宝钢连铸结晶器传热研究

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1、摘要连铸结晶器的传热(常称一冷传热)研究是卉清钢水发生液i捌转变的重要环肖。本文采用现场数据采分类数据处理、解析及数学模璎筲方法对宝钢连铸结晶器的传热行为进行了洋细的研究。分析了各种]：艺参数(拉速、碳含墙、过热度、保护渣及冷却水温著等)对连铸结晶器传热及连铸坯质量的影响。在宝钢一冷传热的研究中，对宝钢结晶器的换热系数(拔热量)进行丁详细的推导，并对实际生产结晶器铜板温度进行了测定，应用实测的铜板温度数据，并与数学模型相结合，计算了结品器壁的热流量和弯液面处的渣圈厚度。宝钢结晶器的换热系数计算公式是在一些假定条件的基础上．经过无培纲

2、化后，采用解析法推导出。同时给出了结晶器出口处凝同壳厚度的计算公式，该公式计算结果与日本新日铁的数据非常接近。换热系数及凝同壳厚度的计算公式对宝钢实际生产具有一定的指导意义。—～／、、、≮宝钢一冷传热研究表明，拉速对结品器宽边平均热流有显著的影响．当拉速超过1．2m／min后，结晶器宽边平均热流随拉速增加而提高的幅度变得很小，表明如拉速进一步提高，结晶器的冷却能力可能不足，其它I．艺因素对结晶器壁的平均热流影啊相对较小。结晶器宽面铜板温度偏高，两宽面的铜板温度、热流量相芹较大，而两窄面铜板温度、热’流量相差较小。由于拉速频繁变化，结

3、晶器各面铜板温度随浇注时间变化较人，随着拉速的提高，结晶器铜板温度及结晶器鼙各面的热流簧都有所提高，其他-I=艺因素对结晶器铜扳温度的影响不显著．在距结晶器项面404mm处镀Ni层厚凌的突然增加，造成各铜板的热面温度有很大的回升。结晶器的铜板厚度、：令却水昔和水垢也是影响结晶器壁热流量的田素，水垢显蔫地降低结晶器墅的热流量：增加结品器冷却水昔，结晶器肇的热流昔有所增加，增加铜板厚度，结晶器壁热流量也增加。弯液面处结晶器蹙的渣圈_

4、粤度是由该处结晶器铜扳的热流域所决定的，拉速、结品器冷却水垢是影响渣罔厚度的两个重要的i．艺参数。·其它

5、i：艺参数对渣圈厚度影响次之。：疑同传热的数学模型计算表明，住弯月面．F50mm以}上J．坯壳增K很快，硅离开弯月面50mm以下后，坯壳增长的速度减慢，至弯月面以’F300mm处，坯壳厚度大约为9～lOmm。采』{j硫印法测得的结晶器外弧侧的坯壳厚度明显火于内弧侧坯壳厚度．两侧的坯壳厚度相差最犬为2．41m．平均相差L45mm。拉速小时，铸坯表面温度低，坯壳内集中应力丈；越速人时．铸坯表面温度高，坯壳内集中麻力小：且铸坯角部区域是温度缀低的部分，其温度变化也比其它部位剧烈。角部所受的热应力也最人。庄本研究中，拉速为1Om／min时，

6、铸坯窄边在x方向上的收缩域为8．438mm，其窄边锥度为0．938％：1．tm／min时。铸坯，i=边在x方向上的收缩墙为8370mm，其窄让锥度为o93％，两种拉速一F计萍弁勺锥度与宝钢制定的锥皮(0．95％)洪差分)；ij为1．：6％、2i0％。。凡垮热珀垤对绱品Z；避锥应∞分圻表明，j，面结晶器‘《边嵌热系效数值立；i妒卜jf三j谈，示准标示的保护洒甲断危险R，嗣而妇前宝：i采硝趵耕品嚣窿边、4直边锥腰育可能偏人。疲珏迕铸过弹中，结晶器￡边趣热系效(h)it坻l《o袭热系数一定数位．，芏拉迷超过。．．J,m／mn后．它边与咤越

7、∞h值接近，共至遂过茺也x，-Ⅱ宄缆汁段据甲．：边与览边

8、约n七渲在70～9,0％^：二：司的铸坯约l?，墨政∞莉。‘；、二W比虹点90。．以二帕铸还约f-：主047‘，6以土。也说啊星翁采用的笫晶器窄迎慧，望可能塌两鼍钢的碳禽40‘J．】．：0．．1．：：?§时．覃垃乎均抉热系敛h，与宽边乎均换热磊袭h，比值最低，里毋j蕞，?二一，90％：?』二第范周内．而在碳含奄为o，002～0．08％,,qL0．：二～0．ijja；j十．n．t区帽人，R明浇铸·轰两处碳含萤范匍钢种时结品罂窄边锥度可能缡人，q此建议庄该两种碳等奄范同，适当、强

9、低目前所圳锥瘦值。过热度在JO～30℃之间对纵裂纹发生犟影“畸不≮。与过热度餐过或低●这一_：．西嗣．谗坯表面纵裂纹指数显著提高。结品器宽面挟热系数1芏1200～1460KcaI／(m：·1C．i1)范帛n时，涛坯纵裂纹发生率较低。1日兑面换热系数高●_￡低，逗一、直j司，涛坯丧面纵裂纹发生率都会增加。观浇铸I．艺_，tV自lJV系删t罚铸坯纵裂纹更多地发生任低．砭面换热系敌陶情况。芒面换热系数在800i100Kcat／(m二·℃·h)之间时，砖坯衷面纵裂纹发生率艰低。如粜窀面换热系数鬲亍jtl氐丁这一范嗣，涛坯表面纵裂纹指数会迅速

10、提高。与宽面换热景敷相同，1芏浇簪IV，}

11、l3V系列钢时．纵裂纹更多地发生在节面{氏抉热系数f自况。丫＼√、、j、，，／关键词：结晶器传热换热系数垌板温度苹均热流量瞬爵热流量海周厚度凝固j丕壳厚度灌攫宽窄面换热系数比值宽窄面平均热流