2023学年完整公开课版CGS09结晶器

高等职业教育数字化学习中心连铸机设备组成结晶器

结晶器是连铸机非常重要的部件，称之为连铸设备的“心脏”。钢液在结晶器内冷却初步凝固成一定坯壳厚度的铸坯外形，并被连续地从结晶器下口拉出，进入二冷区。结晶器应具有良好的导热性和刚性，不易变形和内表面耐磨等优点，而且结构要简单，便于制造和维护。按结晶器的外形可分为直结晶器和弧形结晶器。直结晶器用于立式、立弯式及直弧形连铸机，而弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。从结构来看，有管式结晶器和组合式结晶器。小方坯及矩形多采用管式结晶器，而大型方坯、矩形坯和板坯多采用组合式结晶器。管式结晶器结构简单，易于制造、维修．广泛应用于中小断面铸坯的浇铸，最大浇铸断面为180mm×180mm。组合式结晶器如图13—7所示，是由4块复合壁板组合而成。每块复合壁板都是由铜质内壁和钢质外壳组成。在与钢壳接触的铜板面亡铣出许多沟槽形成中间水缝。复合壁板用双螺栓连接固定，冷却水从下部进入，流经水缝后从上部排出。4块壁板有各自独立的冷却水系统。在4块复合壁板内壁相结合的角部，垫上厚3—5mm并带来45°倒角的铜片，以防止铸坯角裂。结晶器随着连铸机拉坯速度的提高，出结晶器下口的铸坯坯壳厚度越来越薄；为了防止铸坯变形或出现漏钢事故，采用多级结晶器技术。多级结晶器即在结晶器下口安装足辊、铜板或冷却格栅。为了能够预报结晶器漏钢事故，在结晶器四面铜壁外通过均布的螺按理入多套热电偶，热电偶测到的温度数据输入计算机，若某一点温度突然升高，说明这一点附近出现了漏钢的状况。也有根据结晶器内壁与铸坯坯壳间摩擦力的大小来检测结晶器内坯壳是否有漏钢。目前先进的连铸机同时配有这两套检测系统。结晶器

在连铸过程中，结晶器充当着一次冷却的角色，其长度是个非常重要的参数。确定结晶器长度的主要依据，是铸坯出结晶器下口时的坯壳最小厚度。对于大断面铸坯，要求坯壳厚度大于15mm，小断面铸坯为8—10mm。根据大量的理论研究和实践经验，结晶器长度一般在700一900mm比较合适，也有的是1200mm。目前大多数倾向于把结晶器长度增加到900mm，以适应高拉速的需要。为了获得良好的一次冷却效果，凝固坯壳与结晶器铜板必须保持良好的接触。由于钢液在结晶器内冷却凝固生成坯壳的同时伴随着体积收缩．因此结晶器铜板内腔必须设计成上大下小的形状．即所谓的结晶器锥度。这样可以减少因收缩产生气隙，改善结晶器的导热。结晶器倒锥度常见有构种表示方法：结晶器结晶器

由于站晶器内壁直接与高温钢液接触，要求其内壁材质导热系数要高，膨胀系数要低，在高温下有足够的强度和耐磨性，塑性要好，易于加工。目前使用铜合金做结晶器内壁。在铜中加入含量为0.08%-0.12％的银，能提高结晶器内壁的高温强度和耐磨性。在铜中加入含量为0.5％的铬或加入一定量的磷，可显著提高结晶器的使用寿命。还可以使用铜-铬-锆-砷合金或铜-锆-镁合金制作结晶器内壁。在结晶器的铜板上镀0.1-0.15mm厚合金镀层，能明显提高其使用寿命。结晶器使用寿命实际上是指结晶器内腔保持原设计尺寸、形状的时间长短。只有保持原设计尺寸、形状才能保证铸坯质量。结晶器的寿命，可用结晶器浇铸铸坯的长度来表示。提高结晶器寿命的措施有：提高结晶器冷却水水质，保证结晶器足辊、二次冷却区的对弧精度，定期检修结晶器，合理选择结晶器内壁材质及设计参数等。结晶器结晶器的润滑

为防止铸坯坯壳与结晶器内壁黏结，减少拉坯阻力和结晶器内壁的磨损，改善铸坯表面质量，结晶器必须进行润滑。目前的润滑手段主要有两种：润滑油润滑和保护渣润滑。润滑剂可以用植物油或矿物油，目前用植物油中的菜籽油者居多。对于大方坯和板坯连铸采用保护渣来达到润滑的目的。保护渣可人工加入，也可用振动给料器加入。结晶器液面控制

连铸机结晶器液面控制是实现连铸生产顺行的关键环节。日前采用磁感应法、热电偶法、红外线法和同位素法等来监测并控制液面，以同位素法为居多。同位素法由放射源、探测器、信号处理及输出显示等部分组成。该法用Cs-137或Co-60作放射源。同位素法精度高、稳定性强．其结构如图13—8所示。在装有放射源的结晶器壁上，加一块活动保护板；放射源的贮存和运送必须在设备供货的专门屏蔽桶内，进一步提高了安全性。结晶器结晶器的振动装置结晶器振动在连铸过程中扮演非常重要的角色。结晶器的上下往复运行，实际机上起到了“脱模”的作用。由于坯壳与铜板间的粘附力因结晶器振动而减小，因而防止了在初生坯壳表面产生过大应力而导致裂纹的产生或引起更严重的后果。当结晶器向下运动时，因为“负滑脱”作用，可“愈合”坯壳表面裂痕，并有利于获得理想的表面质量。目前结晶器的振动有正弦振动和非正弦振动两种方式。正弦波式振动的速度与时间的关系为一条正弦曲线。正弦振动用一简单的偏心轮连杆机构就能实现，可以提高振动频率、减小振痕，改善铸坯质量。正弦振动方式在连铸机上被广泛应用。由于拉速提高后，结晶器保护渣用量相对减少，坯壳与结晶器壁之间发生粘结而导致漏钢的可能性增加。为了解决这一问题，除了使用新型保护渣外，另一个措施就是采用非正弦振动，使得结晶器向上振动时间大于向下振动时间，以缩小铸坯与结晶器向上振动之间的相对速度，如图13—9所示。结晶器结晶器结晶器振动的参数有，振幅A，即振动曲线半波的行程，或上下运行总行程的1／2；频率f，即单位时间内振动的次数；负滑脱率E，即结晶器向下振动时，速度超过拉速程度及时间，可用下式计算：

从总的情况来看，正弦振动方式采用高频率、小振幅、较大的负滑脱量的振动较为有利。结晶器