連鑄結(jié)晶器水流動(dòng)控制

1、連鑄板坯的表面和內(nèi)部缺陷與結(jié)晶器內(nèi)鋼液的流動(dòng)狀態(tài)密切相關(guān)。伴隨著連鑄機(jī)拉速的提高，結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)加劇，容易產(chǎn)生卷渣，造成鑄坯質(zhì)量惡化。采用結(jié)晶器鋼水流動(dòng)控制技術(shù)可以改善結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)形態(tài)，抑制出料速度以平穩(wěn)液面，促進(jìn)夾雜物上浮。用于板坯結(jié)晶器的電磁制動(dòng)（EMBr）、電磁流動(dòng)控制（FC結(jié)晶器）和多模式電磁攪拌（M-MEMS）是結(jié)晶器鋼水流動(dòng)控制技術(shù)的典型代表。

2、電磁制動(dòng)器通過(guò)對(duì)結(jié)晶器施加一個(gè)與鑄流方向垂直的靜態(tài)磁場(chǎng)而對(duì)流動(dòng)的鋼液進(jìn)行制動(dòng)。鋼流由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，因此在鋼液中產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電流由于受到靜態(tài)磁場(chǎng)的作用而產(chǎn)生一個(gè)與鋼水運(yùn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力。鋼液的流速越快，制動(dòng)力也越大。電磁制動(dòng)器具有一個(gè)單一的、覆蓋整個(gè)板坯寬度的靜態(tài)磁場(chǎng)。電磁制動(dòng)技術(shù)可抑制水口射流速度，減緩沿凝固殼向下流動(dòng)，促進(jìn)夾雜物和氣泡上浮。

3 、FC結(jié)晶器含有兩個(gè)方向相反的制動(dòng)磁場(chǎng)，第一個(gè)位于彎月面區(qū)域，另一個(gè)位于結(jié)晶器的下部，每一個(gè)磁場(chǎng)都覆蓋了板坯的整個(gè)寬度。FC結(jié)晶器的磁場(chǎng)的上電磁場(chǎng)減少了結(jié)晶器彎月面紊流，可防止保護(hù)渣卷入凝固殼和角部橫裂；下電磁場(chǎng)可減少鋼液向下流速，有利于夾雜物和氣泡上浮。

4、利用M-MEMS多模式電磁攪拌器可根據(jù)需要以不同的方式攪動(dòng)結(jié)晶器內(nèi)的鋼水，顯著減少板坯鑄造缺陷。該技術(shù)采用4個(gè)線性電磁攪拌器，位于結(jié)晶器高度方向的中部、浸入式水口兩側(cè)，每側(cè)2個(gè)線圈并排設(shè)置，可用于使浸入式水口流出的鋼水制動(dòng)（EMIS）或加速（EMLA）。第三種工作模式則用于使位于彎月面的鋼水轉(zhuǎn)動(dòng)（EMRS），此項(xiàng)技術(shù)可有效控制熱傳導(dǎo)梯度和坯殼凝固前沿的均勻性，消除某些鋼種存在的氣孔、針孔和表面夾渣等鑄造缺陷。2100433B

結(jié)晶器的定義：一種槽形容器，器壁設(shè)有夾套或器內(nèi)裝有蛇管，用以加熱或冷卻槽內(nèi)溶液。結(jié)晶槽可用作蒸發(fā)結(jié)晶器或冷卻結(jié)晶器。為提高晶體生產(chǎn)強(qiáng)度，可在槽內(nèi)增設(shè)攪拌器。結(jié)晶槽可用于連續(xù)操作或間歇操作。間歇操作得到的晶體較大，但晶體易連成晶簇，夾帶母液，影響產(chǎn)品純度。這種結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)強(qiáng)度較低，適用于小批量產(chǎn)品（如化學(xué)試劑和生化試劑等）的生產(chǎn)。

此時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)壁承受著高溫鋼水的靜壓力及與坯殼相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦力等產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用，其工作條件極為惡劣。為了能獲得合格的鑄坯，結(jié)晶器應(yīng)滿足的基本條件有：

(1)具有良好的導(dǎo)熱性，以使鋼水快速冷凝成形。

(2)有良好的耐磨性，以延長(zhǎng)結(jié)晶器的壽命，減少維修工作量和更換結(jié)晶器的時(shí)間，提高連鑄機(jī)的作業(yè)率。

(3)有足夠的剛度，特別在激冷激熱、溫度梯度大的情況下需有小的變形。

(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造，拆裝方便、調(diào)整容易，冷卻水路能自行接通、以便于快速更換；自重小，以減小結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)的慣性力和減少振動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)功率，并使結(jié)晶器振動(dòng)平穩(wěn)。

