常规板坯连铸机结晶器技术(知识学习)
连铸连轧生产：结晶器
双锥度、多锥度甚至抛物线型锥度，以便更符合钢液凝固时体
积的变化规律，但是这种结晶器加工困难，使用并不普遍。
2.4.2 结晶器的重要参数
2 结晶器倒锥度
实际生产过程中要根据铸坯断面、拉速和钢的高温收缩率综 合选定合适的结晶器倒锥度，如果倒锥度选取过小，则坯壳与 结晶器铜板之间的气隙过大，可能导致铸坯变形，产生角部纵 裂纹等缺陷；如果倒锥度选取过大，会增加拉坯阻力，容易产 生横裂纹。
谢谢同学们！
对于板坯连铸机，目前都是采用宽度可调的结晶器。
2.4.1 结晶器的类型与构造
（3）多级结晶器：随着连铸技术的不断发展进步，连铸机 的拉速不断提高，出结晶器下口时坯壳的厚度越来越薄，为了 避免因坯壳厚度过薄导致漏钢等恶性事故，在结晶器下口安装 足辊、冷却板或冷却格栅，称为多级结晶器。
2.4.1 结晶器的类型与构造
1605
8
1702
1685
8.5
1803
1785
9
2007
1985
11ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.4.2 结晶器的重要参数
3 结晶器断面 （3）板坯结晶器
B 结晶器窄边，与结晶器的辊缝制度以及动态轻压下工艺密
切相关，不同连铸机差别很大，所以无法推荐普遍适用的计算
公式。对于具有全程动态轻压下连铸机，可以参考
250mm 300mm 400mm
2.4 结晶器
2.4.2 结晶器的重要参数
1 长度 作为一次冷却，结晶器长度是一个非常重要的参数，它是保 证连铸坯出结晶器时能否具有足够安全坯壳厚度的重要因素。 如果长度太短，出结晶器下口时铸坯厚度达不到安全厚度，容 易产生漏钢事故；如果长度太长，拉坯阻力大，加工也困难。 所以，确定结晶器长度的主要依据是铸坯出结晶器下口时的坯 壳最小安全厚度，具体计算过程如下：
板坯连铸机结晶器的设计及计算
油缸卸压后 ， 靠碟形弹簧的压力使窄边夹紧。 （ ６ ） 各种冷却水配管 结晶器冷却水及板坯二次冷却喷水配管， 通过振
动 台上 的平 面密封 使水路 自行接通 。 （ ７ ） 润滑及液 压
３ ６ ２ ０ １ ／ ｍ ｉ ｎ
５ ０ ５ １ ／ ｍ ｉ ｎ
大连华锐重工集团股份有限公 司设计研 究院
摘 要： 通过 一 系列说 明 、 计算 ， 概 述 了板 坯连 铸机结 晶器
张梁敬
辛
鑫
的型式 、 功能特点及设计 要点。
关键词： 板坯连铸 ； 结 晶器 ； 冷却水量 ； 调宽装置 ； 内腔尺寸
板整体拆除刨修。 水箱内设有供结晶器冷却用的水冷 通道 ， 在与背板贴合 的铜板表面上开有水槽 ， 连续铸 钢期 间与宽 面铜板 接触 的钢水 热量通 过 这些水 槽 中
流动 的冷 却水导走 。
ｌ 概 述
结晶器是连铸机 中的铸坯成型设备。其作用是
将连续 不断 地 注入其 内腔 的钢 液通过 水冷 铜壁 强制
冷却 ， 导出钢液的热量 ， 使之逐渐凝固成为具有所要 求 的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯 ，并使这种芯 部仍为液相的铸坯连续从结晶器下 口拉出，为其在 以后的二冷区域内完全凝固创造条件。文章围绕板 坯连铸机结晶器型式及功能予以阐述 ，并针对相关 应 用进行分 析计算 。
是通过长螺栓与内、 外弧水箱把合的， 在发生漏钢事 故或安装调整时操作方便 。用于冷却铸坯的喷水配 管分别安在内、外弧水箱 的底部通过喷嘴从两侧冷
