直形结晶器夹紧装置设计计算
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该装置通过四根拉杆将自由侧水箱拉靠向固定 侧水箱，使宽边铜板夹紧窄边铜板，保证箱式孔 型。由于铜板直接承受钢液的高温，因而铜板会产 生热膨胀，为阻止宽边铜板的蠕变变形并保护窄边 铜板不被压溃，因此采用蝶形弹簧提供夹紧力。
2 夹紧力的计算
1—左侧夹紧单元；2—右侧加紧单元；3—液压管路 （张开功能）。 图 1 夹紧装置布置
一重技术
10.3969/j.issn.1673-3355.2018.02.004
直形结晶器夹紧装置设计计算
李爱臣 1，孙宝录 1，于 燕 1
摘要：介绍直形结晶器夹紧和张开装置的结构组成，以及夹紧力和张开力的计算方法，对夹紧碟簧进行选型并确 定碟簧的组合方式。 关键词：直形结晶器；夹紧和张开装置；夹紧力；碟簧 中图分类号：TF341.6 文献标识码：A 文章编号：1673-3355 （2018） 02-0004-04
在 A、B 两点的作用力分别为：
（6）
移PA=PA0+PAN
式中：移PA—A 点的作用合力 （N）。
（7）
移PB=PB0+PBN
（8）
式中：移PB—B 点的作用合力 （N）。 为保证夹紧力在连续铸钢过程中切实可靠，根
据板坯连铸工程实践，需要考虑 1.5 倍的安全系 数，可得 A、B 两点的蝶形弹簧预紧力分别为：
1—固定侧水箱；2—自由侧水箱；3—宽边铜板；4—窄边铜板；5—上部夹紧拉杆；6—下部夹紧拉杆；
7—上部碟簧组；8—下部碟簧组；9—球轴承；10—插板；11—进油口。
图 2 夹紧装置结构
结晶器铜板面上。由于钢液静压力与深度成正比，
因此上、下两组碟簧的受力是不同的。
（1） 夹紧用蝶形弹簧力的设定
本文有关夹紧力的计算是基于以下假设 （见图
（3） 滑座上自由侧水箱的摩擦力 NS
NS=GL 滋C
（4）
式中：GL—自由侧水箱重量 （N）；滋C—摩擦系数，
在此为青铜滑板与钢之间的无润滑摩擦，取
0.2。
自由侧水箱由两端滑座支承，因此，单侧摩擦
力为
NS 2
，在 A、B 两点的作用力分别为：ຫໍສະໝຸດ Baidu
PA0越
FV0 2
伊
k b
（2）
式中：PA0—A 点的作用力 （N）；b—A、B 两点间
夹紧装置的夹紧力主要用来克服结晶器内钢液 的静压力。在计算碟簧的夹紧力时，忽略结晶器内 初步凝固坯壳的影响，设钢液的静压力完全作用于
1. 一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁 大连 116600
12
CFHI
2018 年 第 2 期（总 182 期）
yz.js@cfhi.com
CFHI TECHNOLOGY
3）：淤钢液充满整个结晶器至溢流状态；于自由侧
水箱作用在滑板座上的力作为附加摩擦力来考虑。[2]
图中的 H 为结晶器 （包括足辊） 钢液静压力
的高度；H0 表示钢液静压力合力作用点的高度； FS1 为上部蝶形弹簧的夹紧力；FS2 表示下部蝶形弹 簧的夹紧力；FV0 为钢液静压力的合力；NS 表示滑 座上自由侧水箱的摩擦力；m 是指宽、窄边铜板的
的距离 （mm）；k—B 点至静压力合力作用
PAN=
NS 2
伊
f b
（5）
式中：PAN—A 点的作用力 （N）；f—B 点到摩擦力
作用点间的距离 （mm）。
2018 年 第 2 期（总 182 期）
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13
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PBN=
NS 2
-PAN
式中：PBN—B 点的作用力 （N）。 （4） 各碟簧的预紧力
移 FsA=1.5伊 PA
（9）
式中：FSA—A 点的蝶形弹簧预紧力 （N）。
移 FsB=1.5伊 PB
（10）
式中：FsB—B 点的蝶形弹簧预紧力 （N）。 （5） 验算
为了检验宽边铜板与窄边铜板结合面是否会在
Design and Calculation of Clamping Device for Straight Molds Li Aichen，Sun Baolu，Yu Yan
