弧形结晶器的设计【毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985摘 要连铸工艺和技术现已为全世界各国普遍采用，许多钢厂已实现全连铸。经过六十年，连铸技术和设备都有了飞速的发展，主要体现在结晶器的改进，电磁搅拌，电磁制动技术的应用，薄板坯连铸、近终形连铸、连铸自动化的实现，中间包冶金，保护渣技术等方面，采用新技术，新设备，缩短铸钢流程，提高连铸生产率，降低成本是连铸发展的趋势。本次设计首先叙述了连铸技术的发展，阐明了课题研究的目的及其意义，再分别就国内外连铸的发展历史进行阐述，找出了我国连铸技术所存在的不足之处，比较了连铸与传统模铸的不同之处，突出连铸在钢铁冶金中的优越性。其次对弧形连铸机总体设计思想作了简单的介绍，有关弧形连铸机和弧形结晶器的相关参数的进行了比较详细的计算。最后对结晶器窄面调宽的结构和传动系统作了详细的介绍，重点是对传动系统的设计计算，包括液压缸的选型、滑动螺旋传动的设计计算，而滑动螺旋传动中对螺杆的耐磨性、螺杆强度、螺杆稳定性等进行了详细的计算。关键词： 连铸；弧形连铸机；弧形结晶器；结晶器；窄面调宽AbstractContinuous casting has been adopted all over the world，complete continuous casting has been carried into effect in many steel worksContinuous casting technologies and equipments have a rapidly progress in sixty years，for example，improving of mold，electromagnetic stirring，electromagnetic braking，thin-slab casting，near-net-shape casting，autoimmunization，punish metallurgy，casting powder，etcThe trends for continuous casting are adopting new technologies and equipments，cutting casting process，increasing productivity，decreasing costThe first describes the design of continuous casting technology development, and to clarify the issue of the purpose and significance, each with the development of the domestic and international casting elaborates the history, find out my casting technology the existence of deficiencies department compare the casting and the difference between the traditional molded to highlight continuous casting in steel metallurgy in superiority. Second thoughts on the overall design of curved continuous casting machine made a brief introduction, the arc curved mold continuous casting machine and the related parameters were compared with detailed calculations. Finally, the