结晶器简介全解

结晶器简介

连铸结晶器结构有哪几种型式

按连铸机型式不同，结晶器可分为直的和弧形的两大类。按铸坯规格和形状来分，有小方坯、大方坯、板坯和异形坯结晶器。按结晶器本身结构来说，可分为3种类型：管式结晶器：它是用壁厚为6～12mm的铜管制成所需要的断面，在铜管外面，套有套管以形成5～7mm的冷却水通路，保证冷却水流速为每分钟6～10m。这种结晶器结构简单，制造方便，广泛用于小方坯连铸机上。

整体式结晶器：它是用整块铜锭刨削制成的，在其内腔四周钻有许多小孔用以通冷却水。这种结晶器刚性好，易维护，寿命较长，但制造成本高，耗铜多，近几年已不采用。

组合结晶器：它是由4块铜板组合成所需要的内腔。在20～50㎜的钢板上刨槽，并与一块钢板联结起来，冷却水在槽中通过。大方坯和板坯连铸机都用这种形式的结晶器。

连铸结晶器应具有哪些性能

结晶器是连铸机的重要部件。钢液在结晶器中凝固成型，结成一定厚度的坯壳并被连续拉出进入二次冷却区。

良好的结晶器应具有下列性能：

(1)良好的导热性，能使钢液快速凝固。每lkg钢水浇注成坯并冷却到室温，放出的热量约为1340kJ/kg，而结晶器约带走5～10％，即67～134kJ/kg，若板坯尺寸为250×1700mm，拉速为lm/min时，结晶器每分钟带走的热量多达20万kJ。而结晶器长度又较短，一般不超过lm，在这样短的距离内要能带走大量的热量，要求它必须具有良好的导热性能。若导热性能差，会使出结晶器的铸坯坯壳变薄，为防止拉漏，只好降低拉速，因此结晶器具有良好的导热性是实现高拉速的重要前提。

(2)结构刚性要好。结晶器内壁与高温金属接触，外壁通冷却水，而它的壁厚又很薄(仅有10～20mm)，因此在它的厚度方向温度梯度极大，热应力相当可观，其结构必须具有较大的刚度，以适应大的热应力。

(3)装拆和调整方便。为了能快速改变铸坯尺寸或快速修理结晶器，以提高连铸机的生产能力，现代结晶器都采用了整体吊装或在线调宽技术。

(4)工作寿命长。结晶器在高温状况下伴随有铸坯和结晶器内壁之间的滑动摩擦，因此结晶器内壁的材质应有良好的耐磨性和较高的再结晶温度。

(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。

管式结晶器由哪几部分组成

管式结晶器由铜管、冷却水套、底脚板和足辊等部件组成，如图2-9所示。内腔由带有锥度的弧形无缝铜管4，其外面套以钢质内水套2使之形成约为5～7mm冷却水通道，利用隔板及橡胶垫与外水套7相联，形成上下两个水室，冷却水从给水管8进入下水室，以6～8m/s的速度流经水缝，进入上水室，从排水管9排出。铜管结晶器主要用于小方坯连铸机。

图2-9管式弧形结晶器

l一结晶器罩；2一内水套；3一润滑油盖；4一结晶器铜管；

5一放射源容器；6一盖板；7一外水套；8—给水管；

9一排水管；10一接收装置；11一水环112-足辊;13—定位销组合式结晶器结构上有哪些特点

组合式结晶器由内外弧铜板、窄边铜板、冷却水箱、窄边夹紧和厚边调整装置以及足辊所组成。

为提高结晶器冷却强度，与液态金属接触的内侧(内弧、外弧和侧板)皆采用导热性好又耐磨的铜合金。在浇注时，从结晶器拉出的铸坯外部还是很薄的坯壳，内部还是液芯，为了

更好地支撑这薄薄的坯壳和减少由钢水静压力而形成的鼓肚变形，在结晶器下端布置有2～3对足辊(也有采用格栅结构的)。为了适应不同尺寸的铸坯，设置有调宽和调厚装置，近代板坯连铸机发展了在线调宽装置，在不间断拉坯条件下改变铸坯的宽度，缩短辅助时间，提高铸机的生产能力。

结晶器为什么用铜合金制成

结晶器内层是钢水凝固时进行热交换并使钢水成型的关键部件，因此要求采用导热性能良好的材质制成。紫铜板导热性能良好，但强度和硬度都低，尤其在高温下强度就更低,因而其寿命较短。为了提高寿命，普遍采用铜合金，如：铜银合金、铜一铬一锆一砷合金、铜一镁一锆合金等。

