结晶器设计计算
精心整理
通过结晶器的热流量
通过结晶器放出热流，可用下列计算
Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}（3.1）
式中：Q：结晶器钢水放出的热量，kj/min；
L：结晶器横截面周长，4.012m；
E：出结晶器坯壳厚度，0.012m；
V：拉速，2.2m/min；
P：钢水密度，7.4×10⒊kj/kg·℃；
由此可得：Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}
=62218kj/min
结晶器水缝面积计算
结晶器的水缝面积与单位水流量（冷却强度）铸坯尺寸的大小以及冷却水流速有关，结晶器水缝面积可用下式计算：
F=QkS×106/（3600V）（mm2）（3.2）
式中：Qk：单位水流量m3/n·m，经验值取100-500m3/n·m；取100m3/n·m。
S：结晶器周边长度，4×120×103m；
V：冷却水流速，取6-10m/s，实际取8m/s；
即结晶器水缝面积为：
F+QkS×106/（3600v）=1.67×103mm3
3.5结晶器的冷却系统
为使结晶器壁有较高的导热系数，在铜壁与冷却水之间不能产生水垢
和沉淀物。由于结晶器的热负荷很高，接触结晶器壁的冷却水有时会达到汽化的温度。为了防止出现水垢，水必须经过软化处理或脱盐处理[9]。
结晶器内冷却水的流量，一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。经过净化及软处理的水一般都是循环使用。采用封闭式供水系统。充分利用回水系压有利于节能。
3.5.1结晶器的倒锥度
钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙，通常是将结晶器作成倒锥度，后者定义为：
△ =（S上—S下）/S上×L（3.3）
式中：△：结晶器的倒锥度%/m； 精心整理
S上，S下：结晶器的上边口，下边口长；
L：结晶器长度。
倒锥度取值不能太小，也不能太大。过小则作用不大，过大则增大了拉坯阻力，甚至卡钢而不能出坯[9]。高碳钢的收缩量大，所以须用较大的倒锥度[7]。高速拉坯时，应采用较小的倒锥度。在此设计中，倒锥度可取0.96%/m，为了不致产生太大的拉坯阻力。实际的倒锥度略小于上述值，约为0.4-0.8%/m。
3.5.2结晶器冷却水量的计算
单位时间内通过结晶器冷却水缝（水槽）的水量对结晶器钢水热量传递和坯壳凝固有重要的参数影响。结晶器冷切水量计算方法有：
结晶器热平衡法
假定结晶器钢水热量全部由冷却水带走，则结晶器钢水凝固放出的热量与冷却水带走的相等，即：
Q=W×C×△Q（3.4）
则W=Q/（△Q）
式中：Q：结晶器内的钢水凝固放出热量，2218kj/min；
W：结晶器全部水量，L/min；
C：水的比热容，4.2kj/kg×℃；
△Q：结晶器进出水量温度差6℃
即W=Q/（△Q）=2468L/min
（1） 从保证水缝内冷却水流速>6m/s来求结晶器水量得：
W1：36×S×V/10000（m3/h）（3.5）
式中：S：水缝面积，1.67×103mm2
W1：冷却水量，m3/h；
V：冷却水流速，8m/s。
即；W=Q/（△Q）=2468L/min=48.1m3/h=801L/min。
3.6结晶器的重要参数
针对小方坯连铸机，结晶器设计为弧形结晶器，因为拉坯速度较高，结晶器的长度定为900毫米。结晶器的材质查阅有关资料后，我们考虑到结晶器的热疲劳寿命，决定采用铜铬合金（含Gr0.5-0.9）。 精心整理
3.6.1结晶器的构造
结晶器的结构如图所示，其内管为冷拔异性无缝钢管。外面套有刚制外壳，钢管与铜套之间有约7毫米的缝隙通以冷却水，即冷却水缝。钢管与铜套制成弧形。铜管的上口通过法兰用螺钉固定在钢制外壳上。如图4-4所示，铜管的下口一般为自由端，允许热胀冷缩；但上下口都必须密封，防止漏水。结晶器外套是圆桶形的。外套中部有底脚板，将结晶器固定在振动框加上。
