连铸结晶器钢水流动控制技术

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结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的“心脏”。

结晶器的定义：一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。

结晶器的作用：

（1）使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳；

（2）通过结晶器的振动，使坯壳脱离结晶器壁而不被拉断和漏钢；

（3）通过调整结晶器的参数，使铸坯不产生脱方、鼓肚和裂纹等缺陷；

（4）保证坯壳均匀稳定的生成。

结晶器的类型

（1）结晶器的类型按其内壁形状，可分为直形及弧形等

1）直型结晶器。直形结晶器的内壁沿坯壳移动方向呈垂直形，因此导热性能良好，坯壳冷却均匀。

该类型结晶器还有利于提高坯壳的质量和拉坯速度、结构较简单、易于制造、安装和调试方便；夹

杂物分布均匀；但铸坯易产生弯曲裂纹，连铸机的高度和投资增加。直形结晶器用于立式和立弯式

及直弧连铸机。

2）弧形结晶器。弧形结晶器的内壁沿坯壳移动方向呈圆弧形，因此铸坯不易产生弯曲裂纹；但导热性比直形结晶器差；夹杂物分布不均，偏向坯壳内弧侧。弧形结晶器用在全弧形和椭圆形连铸机上。

（2）按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。

通俗的讲连铸结晶器：

就是一个钢水制冷成型设备。基本由框架，水箱和铜板（背板与铜板），调整系统（调整装置，减速机等）；润滑系统（油管油路），冷却系统和喷淋等设备组成。

连铸结晶器需要和连铸结晶器保护材料（渣）一同使用。

保护材料用途：

1.确保连铸工艺顺行；

2.改善铸坯表面质量

连铸结晶器钢水流动控制技术

1、连铸板坯的表面和内部缺陷与结晶器内钢液的流动状态密切相关。伴随着连铸机拉速的提高，结晶器内液面波动加剧，容易产生卷渣，造成铸坯质量恶化。采用结晶器钢水流动控制技术可以改善结晶器内流场形态，抑制出料速度以平稳液面，促进夹杂物上浮。用于板坯结晶器的电磁制动（EMBr）、电磁流动控制（FC结晶器）和多模式电磁搅拌（M-MEMS）是结晶器钢水流动控制技术的典型代表。

2、电磁制动器通过对结晶器施加一个与铸流方向垂直的静态磁场而对流动的钢液进行制动。钢流由于电磁感应而产生感应电压，因此在钢液中产生感应电流，这些电流由于受到静态磁场的作用而产生一个与钢水运动方向相反的制动力。钢液的流速越快，制动力也越大。电磁制动器具有一个单一的、覆盖整个板坯宽度的静态磁场。电磁制动技术可抑制水口射流速度，减缓沿凝固壳向下流动，促进夹杂物和气泡上浮。

3 、FC结晶器含有两个方向相反的制动磁场，第一个位于弯月面区域，另一个位于结晶器的下部，每一个磁场都覆盖了板坯的整个宽度。FC结晶器的磁场的上电磁场减少了结晶器弯月面紊流，可防止保护渣卷入凝固壳和角部横裂；下电磁场可减少钢液向下流速，有利于夹杂物和气泡上浮。

4、利用M-MEMS多模式电磁搅拌器可根据需要以不同的方式搅动结晶器内的钢水，显著减少板坯铸造缺陷。该技术采用4个线性电磁搅拌器，位于结晶器高度方向的中部、浸入式水口两侧，每侧2个线圈并排设置，可用于使浸入式水口流出的钢水制动（EMIS）或加速（EMLA）。第三种工作模式则用于使位于弯月面的钢水转动（EMRS），此项技术可有效控制热传导梯度和坯壳凝固前沿的均匀性，消除某些钢种存在的气孔、针孔和表面夹渣等铸造缺陷。

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基本信息

出版社: 冶金工业出版社; 第1版 (2008年10月1日)

丛书名: 连续铸钢技术丛书

平装: 445页

正文语种: 简体中文

开本: 16

ISBN: 9787502446352

条形码: 9787502446352

产品尺寸及重量: 25.8 x 18 x 2.2 cm ; 680 g

ASIN: B001LNOXJ4

内容简介

《连铸结晶器》在阐明连铸结晶器内钢水流动、传热、凝固行为、坯壳生长、产生应力等热状态的基础上，详细介绍了影响这一过程的结晶器的设计、制造与应用、操作及相关工艺技术，还介绍了铸坯质量保障措施和结晶器专家系统等。

