常规板坯连铸机结晶器技术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，使之渐渐凝固成为具有所要求的断 面外形和肯定坯壳厚度的铸坯,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制造条件在钢水注入结晶器渐渐形成肯定厚度坯壳的凝 固过程中,结晶器始终承受着钢水静压力、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亲热 相关因此,除了标准生产操作、选择适宜的保护渣和避开机械损伤外，合理的设计是保证 铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的根底和关键板坯连铸机一般承受四壁组合式(亦称板式〕结晶器,也有一个结晶器浇多流铸坯的插装式构造ﻫ 结晶器主要参数确实定1 结晶器长度Hﻫ 结晶器长度主要依据结晶器出口的坯壳最小厚度确定假设坯壳过薄，铸坯就会消灭鼓肚变形,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展核 算:ﻫﻫ Ｈ=(δ/K)2Vc+S１＋S2 (ｍm〕ﻫﻫ 式中 δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度,ｍｍﻫ Ｋ——凝固系数,一般取Ｋ=1８～22 mｍ/mｉｎ0．5ﻫ Vｃ——拉速,mm/minS1——结晶器铜板顶面至液面的距离,多取 S1＝１00 mmﻫﻫ S2——安全余量，S=5０～100 mｍﻫﻫ 对常规板坯连铸机可参考下述阅历:ﻫﻫ 当浇铸速度≤2.0ｍ/miｎ时，结晶器长度可承受 90０～９50mm。
ﻫﻫ 当浇铸速度 2.0~3.0ｍ/min 时,结晶器长度可承受 950~1１00mm当浇铸速度≥３.０m/miｎ时，结晶器长度可承受 1100~１200mmﻫﻫ 2 结晶器铜板厚度hﻫﻫ 铜板厚度确实定是依据热量传热原理和高温下的使用性能，具体说， 与铜板材质、镀层、机械性能、拉速、冷却水量的大小和分布等有关争论说明,拉速高， 铜板应随之减薄；反之,拉速低，铜板应随之增厚在考虑上述诸多因素后，铜板的厚度可 由下式确定：ﻫh=hm＋Δm+δm (mm)ﻫ式中 hｍ——铜板冷却水槽深度,ｍmΔｍ——铜板加工余量，一般取Δm＝１0～1５mｍﻫ δm——铜板最终的有效厚度,一般取 δm＝１０ｍmﻫ3 结晶器内腔最大宽度Amaxﻫ Aｍax=1.025×Ｂｍax 〔mm)ﻫ式中 Bmax——板坯最大名义宽度,mｍ 4 宽边铜板最大宽度Cumａx--ﻫ Ｃｕｍａｘ=Ａmax+２h＋〔１00～１50) 〔mｍ)ﻫﻫ ５ 无轻压下时, 窄边铜板上、下口尺寸Zs、ZxﻫZs=1.025×D+2 (mｍ)ﻫZx=1．019×D+2 〔mｍ〕ﻫ 式中 D——板坯名义厚度,ｍｍ假设考虑了凝固末端轻压下，则应再增加3~4mm。
另外，有的用户还要求依据自己的阅历进展确定，这时须敬重用户意见ﻫﻫ 6 单边调宽行程Sdﻫ Sｄ=( Aｍax－Ｂｍin)/2+〔30～5０) 〔mm〕ﻫ 式中 Bmin——为板坯最小名义宽度，ｍmﻫﻫ ７ 当用户无特别要求时, 生产当中结晶器下、上口尺寸 Aｘ、As 确实定ﻫﻫ Ａx＝(1．０10～1.０12)×B (ｍ m)ﻫＡs＝ Ax×〔1+Δ×Ｈ) (ｍm)ﻫ 式中 B——板坯名义宽度,ｍmΔ——结晶器锥度，一般取 0．