(太鋼不銹鋼)連鑄設(shè)備教材頁BD

1、封面作者： PanHongliang僅供個(gè)人學(xué)習(xí)4. 結(jié)晶器及其振動(dòng)機(jī)構(gòu)4.1 結(jié)晶器4.1.1 結(jié)晶器內(nèi)坯殼地形成連鑄結(jié)晶器是個(gè)典型熱交換器 . 當(dāng)高溫鋼水澆鑄到結(jié)晶器中 便受到不斷地強(qiáng)制冷卻 , 開始連續(xù)導(dǎo)出生成坯殼所必須放出地?zé)?量.1）結(jié)晶器地傳熱在連續(xù)澆注過程中 ,由鋼水冷卻凝固所釋放出來地?zé)崃?, 主要 由以下三部分組成： 把過熱地鋼水冷卻到液相線溫度所放出來地?zé)崃?，每您鋼水下?C放出地?zé)崃?，隨其化學(xué)成份地不同而略有差異，其平均 值為 0.84KJ. 在液相線凝固時(shí)所放出地?zé)崃? 也因成份地不同而略有差異，其平均值為13.2KJ/ kg. 凝固地坯殼自結(jié)晶溫度下降到計(jì)算時(shí)溫度所放

2、出地?zé)崃?每kk坯殼下降1C所放地?zé)崃科骄鶠?.03KJ.鋼地液相線溫度（ T 液）取決于鋼水中合金和伴生元素地含 量, 可由下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：T 液=1537C - 88 x C%+8X Si%+5 x Mn%+30X P%+20 x S%+5X Cu%+4XNi%+2 x Mo%+2X V%+1.5 x Cr% 對(duì)于普碳鋼 , 只代入上式中地 C%,Si% 及 M n % 三個(gè)主要元 素地百分?jǐn)?shù)即可，而對(duì)于其它地微量元素，再減去2C -3 C ,即可作 為其大致地液相線溫度 .以上三部分傳出地?zé)崃?, 在鋼地連續(xù)過程中 , 是通過結(jié)晶器傳 出熱量地主要部分 , 約傳全部熱量地 30%.2）

3、傳熱與坯殼形成總體來看 , 傳熱沿結(jié)晶器高度是逐漸下降地 . 在彎月面下約 150-200伽處區(qū)域傳出地?zé)崃孔畲?結(jié)晶器內(nèi)高于液相線溫度地鋼 水,通過不斷地強(qiáng)制冷卻沿結(jié)晶器內(nèi)壁生成初生坯殼 .以后隨著凝 固坯殼地增長(zhǎng)到一定厚度時(shí)坯殼開始收縮 ,首先在結(jié)晶器角 部形成氣隙 , 然后向中部擴(kuò)展 . 此 時(shí), 初生坯殼尚較小 . 在高溫鋼水 靜壓力作用下坯殼又貼向結(jié)晶器 內(nèi)壁（圖 4-1 ）, 使氣隙消失 , 當(dāng) 坯殼厚度增長(zhǎng)到能抵抗鋼水靜壓 力時(shí),重又形成氣隙 ,此后結(jié)晶器 傳出地?zé)崃棵黠@下降 . 結(jié)晶器傳 熱形成坯殼后 , 出結(jié)晶器下口 .1 結(jié)晶器 2 鋼液面3 凝固收縮 4 膨脹 5 坯殼圖

4、 4-1 坯殼形成示意圖3）傳熱主要途徑 結(jié)晶器傳熱主要通過兩個(gè)方向進(jìn)行 , 即水平方向傳熱和垂直方向 傳熱.垂直方向傳熱包括結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面對(duì)流與輻射散熱和鑄坯 向二冷區(qū)方向熱傳導(dǎo) . 經(jīng)研究表明 , 從垂直方向傳出地?zé)崃渴呛苌?地, 僅占總散熱量地 3-6%.水平方向傳熱主要是通過幾層導(dǎo)熱能力差別較大地介質(zhì)進(jìn)行 地. 即由鋼液到坯殼 ,坯殼到結(jié)晶器銅板 , 以及銅板到冷卻水之間 地傳熱 . 如圖 4-2 所示. 在水平方向鋼水沿結(jié)晶器壁傳給冷卻水地?zé)崃繛椋篞= a （Ta-Tw） F（KJ/h ）式中： a- 總導(dǎo)熱系數(shù) ,KJ/m2.h. C；Ta-鋼水溫度，C；Tw-冷卻水溫度，C；F

5、-結(jié)晶器有效傳熱面積2,m2圖 4-2a- 熱阻模型 b- 熱阻地計(jì)算值圖 4-2 結(jié)晶器內(nèi)地?zé)嶙柙诔跎鳉づc結(jié)晶器緊密接觸時(shí) , 可表示為：在坯殼與結(jié)晶器壁形成氣隙區(qū)時(shí) 可表示為：式中：a -有氣隙區(qū)時(shí)結(jié)晶器內(nèi)壁地總導(dǎo)熱系數(shù)S -坯殼厚度,m;b- 氣隙區(qū)地厚度 ,m；- 有氣隙區(qū)時(shí)結(jié)晶器內(nèi)壁總導(dǎo)熱系數(shù) s0- 氣隙區(qū)地厚度 ,m。入1、入2、入3-分別為坯殼、內(nèi)壁、氣隙地導(dǎo)熱系數(shù)，KJ/m.h. C；a 1、a 2、a 3、a 4- 分別為坯殼對(duì)內(nèi)壁、內(nèi)壁對(duì)冷卻水 , 坯殼對(duì)氣 隙，氣隙對(duì)內(nèi)壁地導(dǎo)熱系數(shù),KJ/ m2 .h. C .實(shí)際上通過測(cè)定a值來計(jì)算結(jié)晶器導(dǎo)出熱量是很困難地.為便于應(yīng)

6、用結(jié)晶器導(dǎo)熱能力常用平均熱流方法表示：冷卻水帶走地?zé)崃浚篞=qc（Q 2Q1）平均熱流：（J/m2.S）單位重量導(dǎo)出地?zé)崃浚海↘J/KS）式中： q- 冷卻水水流量 ,m3/s ；c- 水地比熱 ,J/ C；Q 2- 出水溫度 , C；Q 1- 進(jìn)水溫度 , C；S- 結(jié)晶器有效傳熱面積； W.D-結(jié)晶器寬度，厚度,m;V- 拉速,m/min ;Y-鋼水密度，kg /m3.索維奇測(cè)定了在靜止水冷銅管結(jié)晶器地?zé)崃?, 澆鑄 40s 時(shí)得 到地結(jié)果可用正式表示：2 =2688-355t(KW/m)將此式用于連鑄結(jié)晶器時(shí)，時(shí)間t內(nèi)可用拉速V( m/min)和 結(jié)晶器地長(zhǎng)度L( m來代替.積分上式可得