mold narrow face width adjust the structure and transmission system are introduced in detail, focusing on the design of the transmission system, including both the selection of hydraulic cylinders, sliding screw drive design and calculation, while the sliding screw drive in the screw wear resistance, strength screw, screw stability of a detailed calculation.Keywords: Continuous casting；Bow type continuous casting machine；Curved mould；Mold；Narrow face of width adjustment目 录1 绪论11.1 设计选题目的和意义11.1.1 设计的目的11.1.2 设计的意义11.2 国内外研究现状21.2.1 连铸工艺及基本生产流程21.2.2 国外连铸技术的发展现状31.2.3 我国连铸技术的发展41.2.4 我国连铸存在的主要问题41.3 连续铸钢的优越性51.4 本设计的主要内容及技术参数61.4.1 设计内容61.4.2 主要技术参数61.5 本章小结62 弧形连铸机相关参数的确定72.1 弧形连铸机总体设计方案72.2 弧形连铸机的主要参数计算72.2.1 铸坯断面形状及尺寸72.2.2 拉坯速度72.2.3 铸机圆弧半径的确定82.2.4 铸机流数92.2.5 连铸机小时产量92.3 本章小结103 弧形结晶器相关参数的确定113.1 结晶器的断面尺寸113.2 结晶器的倒锥度123.3 结晶器的水缝面积133.4 结晶器的材质及寿命143.4.1 结晶器材质143.4.2 结晶器的寿命143.5 结晶器内壁厚度153.6 结晶器内壁的润滑153.7 结晶器的优化问题153.7.1 结晶器铜板材质153.7.2 铜板水槽分布153.7.3 铜板冷却水量与水流速163.7.4 窄边和宽边的热流比163.7.5 液面处铜板温度分布163.7.6 沿结晶器长度方向水槽的过渡圆弧163.7.7 铜板与水箱的密封173.8 本章小结174 结晶器窄面调宽机构的结构设计184.1 结晶器窄面调宽机构传动系统设计184.1.1 结晶器窄面调宽机构的传动形式184.1.2 窄面调宽系统传动设计计算194.2 液压缸的选型214.2.1 计算活塞杆直径及缸筒内径214.2.2 液压缸的校核及检验244.2.3 液压缸外形尺寸的确定254.2.4 液压缸型号的选定264.2.5 液压缸的外形图264.3 滑动螺旋传动的设计计算264.3.1 滑动螺旋的结构和材料的选择264.3.2 耐磨性设计计算274.3.3 螺杆的强度计算314.3.4 螺母螺纹牙的强度计算324.3.5 螺杆的稳定性计算334.3.6 螺杆的设计图364.3.7 螺杆的装配图374.4 本章小结385 结论与展望395.1 结论395.2 展望39参考文献39致谢41附录4241 本科毕业设计1 绪论1.1 设计选题目的和意义随着人们对环境、能源和资源理念的提高，以近终形、短流程、低消耗和高生产率为技术特征的薄板坯连铸连轧技术得到冶金界的高度重视，其应用势头之迅猛远远超过上世纪60年代普通连铸技术诞生时的推广速度。结晶器质量的好坏和寿命的长短直接关系到炼钢的经济效益和钢坯的质量，因此研究结晶器并提高其寿命具有很大价值。连铸事业迅速发展，至1995年全国的连铸机已有267套，其中弧形连铸机占大多数。而弧形连铸机的机型较多，圆弧半径的种类也多，有的公司先后出现了弧形半径差异不大且机型相类似的不同铸机，有的还生产相同规格的铸坯。