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1、连铸技术专题讲座板坯结晶器据国青口匕京冶金设备研究院度跳和。鸽朋世日概述结晶器的特点及作用图为板坯组合式直形结晶器直形结晶器有如下特点从工艺角度来看,钢结晶器是连铸设备中最重要的部件之 一钢液经过结晶器,与冷却水进行热交换,凝固成坚固的硬壳,形成所需断面的铸坯因此,结晶器应具有良好的导热性和刚性,不易变形重量要轻,以减少振动时的惯性力内表面耐磨性能要好,以提高使用寿命结构要简单,以便于维护与制造总之,结晶器 的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要 的作用,所以人们称结晶器 为 连铸机的心脏,结晶器的分类结晶器有多种分类方法结晶器按外部形状,分为直结晶器和弧形结晶器按铸坯断面形 状,分
2、为方坯、板坯、矩形坯、圆坯和异形坯按结构形式,分为整体式、管式和组合式种我们下面所要介绍的板坯结晶器都是指组合式的板坯结晶器板坯结晶器结构分类及其分析直结晶器和弧形结晶器根据结晶器外部形状通常分为直结晶器和弧形结晶器两种对于板坯组合式结晶器也有直形和弧形两种两种形式的结晶器各有其特点彝彝彝二二户庸钧阴阴 自自恶黑痔离离彝彝夏夏圈板坯组合式宜形结晶书水流人直结晶器时基本对称,易于形成均匀坯壳,且在铸坯断面相同的条件下浇铸面积较大铸坯中非金属夹杂物分布也比较均匀从机械设备角度来看,直结晶器的结构比较简单,易子制造、耗铜少、工作寿命较长且安装时容易对中从导热性能看,它的导热率比弧形结晶器高图为板坯组
3、合式弧形结晶器弧形结晶器有如下特点从工艺角度来看,一般大型连铸机的曲率半径 通常在以上,对于长度只有左右的结晶器来说,可以认为是相 当接近直结晶器的由于浸人式水口的应用,钢水中非金属夹杂物的不均匀性不很突出,而其突出的优点是铸坯高温薄壳不必过早的承受带液心弯曲,在很大程度上避免内裂,同时也不致发生带液心弯曲后的形状变形从机械设备角度来看,直结晶器在加工制造方面的优点并不明显从导热性能看,有些研一一究资料方毗两者并没有明显 的差别环摹母 一毛份公图板坯组合式弧形结晶器从以上分析可 以看出,两种形式各有其优点,究竟哪种更好,要视具体的使用条件而定直结晶器使用在立式、立弯式及带直线段 的弧形连铸机上
4、,多用于浇铸中、小断面铸坯,如方坯、扁坯,其中带直线段弧形连铸机是奥地利联合钢铁公司、美国钢铁公司推荐的一种机型它主要用于浇铸板坯,这种连铸机采用直结晶器,在结晶器下有直线段夹辊带有液心的铸坯经过直线段后被连续弯曲成弧形,然后又把已凝固带有液心 的弧形铸坯矫直,再切割成定尺我国太原钢铁公司第二炼钢厂板坯连铸机和上海第三钢铁厂电炉分厂的扁板连铸机均是带直线段的弧形连铸机,结晶器都是直形的,两台连铸机也都是从奥钢联引进的弧型结晶器使用在弧型连铸机和椭圆形连铸机上,多用于浇铸大断面 的铸坯弧形结晶器使用比较广泛目前世界上有以上的不锈钢板坯连铸机采用的是弧形结晶器,如我国上海宝 山钢铁总厂 的板 坯
5、连铸机 的结晶 器就是弧形的调宽和不调宽组合式结晶器板坯组合式结晶器按能否 调整断面尺寸分为可调宽与不可调宽两种图是不调宽的组合式板坯结 晶器,也就是说这种结晶器只能浇铸一种固定断一一面 的铸坏它之基本辐闪田四块复合壁板组装而成,每块壁板都是由内壁和钢制外壳两部分组成用螺栓或螺钉联结,前文已提到过,组合式结晶器的优点主要是制造、安装和维修方便,不调宽组合式结晶器是组合式结晶器的初始形式,它是 以后可调和在线可调组合式结晶器的基础可调组合式板坯结晶器基本结构也是由四块复合壁板组成的可调组合式结晶器又分为调宽和调厚调宽两种与不可调结 晶器相比,这 种结晶器可 根据具体需要,通过调整结晶 器断面尺寸