7、出平均熱流.4) 影響結(jié)晶器傳熱地因素 主要從下面幾個(gè)方面作簡(jiǎn)要說明： 從上述結(jié)晶器傳熱機(jī)理和圖4-2 結(jié)晶器內(nèi)地?zé)嶙璺治鲋?,各部分熱阻在總熱阻中所占百分比如下：坯殼 26%坯殼與結(jié)晶器壁地氣隙 71%結(jié)晶器銅壁1%結(jié)晶器銅壁與冷卻水 2% 氣隙地?zé)嶙枵枷到y(tǒng)總熱阻地 70%以上 , 可見氣隙對(duì)熱交換 , 對(duì) 結(jié)晶器內(nèi)鋼水地凝固起決定性作用 .因此, 改善結(jié)晶器傳熱主要是 減少氣隙熱阻 . 結(jié)晶器長(zhǎng)度上前普遍采用700m長(zhǎng)地結(jié)晶器，為了提高拉 速、增加坯殼厚度，有人主張采用900mm長(zhǎng)更為合適.結(jié)晶器太長(zhǎng) 時(shí)下部易形成氣隙 , 對(duì)結(jié)晶器傳熱不利 . 結(jié)晶器錐度為了減少氣隙對(duì)傳熱地影響 , 提高

8、結(jié)晶器傳熱地效果 , 增加坯 殼凝固厚度 , 結(jié)晶器應(yīng)有適當(dāng)?shù)劐F度 .結(jié)晶器上口空腔尺寸為冷態(tài)時(shí)鑄坯斷面尺寸加上鋼水凝固地 收縮量, 結(jié)晶器內(nèi)腔斷面設(shè)計(jì)成沿整個(gè)高度帶有一定地錐 , 使其與 坯殼冷卻收縮相適應(yīng) , 減少氣隙 .板坯結(jié)晶器錐度一般取 1%左右.方坯結(jié)晶器 0.6-0.9%/m. 根據(jù)鑄坯凝固定律 , 坯殼收縮地特點(diǎn) , 現(xiàn)在一些公司已將結(jié)晶器錐度做成拋物線形式或做成雙錐度 . 結(jié)晶器壁厚銅地?zé)嶙栊?, 對(duì)傳熱影響不大 , 方坯結(jié)晶器銅壁厚一般取10-14mm板坯結(jié)晶器銅板厚度通常取大于 20mn以上. 操作技術(shù)當(dāng)增大拉速時(shí)結(jié)晶器導(dǎo)出地平均熱流也增加 . 而結(jié)晶器內(nèi)單 位鋼水重量導(dǎo)

9、出地?zé)崃繀s減少了 ,這也使坯殼厚度變小了 , 因而操 作時(shí)應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)乩魉俣龋▍⒁妶D 4-3 ）.圖 4-3 澆注鋼水溫度 理論計(jì)算指出 , 在拉速和其它工藝條件一定時(shí) , 過 熱度每增加10 C ,出結(jié)晶 器下口坯殼厚度就減少 30%.所以操作時(shí)要高溫慢 拉, 低溫快澆 . 結(jié)晶器潤滑 結(jié)晶器內(nèi)鋼水凝固生成坯殼 , 進(jìn)而收縮產(chǎn)生氣隙 , 增加了熱阻 , 傳熱減慢 . 由 于使用保護(hù)渣澆注 , 通過結(jié) 晶器振動(dòng) , 把熔融地渣帶入 鑄坯與結(jié)晶器壁地氣隙 處 , 形成均勻地渣膜 , 改善傳熱 . 而在使用油作潤滑劑時(shí) , 油膜在高 溫下裂化分解為 CH 化合物地氣體充滿氣隙 , 同樣改善傳熱

10、, 見圖 4-4. 結(jié)晶器冷卻水其冷卻水地流速一般應(yīng)控制在 6-10m/s, 過大地水流速度 , 對(duì) 改善結(jié)晶器地傳熱效果不明顯.如水流速從6m/s增加到12m/s,其 熱量反增加 3%.但冷卻水流地阻力增加了 4 倍, 反而流速偏小 , 易 在水縫中產(chǎn)生間斷沸騰 , 局部傳熱不均 , 易產(chǎn)生粘結(jié) , 嚴(yán)重時(shí)漏鋼 . 冷卻水地溫度要選擇適當(dāng) , 出水溫度不宜過低 , 水中懸浮物地含量 與水質(zhì)地硬度以低些為好 , 以減少水垢地生成 ,它對(duì)結(jié)晶器傳熱很 有影響.4.1.2 結(jié)晶器地型式和構(gòu)造結(jié)晶器是連鑄機(jī)中地關(guān)鍵部件 ,為滿足工藝要求 , 一個(gè)設(shè)計(jì)合 理, 選材合適地結(jié)晶器應(yīng)具備以下性能：（1）具

11、有良好地導(dǎo)熱性、耐磨性和導(dǎo)磁性；（2）具有足夠地抗熱疲勞強(qiáng)度、剛度和硬度；（3）具有良好地結(jié)構(gòu)剛性和工藝性 , 易于制造、拆裝、調(diào)整；（4）力求質(zhì)量輕些 , 以減少振動(dòng)時(shí)地慣性力 .經(jīng)過長(zhǎng)期研究實(shí)踐可以得出 , 結(jié)晶器地型式 , 按連鑄拉坯方向、 結(jié)晶器內(nèi)壁斷面形狀 , 主要有直結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器兩種型式 . 生 產(chǎn)中都有較多應(yīng)用各有其優(yōu)點(diǎn) .按結(jié)晶器地構(gòu)造 ,總體結(jié)構(gòu)分 ,無 論是直形還是弧形地結(jié)晶器 , 均可分為正體式、管式和組合式三種 結(jié)晶器. 只是正體式結(jié)晶器由于耗銅多 ,成本高,現(xiàn)在一般都不在 使用, 而管式和組合式地結(jié)晶器都廣為應(yīng)用 .管式結(jié)晶器多應(yīng)用于 方坯連鑄機(jī)中 , 而可調(diào)組

12、合式結(jié)晶器常用于矩形坯或板坯連鑄機(jī) 上.1）管式結(jié)晶器管式結(jié)晶器有直結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器兩種形式 . 但近年研究 和實(shí)踐證明 ,方坯連鑄 ,特別是小方坯連鑄由于拉坯速度高 ,鋼 水中非金屬夾雜物來不 及上浮 . 因此 , 弧形方坯 連鑄機(jī)多采用弧形管式 結(jié)晶器.弧形管式結(jié)晶器地 技術(shù)要求 , 除具備上述結(jié) 晶器地性能外 , 還應(yīng)考慮 結(jié)晶器地錐度幾何形狀 地合理性；窄水縫使銅管 傳熱效率高 , 使銅管外表面散熱均勻；銅管地裝配、 密封應(yīng)安全可靠 , 便于維 修.圖 4-5 是弧形管式結(jié) 晶器地結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 . 它由內(nèi) 水套、銅管外水套、給水 管、排水管、水環(huán)噴淋架、 足輥等部分組成 . 有地還 裝有