这就需要准备规格相同而弧形半径差异不大的不同结晶器铜板，结晶器铜板则又是结晶器中最关键的部件。众所周知，结晶器是连铸机最关键的部件，被称之为连铸机的心脏。1.1.1 设计的目的 （1）运用大学期间所学的专业课程理论知识和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决连铸中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算、工艺设备和零件设计等问题。 （2）提高结构设计的能力。通过所给板坯尺寸进行该连铸主要设备的设计和选用，获得根据所给出的板坯断面尺寸来设计出经济高效、合理且能保证钢坯质量的铸机的能力。 （3）进行技术方面和经济方面的工艺分析。 （4）熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与本连铸结晶器设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。1.1.2 设计的意义 结晶器是连铸机的核心部件。由中间包水口流出的高温钢水进入结晶器的同时, 必须进行强制冷却, 经过结晶器铜壁导出大量热量, 逐渐沿结晶器内壁形成初生的坯壳, 坯壳逐渐增厚和收缩, 企图离开结晶器内壁, 由于坯壳较薄, 在壳内部高温钢水静压力作用下仍紧贴结晶器内壁。但在继续冷却向下运动过程中, 坯壳进一步增厚, 坯壳收缩力增加, 直到坯壳收缩力大于钢水静压力时, 坯壳开始脱离结晶器内壁, 形成气隙, 这时热阻急剧增加。随着热流散失减慢, 铸坯温度将逐渐回升, 坯壳强度和刚度也将下降, 坯壳热应力增加, 随着坯壳继续向下运动, 钢水静压力增加, 当钢水静压力大于坯壳热应力, 坯壳和铜壁再次接触, 又形成坯壳与铜壁接触传热, 热流急剧增加, 坯壳温度又下降, 坯壳增厚, 坯壳收缩力增加, 当坯壳收缩力再次大于钢水静压力时, 坯壳又脱离结晶器内壁, 又形成气隙。因此, 结晶器内坯壳与铜壁间接触是断续的, 坯壳向铜壁面传递的热流也是动态的。坯壳表面温度又开始下降, 继而又回升反复的过程。 因此设计出优良的结晶器直接关系到炼钢的经济效益和钢坯的质量，研究结晶器并提高其寿命具有很大价值和意义。1.2 国内外研究现状1.2.1 连铸工艺及基本生产流程 连铸是把液态钢用连铸机浇注、冷凝、切割而直接得到铸坯的工艺【1、4】。它是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢生产厂(或车间)的重要组成部分。连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧材的质量和成材率。此外连铸自身的发展，还会带动冶金系统其他行业的发展，它对企业结构和产品结构的简化和优化，有着重要的促进作用。连铸工艺基本流程如下图1.1所示。图1.1 连铸工艺流程图 一台连铸机主要是由盛钢桶运载装置、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯(矫直)装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。浇钢时把装有钢水的盛钢桶，通过盛钢桶运载装置，运送到连铸机上方，经盛钢桶底部的流钢孔把钢水注入到中间包内。打开中间包塞棒(或滑动水口)后，钢水流入到下口用引锭杆头堵塞并能上下振动的结晶器中。钢液沿结晶器周边冷凝成坯壳。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，带有液心并和引锭装置连在一起的铸坯在拉坯机驱动下，离开结晶器沿着由弧形排列的夹辊支撑下移。与此同时，铸坯被二次冷却装置进一步冷却并继续凝固。当引锭装置进入拉矫机后脱去引锭装置，铸坯在全部凝固或带有液心状态下被矫直。随后在水平位置被切割成定尺长度，置放于运坯装置上运送到规定地点。上述整个过程是连续进行的。1.2.2 国外连铸技术的发展现状 早在19世纪中期H.