却铸坯 。
（ ３ ） 左、 右窄边及窄边导向装置 左、 右窄边铜 板与背板把合后通 过卡板 与螺栓与 压板连在一起， 冷却水从窄面压板进出。与宽面铜板 样， 窄边铜 板也开有冷却水槽 对铜板进行 冷却 。
连铸圆坯结晶器
连铸机结晶器总成1、结晶器总成组合式结晶器由结晶器本体、支撑框架以及足锟等部件组成。
结晶器本体由4块铜板及支撑板组合而成，用螺栓连接为一体；支撑框架带有定位、固定装置和冷却水通道；足锟包括支架、锟子、轴承、水管和喷嘴等。
组合式结晶器可以配置液位检测装置、外置式电磁搅拌装置。
2、结晶器结构特点A、结晶器本体两块弧面铜板和两块侧面铜板组合成结晶器内腔，铜板上加工有若干冷却水槽（即水缝），用螺钉将铜板与支承板（也称为背板）连接。
支承板上设有冷却水通道，冷却水从振动台上的供水孔进入支撑框架再进入支承板，再通过支撑框架流回到振动台上的回水孔。
设计时，需要根据冷却水压强核算螺钉连接的受力及强度，并调整连接螺钉数量，直至满足要求。
一般情况下，两排螺钉之间布置5~6条水缝。
结晶器内腔角部的倒角一般采用早弧面和侧面铜板的结合部位垫有带45°斜面的铜质垫板形成；也有直接在侧面铜板上加工出倒斜角斜面的。
铜板厚度一般为45~50mm，主要取决于水缝深度和再加工要求。
可采用的材质有Cu—Ag和Cu—Cr—Zr。
如果连铸机拉速不高，相应铜板热面温度不超过250℃,可以采用Cu—Ag。
随着连铸技术发展和操作水平提高，连铸机拉速也相应提高，结晶器铜板有必要采用Cu—Cr—Zr合金，可以满足热面温度为350℃甚至更高的工况。
目前，国内方坯结晶器铜板次用Cu—Ag和Cu—Cr—Zr的都有，采用Cu—Cr—Zr的日趋增多。
为了提高结晶器使用寿命，铜板都会经过表面处理，即镀层。
典型的镀层材料有Cr、Ni、Ni—Fe、Ni—Co、Co—Ni。
Cr的硬度高，督促呢个化学稳定性好，但Cr与Cu的线膨胀系数差距较大，镀层结合力差，镀层易剥落。
Ni与Cu的结合力好，但其镀层硬度相对较低，高温耐磨性差。
现已很少采用单独镀Cr或Ni得铜板。
Ni—Fe、Ni—Co、Co—Ni都有硬度高、耐磨性好的特点，其中Ni—Fe的化学稳定性较差，其镀层韧性随着硬度增加会降低；Ni—Co的抗热交变性稍差；Co—Ni的材料成本较高。
连铸工艺与设备结晶器PPT学习教案
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4.2 结晶器的新形式新技术
热顶结晶器 ➢在结晶器弯月面区域镶嵌导热材料，以减少热流密度 ，延缓坯壳收缩，即热顶结晶器。 喷淋式结晶器 ➢喷淋式结晶器是将管式结晶器隔离水缝改为喷淋水冷 却，即由喷嘴喷出的喷淋水直接喷到结晶器铜管上实现 冷却。冷却效率高，有较显著的节水效果。
连铸工艺与设备结晶器
会计学
1
4.1 结晶器
结晶器是连铸机的关键部件。它的作用是： ➢在尽可能高的拉速下，保证出结晶器坯壳厚度，防 止拉漏； ➢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； ➢保证坯壳均匀稳定的生成，铸坯周边厚度均匀； ➢使钢液逐渐凝固成所需要规格、形状的坯壳； ➢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。
