方圆坯结晶器锥度

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1、方圆坯结晶器锥度的测量及分析王宝峰，李建超，曹建刚，丁国，腾飞（内蒙古科技大学材料与冶金学院，包头014010）摘要：对连铸中结晶器锥度的作用进行简要介绍，并且对方坯及圆坯结晶锥度设计原则进行分析，最后以不同方坯及圆坯结晶器内腔尺寸测量数据为基础，分析结晶器锥度在生产过程中存在的问题。关键词：方坯，连铸，结晶器锥度MeasurementandAnalysisofMouldTaperintheContinuousCastingofBilletandBloomLiJianchaoWangBaofengCaoJiangangDingGuo（Inn

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

3、nuouscasting,TaperofMould结晶器的传热是控制连铸坯产量和质量的关键所在，而坯壳与结晶器内壁面之间所形成的气隙，尺寸虽小，但其热阻却可以占到整个热阻的80%以上[1]，因此在质量和产量并重的今天，结晶器的锥度设计与制造水平也就越来越为生产者所关注。本文首先介绍了方坯及圆坯结晶器锥度的设计原则及几个常见的高拉速结晶器，在此基础上，以不同结晶器铜管的测量数据为依据，对当前国内结晶器锥度生产制造存在的问题进行分析，为生产实践提供指导。1结晶器锥度带来的质量问题结晶器壁的作用，一是支撑钢液在结晶器内形成坯壳，二是将钢液及坯壳内

4、的热传导出去，加速坯壳的形成。随着坯壳厚度的增长，坯壳断面要逐渐收缩。为了能使结晶器起到上述作用，结晶器的断面必须随铸坯断面不断收缩而变化，这可以通过将结晶器做成一定倒锥度的方法来实现。锥度的大小必须合适，过大的锥度会造成结晶器对坯壳的挤压，导致角部凹陷，坯壳与结晶器的摩擦增加，加剧结晶器的磨损，还会出现表面增铜。在角部区域由于气隙的作用会形成热点，造成坯壳减薄和裂纹。锥度小会使气隙增大，热流减小，坯壳减薄，容易发生漏钢；另外锥度过小会使角部转动加剧，诱发皮下裂纹和纵向凹陷的产生。由于气隙厚度的不均匀性以及结晶器纵向上气隙形状的不规则，单一

5、锥度结晶器并不能很好地消除气隙的不良影响，尤其是在连铸低碳钢，或者是高速连铸时，其不足尤为明显。为此，伴随着高速连铸的发展，发展了双锥度、三锥度、四锥度及抛物线锥度等多锥度的结晶器[2]，多锥度结晶器在纵向形状上更符合结晶坯壳的实际规律，更好地适应了结晶器纵向上坯壳的收缩，使得结晶器纵向上气隙厚度进一步减小，更好地消除了气隙的不良影响，增加了整个结晶器的传热效果，为连铸高效化提供了保证。2锥度的表示方法:其中为结晶器上部两个相对面内壁之间距离，为结晶器下部两个相对面内壁之间距离，为结晶器上部水平面到结晶器下部水平面之间的距离，通过这个公式可

6、以对一个结晶器铜管用多锥度来表示。73方圆坯结晶器锥度的设计原则结晶器锥度设计合适与否关键在于结晶器热流的确定和钢种高温下物性参数的选择。结晶器的热流是控制钢液在结晶器内凝固和坯壳生长的外部条件。因此有必要对结晶器在各种条件下的热响应进行广泛而深入的研究。测试各种连铸参数变化时（如钢种、拉速、坯的规格）结晶器的温度变化规律；以此为基础，利用反问题模型计算出结晶器与钢液接触面上的热流分布及结晶器温度场[3-4]。根据结晶器传热模型所得的温度场，利用有限元法编制了结晶器在高温作用下的弹塑性变形情况的程序，计算结晶器铜板变形情况。对方坯及圆坯连铸

7、来说，由于普遍采用的是铜管式的结晶器，需考虑结晶器不均匀变形所带来的影响[4]。新的结晶器锥度设计原则是：在拉铸时，高温变形下的结晶器壁面应和收缩的坯壳表面贴合在一起。对于单锥度，锥度范围一般为0.7~1.5%/m，一般来说，拉速越大，锥度越小；对于双锥度，上面的锥度为1.5~2.8%/m，下面的锥度为0.4~0.9%/m。另外对于不同的钢种来说，高碳钢的锥度一般比同条件下低碳钢的锥度要大。4高效连铸结晶器的现状随着高效连铸技术的迅速发展，结晶器的设计和制造技术得到了迅速的提高。许多学者对结晶器的锥度设计进入过深入的研究，提出了具有连续锥度

8、或多锥度的结晶器内腔形状的设计计算公式和方法，开发出了一些新型的结晶器：（1）凸形结晶器，该结晶器是由瑞士康卡斯特公司研制开发的。其特色技术是结晶器上部铜壁四周为凸形，向下逐渐过