贝塞麦就提出连续浇铸液态金属的设想【12、13】。随后还有其他人对此项技术进行过研究。由于当时科学水平的限制，未能用于工业生产。直到1933年，现代连铸的奠基人S.容汉斯提出并发展了结晶器振动装置之后，才奠定了连铸在工业上应用的基础。从20世纪30年代开始，连铸已成功地用于有色金属生产。二次世界大战后，前苏联、美、英、奥地利相继建成一批半工业性的试验设备，进行连铸钢的研究。1950年，容汉斯和曼内斯曼公司合作，建成世界上第一台能浇铸5t钢水的连铸机。 20世纪60年代。连铸进入稳步发展时期。在机型方面，60年代初出现了立弯式连铸机。特别是在19631964年间，曼内斯曼公司相继建成了方坯和板坯弧形连铸机，并很快就成为了发展连铸的主要机型，对连铸的推广应用起了很大的作用。在改善铸坯质量方面，这个时期已研制成功了保护渣浇铸、侵入式水口和注流保护等新技术，这为连铸的发展创造了条件。此外，这时氧气转炉已用于钢铁生产，原有的模铸工艺已不能满足炼钢的需要，这也促进了连铸的发展。1956年后，连铸发展速度显著增快。至20世纪60年代末，全世界连铸已达200余台，年生产铸坯能力达4000万t以上，连铸比达5.6。 20世纪70年代世纪范围的两次能源危机促进了连铸技术大发展，连铸进入了迅猛发展时期。到1980年连铸坯产量已逾2亿t，相当于1970年的8倍，连铸比上升为25.8。连铸生产技术围绕提高连铸生产率、改善连铸坯质量、降低连铸坯能耗这几个中心课题，已有长足的进展，先后出现了结晶器在线调宽、带升降装置的钢包回转台、多点矫直、压缩浇铸、气水冷却、电磁搅拌、无氧化浇铸、中间包冶金、上装引锭杆等一系列新技术、新设备。与此同时，增大连铸坯断面，提高拉速，增加流数，涌现出了一批月产量在25万t以上的大型板坯连铸机和一大批全连铸车间。 20世纪80年代，连铸进入完全成熟的全盛时期。世界连铸比由1981年的33.8上升到1990年的64.1。连铸技术的进步主要表现在对铸坯质量设计和质量控制方面达到了一个新水平。从一系列冶金现象的研究，到生产工艺、操作水平和装备水平的不断提高和完善，总结出了完整的对铸坯质量控制和管理的技术，并逐步实现了连铸坯的热送和直接轧制。在薄板坯连铸和薄带钢连铸的研究和开发方面也取得了新的进展。20世纪90年代以来，近终形连铸受到了世界各国的普遍关注，近终形薄板坯连铸（铸坯厚度为4080mm）与连铸相结合，形成了紧凑式短流程，其发展速度之快，非人们所料及，除德国西马克公司开发的紧凑式连铸连轧工艺技术（CSP）和德马克公司开发的在线带钢生产工艺技术（ISP）已日趋成熟外，奥钢联开发的CONROLL工艺技术、意大利达涅利公司开发的FTSRQ技术、美国蒂森公司和韩国三星重工业公司共同开发的TSP技术也陆续被采用，并相互渗透，迅速发展。1.2.3 我国连铸技术的发展 我国是研究和应用连铸技术较早的国家之一，早在20世纪50年代就已经开始探索性的工作【10、11】。19571959年间先后建成三台立式连铸机。1964年在重钢三厂建成一台断面为180mm1500mm的板坯弧形连铸机，这是世界上工业应用最早的弧形连铸机之一。随后处于停滞状态。到1978年全国用于生产的连铸机共有21台，连铸坯年产量122.70万吨，连铸比为3.5。 改革开放以来，为学习国外先进的技术和经验，加速我国连铸技术的发展，从20世纪70年代末一些企业引进了一批连铸技术和设备。例如 1978年和1979年，武钢二炼钢从联邦德国引进但流弧形板坯连铸机3台，在消化国外技术的基础上，围绕设备、操作、品种开发、管理等方面进行了大量的开发与完善工作，于1985年实现了全连铸生产，产量突破了设计能力。首钢在1987年和1988年相继从瑞士康卡斯特公司引进了两台八流小方坯连铸机，宝钢、武钢、太钢、和鞍钢等大型的钢铁企业也从国外引进了先进的板坯连铸机，这些连铸技术和设备的引进都促进了我国连铸的发展。 最近几年，也是我国连铸技术迅速发展的时期。