数
（1）铜的品种
P-Cu，Ag-Cu，Cr-Zr-Cu
(2)锥度
双锥度或多锥度
（3）壁厚/mm
13（100-150mm方），20（200mm方）
（4）内角半径/mm
3~4
（5）液面距晶器上口/mm
100~150
（6）水速/（m·S-1）
＞10~11
（7）结晶器铜管支撑
4面或顶底
1vc
（8）负滑动时间tn/s（tn=—cos-1——）
pfpfs
0.12~0.15
（9）结晶器导前/mm
（结晶器导前=ssin（pftn）-vctn）
3~4
（10）水质（即总硬度）/%
＜0.0005，管壁上没有沉积物
（11）水缝宽度/mm
3~5
（12）是否测量结晶器内型尺寸变化
是
结晶器锥度T（%/m）为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
虑 钢 水 凝 固 以及 从 高 温 铸 坯 到 冷 态 铸 坯 的 热 收 缩 ，同时要 考 虑不 同规 格 铸坯 在矫 直 时产 生 的矫 直 变 形（ 图 １。对 于有 液 芯压 下或 轻压 下 时还 要 见 ） 考 虑铸 坯 的压下量 。 结 晶器 断 面 尺寸在 设 计 时按 照经 验公 式来 确 定 ，在铸 机生 产 中根据 钢 厂 的生产 使 用经 验 可作 适 当调整 。结 晶器 的断 面尺 寸宽 边和 窄边 分别 按
结晶器的锥度是结晶器的冷却效果和铸坯质量的影响因素因此在结晶器的设计中要充分考虑各技术参数对连铸机生产的不同影响正确合理地确定结晶器断面尺寸结晶器长度和结晶器锥度只有这样才能保证结晶器使用性能保证结晶器正常运行保证连铸机安全可靠的生产
维普资讯
２０ ０ ８年 第 ３期 （ １ ３期 ） 总 ２
结 晶器断面尺寸及锥度设计
程 志 刚
（． １一重集团大连设计研究院Ｔ程师 ，辽宁 大连 １６ ０ ） ６ ０ １
摘要 ：结晶器是连铸机 中一个非常关键 的设备 ，结 晶器的断面尺寸和锥度是结晶器设计 中最重要 的参 数。它直接影响结晶器的结构尺寸 、铸坯 的形状和铸坯质量 ，甚至直接影响铸机能否顺利生产。 关键词 ：连铸机 ；结晶器 ；断面尺寸 ；锥度设计
Ｋ ｅ ｒ ：ｃ ｎｔｎ ｕ ａ ｔｒ ｍ ｏ ｌ ； ｒ ｓ －ｓ ｃ ｉｎ ｌｄ ｍｅ ｓｏ ｔｐｅ ｅ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｏ ｉ ｕｏ ｓｅ ｓｅ ； ｕ ｄ ｃ ｏ ｓ ｅ ｔｏ ａ ｉ ｎ ｉｎ； ａ ｒｄ ｓｇ
在连 铸机 生产 中 ，结 晶器 起着 至 关重 要 的作
１ 结 晶器 断面尺寸 的确定
结 晶器 的 断面 尺寸 对于 板 坯连 铸机 来说 是 指
结 晶器 的宽边铜 板 和 窄边铜 板 所 围成 的长 方形 孑 Ｌ 型 的上 、下 口尺寸 ，结 晶器 的断 面尺寸 通 常是 按
ｌ 一结晶器宽边钢板 ；２ 一结晶器窄边钢板 。
照所 生产 铸坯 在冷 态 下 的公 称 尺寸 来 确定 的 。铸
热 应力 ，因此 在结 晶器宽 度 调整 过程 中 ，都会 产 生 断面形 状 尺寸 的变 化 ，直 接影 响铸 坯 质量 和连
铸 机正常 生产 。 在结 晶器 的设 计 中 ，最 重要 的一 个 环节 是参
数 设计 ，而 结 晶器 的断 面尺 寸 和锥度 是 结 晶器最 重 要 的参 数 。参 数 确定 的正 确 与否是 结 晶器 能 否 正确完 成其 功 能 的关 键 ，也 是 连铸 机正 常生 产 以 及 获得 良好铸 坯质 量的关 键 。
隙，这样就会增加传热阻力 ，影响铸坯的冷却效
