方圓坯結晶器錐度的測量及分析論文

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

2、rsityofScienceandTechnology,Baotou,014010）ABSTRACT:Thefunctionoftaperofmouldinthecontinuouscastingissimplyintroducedandtheprincipleofdesignisanalyzed.Basedonthedatameasuredwithdifferentmould,theproblemofmouldtaperproductionisgeneralized.KEYWORDS:Billet,Continuouscasting,TaperofMould結晶器的傳

3、熱是控制連鑄坯產(chǎn)量和質量的關鍵所在，而坯殼與結晶器內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]，因此在質量和產(chǎn)量并重的今天，結晶器的錐度設計與制造水平也就越來越為生產(chǎn)者所關注。本文首先介紹了方坯及圓坯結晶器錐度的設計原則及幾個常見的高拉速結晶器，在此基礎上，以不同結晶器銅管的測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，對當前國內結晶器錐度生產(chǎn)制造存在的問題進行分析，為生產(chǎn)實踐提供指導。1結晶器錐度帶來的質量問題結晶器壁的作用，一是支撐鋼液在結晶器內形成坯殼，二是將鋼液及坯殼內的熱傳導出去，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。為了能使結晶器起到上

4、述作用，結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晶器對坯殼的擠壓，導致角部凹陷，坯殼與結晶器的摩擦增加，加劇結晶器的磨損，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晶器縱向上氣隙形狀的不規(guī)則，單一錐度結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)

5、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晶器[2]，多錐度結晶器在縱向形狀上更符合結晶坯殼的實際規(guī)律，更好地適應了結晶器縱向上坯殼的收縮，使得結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:其中為結晶器上部兩個相對面內壁之間距離，為結晶器下部兩個相對面內壁之間距離，為結晶器上部水平面到結晶器下部水平面之間的距離，通過這個公式可以對一個結晶器銅管用多錐度來表示。73方圓坯結晶器錐度的設計原則結晶器錐度設計合適與否關鍵在于結晶器熱流的確定和鋼種高溫下物性參數(shù)的選擇。結晶器的熱流

6、是控制鋼液在結晶器內凝固和坯殼生長的外部條件。因此有必要對結晶器在各種條件下的熱響應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）結晶器的溫度變化規(guī)律；以此為基礎，利用反問題模型計算出結晶器與鋼液接觸面上的熱流分布及結晶器溫度場[3-4]。根據(jù)結晶器傳熱模型所得的溫度場，利用有限元法編制了結晶器在高溫作用下的彈塑性變形情況的程序，計算結晶器銅板變形情況。對方坯及圓坯連鑄來說，由于普遍采用的是銅管式的結晶器，需考慮結晶器不均勻變形所帶來的影響[4]。新的結晶器錐度設計原則是：在拉鑄時，高溫變形下的結晶器壁面應和收縮的坯殼表面貼合在一起。對于單錐度，

7、錐度范圍一般為0.7~1.5%/m，一般來說，拉速越大，錐度越??；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高效連鑄結晶器的現(xiàn)狀隨著高效連鑄技術的迅速發(fā)展，結晶器的設計和制造技術得到了迅速的提高。許多學者對結晶器的錐度設計進入過深入的研究，提出了具有連續(xù)錐度或多錐度的結晶器內腔形狀的設計計算公式和方法，開發(fā)出了一些新型的結晶器：（1）凸形結晶器，該結晶器是由瑞士康卡斯特公司研制開發(fā)的。其特色技術是結晶器上部銅壁四周為凸形，向下逐漸過