利用以高质量铸坯为基础、高拉速为核心，实现高连浇率、高作业率的高效连铸技术，对现有连铸机的技术改造取得了很大的进展，采用国产技术的第一台高效板坯连铸机已在攀钢投产。至2003年底，我国在高效连铸机累计已达75以上，目前新建的连铸机一般也均为高效或较高效连铸机，而且我国在高效连铸技术小方坯领域已跻身世界先进行列。除此之外，邯钢、珠江钢厂、包钢、唐钢、马钢、涟源钢厂引进了近终形薄板坯连铸连轧生产线。马钢三炼钢的异形坯（H型钢）连铸机投产后，创造了巨大的经济效益。据统计，到2004年初，我国在生产的连铸机累计已超过550台，连铸比达96，大部分钢铁企业实现了全连铸。 目前，我国钢铁工业正处于兴旺时期，连铸技术的设计、制造、工艺和管理都积累了丰富的经验，新世纪必然是我国连铸高速发展的时代。1.2.4 我国连铸存在的主要问题 目前我国连铸技术与国外相比，主要存在以下几个问题。 （1）达产率低 达产率低的原因如下： 1）缺乏系统工程的概念【2】。连铸是一个系统工程，如果连铸机建设前，对炼钢、轧钢和其他相关系统的改造和配套设施的建设，没有引起足够的重视，往往造成钢水的温度、质量不符合工艺要求，铸坯断面与轧机不能完全配套，达不到优质高产的要求。 2）缺乏科学管理意识和手段。有的钢铁企业既缺少计算机管理系统，企业管理人员的科学管理意识又不强，仍按模铸生产时“以炼钢为中心”的传统观念组织连铸生产，因此往往因钢水条件不符合连铸生产的要求造成生产中断，或发生生产计划的安排与铸机的生产不协调的情况。 3）部分连铸机的综合生产能力低。部分连铸机的综合生产能力低于设计能力的15左右，因而直接影响了连铸机能力的发挥。 4）设备本身存在的问题。国产铸机制造较粗糙，配套的直流控制系统，仪表、液压、气动件的质量不稳定，寿命短；而引进的二手设备多为国外60、70年代的，设备陈旧，技术落后，工艺不配套，备件困难等，导致铸机达产率仅为1020。 5）设备管理和维修问题。大部分企业没有实行以点检为基础的全员设备管理制度，企业操作、维修和检修三大规程不够健全，管理维修人员数量少，文化技术素质低。 6）备品、备件供应不充分。进口铸机备件供应不充分主要因为铸机自许多国家引进，机型复杂，随机备件很少，又缺少图纸资料，有时无法转化。 （2）板坯连铸技术落后 板坯连铸技术落后，这是我国连铸技术落后的一个重要原因，建设大板坯连铸机可带动连铸技术的发展和连铸设备制造技术的发展，还可迅速提高连铸比。 （3）特殊钢连铸技术落后 工业先进国家的特殊钢连铸比均在60以上。80年代后期我国陆续从国外引进一批弧形和水平特殊钢连铸机，1989年底共建成特殊钢连铸机11台，年产铸坯能力约113.5万t。但1989年的达产率仅20，连铸比也比较低。1.3 连续铸钢的优越性 与传统的模铸相比，连铸有以下几个方面的优越性。 （1）简化了生产工序，缩短了工艺流程【5】。连铸工艺省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此基建投资可节约40，占地面积减少30，劳动力节省约70。 （2）提高了金属收得率。采用模铸工艺，从钢水至铸坯的切头切尾损失达1020，而连铸的切头切尾损失达12，故可提高金属收得率，带来的经济效益是相当可观的。 （3）降低了能源的消耗。采用连铸省掉了均热炉的再加工工序，可是能量消耗减少1/21/4。 （4）生产过程机械化、自动化程度提高。在炼钢生产过程中，模铸是一项劳动强度大、劳动环境恶劣的工序。尤其是对氧气转炉炼钢的发展而言，模铸已成为提高生产率的限制环节。采用连铸后，由于设备和操作水平的提高及采用全程计算机控制和管理，劳动环境得到了根本性的改善。连铸操作自动化和智能化已成为现实。 （5）连铸钢种扩大，产品质量日益提高。目前几乎所有的钢种都可以用连铸生产。连铸的钢种已扩大到包括超纯净钢（IF钢）、高牌号硅钢、不锈钢、Z向钢、管线钢、重轨、硬线、工具钢以及合金钢等500多个。1.4 本设计的主要内容及技术参数 设计任务：完成弧形结晶器的总体设计，确定弧形连铸机和结晶器的基本参数，对结晶器窄面调宽系统的结构进行设计和计算，滑动螺旋传动的设计计算等。