結(jié)晶器的作用：

（1）使鋼液逐漸凝固成所需要規(guī)格、形狀的坯殼；

（2）通過(guò)結(jié)晶器的振動(dòng)，使坯殼脫離結(jié)晶器壁而不被拉斷和漏鋼；

（3）通過(guò)調(diào)整結(jié)晶器的參數(shù)，使鑄坯不產(chǎn)生脫方、鼓肚和裂紋等缺陷；

（4）保證坯殼均勻穩(wěn)定的生成。

結(jié)晶器的類型：

（1）結(jié)晶器的類型按其內(nèi)壁形狀，可分為直形及弧形等

1）直型結(jié)晶器。直形結(jié)晶器的內(nèi)壁沿坯殼移動(dòng)方向呈垂直形，因此導(dǎo)熱性能良好，坯殼冷卻均勻。

該類型結(jié)晶器還有利于提高坯殼的質(zhì)量和拉坯速度、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易于制造、安裝和調(diào)試方便；夾

雜物分布均勻；但鑄坯易產(chǎn)生彎曲裂紋，連鑄機(jī)的高度和投資增加。直形結(jié)晶器用于立式和立彎式

及直弧連鑄機(jī)。

2）弧形結(jié)晶器?；⌒谓Y(jié)晶器的內(nèi)壁沿坯殼移動(dòng)方向呈圓弧形，因此鑄坯不易產(chǎn)生彎曲裂紋；但導(dǎo)熱性比直形結(jié)晶器差；夾雜物分布不均，偏向坯殼內(nèi)弧側(cè)?；⌒谓Y(jié)晶器用在全弧形和橢圓形連鑄機(jī)上。

（2）按溶液獲得過(guò)飽和狀態(tài)的方法可分蒸發(fā)結(jié)晶器和冷卻結(jié)晶器；按流動(dòng)方式可分母液循環(huán)結(jié)晶器和晶漿（即母液和晶體的混合物）循環(huán)結(jié)晶器；按操作方式可分連續(xù)結(jié)晶器和間歇結(jié)晶器。

通俗的講連鑄結(jié)晶器：

就是一個(gè)鋼水制冷成型設(shè)備。基本由框架，水箱和銅板（背板與銅板），調(diào)整系統(tǒng)（調(diào)整裝置，減速機(jī)等）；潤(rùn)滑系統(tǒng)（油管油路），冷卻系統(tǒng)和噴淋等設(shè)備組成。

連鑄結(jié)晶器需要和連鑄結(jié)晶器保護(hù)材料（渣）一同使用。

保護(hù)材料用途：

1.確保連鑄工藝順行；

2.改善鑄坯表面質(zhì)量

《連鑄結(jié)晶器》在闡明連鑄結(jié)晶器內(nèi)鋼水流動(dòng)、傳熱、凝固行為、坯殼生長(zhǎng)、產(chǎn)生應(yīng)力等熱狀態(tài)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了影響這一過(guò)程的結(jié)晶器的設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用、操作及相關(guān)工藝技術(shù)，還介紹了鑄坯質(zhì)量保障措施和結(jié)晶器專家系統(tǒng)等。

《連鑄結(jié)晶器》可供從事連鑄設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)、科研、管理和教學(xué)的人員閱讀參考。

1 連鑄結(jié)晶器鋼水凝固與熱量傳輸

1.1 結(jié)晶器熱量傳輸過(guò)程

1.1.1 鋼水凝固熱量釋放

1.1.2 結(jié)晶器鋼水熱量傳遞

1.1.3 熱量傳遞機(jī)構(gòu)

1.1.4 影響結(jié)晶器傳熱的因素

1.2 結(jié)晶器彎月面區(qū)鋼水凝固行為

1.2.1 結(jié)晶器鋼液彎月面形成

1.2.2 結(jié)晶器彎月面渣子行為

1.2.3 結(jié)晶器彎月面初生坯殼凝固鉤形成

1.2.4 結(jié)晶器彎月面區(qū)凝固坯殼振痕形成

1.2.5 包晶相變對(duì)凝固坯殼收縮的影響

1.3 結(jié)晶器凝固坯殼生長(zhǎng)

1.3.1 結(jié)晶器初生坯殼的凝固結(jié)構(gòu)

1.3.2 結(jié)晶器初生凝固坯殼均勻性

1.3.3 結(jié)晶器凝固坯殼生長(zhǎng)

1.4 結(jié)晶器鋼水凝固傳熱數(shù)學(xué)模型

1.4.1 結(jié)晶器凝固傳熱數(shù)學(xué)模擬概述

1.4.2 結(jié)晶器鑄坯溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模擬中幾個(gè)問(wèn)題處理