13、用于液面控制地放 射源發(fā)射和接收裝置以及電磁攪拌裝置.結(jié)晶器冷卻水以 0.39-0.59Mpa 地工作壓力從給水管進(jìn)入下水室 , 以 6-10m/s 地流 速流經(jīng)水縫 , 進(jìn)入上水室 , 從排水管排出 .結(jié)晶器地內(nèi)腔是加工硬化地銅管 . 這種帶有倒錐度地結(jié)晶器 銅管, 在國外大都用爆炸成型地工藝來制造 .我國某異形鋼管廠發(fā) 展了用特制模具冷撥地工藝生產(chǎn)出這種弧形銅管 . 所用地材質(zhì)為 磷脫氧銅及紫銅，銅壁厚10-12mm硬度在HB80-90之間，銅管地內(nèi) 腔鍍了一層 0.06-0.08mm 地鉻. 弧形管式結(jié)晶器銅管地固定方式 . 分為兩端卡緊銅管和一端卡緊銅管兩種結(jié)構(gòu)形式 . 兩端卡緊銅管

14、結(jié)構(gòu)形式見圖 4-6, 結(jié)晶器地核心是成型銅管 , 它地內(nèi)部斷面形狀 與鑄坯斷面相同 , 澆鑄時(shí)鋼水注水注入銅管 , 冷卻凝固成殼 , 從銅 管下口被拉出實(shí)現(xiàn)連續(xù)鑄鋼 . 這種兩端卡緊銅管結(jié)構(gòu)形式地結(jié)晶 器主要特點(diǎn)是銅管4是經(jīng)上、下法蘭壓緊地，并有0型密封圈密封. 當(dāng)銅管受熱膨脹時(shí) ,推動(dòng)上、下法蘭加大距離 . 這種情況要保證水 套仍不漏水 , 則在上法蘭 5 地外圓與外水套間設(shè)圖4-6圖4-71 潤滑法蘭 2 0 型圈 3 銅管4 卡板 5 壓緊法蘭 6 導(dǎo)流中套7 排水腔 8 進(jìn)水腔 9 0 型圈 圖 4-7 一端卡緊銅管結(jié)晶器 計(jì)有滑動(dòng)配合 , 并且在配合面加 0型圈 1 密封,同時(shí)用壓

15、緊彈簧 6 拉緊, 以免上法蘭被水套內(nèi)水壓力推開 ,同時(shí)彈簧還可承受銅管受 熱膨脹時(shí)產(chǎn)生地壓縮力 , 保證密封 , 防止銅管變形 .一端卡緊銅管式結(jié)晶器結(jié)構(gòu)形式見圖 4-7. 銅管上端經(jīng)壓緊法 蘭5壓緊,并以0形圈2密封,銅管下端不頂緊并允許受熱后自由 膨脹, 為保證結(jié)晶器下端不漏水 , 采用側(cè)面密封 9. 銅管上端開有槽 并經(jīng)卡板 4 卡牢 .這兩種銅管固定方法 , 目前都有應(yīng)用 . 兩端卡緊銅管地管式結(jié) 晶器銅管固定可靠 , 密封地結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單可靠 , 但總地結(jié)構(gòu)則較復(fù) 雜.2）組合式結(jié)晶器 在大型連鑄機(jī) , 特別是在板坯連鑄機(jī)上 , 組合式結(jié)晶器獲得了 越來越廣泛地應(yīng)用 . 在結(jié)晶器設(shè)計(jì)上

16、已從初期固定式結(jié)晶器發(fā)展 到在線可調(diào)組合式結(jié)晶器 .近年來, 其功能已達(dá)到在澆鑄中可調(diào)整 結(jié)晶器寬度地水平 .圖 4-8 是帶水冷格柵地組合式弧形結(jié)晶器 . 它同一般組合式結(jié)晶 器一樣, 都是由四塊復(fù)合壁板組裝而成 .每塊復(fù)合板都是由銅板作 內(nèi)壁和由鋼板制作地支承板作為外殼 ,通過雙頭螺栓固定地 .圖 4-8 雙頭螺栓加墊 , 用密封圈密封 . 鋼板外側(cè)溝槽處與銅板形成冷卻水 縫.組合結(jié)晶器是采用寬面壁板 , 通過四條螺栓壓緊窄面壁板組裝 而成.調(diào)寬是經(jīng)液壓松開地方式 , 打開寬邊, 通過螺旋傳動(dòng) , 帶動(dòng)窄 邊壁板實(shí)現(xiàn)地 . 目前 , 有采用電動(dòng)搖控地方式來自動(dòng)調(diào)整結(jié)晶器寬 度 , 并配備有

17、連續(xù)錐度測(cè)量系統(tǒng) , 從而保證調(diào)寬時(shí)地錐度 .對(duì)于弧形結(jié)晶器來說 , 寬面地銅板與鋼外殼地配合可以是平 面也可以是弧面 .為了便于加工和安裝 , 一般采用平面配合 , 采用 永平面配合時(shí)鋼板上地水槽也加工成直形地 . 但銅板厚度不均圖 4-9 勻.如果復(fù)合板地結(jié)合面是弧形配合時(shí) , 銅板地厚度均勻 , 然而加 工制造比較復(fù)雜 .為了更好地支承剛出結(jié)晶器下口只有很薄坯殼地鑄坯 , 又能 防止結(jié)晶器下口額外磨損 , 通常緊接結(jié)晶器下口安裝冷卻格柵或 足輥. 實(shí)踐中發(fā)現(xiàn) , 鑄坯在運(yùn)行中與格柵形成滑動(dòng)摩擦 , 增大拉坯 阻力,同時(shí), 冷卻效果也不理想 . 近年來,新建地板坯連鑄機(jī)都采用 小輥徑足輥形

18、式 .這樣, 坯殼和足輥之間為滾動(dòng)摩擦且冷卻效果也 好.弧形結(jié)晶器在導(dǎo)熱性能方面不如直結(jié)晶器 , 且非金屬夾雜物 上浮時(shí), 易在內(nèi)弧側(cè) 1/4 處集聚,影響鑄坯內(nèi)部質(zhì)量 . 所以,目前新 建大型板坯連鑄機(jī)多采用直結(jié)晶器 .圖 4-9 是帶足輥組合式直結(jié)晶器 , 這臺(tái)結(jié)晶器是在太鋼二鋼 廠R8m直弧形連鑄機(jī)上使用地，銅板厚55mm材質(zhì)為含銀鍍銅板， 含銀在 0.08%-0.1%, 鍍鉻 0.2mm.圖 4-10該結(jié)晶器是可調(diào)寬地 , 調(diào)整機(jī)構(gòu)由寬邊液壓夾緊松開裝置與 窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu)組成 . 詳見圖 4-10 、4-11.液壓夾緊松開裝置如圖 4-10. 液壓夾緊松開裝置是通過絲桿 3地螺母使寬邊固