《连铸结晶器》可供从事连铸设计、制造、生产、科研、管理和教学的人员阅读参考。

目录 1 连铸结晶器钢水凝固与热量传输

1.1 结晶器热量传输过程

1.1.1 钢水凝固热量释放

1.1.2 结晶器钢水热量传递

1.1.3 热量传递机构

1.1.4 影响结晶器传热的因素

1.2 结晶器弯月面区钢水凝固行为

1.2.1 结晶器钢液弯月面形成

1.2.2 结晶器弯月面渣子行为

1.2.3 结晶器弯月面初生坯壳凝固钩形成

1.2.4 结晶器弯月面区凝固坯壳振痕形成

1.2.5 包晶相变对凝固坯壳收缩的影响

1.3 结晶器凝固坯壳生长

1.3.1 结晶器初生坯壳的凝固结构

1.3.2 结晶器初生凝固坯壳均匀性

1.3.3 结晶器凝固坯壳生长

1.4 结晶器钢水凝固传热数学模型

1.4.1 结晶器凝固传热数学模拟概述

1.4.2 结晶器铸坯温度场数学模拟中几个问题处理

1.4.3 结晶器钢水凝固传热数学模型

1.4.4 数学模型应用

1.5 结晶器铜板温度场数学模型

1.5.1 解析结晶器铜板温度场的意义

1.5.2 板坯结晶器的铜板导热数学模型

1.5.3 结晶器铜板温度场数学模型应用

参考文献

2 连铸板坯结晶器设计

2.1 板坯结晶器的形式

2.2 板坯结晶器的结构

2.2.1 用于电动机械式振动的结晶器

2.2.2 用于液压振动的结晶器

2.3 板坯结晶器的设计参数

2.3.1 结晶器的长度

2.3.2 结晶器的断面尺寸和倒锥度

2.3.3 结晶器铜板的材质

2.3.4 结晶器铜板的镀层

2.3.5 结晶器铜板的厚度

2.3.6 结晶器铜板冷却水量和流速

2.3.7 结晶器铜板水槽的分布

2.3.8 结晶器调宽力的计算

2.3.9 结晶器单边调宽行程

2.4 板坯结晶器的装配、调整和运转

2.4.1 结晶器使用前的检查

2.4.2 结晶器的调整和对中

2.4.3 结晶器的准备

2.4.4 开浇前的前提条件

2.4.5 结晶器的故障

参考文献

3 连铸方坯、圆坯、异形坯结晶器设计

3.1 连铸方坯（小方坯、大方坯）结晶器的设计

3.1.1 方坯结晶器的形式及技术要求

3.1.2 方坯结晶器断面选取原则

3.1.3 方坯结晶器的主要设计参数

3.1.4 方坯结晶器结构特点

3.1.5 方坯结晶器技术的发展

3.2 连铸圆坯结晶器的设计

3.2.1 圆坯结晶器的形式及技术要求

3.2.2 圆坯结晶器的内腔断面选取原则

3.2.3 圆坯结晶器的主要参数

3.2.4 圆坯结晶器的结构特点

3.3 连铸异形坯结晶器的设计

3.3.1 异形坯结晶器的形式及技术要求

3.3.2 异形坯结晶器的内腔断面选取原则

3.3.3 异形坯结晶器的主要参数

3.3.4 异形坯结晶器的结构特点

参考文献

4 薄板坯连铸结晶器设计

4.1 薄板坯连铸结晶器的类型

4.2 漏斗形薄板坯连铸结晶器的内腔形状设计原理

4.2.1 结晶器宽面设计

4.2.2 结晶器窄面设计

4.3 薄板坯连铸结晶器内腔工艺尺寸和结构设计

4.3.1 结晶器内腔工艺尺寸

4.3.2 背腔冷却水通道形状设计

4.3.3 铜板材质的选择

4.3.4 表面镀层

4.3.5 结晶器结构

4.4 结晶器的维修

参考文献

5　板坯连铸结晶器制造与应用

5.1 几种典型结晶器结构简介

5.1.1 西马克一德马格机型

5.1.2 奥钢联机型

5.1.3 达涅利戴维机型

5.1.4 SPCO机型

5.2 结晶器材料的选择与应用