6、,车减毛羹碑草土率井汁斗寸十寸十巳巳”,个个”甲甲气气十十十卞十寸一翼翼汁声卜傀十, 人人十弋里岁雀雀雀今今十呀代二。叹叹叹砚砚砚砚翻翻霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞霞 一一一产了 亡口尸一一 十十卜、御卜夺注、图不可调组合式板坯结晶器一一了止产产产产产产产产产 汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗汗叹叹叹叹叹三二挤了 人人廿廿廿廿廿廿日日日日日日夕一目目目阮阮阮阮阮后引引引引引尸川 入入入入入一一一一一一一一一一 一一下共抽后图用机械手动来调节结晶器断面宽度一结晶器窄面钢板一手轮一两宽机构一侧夹辊一夹辊浇铸不 同断面的铸坯通常复合壁板的组装方式大都采用宽面压窄面,在宽面外壳的两侧上下各用两组碟形
7、弹簧压紧为了实现结晶器 调宽以及形成所要求的倒锥度,特在结晶器的侧面壁板上部和下部分别装有四组调整装置其调整过程是通过软管快速接头将结晶器操作车上的液压装置与结晶器联接起来,用液压缸压缩碟形弹簧使与螺栓相联的宽面框架和壁板 向外弧侧松开,这时再经螺旋传动,带着结晶器窄面壁板沿着宽度方向移动所要求的距离后,放好定距块即可调宽方式有手动、电动和液压传动种如图、,分别是机械手动、液压驱动和 电动调宽方式简图如曼内斯曼的壁厚些,其铜板厚度为一,而一般结晶器的铜板厚度为一刁刁升,一一碱碱她一一一一一 山山山一一一二二叮毖性 绝少 了 卜护”甲刁寿寿井味 ,六一一弄共共 篇篇篇篇篇篇怡怡怡巾巾巾巾巾巾巾污
8、矛矛矛矛 拈拈拈拈拈拈拈拈拈拈次次次次次次不尸乙一一份尸曰七七 益益秦磷沂裂幽幽创目目 黔黔黔示奔票翻翻,姚产二二二二二二二 卜卜卜一叭一一寻卜一守一一一州州州 廊立重卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒卒洲洲日日日 冈冈冈冈日日只只下下牙牙牙”肠 一一一荟曰一一一 一一图结晶器调节机构德国里内斯里胡金根厂一丝杠卜一套摘一拐杆一结晶器窄面图液压驱动调节结晶器断面宽度料料料料一一一翻翻四四堪划泪山队溉,旧 嶙嶙嶙嶙嶙嶙嶙嶙嶙丫丫丫丫丫冲, 韭韭韭韭一尽又、狱认林林 了了了了了竹节竹竹付付汁食食阻阻阻阻碰妹妹飞一装刁刁 召图图日日习曳此此护材材材材图板坯组合式结晶器里内斯受一铸坯电动机结晶器调节机构如图所
9、示其调节过程如下通过蜗杆把运动传递给带蜗轮的套筒,套筒相当于丝母把运动再传给丝杆,从而推动结晶器窄面往复运动,达到调节的目的这种结构保证 了结晶器窄面上下同步运动图、图分别是德国曼内斯曼 公司、前苏联的板坯组合式可调结晶器其结构与上 面介绍的基本一样不过从图中可以看出前苏联的结晶器较一般结晶器圈板坯组合式结晶器前苏联一钢壁一钥板一冷却水道一窄边 在线调宽结晶器在线调宽指的是在浇铸过程中实现结晶器的宽度调整该项技术是近年来开发的一项新技术结晶器在线调宽是连铸板坯热送和连轧的前提之一在线调宽有式和式两种方式式在线调宽采用式调宽方式的结晶器,其窄边壁板分成上、下两段,每段都有各自的移动机构如图所示,