9%/m 左右ﻫ H——结晶器长度，m图１为结晶器上、下口尺寸示意图ﻫ 图 1 结晶器上下口尺寸ﻫﻫ ８ 结晶器夹紧力的计算ﻫﻫ 每个结晶器有 4 组夹紧弹簧，上方两组，下方两组，其夹紧力为:FS１=1.５×ΣPＡﻫﻫ FS2=１．5×ΣPBﻫ 式中 ＦS1——结晶器上口每个夹紧装置的夹紧力,mmFS2——结晶器下口每个夹紧装置的夹紧力,mmﻫΣPA——钢水静压力和内弧水箱移动所产生的摩擦力在上方的作用力,ｋNﻫ ΣPA——钢水静压力和内弧水箱移动所产生的摩擦力在下方的作用力,kNﻫ 夹紧装置构造形式可承受弹簧夹紧、液压缸松开的方式,也可承受全液压夹紧方式。
９热态板坯由宽调窄时的推力结晶器推力计算时,可参考《板坯连铸机设计与计算》一书，主要考虑以下因素：(1〕铸坯变窄时的推力ﻫﻫ (２〕结晶器窄边钢水静压力ﻫﻫ 〔3)宽窄边铜板因弹簧夹紧引起的摩擦力〔４〕沿铸造方向窄边和铸坯之间的摩擦阻力ﻫ 10 结晶器下口与引锭头之间的间隙ﻫﻫ 引锭进入结晶器后,结晶器下口宽度与引锭头宽度之间的间隙为 4～9mm引锭进入结晶器后，结晶器下口厚度与引锭头厚度之间的间隙为４~5mｍﻫﻫ 结晶器的优化问题1 ﻫ 结晶器铜板材质ﻫ结晶器铜板设计是结晶器设计的最重要环节铜板的导热效果及寿命主要与铜板的 材质、热面镀层、结晶器冷却水水量、结晶器与足辊及二次冷却区的对弧精度有关，除此之外,合理的构造设计显得更为重要ﻫ结晶器铜板母材推举承受CｕCrZｒ合金,也可承受CuＡg 合金,在一台结晶器上两种材质也可一起承受，易磨损的窄面铜板承受CｕCrZｒ材质，相对不易磨损的宽面铜板采 用CuＡg 材质ﻫﻫ 铜板厚度一般取40～50mmﻫﻫ 铜板镀层承受Ni-Cｒ、Ｎi-Fe、Nｉ-Cｏ、Ｃo－Nｉ等ﻫﻫ 铜板每次刨修量 1.5mmﻫﻫ 结晶器铜板的最小有 效使用厚度〔铜板外表至水槽底部〕10ｍm。
2 ﻫﻫ 铜板水槽分布ﻫ结晶器铜板水槽的分布和传热亲热相关,构造设计包括水槽的宽度、深度、数量分布及铜板固定螺栓的布置等其要点是设置适宜的冷却水流量与流速，并考虑结晶器冷却的均匀性ﻫ 设计时螺栓直径在M16~M20 之间选取，螺栓间距应尽可能小,尽量减小固定螺栓近旁的水槽间距，并承受长短结合的水槽深度,即布置在铜板固定螺栓近旁的水槽可适当深一些，这样可有效降低固定螺栓处的铜板热面温度差，使结晶器热量传递及形成的坯壳更为均匀，如图 2 所示：ﻫﻫ图 2 不同尺寸的水槽深度ﻫﻫ 表 1 是国外某钢厂常规板坯连铸机高拉速时结晶器铜板主要参数ﻫ铜板材质铜板厚度Cu－Cr－Ｚr35~40ｍm,外表温度小于 350℃水槽宽度水槽间距水槽深度水速5mm 20mm３3mm(螺栓近旁〕１5ｍｍ21mｍ〔螺栓近旁)大于９．0m/min〔弯月面处〕ﻫﻫ 为了减小窄面铜板边缘的热面温度,可以实行在铜板边缘增加倾斜水槽或者增加角部通水孔,图 3 为角部倾斜水槽及通水孔示意图ﻫ 图 3 角部倾斜水槽及通水孔３ 铜板冷却水量与水流速冷却水量以浇铸速度为依据，依据板坯断面周边长度取 2．0~2.8 /min/ｍm冷却水压力 1.０MＰａ左右,依据结晶器水路构造和压力损失大小，必要时窄面水的掌握回路增设0.2ＭＰa 的增压泵。