结晶器铜板壁厚为10-15毫米磨损后可加工修复。但最薄不能小于3-6毫米。考虑到铸坯的热胀冷缩，在铜壁的角度应有一定的圆角过滤。
3.6.2结晶器的断面尺寸
冷态铸坯的断面尺寸称为公称尺寸，结晶器的断面尺寸应根据公称尺寸（120×120mm）来定。结晶器的内腔断面尺寸比铸坯尺寸略大些。
通常是根据经验公式来确定结晶器断面尺寸。我们考虑以下公式，确定了方坯结晶器内腔尺寸厚度和宽度尺寸：
Df=（1+2.5%）Do=（1+2.5%）×120=123（3.6）
Bf=（1+2.5%）Bo=（1+2.5%）×120=123（3.7）
管式结晶器内腔应有合适的圆角半径。铸坯断面120*120mm2，参考有关公式，圆角半径为8毫米。
3.6.3结晶器长度
确定结晶器长度的主要依据是出结晶器下口时的坯壳厚度。若坯壳过薄。铸坯就会出现鼓肚现象，甚至拉漏。对于120×120mm方坯而言，出结晶器时铸坯坯壳厚度为8-10mm，根据现在大多数钢厂铸机的新倾向。结晶器长度确定为900mm。目的是与高速拉相配合。理论计算标明，结晶器热量的50%是上部导出的结晶器下部只是起支撑作用，因而过长的结晶器无益于坯壳的增厚，所以没有必要选用过长的结晶器。结晶器长度因而决定用900mm。
3.6.4水缝面积
结晶器水缝总面积通常根据下式计算：
Q结=360FV/1000（3.8）
则F=10000Q结/36V
式中Q:结晶器的耗水量，3m/h；
F:水缝总面积，2mm；
V:水缝内冷却水的流速，m/s。 精心整理
方坯结晶器水流速确定为6m/s。结晶器冷却水量也是根据经验，按结晶器周边长度计算。对于本次设计的小方坯连铸机结晶器而言，周边供水量约为2.0-3.0L/min·mm。冷却水进水压力为0.39-0.9Mpa，结晶器进出水温度为3-8度。
冷却器设计
1
摘要
设计了一种新型的液态金属冷却定向凝固设备，可以实现高温合金的熔炼、高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC)定向凝固工艺。并对设备的炉体结构、抽拉系统、加热系统，液态金属冷却系统。
关键词：液态金属冷却；定向凝同；温度梯度 2
ABSTRACT
This paper presents a new type of directionaI solidification
equipment，which can implement superalloy smelting．high rate
solidification(HRS)and Liquid etaI cooling(LMC) directionaI
solidification process．Moreover，the furnace structure。withdrawing
systems，mould heating systems，liquid metaI cooling system and baffle
of this equipment．
Key words：liquid metal cooling；directionaI solidification；temperature gradient
3 第一章 引言
1.1
结晶器简介
结晶器是用于结晶操作的设备。结晶器的类型很多，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。
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。
结晶器的原理
结晶器的原理
结晶器是一种常见的实验设备，用于从溶液中分离出晶体。它的原理基于溶解度和结晶过程的物理化学规律。在结晶器中，溶液中的溶质随着溶剂的挥发逐渐饱和，导致溶质逐渐凝结成晶体，从而实现了分离的目的。
首先，溶液中的溶质在溶剂中的溶解度是一个关键因素。溶解度取决于溶质和溶剂的性质，温度和压力等因素。当溶质在溶剂中的溶解度达到饱和状态时，就会出现过饱和现象，这时溶质会开始凝结成晶体。
其次，结晶器中的温度控制也是至关重要的。通常情况下，通过控制结晶器的温度，使溶剂逐渐挥发，从而导致溶质逐渐饱和并凝结成晶体。温度的控制可以影响结晶速率和晶体的质量，因此在实验过程中需要精确控制温度。