画出装配图及零件图。1.4.1 设计内容 （1） 弧形连铸机总体设计方案（2） 弧形连铸机的主要参数计算（3） 弧形结晶器相关参数的确定（4） 结晶器窄面调宽机构的结构设计（5） 结晶器窄面调宽机构传动系统设计（6） 液压缸的选型（7） 滑动螺旋传动的设计计算1.4.2 主要技术参数 结晶器高度900mm；振动频率20200次/分；振幅为3、4、5、6mm(四种情况)；拉坯速度为0.252.5m/min；年实际工作天数266天/年；铸坯断面尺寸：宽度1600mm，厚度250mm；钢包重量270t；结晶器及快台部分自重25t；结晶器宽面、窄面调整速度220mm/min等。1.5 本章小结本章主要叙述了连铸技术的发展，首先简述了本课题研究的目的及其意义，再分别就国内外连铸的发展历史进行阐述，找出了我国连铸技术所存在的不足之处，比较了连铸与传统模铸的不同之处，突出连铸在钢铁冶金中的优越性。其次对本课题的主要设计内容和技术参数做了简单介绍。2 弧形连铸机相关参数的确定2.1 弧形连铸机总体设计方案 现代连铸机特别是板坯连铸机的设计思想【2、3】，随着技术的日新月异，也在不断地发生变化，新的观念和指导思想及原则为： （1） 从系统工程的观念出发，建立“总体设计”的观念。 （2） 稳定性原则保持连铸过程的稳定性，应该成为连铸设计（包括产品规划，工艺方案、设备结构的设计，机器的造型，技术参数和指标的确定等）优先考虑的原则。 （3） 前后匹配衔接原则连铸和炼钢炉必须匹配，与热轧机必须衔接。 （4） 凝固传热是连铸的工艺理论基础，而钢坯力学则是连铸机设计的理论基础。应建立和完善连铸机工程设计的技术理论基础和体系。 （5） 板坯连铸机设计的核心技术铸流设计和辊列设计。 （6） 三性原则可靠性、维修性和经济性是连铸机设计的基本思想。设备的通用性互换性及标准化始终是设备设计和选型要遵循的基本原则。2.2 弧形连铸机的主要参数计算2.2.1 铸坯断面形状及尺寸 铸坯的断面尺寸规格是确定铸机机型和功能的设计依据。 铸坯的断面尺寸受冶炼设备的容量、轧机组成、轧材产品规格和产品质量等因素的制约。目前，连铸机已生产的铸坯形状和尺寸范围如下： 小方坯，mm 70 70160 160 大方坯，mm 200 200450 450 矩形坯，mm 100 150400 560 板坯， mm 150 600300 2640 圆坯， mm 80450 因所给的技术参数中，铸坯的断面尺寸是250mm1600mm，所以选择断面形状为板坯的连铸机。2.2.2 拉坯速度 拉速是连铸机生产能力的重要标志。当铸机浇铸稳定后，其拉坯速度称为工作拉速。从提高生产率的要求出发，希望尽量提高拉速。当铸坯的液心长度等于冶金长度时的拉速，即为最大拉速，最大拉速一般为工作拉速的1.151.2倍。给定的拉坯速度为0.252.5m/min，计算时取拉坯速度v=1m/min。连铸机最大拉速Vmax，取Vmax =1.2m/min 。 2.2.3 铸机圆弧半径的确定 计算方法：按铸坯全凝固矫直计算连铸机弧形半径【7】。 一些要求严格的钢种带液心矫直容易产生裂纹。因此，单点矫直弧形机铸坯必须在完全凝固后才能矫直。为了做到这一点，弧形连铸机的弧形段的长度必须大于铸坯的液心长度，其计算公式如下： 连铸机弧形段的长度为： LB = R + h （2.1）式中 LB结晶器液面至拉矫机水平切点长度，m ； h结晶器液面至弧形半径圆心的垂直距离，h=-0.1，L为结晶器长度，m ；给定的L=900mm，即得到h=0.35m； R连铸机半径，m 。铸坯的液心长度为： Le =Vmax （2.2）式中 Le铸坯液心最大长度，m； D铸坯厚度，给定的铸坯厚度D=250mm； Vmax最大拉速，m/min； K综合凝固系数，mm/min1/2，板坯连铸机凝固系数K一般取2629，计算过程中取K=28； 为满足铸坯矫直前完全凝固，并留有一定安全欲度，应有下述关系： LB=1.1Le （2.3） 即： （2.4） 带入数值计算：2.2.4 铸机流数 a、钢包浇铸时间【9】 （2.5）式中 f质量系数，高质量铸坯取f=10。 