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4.1 结晶器形式和结构-构造
➢弧形结晶器(curved mold)用在全弧形和超低头型( 椭圆形)连铸机上。对弧形结晶器来说，两块侧面复 合板是平的，内外弧复合板做成弧形的。弧形结晶 器在导热性能方面不如直结晶器，且非金属夹杂物 上浮时，易在内弧侧1/4处集聚，夹杂物分布不均， 影响铸坯内部质量。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；弧形结晶器用在全弧形和椭 圆形连铸机上。所以，目前新建大型板坯连铸机多 采用直结晶器。
67～134kJ/kg。结晶器长度又较短，一般不超过1m
，在这样短的距离内要能带走大量的热量，要求它必
须具有良好的导热性能。若导热性能差，会使出结晶
器的铸坯坯壳变薄，为防止拉漏，只好降低拉速，因
此结晶器具有良好的导热性是实现高拉速的重要前提
；
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连铸知识概述技师教程(二)
第九章连铸知识概述9.1 连铸简介连铸即连续铸钢，就是将钢包内注入中间包，减压、稳压后不断地通过水冷结晶器，凝成坯壳后从结晶器下方出口连续拉出，经气雾/喷水冷却，全部凝固后切成定尺坯料的铸造工艺。
连铸成上启下的作用，其将合格的钢水转变定尺钢坯，为轧钢提供原料。
9.1.1 连铸原理金属凝固：在一定过冷度和结晶核心存在的条件下，液态中无规则的原子集团转变为按一定规则排列的固体结晶体的过程。
凝固需要两条件：过冷度、有结晶核心（形核粒子）。
过冷度越大，形核粒子越多，结晶过程越易进行。
连铸过程的热量传输：要将钢水的显热（从浇注温度到凝固点温度需放出的热量）和结晶潜热（在凝固点由液态转变为固态须放出的热量）释放到冷却介质中去。
热量的传导方式：传导、对流、辐射三中传热方式。
连铸工艺中的传热也就是以上三种方式。
9.1.2 连续铸钢的发展历史最早提出连续铸钢：1886年美国炼钢工程师B·Atha和1887年德国工程师R·M·Dlaelm。
并进行相关的工业性试验。
20世纪40年代试验开发。
20世纪50年代，连续铸钢开始步入工业生产。
20世纪60年代，弧形连铸机问世。
20世纪80年代，连续铸钢技术已经成熟，并得到大规模的应用。
马钢84年分别在二钢、三钢各建设1台小方坯连铸机起步，经过近18年的发展，三个炼钢厂实行了全连铸，现在马钢四个炼钢厂连铸坯产量达到1500万吨规模。
9.1.3 连铸坯质量9.1.3.1 铸坯质量表面急冷层：细等轴晶，中间枝状晶（比较发达）、中心等轴晶。
连铸坯轧出的钢材：屈服强度、抗拉强度、冲击韧性与模铸锭经开坯、轧制的钢材相当，甚至略有提高。
随着结晶器、结晶末端电磁搅拌、连铸坯轻压下技术的应用，连铸能生产几乎所有的钢种。
9.1.3.2连铸坯的压缩比对一般要求的板带材，连铸坯的压缩比4~6就可满足。
对特殊要求的板带材和表面缺陷敏感的钢种，连铸坯的压缩比要相应提高。
在保证一定压缩比的情况下，满足钢材性能要求，连铸坯的厚度减小，可减少轧制道次，提高轧制生产率，节约能源。
连铸结晶器相关技术
• 洁净钢生产重要组成环节
（保护浇注，中间包冶金）
• 高效连铸
• 铸坯质量在线监控 • 近终形连铸连轧
连铸结晶器技术
• 原理：结晶器钢水凝固传热