此外，结晶器的设计也对结晶过程有着重要影响。结晶器通常采用圆底烧瓶或结晶皿等容器，通过表面积和形状的设计来影响溶剂的挥发速率和晶体的形成。合适的结晶器设计可以提高结晶效率和晶体的纯度。
总的来说，结晶器的原理是通过控制溶质在溶剂中的溶解度和温度，以及结晶器的设计，实现溶质从溶液中凝结成晶体的过程。这一原理在化学、生物、药物等领域都有着广泛的应用，是一种重要的分离和纯化技术。
结晶器的原理虽然看似简单，但在实际操作中需要注意许多细节。例如，在控制温度时需要避免温度波动，以免影响结晶过程；在结晶器的设计中需要考虑溶剂的挥发速率和晶体的收集等因素。只有充分理解结晶器的原理，并在实验操作中严格控制各项条件，才能获得理想的结晶效果。
总之，结晶器作为一种重要的分离和纯化技术，其原理基于溶解度和结晶过程的物理化学规律。通过控制溶质在溶剂中的溶解度和温度，以及结晶器的设计，可以实现溶质从溶液中凝结成晶体的目的。在实际操作中，需要注意各项条件的控制，以获得理想的结晶效果。
冷冻法NP复合肥中结晶器制冷系统的设计
冷冻法 NP复合肥中结晶器制冷系统的设计
摘要NP复合肥相较于传统的化肥而言是目前国内使用最广泛的一种肥料，其中低温冷冻法生产的硝酸磷肥是NP复合肥中性能最为优异的一种。该生产工艺的核心设备是一套结合了低温冷冻系统的结晶器，冷冻系统的设计直接关系到系统的投资和装置能耗水平，本文通过对传统制冷系统分析，提出了新型多级制冷系统串联控制的先进工艺方案，虽然整个系统的复杂性略有提高，但是制冷系统的设备投资大幅降低，同时也设计出了一套适用于多种复杂生产工况的制冷负荷调整方案，使得整个结晶过程能耗得到了大幅的降低。
关键词NP复核肥 结晶器 制冷系统
１ 冷冻法NP复合肥概述
采用冷冻法工艺生产的硝酸磷肥作为一种高品质的NP复合肥，在我国市场前景广阔，目前对于NP复合肥的主要生产路线有两种，一种是在造粒过程中将含有氮和磷的基础料浆直接掺混造粒得到，这种方式生产的NP肥由于组成控制不均，所以肥效上有所欠缺，另一种是通过硝酸酸解磷矿反应生成含氮磷两种元素的化合物，这种复合肥从分子角度就是含有氮、磷两种元素的均匀结构，肥效远好于第一种。本文介绍的硝酸冷冻法硝酸磷肥生产工艺就是属于第二种方法，冷冻法硝酸磷肥是世界上使用得最早、用得最多、生产能力最大的一种方法，其典型代表是挪威的NorskHydro工艺［1］。我国的山西化肥厂采用的是该工艺。该工艺方法包括酸解、结晶、中和蒸发等工序。生产过程中主要反映反应方程式如图1所示[2]。
图1 硝酸磷肥生产工艺主反应方程式 酸解过程主反应：
中和过程主反应：
冷冻法硝酸磷肥工艺中核心工序即为冷冻结晶工序，将硝酸和磷矿反应后的反应液过滤除杂后在低温冷冻系统加持下的结晶器中进行结晶操作，分离出磷矿中钙离子酸解形成的硝酸钙，冷却的温度越低，硝酸钙分离得越完全，分解液体中残留的钙离子就越少，最终结晶母液形成的成品中不溶性磷酸二钙的含量就越少，从而使磷的水溶率提高。
在整个冷冻法硝酸磷肥生产工艺中，影响磷肥产能，能耗以及产品质量的主要因素有以下两点，首先是酸解过程中酸不溶物的处理，由于磷矿粉开采，运输的等环节中会有大量不参加反应杂质的混入，这会给后续酸解过程中酸不溶物的分离处理带来极大的挑战，如何能够尽可能的分离处理酸不溶物，直接影响到了生产线的平稳性和最终硝酸磷肥产品的质量；其次是结晶器的结晶过程，由于冷冻法硝酸磷肥生产过程中不同工况生产负荷变化较大，这就使得为结晶器冷量的氨冷冻系统能够适应大范围工况调整变化的要求，能够在最低能耗的操作条件下平稳的进行生产。本文主要针对第二点冷冻系统进行了重新设计和优化，从而降低了整个硝酸磷肥生产过程中能耗和投资。
连铸浸入式水口、塞棒设计
实用文档
文案大全 连铸结晶器是连铸机的关键部件之一，它的形状与尺寸，直接关系到浸入式水口和塞棒的设计。在连铸耐火材料生产厂，在设计浸入式水口和塞棒时，往往要根据连铸结晶器的形状、大小和长度，确定浸入式水口插入结晶器部分的直径和长度；确定出钢口的数量、形状和尺寸。还要根据结晶器振幅大小、渣线层厚度和双渣线操作位置确定浸入式水口的渣线位置和长度。