G钢包容量，t ；给定的钢包容量G=270 t 。 b、连铸机流数N铸机流数的计算公式： （2.6）式中 N 一台连铸机的流数； S铸坯断面面积，m2；S=BD。B铸坯宽度，m；给定的铸坯宽度B=1600mm=1.6m ，铸坯厚度D=250mm=0.25m； V铸坯的拉速，m/min； 冷坯密度，7.67.7t/m3。计算过程中取=7.7t/m3。联立式25、26得： （2.7）带入数据计算：取整，即N=1 2.2.5 连铸机小时产量 连铸机的产量是指连铸机每一流或每一台的小时、日和年的铸坯产量。 连铸机小时产量的计算公式： （2.8） 带入数据计算：2.3 本章小结 本章主要对弧形连铸机总体设计思想作了简单的介绍，有关弧形连铸机的相关参数的进行了比较详细的计算，包括铸坯断面形状及尺寸的确定、拉坯速度的选取、铸机圆弧半径、铸机流数和连铸机小时产量等，为接下来的设计和计算提供依据。3 弧形结晶器相关参数的确定3.1 结晶器的断面尺寸 结晶器的断面尺寸对于板坯连铸机来说是指结晶器的宽边铜板和窄边铜板所围成的长方形孔型的上、下口尺寸，结晶器的断面尺寸通常是按照所生产铸坯在冷态下的公称尺寸来确定的【6】。铸坯从结晶器中的钢液到出坯后的冷态要有凝固和冷却收缩，因此，在设计结晶器断面尺寸时要考虑钢水凝固以及从高温铸坯到冷态铸坯的热收缩，同时要考虑不同规格铸坯在矫直时产生的矫直变形。对于有液芯压下或轻压下时还要考虑铸坯的压下量，结晶器断面图如下图3.1所示。 图3.1 结晶器断面图 结晶器断面尺寸在设计时按照经验公式来确定，在铸机生产中根据钢厂的生产使用经验可作适当调整。结晶器的断面尺寸宽边和窄边分别按照以下经验公式计算：a、板坯结晶器宽边 （3.1） （3.2）式中 B上结晶器上口宽度，mm； B下结晶器下口宽度，mm； 宽结晶器宽面锥度，。对板坯结晶器宽面锥度宽=0.91.1/m，计算时取宽=1.0/m带入数据计算： b、板坯结晶器窄边 （3.3）式中 D上结晶器上口厚度，mm； D上结晶器下口厚度，mm； 窄结晶器窄面锥度，。对板坯结晶器宽面锥度 窄=00.6/m，计算时取窄=0.5/m。带入数据计算：c、结晶器周边长 结晶器周边长，m 。计算时取结晶器上下口周长的平均值； （3.4）带入数据计算：3.2 结晶器的倒锥度 结晶器的锥度概念是指结晶器的上口尺寸与下口尺寸不同，形成一个上大下小倒锥形的孔型。在连铸机的浇注过程中，钢水在结晶器中由于接触水冷铜板，将热量传出，形成初生坯壳，但由于冷却收缩的作用，坯壳会离开铜板形成空隙，这样就会增加传热阻力，影响铸坯的冷却效果。因此，为了改善铸坯的冷却效果，避免气隙的形成，必须将结晶器铜板孔型设计成倒锥形。 对于板坯连铸机来说，铸坯宽面和窄面的锥度要求是不一样的，由于板坯厚度方向宽面的面积大，坯壳的刚性较弱，在钢水静压力的作用下，坯壳很容易贴向铜板，消除气隙，所以厚度方向锥度可以小一些。宽度方向的窄面面积小，收缩量要大一些，坯壳刚度大，因而宽度方向的窄面锥度要大一些。结晶器的锥度或称为倒锥度与铸机的拉坯速度有关，拉坯速度高，传热时间短，导致铸坯表面温度升高，铸坯收缩率减少，因而应采用较小的结晶器倒锥度。在设计结晶器的锥度时，要注意，在铸机生产中，结晶器的锥度是不可调的，因此，应对于不同的生产规格，设计成相同的结晶器锥度，并适应不同的拉速范围。 结晶器的锥度按下式计算： （3.5）式中 1结晶器每米长度的倒锥度，/m； S下结晶器下口断面积，； S上结晶器上口断面积，； L结晶器的长度，m。L=900mm=0.9 m。带入数据计算： 结晶器倒锥度1F2 因考虑到活塞与缸筒内部摩擦力，不妨取F2=5000N（2） 活塞杆材料的选择： 根据现场工作环境及功能要求，选取活塞杆的材料为45号钢，调质处理。（3） 估算活塞杆的许用应力 根据所选的活塞杆材料，查机械设计手册液压传动单行本表20-6-15 得：340MPa（直径不同也不同，见表3-1-7） 因