• 结晶器设计、参数优化与应用维护
• 操作：低温、恒速技术；异常及对策
• 结晶器振动控制 • 结晶器钢液流量控制及控流装置
连铸结晶器技术
• 漏钢报警发出后，漏钢预报系统向拉矫驱动系统发出
自动降速指令，拉矫驱动系统自动将拉坯速度降低为 0．1m／min，从而有效地防止漏钢事故的发生。
• 停浇操作
操作异常及对策
•
• •
注流失控
漏钢：开浇漏钢，注中漏钢，粘结漏钢 水口堵塞
•
结晶器设备故障
结晶器振动
1 、振动防止粘结的原理 粘结— 拉断— 填充— 受压— 愈合— 脱模 （上振） （下振）
※负滑脱：拉坯时MD下振速度有一段时间大于拉速，坯壳 相对于MD产生向上的运动。
2 、振动的作用：
防止铸坯粘结拉裂漏钢
有利于保护渣渗入，改善润滑，改善铸坯表面质量
结晶器振动波形与参数优化
• 非正弦振动:非正弦振动通过增加上振时间缩短
下振时间，以缩小结晶器向上振动速度与拉坯 速度差，且增加保护渣的渗入，来防止粘结和 改善润滑。 • 非正弦振动具有增加保护渣用量、改善结晶器 润滑、减轻铸坯表面振痕、减小坯壳的拉应力、 减小粘结性漏钢等作用
坯壳的不均匀性是大部分表面缺陷的起源
结晶器设计、参数优化与应用维护
按形状：
• 板坯 • 方坯、圆坯 • 薄板坯
按结构：
• 套管式结晶器、 • 可调宽度结晶器
MD性能要求：
(1)良好的导热性； (2)结构刚性要好； (3)装拆和调整方便； (4)工作寿命长； (5)振动时惯性力要小。
连铸工艺知识点总结
连铸工艺知识点总结一、概述连铸是指在一台设备上同时进行浇铸和凝固过程的一种工艺。
它可以大幅度提高生产效率，减少材料浪费，提高产品质量。
在现代工业中，连铸工艺已经被广泛应用于钢铁、铝、铜等金属的生产中，成为了重要的生产工艺之一。
二、连铸的原理连铸的基本原理是利用连铸机，在一个连续的过程中，将金属液直接浇注至坯料模具中，然后通过顺序凝固、切割、堆垛等工序，最终产生坯料产品。
整个连铸过程中，金属液会先经过结晶器的处理，实现坯料的凝固，在这个过程中，还会进行一系列的拉伸、抽拉和冷却等操作，使得坯料的形状和尺寸得以控制和稳定。
三、连铸的优势1. 提高生产效率：相对于传统浇铸工艺，连铸可以大幅度提高生产效率。
因为它可以在同一个设备上连续进行浇铸和凝固过程，减少了生产过程中的空闲时间，从而实现了生产效率的提升。
2. 减少材料浪费：连铸工艺可以减少金属的二次加工过程，大大减少了金属的浪费，减少了材料的消耗，同时也减少了对环境的污染。
3. 提高产品质量：由于连铸工艺可以控制金属的凝固过程，使得坯料的材料结构更加均匀，从而提高了产品的质量。
4. 节省能源：相对于传统的浇铸工艺，连铸工艺可以在生产过程中更好地利用能源，降低能源的消耗。
四、连铸的工艺流程1. 铸坯模具的准备：连铸的第一步是准备好适用于连铸工艺的铸坯模具，通常采用的是一种特殊的铸坯模具，可以确保坯料的形状和尺寸的准确度。
2. 结晶器处理：在连铸的过程中，金属液会通过结晶器进行处理，实现坯料的凝固。
3. 拉伸、抽拉和冷却：在结晶器处理完后，金属液会经过一系列的拉伸、抽拉和冷却等操作，以控制坯料的形状和尺寸。
4. 切割和堆垛：最后，坯料会被切割为所需的尺寸，然后进行堆垛，完成整个连铸工艺的过程。
五、连铸的应用领域1. 钢铁生产：连铸工艺在钢铁生产中得到了广泛的应用，可以高效地生产出各种规格的钢铁坯料。