Abstract: The paper describes the construction of the clamping device of straight molds and how to calculate the clamping force and releasing force, select suitable disc springs and determine their combination. Key words: straight mold；clamping device；clamping force；disc spring
上部支点；n 是指宽、窄边铜板的下部支点；A 表
示上部蝶形弹簧作用力的作用位置；B 表示下部蝶
形弹簧作用力的作用位置；I 为结晶器的长度。
（2） 求溢流时的钢液静压力
2
FV0=
籽gH 2
B
（1）
式中：FV0—溢流时的钢液静压力 （N）；籽—钢液的 密度 （kg/mm3），一般取 籽=7.0伊10-6 kg/mm3；
g—重力加速度，取 10 m/s2；B—板坯宽度 （mm）。
结晶器内钢液深度 H 应计算到结晶器的宽边 足辊的下沿位置。
碟形弹簧沿结晶器宽度方向分两处布置，沿浇
铸方向有 A、B 两个作用点，A、B 两点的弹簧夹
紧力：
图 3 结晶器宽边铜板受力图
点的距离 （mm）。
PB0越
FV0 2
-PA0
（3）
式中：PB0—B 点的作用力 （N）。
边铜板，避免因铜板接触面出现间隙或锥度发生偏 移现象，导致铸坯表面缺陷或漏钢事故。
此外，夹紧装置还具有液压打开的功能，使宽 边铜板与窄边铜板接触面之间产生单边 2 mm 左右 的缝隙，便于更换窄边铜板、窄边足辊等插入件， 以及清理铜板表面的保护渣结痂、钢瘤等杂物。
1 夹紧装置的结构及功能
结晶器夹紧装置主要由拉杆、碟簧组、球面轴 承、插板等部件组成 （见图 2）。
在板坯连铸机中，结晶器是连铸机的核心设 备之一。结晶器为钢液凝固形成坯壳的最初阶段 提供了冷却、几何形状和空间[1]。对于目前主流的 立弯式铸机所采用的组合式直形结晶器，其夹紧 装置是将宽边铜板夹紧窄边铜板，形成箱式孔型 的关键部件。
夹紧装置由左右两套夹紧单元组成 （见图 1）， 其提供的夹紧力可以在连续铸钢过程中，保证结 晶器的宽边铜板位置及锥度的稳定，切实夹紧窄
2 夹紧力的计算
1—左侧夹紧单元；2—右侧加紧单元；3—液压管路 （张开功能）。 图 1 夹紧装置布置
一重技术
10.3969/j.issn.1673-3355.2018.02.004
直形结晶器夹紧装置设计计算
李爱臣 1，孙宝录 1，于 燕 1
摘要：介绍直形结晶器夹紧和张开装置的结构组成，以及夹紧力和张开力的计算方法，对夹紧碟簧进行选型并确 定碟簧的组合方式。 关键词：直形结晶器；夹紧和张开装置；夹紧力；碟簧 中图分类号：TF341.6 文献标识码：A 文章编号：1673-3355 （2018） 02-0004-04
在 A、B 两点的作用力分别为：
（6）
移PA=PA0+PAN
式中：移PA—A 点的作用合力 （N）。
（7）
移PB=PB0+PBN
（8）
式中：移PB—B 点的作用合力 （N）。 为保证夹紧力在连续铸钢过程中切实可靠，根
据板坯连铸工程实践，需要考虑 1.5 倍的安全系 数，可得 A、B 两点的蝶形弹簧预紧力分别为：
1—固定侧水箱；2—自由侧水箱；3—宽边铜板；4—窄边铜板；5—上部夹紧拉杆；6—下部夹紧拉杆；
7—上部碟簧组；8—下部碟簧组；9—球轴承；10—插板；11—进油口。
图 2 夹紧装置结构
结晶器铜板面上。由于钢液静压力与深度成正比，
因此上、下两组碟簧的受力是不同的。
（1） 夹紧用蝶形弹簧力的设定
本文有关夹紧力的计算是基于以下假设 （见图
（3） 滑座上自由侧水箱的摩擦力 NS
NS=GL 滋C
（4）
式中：GL—自由侧水箱重量 （N）；滋C—摩擦系数，
在此为青铜滑板与钢之间的无润滑摩擦，取
0.2。
自由侧水箱由两端滑座支承，因此，单侧摩擦
力为
NS 2
，在 A、B 两点的作用力分别为：ຫໍສະໝຸດ Baidu
PA0越
FV0 2