5.2.1 结晶器焊接件的材料选择_

5.2.2 铜板母材材料的选择与应用

5.2.3 结晶器铜板表面处理的材料选择与应用

5.3 结晶器制造

5.3.1 结晶器焊接件制造方法

5.3.2 结晶器支撑框架制造

5.3.3 板坯连铸结晶器水箱制造

5.3.4 结晶器铜板制造

5.3.5 结晶器调宽装置制造

5.3.6 结晶器足辊制造

5.3.7 结晶器安装

5.3.8 薄板坯结晶器制造

5.3.9 薄带结晶器制造

5.3.1 0结晶器铜板表面处理

5.4 结晶器的应用与维护

5.4.1 结晶器对中

5.4.2 结晶器在线检查

5.4.3 结晶器铜板失效分析

5.4.4 夹紧装置失效分析

5.4.5 调宽装置失效分析

5.4.6铜板修复

5.4.7水箱修复

5.4.8结晶器足辊修复

参考文献

6 方坯、圆坯和异形坯结晶器制造与应用

6.1概述

6.2结晶器制造标准和材质的选择

6.2.1结晶器制造标准

6.2.2管式结晶器的材料和理化性能

6.3方坯和矩形坯结晶器的制造

6.3.1结晶器铜管结构形式和尺寸公差

6.3.2铜管参数和材质的选择

6.3.3毛坯铜管的制造

6.3.4成形铜管的制造

6.3.5导流水套、外水套和足辊

6.3.6方坯和矩形坯结晶器的总成

6.4方坯结晶器的使用和维护

6.4.1连铸方坯的质量与结晶器的使用

6.4.2影响方坯结晶器铜管过钢量的因素

6.4.3提高铜管过钢量的措施

6.4.4铜管的修复

6.5矩形坯组合式结晶器的改造

6.5.1管式结晶器和组合式结晶器

6.5.2大断面矩形坯结晶器的铜管

6.5.3大断面矩形坯结晶器总成及应用

6.6圆坯结晶器的制造与应用

6.6.1圆坯结晶器铜管

6.6.2导流水套的制造与工艺

6.6.3圆坯结晶器总成

6.7异形坯结晶器的制造与应用

6.7.1国内的异形坯连铸机

6.7.2异形坯结晶器

6.7.3异形坯结晶器的铜管

6.7.4异形坯管式结晶器的总成

6.8成品铜管的贮运和保管

6.8.1质量证明书

6.8.2铜管的包装

6.8.3铜管的运输

6.8.4 铜管的储存

参考文献

7 结晶器操作

7.1 开浇操作

7.1.1 开浇前的准备工作

7.1.2 结晶器、引锭头的密封操作

7.1.3 手动开浇操作

7.1.4 自动开浇操作

7.1.5 开浇升速操作

7.2 正常浇铸操作

7.2.1 保护渣操作

7.2.2 快换水口操作

7.2.3 快换中间包操作

7.2.4 异钢种连浇操作

7.2.5 在线调宽操作

7.3 浇铸结束操作

7.4 操作异常及对策

7.4.1 开浇自动流钢

7.4.2 中间包开浇后控制失灵

7.4.3 浇铸过程中控流失灵

7.4.4 浸入式水口和座砖间隙漏钢

7.4.5 中间包滑板漏钢

7.4.6 浸入式水口穿、裂

7.4.7 水口逐渐堵塞

7.4.8 水口突然堵塞

7.4.9 结晶器漏钢

7.4.1 0挂钢、粘连和结冷钢

7.4.1 l坯尾漏钢

7.4.1 2结晶器下渣

7.4.1 3结晶器断水

7.4.1 4结晶器振动故障

8 结晶器振动

8.1 概述

8.1.1 振动的结晶器使连铸生产实现工业化

8.1.2 结晶器振动方式的发展

8.1.3 结晶器润滑

8.1.4 铸坯表面振痕

……

9　结晶器钢水流量控制及控流装置的设计

10　连铸结晶器内流动控制

11　连铸保护渣

12　连铸用结晶器电磁搅拌技术

13　结晶器专家系统

参考文献