2. 铝合金生产：在铝合金生产中，连铸工艺可以提高产品质量，降低生产成本。
常规板坯连铸机结晶器技术
常规板坯连铸机结晶器技术【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2006-12-0711-07杨拉道刘洪王永洪刘赵卫邢彩萍田松林 (西安重型机械研究所)结晶器是连铸机中的铸坯成型设备, 是连铸机的核心设备之一。
其作用是将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制冷却,导出钢液的热量,使之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯,并使这种芯部仍为液相的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出.为其在以后的二冷区域内完全凝固创造条件。
在钢水注入结晶器逐渐形成一定厚度坯壳的凝固过程中.结晶器一直承受着钢水静压力、摩檫力、钢水热量的传递等诸多因素引起的的影响.使结晶器同时处于机械应力和热应力的综合作用之下.工作条件极为恶劣.在此恶劣条件下结晶器长时间地工作.其使用状况直接关系到连铸机的性能.并与铸坯的质量与产量密切相关。
因此.除了规范生产操作、选择合适的保护渣和避免机械损伤外.合理的设计是保证铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的基础和关键。
板坯连铸机一般采用四壁组合式（亦称板式）结晶器.也有一个结晶器浇多流铸坯的插装式结构。
结晶器主要参数的确定1 结晶器长度H结晶器长度主要根据结晶器出口的坯壳最小厚度确定。
若坯壳过薄.铸坯就会出现鼓肚变形.对于板坯连铸机.要求坯壳厚度大于10～15mm。
结晶器长度也可按下式进行核算：H=(δ/K)2Vc＋S1＋S2 (mm)式中δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度.mmK——凝固系数.一般取K=18～22 mm/min0.5Vc——拉速.mm/minS1——结晶器铜板顶面至液面的距离.多取S1=100 mmS2——安全余量.S=50～100 mm对常规板坯连铸机可参考下述经验：当浇铸速度≤2.0m/min时.结晶器长度可采用900～950mm。
当浇铸速度2.0～3.0m/min时.结晶器长度可采用950～1100mm。
当浇铸速度≥3.0m/min时.结晶器长度可采用1100～1200mm。
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常规板坯连铸机结晶器技术
【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2006-12-07
11-07
杨拉道刘洪王永洪刘赵卫邢彩萍田松林 (西安重型机械研究所)
结晶器是连铸机中的铸坯成型设备, 是连铸机的核心设备之一。
其作用
是将连续不断地注入其内腔的钢液通过水冷铜壁强制冷却,导出钢液的热量,使
之逐渐凝固成为具有所要求的断面形状和一定坯壳厚度的铸坯,并使这种芯部
仍为液相的铸坯连续不断地从结晶器下口拉出.为其在以后的二冷区域内完全
凝固创造条件。
在钢水注入结晶器逐渐形成一定厚度坯壳的凝固过程中.结晶器
一直承受着钢水静压力、摩檫力、钢水热量的传递等诸多因素引起的的影响.