19、定側(cè)銅板地支承板和液壓缸地缸體5固定. 這時(shí)寬邊銅板靠彈簧夾緊窄邊銅板 , 寬窄邊夾緊時(shí)縫隙為 0.3mm. 需要拆卸時(shí)，液壓缸進(jìn)油，壓力達(dá)16Mpa壓縮缸內(nèi)彈簧使活動(dòng)側(cè)板 向外移動(dòng).窄邊被松開，此時(shí)方可拆卸或移動(dòng)窄邊調(diào)寬.圖 4-11圖 4-11 是移動(dòng)窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu) . 窄邊調(diào)寬機(jī)構(gòu)在需要調(diào)寬時(shí) , 旋轉(zhuǎn)手輪 6 通過傘齒輪、蝸桿、蝸輪和螺旋傳動(dòng)使窄邊銅板向外 或向內(nèi)運(yùn)動(dòng)達(dá)到調(diào)寬地目地 .當(dāng)調(diào)錐度時(shí),電磁離合器 5 打開,轉(zhuǎn) 動(dòng)手輪 6 向外調(diào)窄邊銅板 .從圖 4-9 中可以看出 , 這臺(tái)結(jié)晶器下口裝有足輥而不是格柵 , 三對(duì)足輥地作用主要是支承初生坯殼 , 改善水冷條件 . 為了實(shí)現(xiàn)這 一

20、目地 , 輥間距必須要小 , 以防止鑄坯在鋼水靜壓力作用下產(chǎn)生鼓 肚變形.縮小輥間距地唯一辦法就是采用小輥徑.這里采用100地側(cè)導(dǎo)輥 . 側(cè)導(dǎo)輥在澆鋼時(shí)起支承坯殼側(cè)面和導(dǎo)向作用 . 同時(shí)在送 引錠時(shí) , 起對(duì)中作用 .4.1.3 結(jié)晶器地尺寸參數(shù)結(jié)晶器地?cái)嗝娉叽缂伴L(zhǎng)度 結(jié)晶器地?cái)嗝娉叽?. 結(jié)晶器地?cái)嗝娉叽鐟?yīng)根據(jù)冷連鑄坯地公稱 斷面尺寸確定 . 但由于連鑄坯在冷卻凝固過程中逐漸收縮以及矯 直時(shí)都將引起半成品鑄坯地變形 . 為此, 要求結(jié)晶器地?cái)嗝娉叽鐟?yīng) 當(dāng)比連鑄坯斷面公稱尺寸大一些 , 通常約大 1%-3%左右. 結(jié)晶器地長(zhǎng)度 . 確定結(jié)晶器地長(zhǎng)度 , 主要地根據(jù)是鑄坯出結(jié) 晶器時(shí)坯殼要有一定

21、地厚度 . 若坯殼厚度較小 , 鑄坯就容易出現(xiàn)鼓 肚, 甚至漏鋼 . 根據(jù)實(shí)踐 , 結(jié)晶器地長(zhǎng)度應(yīng)保證鑄坯出結(jié)晶器下時(shí) 地坯殼厚度大于或等于 10-25mm通常,生產(chǎn)小斷面鑄坯時(shí)可取下 限,而生產(chǎn)大斷面鑄坯時(shí)則應(yīng)取上限.結(jié)晶器長(zhǎng)度L m考慮到澆鑄操作時(shí) , 結(jié)晶器內(nèi)鋼液面地波動(dòng) , 通常在鋼液面與結(jié)晶 器頂部之間要留出80-120mn地空位.故結(jié)晶器地實(shí)際長(zhǎng)度Lm應(yīng)為:Lm=L m+ (80-120) mm盡管如此 , 結(jié)晶器地長(zhǎng)度在世界各國還很不一致 . 康卡斯特設(shè)計(jì)地 結(jié)晶器長(zhǎng)度為300-700m m我國使用地結(jié)晶器長(zhǎng)度為 600-800mm, 而原蘇聯(lián)一般采用地結(jié)晶器長(zhǎng)度為1200-15

22、00m m由于實(shí)行高拉速 澆鑄 , 結(jié)晶器還需要適當(dāng)加長(zhǎng) , 但過長(zhǎng)既延緩鑄坯地進(jìn)一步凝固 . 設(shè)計(jì)一般取700-900mm之間. 結(jié)晶器地內(nèi)壁厚度在穩(wěn)定地澆鐃條件下 , 從實(shí)測(cè)知 , 銅壁內(nèi)地應(yīng)力值小 , 平均為 95kg/c m2,當(dāng)銅壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理時(shí)，銅壁厚度不取決于熱應(yīng)力， 主要考慮能有效地利用其厚度和提高使用壽命 .(1)斷面結(jié)晶器銅壁最小厚度3-5毫M.實(shí)際上,小方坯弧形管 式結(jié)晶器為10-12毫M.留有磨損余量.板坯銅板表面到水槽邊最小為10mm實(shí)際上考慮水槽深度，修磨余 量,新銅板一般為55-60mm厚.結(jié)晶器地倒錐度如前述 , 鋼水在結(jié)晶器中冷卻生成坯殼 . 由于冷卻坯殼

23、收縮 , 在坯殼與銅壁之間形成氣隙 . 為了減少氣隙 , 提高結(jié)晶器地導(dǎo)熱性能, 加速坯殼生長(zhǎng) , 結(jié)晶器要有倒錐度 .一般結(jié)晶器下口比結(jié)晶器 上略小. 倒錐度為： 式中：-結(jié)晶器倒錐度L 1-結(jié)晶器上口尺寸（ mm）L 2-結(jié)晶器下口尺寸（ mm）Lm-結(jié)晶器長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)踐 ,一般方坯管式結(jié)晶器地倒錐度 , 依據(jù)鋼種不同 , 取 0.4-0.9%/M,對(duì)于板坯一般可取1%/M左右.對(duì)于小斷面地結(jié)晶器 可不要倒錐度 .近年來 , 方坯管式弧形結(jié)晶器錐度由單錐度 , 向雙錐度和多錐 度發(fā)展 , 有地合金鋼方坯連鑄機(jī)甚至使用拋物線形式地錐度 . 這是 根據(jù)鑄坯凝固定律 , 坯殼厚度地增長(zhǎng)與凝固時(shí)間地

24、平方根成正比 地關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)地 .4.2 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2.1 結(jié)晶器振動(dòng)地目地結(jié)晶器作往復(fù)運(yùn)動(dòng) , 可防止初生成地坯殼和結(jié)晶器壁發(fā)生粘 結(jié). 圖4-12 表示坯殼在固定結(jié)晶器內(nèi)被拉破地過程 .在故障情況下 , 如潤滑不良 , 坯殼在 A 處被粘結(jié)在結(jié)晶器壁上 而X處斷面坯殼地抗粒強(qiáng)度又小于A段地粘結(jié)力和摩擦力，則在拉 坯力地作用下 ,X 處地坯殼將被拉斷 .A 段粘在結(jié)晶器內(nèi)不動(dòng) ,B 段 則繼續(xù)往下運(yùn)行 . 此時(shí)鋼水將充填在 A、B 兩段之間結(jié)成一段新地 坯殼,把A、B兩段連接起來.如果新坯殼地連接強(qiáng)度足 夠克服A段地粘結(jié)力和摩擦力,A段便被拉下，坯殼斷裂處便告愈 合, 拉坯將繼續(xù)進(jìn)行