铜银合金成份为：Cu99.5％，AgO.07～0.1％。加银的目的是为了提高铜板的再结晶温度，当含银量在0.08～0.1％时再结晶器温度为318～326℃(比普通铜板提高50℃)，高于它的工作温度，在正常冷却条件下结晶器内壁工作温度为250～320℃，这样可以防止再结晶。

结晶器在线调宽及其调法

在不停顿拉坯的条件下，改变铸坯的宽度叫结晶器在线调宽，它的优点是：(1)能连续浇注出不同宽度尺寸的铸坯，缩短了停机时间，提高铸机生产能力；(2)可减少铸坯切头切尾的损耗，提高收得率；(3)可浇注相近成份的钢水而不需停机。近年来结晶器在线调宽技术得到较快的发展。下面介绍国外某厂的结晶器在线调宽方法。

通过移动结晶器的窄边来调整它的宽度，调整方法是对两侧窄边多次小步向外(由窄调宽)或向内(由宽调窄)移动·移动顺序如图2-10所示。a是由窄往宽调，b是由宽往窄调，调节的顺序依次按1、2、3……进行，直至达到新的宽度为止，最后一次调整应满足结晶器新宽度的设定锥度值。每次调节量约为初始锥度的1/4，调节速度为20～50mm/min，调节是由每个窄边的上下各有两套机构实现的，采用计算机控制。

图2-10国外某厂结晶器在线调冤顺序、

a一由窄调宽;b一由宽调窄

晶器铜板为什么要镀层

结晶器工作时与高温铸坯直接接触，两者之间经常处于滑动摩擦状态，为了提高结晶器的导热性能，其内壁一般用铜合金制成，但其硬度较低，因此，为了提高结晶器内壁铜合金板寿命而采取镀层的办法。

(1)单一镀层在结晶器内壁铜板表面镀Cr，其厚度为0.06～0.08mm，最大可镀0.15mm，铬氏硬度高，但由于铬与铜的线膨胀系数相差近一倍，Cu和Cr的线膨胀系数分别为0.165×10-4和0.084×10-4(1/℃)，因此工作一段时间后镀层会开始剥离。

Ni与Cu的线膨胀系数十分接近，铜板镀Ni比镀Cr可提高使用寿命，镀Ni层可加大厚度，最厚达5mm。

(2)复合镀层为提高铜板使用寿命，采用Ni、Ni合金和Cr3层复合镀层。第一层镀Ni，因它的线膨胀系数为(0.167×10-41/℃)，与Cu相近，可防止热膨胀而剥离。第二层为Ni—P 合金层，在高温下硬度较高。第三层为Cr层，可增加光洁度减少摩擦阻力。这种复合镀层比单独镀Ni寿命可提高5～7倍。

Ni—W—Fe镀层，由于W和Fe的加入，提高镀层强度和硬度，其维氏硬度Hv=300～780，它的线膨胀系数和Cu、Ni大致相等，高温强度稳定性好，适合高拉速连铸机(1.4～2. 0m/min)采用。

结晶器为什么做成倒锥度

结晶器内腔纵断面的尺寸做成上大下小，形成一个锥度，由于是上大下小，故称倒锥度。

在结晶器中钢水由于受到冷却而形成一定形状的坯壳，随着铸坯不断下移，温度也不断下降而收缩，若结晶器没有倒锥度，就会在坯壳与结晶器之间形成间隙，称气隙。由于气隙的存在降低了冷却效果，同时由于坯壳过早地脱离结晶器内壁，在钢水静压力作用下坯壳会产生鼓肚变形。因此，将结晶器做成倒锥度，上述情况就可以避免，但其锥度大小应与铸坯冷却收缩程度相适应。

过小的倒锥度还会形成气隙，过大的倒锥度会增大拉坯阻力，根据经验，倒锥度一般取0.5～0.8％。例如我国某厂板坯连铸机，倒锥度取0.63～0.65％。

结晶器冷却水系统的设计应注意什么

在结晶器冷却水循环系统中，为清除混进冷却水中的杂质，在每台连铸机上都应设置自洗式过滤器，并安装在连铸机附近的阀室内，以便集中控制和手动操作。

结晶器的冷却水回路都汇集到机器的间接冷却水主管道中，并流回水处理系统。