1.4.3 結(jié)晶器鋼水凝固傳熱數(shù)學(xué)模型

1.4.4 數(shù)學(xué)模型應(yīng)用

1.5 結(jié)晶器銅板溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型

1.5.1 解析結(jié)晶器銅板溫度場(chǎng)的意義

1.5.2 板坯結(jié)晶器的銅板導(dǎo)熱數(shù)學(xué)模型

1.5.3 結(jié)晶器銅板溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

2 連鑄板坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)

2.1 板坯結(jié)晶器的形式

2.2 板坯結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)

2.2.1 用于電動(dòng)機(jī)械式振動(dòng)的結(jié)晶器

2.2.2 用于液壓振動(dòng)的結(jié)晶器

2.3 板坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1 結(jié)晶器的長(zhǎng)度

2.3.2 結(jié)晶器的斷面尺寸和倒錐度

2.3.3 結(jié)晶器銅板的材質(zhì)

2.3.4 結(jié)晶器銅板的鍍層

2.3.5 結(jié)晶器銅板的厚度

2.3.6 結(jié)晶器銅板冷卻水量和流速

2.3.7 結(jié)晶器銅板水槽的分布

2.3.8 結(jié)晶器調(diào)寬力的計(jì)算

2.3.9 結(jié)晶器單邊調(diào)寬行程

2.4 板坯結(jié)晶器的裝配、調(diào)整和運(yùn)轉(zhuǎn)

2.4.1 結(jié)晶器使用前的檢查

2.4.2 結(jié)晶器的調(diào)整和對(duì)中

2.4.3 結(jié)晶器的準(zhǔn)備

2.4.4 開澆前的前提條件

2.4.5 結(jié)晶器的故障

參考文獻(xiàn)

3 連鑄方坯、圓坯、異形坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)

3.1 連鑄方坯（小方坯、大方坯）結(jié)晶器的設(shè)計(jì)

3.1.1 方坯結(jié)晶器的形式及技術(shù)要求

3.1.2 方坯結(jié)晶器斷面選取原則

3.1.3 方坯結(jié)晶器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1.4 方坯結(jié)晶器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1.5 方坯結(jié)晶器技術(shù)的發(fā)展

3.2 連鑄圓坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)

3.2.1 圓坯結(jié)晶器的形式及技術(shù)要求

3.2.2 圓坯結(jié)晶器的內(nèi)腔斷面選取原則

3.2.3 圓坯結(jié)晶器的主要參數(shù)

3.2.4 圓坯結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.3 連鑄異形坯結(jié)晶器的設(shè)計(jì)

3.3.1 異形坯結(jié)晶器的形式及技術(shù)要求

3.3.2 異形坯結(jié)晶器的內(nèi)腔斷面選取原則

3.3.3 異形坯結(jié)晶器的主要參數(shù)

3.3.4 異形坯結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

參考文獻(xiàn)

4 薄板坯連鑄結(jié)晶器設(shè)計(jì)

4.1 薄板坯連鑄結(jié)晶器的類型

4.2 漏斗形薄板坯連鑄結(jié)晶器的內(nèi)腔形狀設(shè)計(jì)原理

4.2.1 結(jié)晶器寬面設(shè)計(jì)

4.2.2 結(jié)晶器窄面設(shè)計(jì)

4.3 薄板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)腔工藝尺寸和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.3.1 結(jié)晶器內(nèi)腔工藝尺寸

4.3.2 背腔冷卻水通道形狀設(shè)計(jì)

4.3.3 銅板材質(zhì)的選擇

4.3.4 表面鍍層

4.3.5 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)

4.4 結(jié)晶器的維修

參考文獻(xiàn)

5　板坯連鑄結(jié)晶器制造與應(yīng)用

5.1 幾種典型結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

5.1.1 西馬克一德馬格機(jī)型

5.1.2 奧鋼聯(lián)機(jī)型

5.1.3 達(dá)涅利戴維機(jī)型

5.1.4 SPCO機(jī)型

5.2 結(jié)晶器材料的選擇與應(yīng)用

5.2.1 結(jié)晶器焊接件的材料選擇_

5.2.2 銅板母材材料的選擇與應(yīng)用

5.2.3 結(jié)晶器銅板表面處理的材料選擇與應(yīng)用

5.3 結(jié)晶器制造

5.3.1 結(jié)晶器焊接件制造方法

5.3.2 結(jié)晶器支撐框架制造

5.3.3 板坯連鑄結(jié)晶器水箱制造

5.3.4 結(jié)晶器銅板制造

5.3.5 結(jié)晶器調(diào)寬裝置制造

5.3.6 結(jié)晶器足輥制造

5.3.7 結(jié)晶器安裝

5.3.8 薄板坯結(jié)晶器制造

5.3.9 薄帶結(jié)晶器制造

5.3.1 0結(jié)晶器銅板表面處理

5.4 結(jié)晶器的應(yīng)用與維護(hù)

