连铸管式结晶器的优化设计、制造与使用

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1、根据有关报导，我国粗钢产量2006年达41878万吨；2005年达3.49亿吨，连铸比约为96.71%，（行业连铸比为 97.70%），年产连铸坯33788万吨；而其中板(扁)坯连铸机和薄板坯连铸连轧机的年产能占总年产能的41.20%，方坯、圆坯、矩形坯约占50%；同比2005年，2006年钢铁业有较快的发展；预测，2007年我国粗钢产量将达到4.66亿吨～4.85亿吨。   随着近年来国内钢铁市场及连铸行业的蓬勃发展，结晶器制造业也迅速形成了一定的规模。根据不完全统计，国内从事结晶器制造或修复的大小厂家约在50家以上

2、，技术水平及加工能力参差不齐。   结晶器作为连铸机上最重要的部件而被称为连铸机的心脏，对连铸坯质量有重要的影响。为了更好地满足用户的生产需要，我们就方坯连铸结晶器设计、制造、使用及维护等方面的一些问题，与业内同行进行探讨。   铜管的设计和制造   1标准的规定与执行   现在我们执行的结晶器铜管标准如下：   ·《JB/T9047——1999弧形方坯连铸机结晶器铜管》，国家机械工业局于1999-06-28发布， 2000-01-01实施。    该标准是对于1990年1月11日首次发布的《ZBH93002——89弧

3、形方坯连铸机结晶器铜管》的修订。修订时仅对原标准作了编辑性修改，主要技术内容没有变化。该标准实施时间已久，急需补充、修改和完善。   ·《YB/T4141——2005连铸圆坯结晶器铜管技术条件》中华人民共和国国家发展和改革委员会于2005-11-28发布，2006-06-01实施。   ·《Q/SCJ4.01-2001方坯结晶器验收标准》作为首钢长白结晶器有限责任公司的企业标准于2001-02-20发布，2001-03-01实施。该标准符合YB/T072-1995《方坯结晶器技术条件》和YB/T036.11-92冶金设

4、备制造与通用技术条件要求。   值得注意的是，在国内钢铁企业中，连铸机种类繁多、千差万别，结晶器及铜管作为非标设备，虽然国家对于方坯和圆坯等先后制订了相关标准，但难以适应生产形势的发展，在这方面，希望相关设计单位及制造厂认识到应有的责任，共同努力作到产品规范统一。   2铜管的制作要求   目前，国内管式结晶器的铜管主要采用凸、凹模在卧式或立式压力机上挤压成型。断面尺寸较大的管式结晶器铜管，要求压力机的压力要大于800吨，并且适当增加挤压成型道次。   管式结晶器制作工艺的关键是铜管与模具的贴合性，即铜管的内腔尺寸要完

5、全符合模具的制作精度。影响贴合性的主要因素有两点：   ①壁厚变形量的选择。若铜管在挤压过程中变形量选择小了，铜管内表面不能产生足够的塑性变形，造成铜管不贴模；变形量选择大了，挤压阻力增大，易把成型后的管壁拉直，所以选择合适的挤压变形量是影响铜管内腔精度的关键；   ②铜管成型的应力变形控制。壁厚较大的铜管，在挤压变形中，内外表面的变形量不一样；外表面的金属被拉的很长，而内表面变形较小甚至有的局部没有变形，这就造成了铜管中存在着很大的内应力，在铜管的后续机加工时，这些应力会释放出来而引起铜管变形，所以在铜管成型过程中一

6、定要采取适当的工艺措施，消除内应力，得到合格产品。   结晶器总成及结构优化   目前国内小方坯连铸机主要有以下几种机型：德马克型、罗克普型、康卡斯特型、达涅利形以及各设计院的改进型。生产断面主要是120×120mm2和150×150mm2。由于小于90×90mm2，浇铸难度高，拉漏率高，已很少生产。小方坯连铸机比大方坯、板坯连铸机，设备结构比较简单。   结晶器总成是连铸机的关键部件，其结构和性能直接影响着连铸坯的质量。我们根据国内小方坯连铸机实际使用情况，通过对结晶器总成各零部件结构的优缺点进行分析比较，试图找出一

7、种优化组合，以满足不断提高的连铸生产需要。   结晶器总成要具有下列性能：结构简单，便于拆装和调整，易于加工制造；要有较好的结构刚性，并且重量要轻，以便在振动时，具有较小的惯性力。   小方坯结晶器总成主要由下面几种零部件组成：结晶器铜管，外水套，内水套，上下密封法兰，各种密封圈，足辊装置，足辊区喷淋装置。其中的核心零件是结晶器铜管，其它零部件围绕铜管进行装配。   近年来，随着品种钢生产的需要和自动化控制的需要，方坯结晶器总成中又增加了电磁搅拌装置和液面自动化控制装置。   1铜管的选择   ·结晶器铜管由铜或铜合金

8、制成，长度为700-1000mm。若铜管短、拉速高，易发生漏钢；铜管过长，会增加拉坯阻力，造成铸坯横裂。现在各钢厂对拉速的要求都在提高，所以铜管长度通常定为850mm和900mm。   ·铜管的内腔锥度形式对铸坯的质量影响很大。最常用的锥度形式有：单锥度、抛物线、多锥度等。铜管内腔收缩形式基准：小方坯沿中心弧线按双边收缩。由于铸坯