结晶器在连续铸钢技术应用

结晶器在连续铸钢技术中的应用

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摘要

结晶器作为连铸设备的核心，一直以来被广泛研究与应用。十九世纪中叶，由英国人和美国人提出连续浇筑金属，当时只能浇筑低熔点的有色金属。直到结晶器振动装置的应用，连铸技术进入到一个里程碑的发展阶段。结晶器振动的引入是加速连铸技术发展的一个关键因素。

关键词：连铸机结晶器振动

The application of mold in continuous casting technology Abstract

As heart of the continuous casting equipment,the mold has being researched and used widely. In the middle of the 19th century,the English and American raised the continuous casting technology which only could be used in some metol with low fusion point. The technology came into an important milestone until mold oscillation technology was used. The introduction of the mold oscillation technology is one of the key factors which speed up the development of the continuous casting technology.

Key words : continuous casting equipment mold mold oscillation

1.简介

钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索，终于使该技术在本世纪70年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。

连铸主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。其中结晶器被称为连铸设备的“心脏”。

1933年德国人容汉斯提出了一种结晶器以与铸坯同样的速度下行一段距离后在以较快的速度返回到原来位置的连铸方式。建成了第一台结晶器可以振动的立式连铸机，并用其浇铸黄铜获得成功。后又用于铝合金的工业生产，结晶器振动的引入作为一个关键因素

加速了连铸技术的发展。[1]

2.结晶器定义

用于结晶操作的设备。结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器应有良好的导热性和刚性，不易变形和内表面耐磨等优点，而且结构要简单，便于制造和维护。

3结晶器分类

结晶器类型有很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。

其中蒸发结晶器中，有三种应用最为普遍

3.1强制循环蒸发结晶器

一种晶浆循环式连续结晶器（图1）。操作时,料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后，由泵送往加热室。晶浆在加热室内升温（通常为2～6℃），但不发生蒸发。热晶浆进入结晶室后沸腾，使溶液达到过饱和状态，于是部分溶质沉积在悬浮晶粒表面上，使晶体长大。作为产品的晶浆从循环管上部排出。强制循环蒸发结晶器生产能力大，但产品的粒度分布较宽。

3.2DTP型蒸发结晶器

即导流筒-挡板蒸发结晶器，也是一种晶浆循环式结晶器（见彩图）。器下部接有淘析柱，器内设有导流筒和筒形挡板，操作时热饱和料液连续加到循环管下部，与循环管内夹带有小晶体的母液混合后泵送至加热器。加热后的溶液在导流筒底部附近流入结晶器，并由缓慢转动的螺旋桨沿导流筒送至液面。溶液在液面蒸发冷却，达过饱和状态，其中部分溶质在悬浮的颗粒表面沉积，使晶体长大。在环形挡板外围还有一个沉降区。在沉降区内大颗粒沉降，而小颗粒则随母液入循环管并受热溶解。晶体于结晶器底部入淘析柱。为使结晶产品的粒度尽量均匀，将沉降区来的部分母液加到淘析柱底部，利用水力分级的作用，使小颗粒随液流返回结晶器，而结晶产品从淘析柱下部卸出（图2）。

3.3奥斯陆型蒸发结晶器

又称为克里斯塔尔结晶器，一种母液循环式连续结晶器(图3)。操作的料液加到循

环管中，与管内循环母液混合，由泵送至加热室。加热后的溶液在蒸发室中蒸发并达到过饱和，经中心管进入蒸发室下方的晶体流化床。在晶体流化床内，溶液中过饱和的溶质沉积在悬浮颗粒表面,使晶体长大。晶体流化床对颗粒进行水力分级,大颗粒在下，而小颗粒在上，从流化床底部卸出粒度较为均匀的结晶产品。流化床中的细小颗粒随母液流入循环管，重新加热时溶去其中的微小晶体。若以冷却室代替奥斯陆蒸发结晶器的加热室并除去蒸发室

等，则构成奥斯陆冷却结晶器。这种设备的主要缺点是溶质易沉积在传热表面上，操作较麻烦，因而应用不广泛。

4结晶器装置

4.1结晶槽

一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。

4.2水箱和铜板

两块弧面铜板和两块侧面铜板组合成结晶器内腔，铜板上加工有若干冷却水槽(即水缝)，用螺钉将铜板与支承板(也称为背板)连接。支承板上设有冷却水通道，冷却水从振动台上的供水孔进入支撑框架再进入支承板，再通过支撑框架流回到振动台上的回水孔。

铜板厚度一般为45~50mm，主要取决于水缝深度和再加工要求。可采用的材质有Cu—