5.4.1 結(jié)晶器對(duì)中

5.4.2 結(jié)晶器在線檢查

5.4.3 結(jié)晶器銅板失效分析

5.4.4 夾緊裝置失效分析

5.4.5 調(diào)寬裝置失效分析

5.4.6銅板修復(fù)

5.4.7水箱修復(fù)

5.4.8結(jié)晶器足輥修復(fù)

參考文獻(xiàn)

6 方坯、圓坯和異形坯結(jié)晶器制造與應(yīng)用

6.1概述

6.2結(jié)晶器制造標(biāo)準(zhǔn)和材質(zhì)的選擇

6.2.1結(jié)晶器制造標(biāo)準(zhǔn)

6.2.2管式結(jié)晶器的材料和理化性能

6.3方坯和矩形坯結(jié)晶器的制造

6.3.1結(jié)晶器銅管結(jié)構(gòu)形式和尺寸公差

6.3.2銅管參數(shù)和材質(zhì)的選擇

6.3.3毛坯銅管的制造

6.3.4成形銅管的制造

6.3.5導(dǎo)流水套、外水套和足輥

6.3.6方坯和矩形坯結(jié)晶器的總成

6.4方坯結(jié)晶器的使用和維護(hù)

6.4.1連鑄方坯的質(zhì)量與結(jié)晶器的使用

6.4.2影響方坯結(jié)晶器銅管過(guò)鋼量的因素

6.4.3提高銅管過(guò)鋼量的措施

6.4.4銅管的修復(fù)

6.5矩形坯組合式結(jié)晶器的改造

6.5.1管式結(jié)晶器和組合式結(jié)晶器

6.5.2大斷面矩形坯結(jié)晶器的銅管

6.5.3大斷面矩形坯結(jié)晶器總成及應(yīng)用

6.6圓坯結(jié)晶器的制造與應(yīng)用

6.6.1圓坯結(jié)晶器銅管

6.6.2導(dǎo)流水套的制造與工藝

6.6.3圓坯結(jié)晶器總成

6.7異形坯結(jié)晶器的制造與應(yīng)用

6.7.1國(guó)內(nèi)的異形坯連鑄機(jī)

6.7.2異形坯結(jié)晶器

6.7.3異形坯結(jié)晶器的銅管

6.7.4異形坯管式結(jié)晶器的總成

6.8成品銅管的貯運(yùn)和保管

6.8.1質(zhì)量證明書

6.8.2銅管的包裝

6.8.3銅管的運(yùn)輸

6.8.4 銅管的儲(chǔ)存

參考文獻(xiàn)

7 結(jié)晶器操作

7.1 開澆操作

7.1.1 開澆前的準(zhǔn)備工作

7.1.2 結(jié)晶器、引錠頭的密封操作

7.1.3 手動(dòng)開澆操作

7.1.4 自動(dòng)開澆操作

7.1.5 開澆升速操作

7.2 正常澆鑄操作

7.2.1 保護(hù)渣操作

7.2.2 快換水口操作

7.2.3 快換中間包操作

7.2.4 異鋼種連澆操作

7.2.5 在線調(diào)寬操作

7.3 澆鑄結(jié)束操作

7.4 操作異常及對(duì)策

7.4.1 開澆自動(dòng)流鋼

7.4.2 中間包開澆后控制失靈

7.4.3 澆鑄過(guò)程中控流失靈

7.4.4 浸入式水口和座磚間隙漏鋼

7.4.5 中間包滑板漏鋼

7.4.6 浸入式水口穿、裂

7.4.7 水口逐漸堵塞

7.4.8 水口突然堵塞

7.4.9 結(jié)晶器漏鋼

7.4.1 0掛鋼、粘連和結(jié)冷鋼

7.4.1 l坯尾漏鋼

7.4.1 2結(jié)晶器下渣

7.4.1 3結(jié)晶器斷水

7.4.1 4結(jié)晶器振動(dòng)故障

8 結(jié)晶器振動(dòng)

8.1 概述

8.1.1 振動(dòng)的結(jié)晶器使連鑄生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化

8.1.2 結(jié)晶器振動(dòng)方式的發(fā)展

8.1.3 結(jié)晶器潤(rùn)滑

8.1.4 鑄坯表面振痕

……

9　結(jié)晶器鋼水流量控制及控流裝置的設(shè)計(jì)

10　連鑄結(jié)晶器內(nèi)流動(dòng)控制

11　連鑄保護(hù)渣

12　連鑄用結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)

13　結(jié)晶器專家系統(tǒng)

參考文獻(xiàn)2100433B