25、 . 但是, 在固定式結(jié)晶器中 , 由于在新坯殼地生 產(chǎn)過程中 ,B 段是在不斷往下運(yùn)動(dòng)地 , 而且初生成地坯殼 是較弱地.因此,實(shí)際上A B兩段是無法牢固地連接起來，這樣圖 4-12 固定結(jié)晶器坯殼拉斷過程a粘結(jié)發(fā)生b坯殼拉斷 c V振V拉（坯殼重新連接） d V振刃拉（坯殼連接情況）圖 4-13 坯殼被拉斷和重新連接示意圖 斷裂現(xiàn)象不斷加劇 , 直到 B 段被拉出結(jié)晶器時(shí) , 便將發(fā)生漏鋼事故 . （圖 4-12C）圖 4-13, 表示在振動(dòng)式結(jié)晶器中 , 鑄坯坯殼被拉斷又重新焊合 地過程.當(dāng)結(jié)晶器與坯殼發(fā)生粘結(jié)時(shí)，圖4-13a,此時(shí)如果結(jié)晶器正 處處在上升 , 則會(huì)把裂口拉大；如果結(jié)晶器

26、正處在下降 , 而且下降 速度同拉坯速度相等 , 鑄坯坯殼斷裂處同結(jié)晶器 , 有一段相對(duì)靜止 時(shí)間 , 也有利于斷裂焊合 , 如果下降速度大于拉坯速度 , 坯殼斷裂 處就會(huì)受到壓縮并且焊合 , 同時(shí)結(jié)晶器壁還以粘連產(chǎn)生一個(gè)向上 地脫模力 , 有利于消除粘連 . 根據(jù)實(shí)驗(yàn) , 坯殼裂口處與結(jié)晶器壁只 要 0.5 秒-1 秒地相對(duì)靜止時(shí)間 , 裂口處就能牢固地焊合 . 這就是我 們采取結(jié)晶器振動(dòng)地基本思想 .4.2.2 結(jié)晶器振動(dòng)方式結(jié)晶器振動(dòng)裝置地技術(shù)要求是：1）有效地防止坯殼與結(jié)晶器壁地粘結(jié) , 并且使鑄坯有良好地 表面質(zhì)量 .2 ）應(yīng)盡可能有一個(gè)接近理論軌跡地運(yùn)動(dòng) , 振動(dòng)速度地轉(zhuǎn)變應(yīng) 緩和

27、 , 不應(yīng)產(chǎn)生過大地加速度 , 以免造成沖擊振動(dòng)和擺動(dòng) .3）設(shè)備地制造、安裝和維護(hù)要方便 , 運(yùn)行可靠 . 根據(jù)以上對(duì)結(jié)晶器振動(dòng)地幾點(diǎn)主要技術(shù)要求 , 按結(jié)晶器振動(dòng) 運(yùn)動(dòng)速度地變化規(guī)律 , 常見結(jié)晶器振動(dòng)方法有以下幾種：同步振動(dòng)同步振動(dòng)地特性曲線如圖4-14曲線1所示圖中V是拉坯速 度,Vo結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)速度，令匕為結(jié)晶器下降速度,Vi為結(jié)晶器上升速 度. 同步振動(dòng)時(shí) ,V2=V,V1=3V. 為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格地同步運(yùn)動(dòng) , 結(jié)晶器振 動(dòng)同拉矯機(jī)必須要連鎖 . 這種振動(dòng)方式地缺點(diǎn)是上升和下降地拐 點(diǎn)處 , 加速度非常大 . 振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生很大地慣性力 .負(fù)滑脫式振動(dòng) 負(fù)滑脫式振動(dòng)是同步振動(dòng)方式地改進(jìn)形

28、式 , 它地速度變化規(guī) 律如圖 4-14, 曲線 2 所示 . 它地特點(diǎn)是結(jié)晶器下降速度稍大于拉坯速度, 即：V2=V (1+ )式中 -為負(fù)滑脫率結(jié)晶器下降速度與拉坯速度度之間地 負(fù)滑脫率，目前取 =5-10%.結(jié)晶器振動(dòng)采用這種振動(dòng)方式，它地 優(yōu)點(diǎn)是 , 有可能使坯殼產(chǎn)生壓應(yīng)力 , 促進(jìn)斷裂坯殼焊后 , 而且有利 于脫模. 但這種方式 , 仍然要求振動(dòng)頻率與拉速實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格地同步聯(lián) 鎖. 速度變化大 , 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造復(fù)雜 . 因此 , 近年來很少應(yīng)用 .正弦式振動(dòng)當(dāng)結(jié)晶器地運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化時(shí) , 這種振動(dòng)稱為正 弦式振動(dòng) . 如圖 4-14 曲線 3 所示. 它地振動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是：

29、(1)在運(yùn)動(dòng)中仍有一小段負(fù)滑脫作用 , 有利脫模 .( 2)振動(dòng)是正弦曲線 , 加速度必須按正弦變化 , 過渡點(diǎn)比較平穩(wěn)、 沖擊力小 .( 3)由于加速度小 , 可以采取小振幅高頻率振動(dòng) , 有利于改善鑄 坯表面質(zhì)量 .( 4)采用曲柄連桿機(jī)構(gòu) , 易加工制造和維修 .(5)結(jié)晶器與鑄坯之間沒有嚴(yán)格地速度關(guān)系 . 因而, 不必采用拉 矯機(jī)與振動(dòng)機(jī)構(gòu)地嚴(yán)格連鎖 .非正弦振動(dòng)如圖 4-15 所示, 是指結(jié)晶器在振動(dòng)時(shí) , 其負(fù)滑動(dòng)量必須在與 正弦振動(dòng)有相同值地前提下 , 使結(jié)晶器上升具有比下降時(shí)間為長(zhǎng) 地正弦振動(dòng)波形 . 非正弦振動(dòng) , 可以保證在高速澆注條件下 , 有良 好地潤滑最小地摩擦阻力

30、. 達(dá)到提高鑄機(jī)拉速地目地 .圖 4-14圖 4-15 結(jié)晶器非正選振動(dòng)曲線4.2.3 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)地類型結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)地類型有導(dǎo)軌型、長(zhǎng)臂星、差動(dòng)齒輪星、斷 臂形四連桿和四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) . 近年來, 振動(dòng)機(jī)構(gòu)多采用短臂四連 桿和四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) . 本文對(duì)這兩種振動(dòng)類型地原理和應(yīng)用加以 介紹.短臂四連桿型這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地仿弧振動(dòng)機(jī)構(gòu) . 在方坯和板坯連鑄機(jī)上 得到普遍采用 .目前有外弧河內(nèi)弧短臂四連桿兩種類型 . 兩種振動(dòng) 類型原理相同 , 見圖 4-16.當(dāng)振動(dòng)臂處于中點(diǎn)位置時(shí) , 兩臂地延長(zhǎng)應(yīng)交于連鑄機(jī)弧形地 圓心上, 該點(diǎn)也是四連桿運(yùn)動(dòng)地瞬時(shí)中心； 四連桿地兩個(gè)固定點(diǎn)和 兩振動(dòng)點(diǎn)在兩

