结晶器铜管锥度设计研究.ppt

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1、结晶器铜管双曲线锥度设计研究2013年“连铸装备技术的科技进步与精细化”学术研讨会倪赛珍中冶连铸北京研究院简介2001年，中冶连铸在北京成立连铸技术研发中心，开始网罗海外、国内的各学科高端人才，从事连铸新技术开发。其中博士6人，硕士14人。至今已拥有多项自主知识产权的核心技术。机理性研究3研究工作及产品现场技术服务工艺优化测温、射钉设备状态诊断技术软件包结晶器专家系统二冷动态配水动态轻压下质量跟踪与判定关键设备高效结晶器铜管高效连铸辊铸坯表面连续测温装置远程调辊缝扇形段（板坯）可轻压下的拉矫机（方坯）结晶器液压振动设计及计算平台辊列设计平台结晶器设计平台二冷技术设计平台设备计算铸坯凝固及温度场

2、、流场、应力研究现场测量中间包设计平台主要内容物理机理概述锥度设计铜管测温相关技术服务总结本报告属于结晶器设计平台的范畴，主要内容如下：结晶器内物理机理概述结晶器的作用形成一定厚度的坯壳保证铸坯形状保证表面质量去除非金属夹杂物结晶器内物理机理概述高效的热交换器钢水内部的对流与传导坯壳的热传导坯壳与结晶器之间气隙热传导结晶器壁面热传导结晶器与冷却水之间热传导锥度优化设计锥度设计的意义减小气隙提高换热效率均匀坯壳提高拉速物理机理概述凝固收缩理论液态收缩凝固收缩相变收缩固态收缩铜管热变形锥度优化设计锥度设计发展历程单锥度双锥度多锥度连续锥度锥度优化设计双曲线锥度设计钢液在弯月面附近的收缩较大，在该区

3、域的锥度变化更为剧烈。采用抛物线锥度曲线设计的话，在弯月面处较难获得大梯度，为了获得更精细化的结晶器，我们发展一种光滑的而且在弯月面附近有较大曲线梯度的设计方法：双曲线锥度设计。锥度优化设计双曲线锥度设计锥度公式：其中m值根据钢种的不同，选取则不同；a,b,c的值由弯月面处和出口处的锥度来确定。双曲线锥度设计设结晶器内腔收缩量的一半为z,则z沿结晶器长度方向的变化规律为：其中锥度优化设计锥度曲线与内腔曲线锥度优化设计锥度设计软件中冶连铸开发了自己的锥度设计软件该软件建立铸坯与铜管的热状态和机械状态的耦合有限元分析模型。耦合的方法为双向顺序耦合，1.计算结晶器和铸坯的温度场2.将温度结果作为载荷

4、施加到应力分析模型中，得到结晶器和铸坯的变形3.由变形结果判断气隙大小更新热模型中热流边界条件重新计算温度场。4.如此反复，直到铸坯出结晶器为止。锥度设计软件开始读入网格数据及物性参数温度场计算施加载荷、更新铸坯高温力学参数应力场计算提取结晶器、铸坯收缩变形量是否出结晶器？是结束更新热边界条件否内腔优化设计梅花型结晶器设计变截面腔型设计铜管上部四边向外凸起铜管下部角部凹进形似“梅花”铜管测温实验测温的意义研究铜管温度分布规律校正计算模型研究结晶器内的凝固机理在线监测温度状态测温系统介绍铜管测温实验铜管制造（挤压成型）：铜管沟槽加工：铜管测温实验热电偶的安装：铜管测温实验温度采集软件：铜管测温实

5、验铜管测温实验采集的数据：在温度测量的过程中发现：一些温度的异常变化往往对应着浇注工艺或者设备的异常。如下图，距离上口100mm处的温度突然升高，这是因为当时结晶器内的保护渣快消耗完，液位升高。铜管其他技术试验一项新型高效铜管专利——带硬质点铜管的试验。试验取得很好的效果，铜管底部磨损明显减少，使用寿命延长。右图为带硬质点铜管使用120小时后底部磨损情况，与同样使用120个小时的其他公司的铜管相比，磨损减少很多，而且四周的磨损也更加均匀。铜管技术专利结晶器相关的其他技术板坯结晶器漏钢预报系统技术达到“国际先进”水平钢厂地点类型热电偶布置上线原因流数年代三明钢厂福建三明板坯7行9列系统更新升级1

6、2008.9凌源钢厂辽宁凌源板坯3行6列新上铸机22008.12承德钢厂承德板坯6行10列老铸机增加新功能42010.2重庆钢铁长寿板坯3行9列系统更新升级22011.5隆盛山东板坯3行8列新上铸机12011.6累计10在凌钢，承钢，三明，重钢和隆盛等多家钢厂成功应用。板坯结晶器漏钢预报系统与凌钢多年的漏钢预报包消耗服务，实现了高效低耗的维护，获得客户好评！板坯结晶器漏钢预报系统2008年凌钢板坯结晶器漏钢预报系统上线；2009年中冶连铸承包了凌钢热电偶维护工作；2010年至今中冶连铸承包了整个系统维护，即由中冶连铸对结晶器专家系统的硬件、软件整体负责，保证系统正常工作，保证漏钢预报准确率。结

7、晶器振动状态监测系统总结设计了一种新型锥度曲线；开展了铜管测温试验；介绍了结晶器漏钢预报系统和振动状态监测系统；目的就是为了使结晶器更加精细化，更加高效，更加智能。总结：谢谢！