使结晶器同时处于机械应力和热应力的综合作用之下.工作条件极为恶劣.在此
恶劣条件下结晶器长时间地工作.其使用状况直接关系到连铸机的性能.并与铸
坯的质量与产量密切相关。
因此.除了规范生产操作、选择合适的保护渣和避免
机械损伤外.合理的设计是保证铸坯质量、减小溢漏率、提高其使用寿命的基础
和关键。
板坯连铸机一般采用四壁组合式（亦称板式）结晶器.也有一个结晶器
浇多流铸坯的插装式结构。
结晶器主要参数的确定
1 结晶器长度H
结晶器长度主要根据结晶器出口的坯壳最小厚度确定。
若坯壳过薄.铸
坯就会出现鼓肚变形.对于板坯连铸机.要求坯壳厚度大于10～15mm。
结晶器长
度也可按下式进行核算：
H=(δ/K)2Vc＋S1＋S2 (mm)
式中δ——结晶器出口处坯壳的最小厚度.mm
K——凝固系数.一般取K=18～22 mm/min0.5
Vc——拉速.mm/min
S1——结晶器铜板顶面至液面的距离.多取S1=100 mm
S2——安全余量.S=50～100 mm
对常规板坯连铸机可参考下述经验：
当浇铸速度≤2.0m/min时.结晶器长度可采用900～950mm。
当浇铸速度2.0～3.0m/min时.结晶器长度可采用950～1100mm。
当浇铸速度≥3.0m/min时.结晶器长度可采用1100～1200mm。
2 结晶器铜板厚度h
铜板厚度的确定是依据热量传热原理和高温下的使用性能.具体说.与铜板材质、镀层、机械性能、拉速、冷却水量的大小和分布等有关。
研究表明.拉速高.铜板应随之减薄；反之.拉速低.铜板应随之增厚。
在考虑上述诸多因素后.铜板的厚度可由下式确定：
h=hm+Δm+δm (mm)
式中 hm——铜板冷却水槽深度.mm
Δm——铜板加工余量.一般取Δm=10～15mm
δm——铜板最终的有效厚度.一般取δm=10mm
3 结晶器内腔最大宽度Amax
Amax=1.025×Bmax (mm)
式中 Bmax——板坯最大名义宽度.mm
4 宽边铜板最大宽度Cumax
Cumax=Amax+2h+(100～150) (mm)
5 无轻压下时.窄边铜板上、下口尺寸Zs、Zx
Zs=1.025×D+2 (mm)
Zx=1.019×D+2 (mm)
式中 D——板坯名义厚度.mm
如果考虑了凝固末端轻压下.则应再增加3～4mm。
另外.有的用户还要
求按照自己的经验进行确定.这时须尊重用户意见。
6 单边调宽行程Sd
Sd=( Amax－Bmin)/2+(30～50) (mm)
式中 Bmin——为板坯最小名义宽度.mm。
7 当用户无特殊要求时.生产当中结晶器下、上口尺寸Ax、As的确定
Ax=(1.010～1.012)×B (mm)
As= Ax×(1+Δ×H) (mm)
式中 B——板坯名义宽度.mm
Δ——结晶器锥度.一般取0.9%/m左右
H——结晶器长度.m
图1为结晶器上、下口尺寸示意图。
图1 结晶器上下口尺寸
8 结晶器夹紧力的计算
每个结晶器有4组夹紧弹簧.上方两组.下方两组.其夹紧力为：
FS1=1.5×ΣPA
FS2=1.5×ΣPB
式中 FS1——结晶器上口每个夹紧装置的夹紧力.mm
FS2——结晶器下口每个夹紧装置的夹紧力.mm
ΣPA——钢水静压力和内弧水箱移动所产生的摩擦力在上方的作用
力.kN
ΣPA——钢水静压力和内弧水箱移动所产生的摩擦力在下方的作用
力.kN
夹紧装置结构形式可采用弹簧夹紧、液压缸松开的方式.也可采用全液压夹紧方式。
9热态板坯由宽调窄时的推力
结晶器推力计算时.可参考《板坯连铸机设计与计算》一书.主要考虑下列因素：
（1）铸坯变窄时的推力。
（2）结晶器窄边钢水静压力。
（3）宽窄边铜板因弹簧夹紧引起的摩擦力。
（4）沿铸造方向窄边和铸坯之间的摩擦阻力。
10 结晶器下口与引锭头之间的间隙
引锭进入结晶器后.结晶器下口宽度与引锭头宽度之间的间隙为4～9mm
引锭进入结晶器后.结晶器下口厚度与引锭头厚度之间的间隙为4～5mm
结晶器的优化问题
1 结晶器铜板材质
结晶器铜板设计是结晶器设计的最重要环节。
铜板的导热效果及寿命主要与铜板的材质、热面镀层、结晶器冷却水水量、结晶器与足辊及二次冷却区的对弧精度有关.除此之外.合理的结构设计显得更为重要。