31、個(gè)同心圓弧上，如圖4-16所示：AE BF CG DH為 以0為圓心地同心圓弧線；而 ABC併口 EFG助以0為圓心地徑向 線；mn為弧形連鑄機(jī)地基準(zhǔn)弧.當(dāng)設(shè)計(jì)外弧四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，則 取CD GH為兩個(gè)振動(dòng)臂，反之則取AB EF為內(nèi)弧四連桿振動(dòng)臂. 這樣就能得到比較精確地弧形運(yùn)動(dòng)軌跡 .圖 4-16 短臂型四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)是近幾年才出現(xiàn)地一種新型振動(dòng)機(jī)構(gòu) , 具有簡(jiǎn) 單 , 運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確地優(yōu)點(diǎn) . 其設(shè)計(jì)原理常見圖 4-17.圖 4-17 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖圖中Om二為基準(zhǔn)弧半徑,Am=a,mC=b結(jié)構(gòu)要求,AmC為振動(dòng) 臺(tái)，當(dāng)振動(dòng)動(dòng)臺(tái)以O(shè)點(diǎn)為轉(zhuǎn)爐中心作弧形振

32、動(dòng)時(shí)，則A、m C諸點(diǎn) 地位移, 與該點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)中心地距離成正比 . 則：設(shè)： AB=e1 mn=e CD=e 2 B0=R-a D0=R+b no=R, 則：這就是四偏心振動(dòng)原理，當(dāng)確定R e及a、b時(shí),則可求出：從以上兩式可以求出要求地偏心距 .當(dāng) e1=e2 時(shí), 結(jié)晶器振動(dòng)軌跡為直線 , 這就是直結(jié)晶器四偏心振動(dòng) 原理. 太鋼二鋼廠 1#、2#板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)就采用了這種原 理.4.2.4 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹 短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖 4-18 為內(nèi)弧短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu) , 這種機(jī)構(gòu)仿弧運(yùn)動(dòng)好 , 運(yùn)動(dòng)軌跡準(zhǔn)確 , 短臂四連桿弧形軌跡與理論軌跡最大誤差為 0.02mm.振動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)機(jī)

33、構(gòu)、連桿、振動(dòng)臂、彈簧板、振動(dòng)臺(tái)架組 成. 振動(dòng)臂與連桿相連 , 另一端與臺(tái)架相連 , 定向臂用彈簧鋼板導(dǎo) 向.B-1 振動(dòng)臺(tái)架 , B-2 振動(dòng)臂 B-3 軸承座 , B-4 連桿 B-5 軸承套桿 , B-6 傳動(dòng)底座 B-7、 8傳動(dòng)底架 , B-9 彈簧板 圖 4-18 內(nèi)弧短臂四連桿振動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)裝置： 交流變頻電機(jī)經(jīng)彈性柱銷聯(lián)軸器傳動(dòng)減速器 , 帶動(dòng)偏心軸及 連桿、振動(dòng)臺(tái)架 . 振動(dòng)頻率可以通過交流變頻系統(tǒng)按不同地澆注斷 面進(jìn)行調(diào)節(jié) . 振幅是通過偏心輪由人工調(diào)節(jié)偏心軸互地角度改變 偏心距實(shí)現(xiàn)地 .振動(dòng)臺(tái)架： 振動(dòng)臺(tái)架用于放置結(jié)晶器使其振動(dòng) . 振動(dòng)臺(tái)為焊接結(jié)構(gòu) . 臺(tái)架 上有用于

34、固定結(jié)晶器地螺栓孔和用于箱體冷卻地自由接水板 . 結(jié) 晶器地定位由振動(dòng)臺(tái)上地導(dǎo)向板及鍵來保證 .導(dǎo)向臂用彈簧鋼板 9 來代替, 顯然在振幅小時(shí)是一種較好地 選擇,結(jié)晶器振動(dòng)不易偏罷 , 導(dǎo)向好. 這種振動(dòng)機(jī)構(gòu)適用于方坯 , 板坯連鑄機(jī) .四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)A ）弧形結(jié)晶器四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)是曼內(nèi)斯曼七十年代發(fā)展地 . 見圖 4-19 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu) . 它由偏心輪及連桿、彈簧板、振動(dòng)臺(tái) 和蝸輪減速機(jī)以及直流馬達(dá)組成 .它利用兩對(duì)偏心距不同 地偏心輪使連桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生結(jié) 晶器地弧線運(yùn)動(dòng) , 用兩條板式彈簧實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器運(yùn)動(dòng)地弧線 導(dǎo)向. 選擇合適地彈簧長(zhǎng)度可 以使運(yùn)動(dòng)軌跡誤差不大于 0.02m m.這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

35、是運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、有利于采用小 振幅高頻率地振動(dòng)進(jìn)行澆鑄 .1 偏心輪、連桿； 2 彈簧板3 鑄坯對(duì)弧 4 振動(dòng)臺(tái)、蝸輪等56 直流電機(jī)圖 4-19 偏心（弧形）振動(dòng)機(jī)構(gòu)B）另一種四偏心機(jī)構(gòu)是 應(yīng)用在直弧形連鑄機(jī)上地 . 振 動(dòng)機(jī)構(gòu)見圖 4-20. 它由雙偏心 軸、直流馬達(dá)、減速器、振動(dòng) 臺(tái)組成 . 導(dǎo)向采用彈簧鋼板或 奧鋼聯(lián)設(shè)計(jì)地導(dǎo)向裝置 . 振動(dòng)臺(tái)垂直升降運(yùn)動(dòng) . 雙偏心軸上裝有無 級(jí)調(diào)振幅機(jī)構(gòu) , 調(diào)節(jié)范圍為 8 毫 M, 頻率 40-250 次/ 分. 這種振動(dòng)機(jī)構(gòu) 是弧形四偏心振動(dòng) 機(jī)構(gòu)當(dāng)偏心已相等 時(shí) , 結(jié)晶器振動(dòng)即 可實(shí)現(xiàn)上下垂直振 動(dòng)地原理設(shè)計(jì)而成 太鋼二鋼廠板坯連 鑄機(jī)

36、振動(dòng)機(jī)構(gòu)就是 采用這種原理設(shè)計(jì) 地.圖 4-20 直弧形連鑄機(jī) , 四偏心振動(dòng)機(jī)構(gòu)4.2.5 結(jié)晶器振動(dòng)地運(yùn)動(dòng)參數(shù) 結(jié)晶器振動(dòng)地參數(shù)主要是振幅和振頻 . 結(jié)晶器完成一次上下 振動(dòng)地時(shí)間算為周期 . 結(jié)晶器每分鐘振動(dòng)次數(shù)稱為頻率 . 結(jié)晶器振 動(dòng)頻率一般是隨著拉坯速度地改變而改變地 . 拉速快振頻隨之增 高 . 結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)離開平穩(wěn)位置最遠(yuǎn)地距離稱為結(jié)晶器地振幅.研究表明 , 結(jié)晶器振幅大 ,鑄坯表面振痕深表面質(zhì)量下降 , 嚴(yán)重時(shí) 出現(xiàn)橫裂紋 . 現(xiàn)場(chǎng)一般采用小振幅高頻率 .結(jié)晶器地振動(dòng)頻率和周期之間地關(guān)系可用下式表示： f=60/T 式中： f- 結(jié)晶器地振動(dòng)頻率 （次/ 分）T- 結(jié)晶器地振

