方圓坯結(jié)晶器錐度

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1、方圓坯結(jié)晶器錐度的測量及分析王寶峰，李建超，曹建剛，丁國，騰飛（內(nèi)蒙古科技大學材料與冶金學院，包頭014010）摘要：對連鑄中結(jié)晶器錐度的作用進行簡要介紹，并且對方坯及圓坯結(jié)晶錐度設(shè)計原則進行分析，最后以不同方坯及圓坯結(jié)晶器內(nèi)腔尺寸測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析結(jié)晶器錐度在生產(chǎn)過程中存在的問題。關(guān)鍵詞：方坯，連鑄，結(jié)晶器錐度MeasurementandAnalysisofMouldTaperintheContinuousCastingofBilletandBloomLiJianchaoWangBaofengCaoJiangangDingGuo（Inn

2、erMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou,014010）ABSTRACT:Thefunctionoftaperofmouldinthecontinuouscastingissimplyintroducedandtheprincipleofdesignisanalyzed.Basedonthedatameasuredwithdifferentmould,theproblemofmouldtaperproductionisgeneralized.KEYWORDS:Billet,Conti

3、nuouscasting,TaperofMould結(jié)晶器的傳熱是控制連鑄坯產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵所在，而坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁面之間所形成的氣隙，尺寸雖小，但其熱阻卻可以占到整個熱阻的80%以上[1]，因此在質(zhì)量和產(chǎn)量并重的今天，結(jié)晶器的錐度設(shè)計與制造水平也就越來越為生產(chǎn)者所關(guān)注。本文首先介紹了方坯及圓坯結(jié)晶器錐度的設(shè)計原則及幾個常見的高拉速結(jié)晶器，在此基礎(chǔ)上，以不同結(jié)晶器銅管的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，對當前國內(nèi)結(jié)晶器錐度生產(chǎn)制造存在的問題進行分析，為生產(chǎn)實踐提供指導。1結(jié)晶器錐度帶來的質(zhì)量問題結(jié)晶器壁的作用，一是支撐鋼液在結(jié)晶器內(nèi)形成坯殼，二是將鋼液及坯殼內(nèi)

4、的熱傳導出去，加速坯殼的形成。隨著坯殼厚度的增長，坯殼斷面要逐漸收縮。為了能使結(jié)晶器起到上述作用，結(jié)晶器的斷面必須隨鑄坯斷面不斷收縮而變化，這可以通過將結(jié)晶器做成一定倒錐度的方法來實現(xiàn)。錐度的大小必須合適，過大的錐度會造成結(jié)晶器對坯殼的擠壓，導致角部凹陷，坯殼與結(jié)晶器的摩擦增加，加劇結(jié)晶器的磨損，還會出現(xiàn)表面增銅。在角部區(qū)域由于氣隙的作用會形成熱點，造成坯殼減薄和裂紋。錐度小會使氣隙增大，熱流減小，坯殼減薄，容易發(fā)生漏鋼；另外錐度過小會使角部轉(zhuǎn)動加劇，誘發(fā)皮下裂紋和縱向凹陷的產(chǎn)生。由于氣隙厚度的不均勻性以及結(jié)晶器縱向上氣隙形狀的不規(guī)則，單一

5、錐度結(jié)晶器并不能很好地消除氣隙的不良影響，尤其是在連鑄低碳鋼，或者是高速連鑄時，其不足尤為明顯。為此，伴隨著高速連鑄的發(fā)展，發(fā)展了雙錐度、三錐度、四錐度及拋物線錐度等多錐度的結(jié)晶器[2]，多錐度結(jié)晶器在縱向形狀上更符合結(jié)晶坯殼的實際規(guī)律，更好地適應(yīng)了結(jié)晶器縱向上坯殼的收縮，使得結(jié)晶器縱向上氣隙厚度進一步減小，更好地消除了氣隙的不良影響，增加了整個結(jié)晶器的傳熱效果，為連鑄高效化提供了保證。2錐度的表示方法:其中為結(jié)晶器上部兩個相對面內(nèi)壁之間距離，為結(jié)晶器下部兩個相對面內(nèi)壁之間距離，為結(jié)晶器上部水平面到結(jié)晶器下部水平面之間的距離，通過這個公式可

6、以對一個結(jié)晶器銅管用多錐度來表示。73方圓坯結(jié)晶器錐度的設(shè)計原則結(jié)晶器錐度設(shè)計合適與否關(guān)鍵在于結(jié)晶器熱流的確定和鋼種高溫下物性參數(shù)的選擇。結(jié)晶器的熱流是控制鋼液在結(jié)晶器內(nèi)凝固和坯殼生長的外部條件。因此有必要對結(jié)晶器在各種條件下的熱響應(yīng)進行廣泛而深入的研究。測試各種連鑄參數(shù)變化時（如鋼種、拉速、坯的規(guī)格）結(jié)晶器的溫度變化規(guī)律；以此為基礎(chǔ)，利用反問題模型計算出結(jié)晶器與鋼液接觸面上的熱流分布及結(jié)晶器溫度場[3-4]。根據(jù)結(jié)晶器傳熱模型所得的溫度場，利用有限元法編制了結(jié)晶器在高溫作用下的彈塑性變形情況的程序，計算結(jié)晶器銅板變形情況。對方坯及圓坯連鑄

7、來說，由于普遍采用的是銅管式的結(jié)晶器，需考慮結(jié)晶器不均勻變形所帶來的影響[4]。新的結(jié)晶器錐度設(shè)計原則是：在拉鑄時，高溫變形下的結(jié)晶器壁面應(yīng)和收縮的坯殼表面貼合在一起。對于單錐度，錐度范圍一般為0.7~1.5%/m，一般來說，拉速越大，錐度越小；對于雙錐度，上面的錐度為1.5~2.8%/m，下面的錐度為0.4~0.9%/m。另外對于不同的鋼種來說，高碳鋼的錐度一般比同條件下低碳鋼的錐度要大。4高效連鑄結(jié)晶器的現(xiàn)狀隨著高效連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，結(jié)晶器的設(shè)計和制造技術(shù)得到了迅速的提高。許多學者對結(jié)晶器的錐度設(shè)計進入過深入的研究，提出了具有連續(xù)錐度

8、或多錐度的結(jié)晶器內(nèi)腔形狀的設(shè)計計算公式和方法，開發(fā)出了一些新型的結(jié)晶器：（1）凸形結(jié)晶器，該結(jié)晶器是由瑞士康卡斯特公司研制開發(fā)的。其特色技術(shù)是結(jié)晶器上部銅壁四周為凸形，向下逐漸過