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高速方坯连铸结晶器冶金理论问题浅析

更新日期:2007-07-28  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

结晶器铜板的上下部、角面部温度的严重不均匀,势必造成应力分布的不均匀和热变形的不均匀,进而影响使用寿命,同时对结晶器的锥度产生影响。因此可将结晶器的冷却水系统改造成上下不同的冷却方式和冷却强度,例如,分段冷却,使上部冷却得以强化,就可以减缓铜板温度的急剧上升。目前的冷却方式还存在一个弱点,即出于安全考虑,冷却水从下往上流动,当低温水经过下部加热后到了上部已经减弱了其传热能力,这也是造成上部铜板温度上升的原因。由于温度分布的不均匀,还造成了不同部位铜板的变形不同,因此应该按照不同的温度分布特征,为避免弯月面附近的铜板过度变形,采取上下厚度不一的结构,以减缓由于变形和热膨胀带来的附加气隙,也可根据铜板变形值和铸坯凝固收缩值,计算铜板与凝固坯壳间的气隙厚度。

结晶器的锥度设计 字串4

气隙的出现会降低结晶器的传热效果,导致结晶器传热能力下降。为消除或减少气隙的影响,结晶器内腔应按钢种的不同收缩特性和结晶器铜板的热变形程度,设计成一定的倒锥度。研究表明,采用带有锥度(单锥度)的结晶器可使传热效率提高20%。而连续锥度结晶器其内腔则能更好地减少气隙的厚度,更好地满足高速连铸的工艺要求,可以使结晶器的传热效率提高43%[16]。结晶器内腔形状的设计、对倒锥度的选择应遵循:根据钢种的凝固收缩特性,结晶器内腔形状应最大限度地适合结晶器内凝固坯壳的实际形状,使整个结晶器中气隙厚度降到最低程度,从而改善结晶器的传热效果,以保证结晶器内坯壳厚度的均匀性及结晶器下口坯壳厚度。

在结晶器内,坯壳应保持与结晶器内壁相接触,既无空隙也不受到挤压,抛物线形结晶器提供了这种可能,因为抛物线形与铸坯凝固收缩服从统一规律。在弯月面附近由于结晶器热变形最大以及凝固壳发生相变的原因,而把此处的锥度设计成最大,一般为每米2.0%~4.0%,而下部主要是凝固壳的凝固收缩,故在结晶器的下半部锥度要小一些,一般为每米0.5%~0.8%。如果上部锥度过小,除造成较大气隙外,在结晶器负滑脱期间将会产生负锥度,严重挤压初生坯壳,使传热达到极限,造成表面波纹、微小横裂等缺陷。为此该处的锥度应该大于每米2.0%。但如果超过此值过多也会导致缺陷的产生。具有较大初始锥度的结晶器,在正滑脱期间由于其具有的大锥度而使结晶器与坯壳发生了过度接触,使热流达到极限,易于产生褶皱、振痕加深等缺陷。鉴于这一机理,对于结晶器的初始锥度的选择要慎重,综合考虑坯壳的高温机械性能、钢种和润滑形式,例如,采用保护渣润滑,由于渣膜的流入,使传热热阻增大,上述现象就会减弱;拉速提高时钢水在结晶器内的停留时间较少,收缩减小,要求结晶器的锥度相应减小;浇注高碳钢时,结晶器锥度受拉速变化的影响较小,而低碳钢则较敏感。也就是说,对于高碳钢拉速变化较大时,结晶器的适应性较强,而在浇注低碳钢时,如果拉速发生较大变化,结晶器的原设计锥度就不再适合了。因此浇注低碳钢时应严格按照设计时的拉速浇注,否则会出现结晶器与坯壳的过度接触产生大的摩擦力或出现大的气隙。另外高碳钢需要较大的上部锥度,而低碳钢则需要较大的下部锥度。

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