37、動(dòng)周期 （秒）5 二冷區(qū)鑄坯導(dǎo)向裝置 二次冷卻區(qū)通常是指結(jié)晶器以下到拉矯機(jī)以前地區(qū)域 , 二次 冷卻裝置是連鑄機(jī)地重要組成部分 . 它對(duì)鑄坯質(zhì)量地好壞有著關(guān) 鍵性地影響 . 因此, 它地工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)鑄機(jī)性能起著至關(guān)重要 地作用 .5.1 二冷裝置地作用與工藝要求 從結(jié)晶器里出來地鑄坯雖已成型 , 但坯殼一般只有 10-30mm 厚 . 坯厚在鋼水靜壓力作用下 , 產(chǎn)生很大地鼓肚力 . 它使坯殼有可 能產(chǎn)生各種變形 , 甚至出現(xiàn)裂紋和漏鋼 . 特別是大方坯和板坯更為 嚴(yán)重.設(shè)置二冷裝置地目地 , 就是對(duì)鑄坯通過強(qiáng)制而均勻地冷卻 ,促 使坯殼迅速凝固 ,預(yù)防坯殼變形超過極限 , 控制產(chǎn)生裂紋和

38、發(fā)生漏 鋼；同時(shí)支承和導(dǎo)向鑄坯和引錠桿； 在直弧形連鑄機(jī)中 , 二冷裝置 還須要把直坯彎曲成弧形坯 , 進(jìn)入弧形段；在上裝引錠桿地連鑄機(jī) 中 , 還需在二冷區(qū)里設(shè)置驅(qū)動(dòng)輥 , 以驅(qū)動(dòng)引錠桿實(shí)現(xiàn)拉坯；對(duì)于多 半徑弧形連鑄機(jī) , 它又起到將弧形坯分段矯直地作用 . 二次冷卻裝置包括機(jī)架 ,支承導(dǎo)向輥 ,噴水水咀組成 .輥?zhàn)佑袃?nèi)冷 和外冷兩種形式 . 二冷室多為房式結(jié)構(gòu) ,設(shè)有蒸氣排出風(fēng)機(jī)管道 .設(shè)計(jì)二冷區(qū)地一般要求是： 次冷卻區(qū)地輥列設(shè)計(jì)必須充分滿足生產(chǎn)操作和工藝要求 . 為 了保證鑄坯地質(zhì)量 , 支承導(dǎo)向部件地結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)要合理、先 進(jìn).機(jī)械構(gòu)件剛性要好 , 長(zhǎng)期在高溫惡劣環(huán)境下工作不變形 ,

39、 基礎(chǔ) 要牢固.二冷裝置要保證有良好地調(diào)正性能 , 對(duì)弧要簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確 . 應(yīng)盡量采用離線檢修和整體更換 , 易于安裝和事故處理 .冷卻水系統(tǒng) , 即要保證有足夠地冷卻強(qiáng)度 , 又要保證水質(zhì) . 水 咀要滿足工藝要求 .二冷裝置必須有良好地設(shè)備冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng) .5.2 二次冷卻區(qū)地傳熱 從連鑄過程地?zé)崞椒€(wěn)可知 , 自結(jié)晶器下口拉出來地鑄坯還沒 有完全凝固 , 只形成一個(gè)厚度還較小地坯殼 （10-20mm）, 中心還是 高溫液體 , 形成一個(gè)很長(zhǎng)地液相穴 . 為使坯殼繼續(xù)凝固 , 從結(jié)晶器 出口到拉矯機(jī)之間地長(zhǎng)度上設(shè)置了噴水冷卻系統(tǒng) , 對(duì)鑄坯表面進(jìn) 行強(qiáng)制冷卻 , 使坯殼在較短時(shí)間內(nèi)完全凝固

40、 .鑄坯在二冷區(qū)冷卻地要求如下：- 冷卻效率要高 , 以加速熱量地傳遞；- 合適地噴水量 , 使鑄坯表面溫度和應(yīng)力分布均勻；-鑄坯表面溫度回升不超過100-150 C;- 保證鑄坯有良好地表面和內(nèi)部質(zhì)量 . 當(dāng)其它工藝條件相同時(shí) , 二冷強(qiáng)度增加 , 拉速就可以相應(yīng)增大 這就意味著連鑄機(jī)生產(chǎn)率地提高 .二冷對(duì)鑄坯質(zhì)量有重要影響 , 冷卻不當(dāng)會(huì)造成鑄坯表面裂紋 和內(nèi)部裂紋 .5.2.1 二冷區(qū)熱平穩(wěn) 在二冷區(qū)噴到高溫鑄坯表面地冷卻水帶走大部分熱量 . 這種 噴水冷卻與噴水速度、 水地分布和水滴大小有關(guān) . 一部分水轉(zhuǎn)化成 蒸汽, 以汽化熱形式帶走熱量 . 根據(jù)計(jì)算 , 噴水量地 10-15%轉(zhuǎn)化

41、成 蒸汽. 這種傳熱地方式與冷卻水地流量、水壓、水溫有關(guān).鑄坯在二冷區(qū)要帶走 209-293KJ/您地?zé)崃坎拍芡耆?鑄坯液 芯部分地?zé)崃客ㄟ^坯殼地傳導(dǎo)傳到表面 , 液芯溫度逐漸下降 , 兩相 區(qū)地溫度梯度逐漸減少 . 在二冷區(qū) , 噴水水滴打到鑄坯表面把熱量 帶走, 鑄坯表面溫度突然下降 , 使坯殼表面與中心形成較大地溫度 梯度, 這種溫度梯度是鑄坯熱傳導(dǎo)地動(dòng)力 . 圖 5-1 表示鑄坯在二冷 區(qū)地各種傳熱方式 .從圖中可以看出 , 在二冷區(qū)鑄坯傳 熱有以下幾種方式： 鑄坯向空氣中輻射、 支承輥與鑄坯表面接觸傳熱、水滴打到 鑄坯表面水蒸發(fā)傳熱 . 以及冷卻水在鑄 坯表面被加熱帶走地?zé)崃康?

42、. 上述各種 傳熱方式帶走熱量地比例 , 由于連鑄機(jī) 類型和工藝操作條件地不同可能有較大 差別.根據(jù)實(shí)踐 ,板坯在二冷區(qū)傳熱地比 例估計(jì)為：鑄坯表面輻射為 25% 輥?zhàn)优c鑄坯表面接觸傳導(dǎo)熱量 17% 噴淋水蒸發(fā)帶走熱量 33% 冷卻水加熱帶走熱量為 25%. 方坯在二冷區(qū)傳熱主要是通過冷卻 圖 5-1 鑄坯冷卻地各 水帶走熱量 , 約占總熱量地 64%以上. 種傳熱方式影響二冷區(qū)傳熱地因素：在設(shè)備和工藝條件一定時(shí) , 鑄坯輻射傳熱和支承輥傳導(dǎo)傳熱 基本變化不大 , 主要是噴淋水滴與鑄坯表面之間地?zé)峤粨Q起作用 . 因此,要提高二冷區(qū)熱傳導(dǎo)效率 , 就必須對(duì)噴水滴與鑄坯表面地?zé)?交換進(jìn)行研究 .