为了控制浸入式水口进入结晶器的钢水流量，还要确定浸入式水口的碗部（水口窝）形状和与其匹配的塞棒棒头。最后还要根据钢厂连铸浇注的钢种、钢水处理的方式和连浇时间，确定浸入式水口和塞棒的材质。
浸入式水口的设计
1 浸入式水口碗部
浸入式水口碗部，如图1，A和B所示。浸入式水口头部的外部形状有两种形式：图1-A为圆锥体；图1-B为圆柱体与圆锥体的组合。
为了叙述方便：命名φA为水口圆锥体或圆柱体上口面外径，即浸入式水口头部的外形尺寸，φB为碗部的开口度，φC为碗部圆弧与水口流钢中孔相切处的直径，该直线称为喉线，φD为水口圆锥体终端外径，R为水口碗部圆弧半径，h为圆锥体高度，h1为喉线深度，h2为水口碗部圆柱体高度，h为水口圆柱体与圆锥体的总高度。
图1 浸入式水口示意图
对于大多数连铸耐火材料厂而言，要运用水力学模型和复杂的数学计算来设计浸入式水口，是一件非常困难的事。因此，在浸入式水口的设计过程中，使用实践经验很重要，也很有效。
作者认为浸入式水口碗部的基本尺寸，源于水口流钢中孔的直径，一切从它开始。首先要根据钢厂钢包的实际容量、中间包容量和流数、连浇炉数和单炉浇注时间等诸多因素，确定水口流钢中孔的直径φC。在国内，大圆坯和板坯连铸所用的浸入式水口流钢中孔的直径φC，大多在50～85mm之间，其他类型为50～30mm，小方坯连铸则更小。 实用文档
文案大全
浸入式水口的喉线深度h1，无论流钢中孔的直径φC值在什麽范围，除小方坯连铸外，其喉线深度一般均在40～60mm之间。确定了水口的喉线深度，也就确定了浸入式水口碗部上口的基准面。
DTB结晶器
工艺设计要点
工艺设计要点之九：罐式容器
1。液体罐通常是卧式的，气液分离罐通常是立式的。
2。适宜的长度/直径比为3，范围在2.5 ~ 5。
3。半充满回流罐的停留时间为5 分钟；
气液分离罐进料到另一个塔之间的设计停留时间为5 ~ 10 分钟。
4。炉前进料罐的停留时间最好是30 分钟。
5。压缩机前气液分离罐的设计停留时间应该为每分钟液体体积通量的10 倍。
6。液液分离器的设计停留时间应该维持沉降速度为0.85 ~ 1.3 mm/s
7。气液分离罐中气体临界速度 = 0.048 (液体密度/气体密度-1)0.5
密度为kg/m3，临界速度为m/s
8。除沫器中丝网层厚度通常为150 mm。
9。对于正压分离系统，丝网层之前的分离空间为150～450 mm，
丝网层之后的分离空间为300 mm。
工艺设计要点之十：蒸发器
1、最常见的类型是垂直长管自然或强制循环蒸发器。
管径在19～63 mm之间，管长在3.6～9.1 m之间。
2、强制循环速度一般在4.5～6 m/s范围内。
3、溶液沸点温度升高(BoilingPointRise或B.P.Elevation)
是由于溶液中存在不挥发溶质的作用，
而导致溶液温度与饱和蒸汽温度的差别。
4、当BPR大于4 oC时，较经济的做法是采用4～6 效串联蒸发器设计。
温差愈小，采用取决于蒸汽消耗成本的串联设计，其经济效果愈加明显。
5、增加多效之间的蒸汽压力，可以采用喷射器(20～30%效率)，
或者机械压缩机(70～75%效率)。
工艺设计要点之十一：过滤器
1。通常依据实验室真空滤叶试验的形成滤饼时间来分类的，
0.1～10 cm/s为快速；
0.1～10 cm/min为中速；
0.1～10 cm/hr为慢速；
2。如果5分钟之内不能形成3 mm厚的滤饼，则不应采用连续过滤方法。
3。对于需要快速过滤的场合，最好选择带卸料、顶加料的转鼓过滤机和加压式离心过滤机。
板坯连铸机结晶器研究课件
-I- 摘 要