伊
k b
（2）
式中：PA0—A 点的作用力 （N）；b—A、B 两点间
夹紧装置的夹紧力主要用来克服结晶器内钢液 的静压力。在计算碟簧的夹紧力时，忽略结晶器内 初步凝固坯壳的影响，设钢液的静压力完全作用于
1. 一重集团大连工程技术有限公司工程师，辽宁 大连 116600
12
CFHI
2018 年 第 2 期（总 182 期）
yz.js@cfhi.com
CFHI TECHNOLOGY
3）：淤钢液充满整个结晶器至溢流状态；于自由侧
水箱作用在滑板座上的力作为附加摩擦力来考虑。[2]
图中的 H 为结晶器 （包括足辊） 钢液静压力
的高度；H0 表示钢液静压力合力作用点的高度； FS1 为上部蝶形弹簧的夹紧力；FS2 表示下部蝶形弹 簧的夹紧力；FV0 为钢液静压力的合力；NS 表示滑 座上自由侧水箱的摩擦力；m 是指宽、窄边铜板的
的距离 （mm）；k—B 点至静压力合力作用
PAN=
NS 2
伊
f b
（5）
式中：PAN—A 点的作用力 （N）；f—B 点到摩擦力
作用点间的距离 （mm）。
2018 年 第 2 期（总 182 期）
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一重技术
PBN=
NS 2
-PAN
式中：PBN—B 点的作用力 （N）。 （4） 各碟簧的预紧力
移 FsA=1.5伊 PA
（9）
式中：FSA—A 点的蝶形弹簧预紧力 （N）。
移 FsB=1.5伊 PB
（10）
式中：FsB—B 点的蝶形弹簧预紧力 （N）。 （5） 验算
为了检验宽边铜板与窄边铜板结合面是否会在
Design and Calculation of Clamping Device for Straight Molds Li Aichen，Sun Baolu，Yu Yan
Abstract: The paper describes the construction of the clamping device of straight molds and how to calculate the clamping force and releasing force, select suitable disc springs and determine their combination. Key words: straight mold；clamping device；clamping force；disc spring
上部支点；n 是指宽、窄边铜板的下部支点；A 表
示上部蝶形弹簧作用力的作用位置；B 表示下部蝶
形弹簧作用力的作用位置；I 为结晶器的长度。
（2） 求溢流时的钢液静压力
2
FV0=
籽gH 2
B
（1）
式中：FV0—溢流时的钢液静压力 （N）；籽—钢液的 密度 （kg/mm3），一般取 籽=7.0伊10-6 kg/mm3；
g—重力加速度，取 10 m/s2；B—板坯宽度 （mm）。
结晶器内钢液深度 H 应计算到结晶器的宽边 足辊的下沿位置。
碟形弹簧沿结晶器宽度方向分两处布置，沿浇
铸方向有 A、B 两个作用点，A、B 两点的弹簧夹
紧力：
图 3 结晶器宽边铜板受力图
点的距离 （mm）。
PB0越
FV0 2
-PA0
（3）
式中：PB0—B 点的作用力 （N）。
边铜板，避免因铜板接触面出现间隙或锥度发生偏 移现象，导致铸坯表面缺陷或漏钢事故。
此外，夹紧装置还具有液压打开的功能，使宽 边铜板与窄边铜板接触面之间产生单边 2 mm 左右 的缝隙，便于更换窄边铜板、窄边足辊等插入件， 以及清理铜板表面的保护渣结痂、钢瘤等杂物。
1 夹紧装置的结构及功能
结晶器夹紧装置主要由拉杆、碟簧组、球面轴 承、插板等部件组成 （见图 2）。
在板坯连铸机中，结晶器是连铸机的核心设 备之一。结晶器为钢液凝固形成坯壳的最初阶段 提供了冷却、几何形状和空间[1]。对于目前主流的 立弯式铸机所采用的组合式直形结晶器，其夹紧 装置是将宽边铜板夹紧窄边铜板，形成箱式孔型 的关键部件。
夹紧装置由左右两套夹紧单元组成 （见图 1）， 其提供的夹紧力可以在连续铸钢过程中，保证结 晶器的宽边铜板位置及锥度的稳定，切实夹紧窄