口宽度（ｍ；Ｂ ｍ） 广铸坯公称宽度（ｍ； 宽 ｍ） 一
结 晶器 宽面 锥度 （ｍ 。 ｍ ） 结 晶器窄 边
Ｄｊ Ｄ （＋ ．％）２ ： ｏ１ １ ＝ ５ ＋
果 。因此 ，为了改善铸坯 的冷却效果 ，避免气 隙 的形成 ，必须将结晶器铜板孔型设计成倒锥形。
用 。在钢 水 注入结 晶器并 逐渐 形 成一 定厚 度坯 壳 的凝 固过 程 中 ，结 晶 器 始终 承 受 着 钢 水 的 静 压 力 、铸坯 坯壳 的摩 擦 力 、钢水 热 量传 递过 程 中 的
坯 从结 晶器 中的钢 液到 出坯 后 的冷 态要 有凝 固和 冷 却 收缩 ，因此 ，在设 计结 晶器 断面 尺寸 时要 考
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍｏ ｌ ｒ ｉａ ｅ ｉｅ ｉ ｏ ｔ ｕ ｕ ａ ｔｒ ． ｈ ｒ ｓ— ｅ ｔ ｎ ｌ ｉ ｎ ｉ ｎ ａ ｄ ｔｐ ｒ ｒ ｅｍｏ ｔ ｓ ｒ ｃ ： ｕ ｄ ｉ ａｃ ｉ ｃ ｌ ｖ ｃ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｓ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｏ ｓ ｓ ｃｉ ａ ｍｅ ｓｏ ｎ ｅ ｅｔ ｓ ｓ ｔ ｄ ｎ ｎ ｅ ｅ ｏ ｄ ａ ａ ｈ ｉ ｏ ｔｎ ａａ ｉ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｅ ｍｏ ｌ ． ｈ ｙ ｈ ｖ ｒ ａ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｄ ｍｅ ｓｏ ｆｔ ｅ ｍｏ ｌ ｓ ｍｐ ｒａ ｔ ｔ ｔ ｅ ｄ ｓ ｆｔ ｕ ｄ Ｔ ｅ ａ ｅ ｇｅ ｔｉｆ ｅ ｃ ｎ ｔ ｔ ｔ ｒｌ ｉ ｎ ｉｎ ｏ ｕ ｄ ｄ ｎ ｇ ｈ ｌ ｈ ｕ ｈ ａ ｄｔ ｅｓ ａ ｅａ ｄｑ ａ ｉ ｆ ａ ｔ ｌｂ ｎ ｖ ｎｔ ｅｏ ｅ ａｉｎ ｏ ｏ ｔ ｕ ｕ ａ ｔｒ ． ｎ ｈ ｐ ｎ ｕ ｌ ｙ ｏ ｓ ａ ｓａ ｄ ｅ ｅ ｐ ｒｔ ｆ ｎ ｉ ｏ ｓｃ ｓ ｓ ｈ ｔ ｅ ｓ ｈ ｏ ｃ ｎ ｅ
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１７ — ３５ （０ ８ ０ — ０ ４ ０ Ｆ４． ６ ６ ３ ３ ５ ２ ０ ） ３ ０ １— ２
Ｍ ｏ ｄ Ｃｒ ｓ —ｓ ｃｉ ｎ ｌＤｉ ｅ ｓｏ ＆ Ｔａ ｒ Ｄｅ ｉ ｎ ｕｌ ｏ ｓ ｅ ｔｏ ａ ｍ ｎ ｉ ｎ ｐｅ ｓｇ Ｃｈ ｎ ｉ ａ ｅ ｇＺｈ ｇ ｎｇ
对于板坯连铸机来说 ，铸坯宽和窄面的锥
图 １ 结 晶器 铜 板 子 型 断 面 图 Ｌ
收 稿 日期 ：２０ —４ 叭 ；修 回 日期 ：２０ — ４ ２ ０８ ０ 一 ０８０—０
—
３ 一 ０
维普资讯
《 一重技 术》
照以下经验公式计算 ：
结 晶器 宽边
ｆ ＋ ０（． ～ ．％） ： ０Ｂ １ ％ ２５ ＝ ５ 下 ０ １ ％ ～２５ 一 ０ ％ ＝ ＋ ｏ（． ５ ．％）Ｂ 宽
下 口尺寸不 同 ，形成一个 上大下 小倒锥形 的孔 型 。在连铸机 的浇注过程中 ，钢水在结 晶器中由 于 接 触 水 冷 铜 板 ，将 热 量 传 出 ，形 成 初 生坯 壳 ，
但 由于 冷 却收 缩 的作 用 ，坯 壳 会 离开 铜 板形 成 空
式 中 ，ＢＥ 结 晶器上 口宽 度（ ） 下 一 ｍｍ ；Ｂ —结 晶器下