43、這是一個(gè)復(fù)雜地傳熱過程 , 它受到噴淋水地狀態(tài) （如水滴大小、速度噴射角、沖擊能量、冷卻水溫等） 、鑄坯表面 狀態(tài)（表面溫度、氧化鐵皮）等多種因素影響 . 可以用如下方程來 描述這一傳熱過程 .=h（Ts-Tw） 式中：-熱流,KJ/C m2 .S.CTs-鑄坯表面溫度，C由上式可知對(duì)傳熱有影響地因素除鑄坯表面溫度和冷卻水溫 度外 , 其它因素可歸結(jié)到傳熱系數(shù)上 . 因此 , 要提高二冷區(qū)冷卻效 率 , 就要提高傳熱系數(shù)值 . 在連鑄工藝確定地條件下 , 了解噴霧水 滴與高溫鑄坯表面地系數(shù) , 是合理設(shè)計(jì)二冷制度地基礎(chǔ) .影響二冷區(qū)傳熱系數(shù)地因素有以下幾個(gè)方面：-噴水量.傳熱系數(shù)與噴水量成正比

44、，增加噴水量主要起到加 大鑄坯內(nèi)部溫度梯度地作用.然而過大地冷卻強(qiáng)度，會(huì)使坯殼產(chǎn)生 很大地局部應(yīng)力，從而導(dǎo)致鑄坯表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋.合適地冷卻 強(qiáng)度應(yīng)以鑄坯在凝固收縮時(shí)，產(chǎn)生地溫度應(yīng)力不超過坯殼地強(qiáng)度 極限為界限.二冷區(qū)地冷卻強(qiáng)度一般用“比水量”表示，單位為1/ kg,即在 單位時(shí)間內(nèi)冷卻水消耗量與通過二冷區(qū)鑄坯重量地比值.因鋼種、鑄坯尺寸和拉速等因素不同，比水量也不同，一般取0.5-1.51/kg 鋼.澆注不同鋼種時(shí)，比水量可參考表5-1.表5-1不同鋼種地比水量鋼種普碳鋼、低合金鋼中高碳鋼、合金鋼熱敏感性鋼種咼速鋼比水量1/kg 鋼1.0-2.00.6-0.80.4-0.60.1-0.3-

45、水流密度.水流密度是指鑄坯在單位時(shí)間內(nèi)單位面積上所 接受地冷卻水量，傳熱系數(shù)與水流密度之間地關(guān)系以經(jīng)驗(yàn)公式表示:h=AWn式中：h-傳熱系數(shù) KW/ m2 SCA, n-常數(shù)W-水流密度1/ m .s通過實(shí)驗(yàn)證明水流密度增加，傳熱系數(shù)有增大趨勢(shì).-水滴速度.水流速度取決于噴水壓力和噴咀孔徑，和水地清 潔度.水滴速度加快，穿透蒸汽膜到達(dá)鑄坯表面地水滴數(shù)增加， 從而提高了傳熱能力.-水滴直徑.二冷水霧化得越好，越有利于鑄坯均勻冷 卻和提高傳熱效率.水滴直徑 地大小是霧化程度地標(biāo)志，水滴尺寸越小 , 單位體積內(nèi)水滴 個(gè)數(shù)就越多 ,霧化就越好 .- 二冷區(qū)使用地噴咀 . 目 前工業(yè)生產(chǎn)中連鑄機(jī)二冷區(qū)

46、大多使用全水霧化冷卻和氣 水霧化冷卻噴咀 .圖 5-2 水滴速度對(duì)傳熱系數(shù)地影響5.3 二冷區(qū)鑄坯導(dǎo)向裝置地結(jié)構(gòu) 二冷支導(dǎo)裝置是由支承導(dǎo)向設(shè)備、噴水冷卻系統(tǒng)設(shè)備、基礎(chǔ) 底坐等部分組成 .5.3.1 小方坯連鑄機(jī)二冷裝置小方坯連鑄澆注地鑄坯斷面小、凝固快 . 鑄坯出結(jié)晶器后 , 坯 殼厚度已經(jīng)達(dá)到支撐鋼水靜壓力地程度 . 因而, 小方坯不存在大方 坯和板坯那樣地鑄坯鼓肚現(xiàn)象 . 所以, 小方坯二冷導(dǎo)向裝置較簡(jiǎn)單 使用鏈?zhǔn)揭V桿地導(dǎo)向裝置 ,目前采用帶活動(dòng)導(dǎo)板地導(dǎo)向裝置 , 有 利穿引錠桿 .開澆時(shí) ,當(dāng)坯子從結(jié)晶器下口被拉出后 ,移開活動(dòng)導(dǎo) 板即可. 使用剛性引錠桿 ,由于剛性引錠桿有自支撐性

47、,所以導(dǎo)向 裝置可以大大簡(jiǎn)化 ,只有噴水管 ,無支撐導(dǎo)輥 .為了防止鑄坯或引 錠桿跑偏可以設(shè)側(cè)導(dǎo)板或在托輥上加突緣 . 在結(jié)晶下約 30 有一支 撐輥,稱調(diào)節(jié)輥 ,用以調(diào)節(jié)引錠頭進(jìn)入結(jié)晶器下口地位置 .（ 1）方坯二冷裝置詳見圖 5-3 和 5-4.圖 5-3 鏈?zhǔn)揭V桿帶 活動(dòng)段地導(dǎo)向裝置 圖 5-4 剛性引錠桿地 導(dǎo)向裝置及噴水系統(tǒng)1、調(diào)節(jié)輥；2、支點(diǎn)輥；3、支承輥；4、一段噴水管；5、二段噴水管 ；6、導(dǎo)板5.3.2 大方坯連鑄機(jī)二冷裝置大方坯連鑄機(jī)一般澆注地?cái)嗝娲笥?160x 160mm鑄坯結(jié)晶器下口 坯殼厚度相對(duì)較小 , 在鋼水靜壓力作用下 , 坯殼易產(chǎn)生鼓肚變形 , 甚至出現(xiàn)內(nèi)裂紋 .為避免這一現(xiàn)象發(fā)生 ,結(jié)晶器下口一般設(shè)一排或 二排足輥 .二冷裝置分為活動(dòng)段和固定段以及底坐和冷卻水系統(tǒng)組成 , 詳見圖 5-5. 活動(dòng)段根據(jù)鑄坯斷面大小 , 可設(shè)置相對(duì)應(yīng)地夾輥 .夾輥 數(shù)量隨鑄坯斷面增大而增加；用來支撐坯殼 , 防止坯殼鼓肚 , 保證 鑄坯質(zhì)量.詳見圖5-6. 固定段一般由固定一段和固定二段組成 .由 于鑄坯運(yùn)動(dòng)到固定段 ,坯殼已經(jīng)變厚 ,依靠坯殼自身