10、为由窄调宽,停浇不超过,全过程约,一次调节最大距离为为 由宽调窄,全过程 约,调节范围一,结晶器总长 为上部,下部以上数据是以日本新日铁公一一司为例的由于上述调宽过程中铸坯宽度方向上有台阶,故称为式时,窄面壁移动速度为一般由宽变窄的速度为由窄变宽的倍窄面宽面 侧组动传宽度在此处开始变化。狮黔黔圈,式调宽技术示愈田式在线调宽在浇铸过程中逐步把两个窄边无级地向内或向外移动,达到预定的宽度,在调宽过程中铸坯是形梯形坯,所以叫作式调宽方式,如图、所示在改变二二卫几 鬓鬓鬓靡鬓鬓 巴巴巴滋盛巍毖 寨列列 者者圈无须中断浇铸的式调宽技术示宜圈总之,绝大多数结晶器 由宽变窄,要降低拉速,而由窄变宽,相对前者
11、拉速降低的要更多些,这是为了防止拉漏目前高水平生产的连铸机,在调宽时根本不必降低拉速,但一定要根据所要 调 整 的宽度,拉速确定适当调宽速度、并同时调整好窄面的倒锥度上海宝 山钢铁总厂二期工程合作生产的板坯连铸机的结晶器就是在线调宽式结晶器结晶器长,可不停浇在线自动无级调宽,其宽度范围是。一些特殊结构的组合式结晶器双结晶器如图所 示,这 是德国胡金根 厂 的双圈在线调宽式结晶器宽度时,为确保安全,可适当降低拉速例如正常拉速为时,若由宽变窄,拉速可降为由窄变宽,拉速则降到最近发展的式调宽,可不降低拉速如 拉速为时,调宽,不变拉速需,其梯形过渡长度只有日本在该项技术上处于领先地位调节前,宽面壁外移
12、,窄面壁移动速度不超过以日本川崎制钢为例,当铸坯 拉速 为一一翼翼翼翼翼翼翼 翁书书书书图双结晶器,一结晶器窄面一分隔璧 结晶器由图可以看出,之所以称之为双结晶器,是由于两个结晶器共有一个 中间分隔壁可浇铸一板坯也可浇铸板坯厚壁组合式结晶器如图”所示,这种结晶器的特点体现在厚壁上,其结构没什么特别一般结晶器铜 板厚,而这种 结晶灌灌灌,一一枣枣 飞飞飞零零是是 脚脚率城不不袱谁年琳琳琳 扮扮泛图厚璧组合式结晶器铜壁一翎板一速结臂呜一冷却水道器铜板厚为“由于壁厚,故此种结晶器的刚性较好,寿命较长但从另一方面讲,壁厚是较浪费材料的,不太经济这种结晶器前苏联使用较多,其他国家很少使用此种结晶器多用于
13、浇铸矩形坯、板坯板坯结晶器的材质为了改善结晶器铜壁 的机械性能和导热性能,从而改善铸坯的表面质量和结晶器的使用寿命,近年来,国外研制了硬化铜 合金,如铜铬 合金,含 铬铜银合金,含银一铜被合金,含被铜错合金等有的采用 铜表面镀层,表面镀层有镀铬的,也有镀镍的最近采用对结晶器铜板表面镀镍一的方式镍与铜板热膨胀系数比较接近,因而比镀铬提高寿命倍在结晶器材质上,国外各连铸体系有所不同,具体情况如表所示总之,结晶器铜板不管是采用硬化铜合金还是采用铜面镀层,都只有一个目的,改善结晶器铜壁的机械性能和导热性能,从而改善铸坯的表面质量和结晶器的使用寿命表世界连铸各体系结晶器材质对照表结结结晶器材质质备注注德德马克一西马克公司司采用含的钥合金板板寿命较高高奥奥钢联公司司采用铬铭合金和银银合金铜板板这种材质在高退下有较高高的强度和延伸卒卒日日本住友重机机采用表面有三层被层的钥板板寿命比不健时提高倍倍第一层艘和和日本日立造船船第二层健第三层健而且宽面全被窄面只被下部卜神神户制钢钢电艘方式宽面先被后桂窄面彼寿命明显提高高参考文献郑沛然编著连续铸钢工艺及设备冶金工业出罗振才主编炼钢机械冶金工业出版社蔡开科主编连续铸钥,冶金工业出版社。版社一一