对于常规板坯连铸机,冷却水流速应掌握在 6～10ｍ/s 之间对于中薄板坯连铸机,冷却水流速应掌握在 1０~13ｍ/s 之间4 窄边和宽边的热流比设计时应留意，结晶器窄边和宽边的热流比一般在0.８~0.9 时,铸坯不易消灭裂纹ﻫ5 液面处铜板温度分布结晶器液面处铜板温度沿水平方向的分布，应尽可能做到凹凸温度差△T≤１０℃, 以利于坯壳的均匀形成ﻫﻫ 6 沿结晶器长度方向水槽的过渡圆弧如图 4 所示,过渡圆弧的半径不要选的过大,否则会影响铜板顶部与钢液面接触部位的冷却效果，可取R=30~1０0mmﻫ 图４ 水槽的过渡圆弧7 铜板与水箱的密封铜板和水箱一般承受耐热橡胶O 型密封条密封,这时密封槽不能按标准设计，O 型密封条直径选定后，所选的密封槽应比标准规定的小这还不够，必要时，承受双密封条密封ﻫ ８ 铜板外形ﻫﻫ 在生产使用中，由于结晶器长时间热负荷工作，夹紧装置松动或窄边漂移，也可能由于设备加工及安装等缘由，使窄面铜板的工作状态消灭偏斜，如图 5(a)所示，偏斜后消灭了间隙a假设a 值过大，角部热阻增大,不利于该处坯壳的形成，简洁造成漏钢,同时钢水简洁进入角部间隙分散，造成挂钢优化窄边铜板的外形可以改善这种状况。
ﻫ 优化方案一,图 5 为解决窄边漂移的优化方案示意图转变窄边铜板断面外形,如图 5〔b)所示其原理是相对减薄窄边铜板的厚度，从而减小角部间隙窄边铜板断面外形转变后的工作状态如图 5(c〕所示,很明显,优化后的角部间隙ｂ值要小于a 值ﻫ ﻫ图 5 窄边偏移方案优化ﻫ 优化方案二,转变窄边铜板宽度方向的几何外形,如图 5(d)所示结晶器上口不接触钢水，下口坯壳已经有肯定厚度,所以对窄边铜板的上部和下部可以进展小量修正,以减小窄边铜板的相对宽度,从而减小角部间隙ﻫ9 水路ﻫ 结晶器的设计应保证其安装在振动装置上后，水路能够自动接通，对中简洁,固定和更换便捷板坯宽度较宽时,结晶器每个宽面冷却水回路可由一个变为两个此时，其水箱的构造必需保证有足够的刚度ﻫﻫ 结晶器水各回路的流量调整阀必需设置在回水侧 ﻫﻫ 结晶器水箱上部必需设置放气阀并设计渗水槽，而下部设置放水孔ﻫﻫ １０ 足辊依据浇铸速度和板坯断面尺寸，结晶器宽面足辊可设置1～3 对,窄面足辊可设置2~5 对ﻫﻫ 窄面足辊的对数≥２时,辊子轴承座除有垫片组调整辊子高度外，反面应增加弹簧支撑,以提高窄面足辊支撑板坯的实际效果。
依据钢水静压力确定弹簧力的大小 ﻫ 足辊喷淋架及喷嘴处于连铸机最易漏钢的部位,设计中必需考虑安装、拆卸的便利性ﻫﻫ 足辊轴承座立板与二冷喷嘴的相互位置应事先准确设计,避开干预设计中要留意解决好喷嘴布置与分段足辊中间支撑轴承座简洁相互干预的问题高拉速时结晶器下方可承受格栅支承构造ﻫ11 调宽ﻫﻫ 结晶器调宽可分为热态和冷态两大类，热连轧机要求热送的板坯具有依据周期输送板坯宽度的特点，则结晶器可承受浇铸过程中的热态调宽其它轧机无变换板坯宽度的要求,则结晶器可考虑冷态调宽调宽可以用电动机、液压马达、液压缸等驱动冷态调宽时,也可以用手动热态调宽的机械设计速度一般为0~120ｍm/mｉｎﻫ浇注不同厚度板坯时,结晶器外弧线是一个不能变更的基准线，调宽装置应能够适应厚度的变化,必要时沿板坯厚度方向移动位置ﻫ热态调宽时,可承受软夹紧夹紧装置在结晶器中的位置应保证钢水静压力的作用中心位于上下夹紧装置之间ﻫ 依据不同的驱动源，调宽装置可分为电动(液压马达〕式和液压缸式，液压缸式调宽装置由于构造简洁而成为目前的进展方向12 窄面漂移ﻫ窄面漂移是一个生产铸造过程当中格外头疼的问题,必需格外重视解决13 其他构造设计问题(1〕结晶器盖板设计时,大盖板固定,小盖板活动。
大盖板考虑液面检测装置的安装或放置位置，大小盖板既要考虑结晶器振动时互不发生干预，又要考虑相互间的密封性，防止蒸汽逸出ﻫ 〔2)结晶器本体设计时，可考虑自带支撑，而支撑柱子的长度,应大于设备最低限, 但不能和弯曲段发生干预ﻫﻫ 〔3〕为了保护环境，设置结晶器排烟装置ﻫ 1４ 结晶器修理ﻫﻫ 〔1〕结晶器是一个易损更换件,设有特地的修理场地设计时，结晶器的起吊、运输、修理和安装的便利。