结晶器是钢坯连续铸造的关键设备，其设计和制造的优劣直接影响到连铸生产的正常与稳定。本文就目前连铸结晶器采用的铜板材料及铜板材料表面处理技术的发展现状进行了总结和分析。指出针对板坯结晶器窄面铜板易高温变形、磨损的情况，采用高强度、高导热率的弥散强化铜材料，进而延长结晶器的维修周期，提高生产效率。同时针对现有结晶器铜板表面改性技术的优缺点，发展新型合金涂、镀层技术，进一步提高涂、镀层的硬度，耐磨和耐腐蚀性能。目前结晶器铜板表面处理的几种方法：电镀法、热喷涂法、化学热处理法以及具有潜在发展前景的激光熔覆法。激光熔覆法由于具有清洁无污染，成品率高以及性价比高等特点，具有广阔的发展和应用空间。而且，通过优化熔覆工艺参数，设计合理的熔覆材料体系，能够形成与铜板呈冶金结合的优良抗热耐磨复合涂层，从而显著提高结晶器的使用寿命。
关键词：结晶器；化学热处理；激光熔覆；铜板 -II- Abstract
The progress of mould plates was reviewed in continuous casting. The techniques such a
solution or aging or forming or fine crystal and their combination were an effect tiveme thod which
benefit for high conductivity and high strengthen of copper base alloy. Copper base composite maerial
through dispersion technique and composite hardening and surface strengthening have more promising
连续冷却结晶工艺技术
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连续冷却结晶工艺技术
作者：曹芳利
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第08期
摘 要：连续冷却结晶技术采用“冷却结晶器+外循环冷却器”的方式，有效提高了冷却介质的利用率，降低冷却能耗，大幅改善晶体质量，获得粒度较大且粒度分布均匀的晶体产品。
关键词：连续冷却结晶；工业技术
随着近年来对各类化工产品质量控制要求的提高，工业结晶技术越来越引起广泛重视。在众多的化工产品中，约有超过90%的化工产品及中间产品为结晶产品，而通过冷却结晶方法获得的产品更占到结晶产品的半数以上。然而，国内生产厂家的结晶工艺仍以古老的间歇结晶方式为主，间歇结晶方式效率低下、自动化程度低、产品质量差、人工成本极高且占地过大，使得生产企业负担重重。在目前市场低迷、人工成本过高的趋势下，生产企业寻求高水平/高效率的新型、连续化的冷却工艺迫在眉睫。
1 冷却结晶技术概述
1.1 间歇结晶工艺简介
间歇结晶工艺一般采用多釜并联间歇操做。间歇冷却结晶过程适用于小规模生产，其结晶过程简单，结晶过程中变换操作工艺条件、开车、停车一般比较容易，易改变品种和牌号，结晶生产灵活性较大。但间歇结晶过程批次差距大，不易全部实现自动化控制，从而导致产品质量稳定性差，产品规格难以控制；随工业化规模不断扩大，所需工艺设备和人工操作成本都大大增加，而且由于人工操作不稳定因素的影响，容易造成晶体产品纯度不稳定，粒度分布不均匀，产品聚结严重，批次间差异大，导致分离、洗涤及干燥难度增大，影响最终产品的质量和生产成本。
1.2 连续结晶工艺简介
目前，规模较大的化工产品生产均采用连续结晶方式，连续结晶主要设备包括进料泵、结晶器、换热器、循环泵、晶浆罐、出料泵、离心机和管道连接装置等。安装时一般将进料泵安装在低位，结晶器放置在高处，结晶器与换热器及循环泵形成一循环管路，对物料进行换热，使晶体析出；晶浆罐和离心机梯次配置，减少出料泵的数量，以减轻对晶体的破坏。
结晶器液位控制系统的设计与实现
第１９卷第３期 ２００２年６月 控制理论与应用 Ｃ０ＮＴＲＯＬ ＴＨＥＯＲＹ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ Ｖ０１．１９ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２００２
Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：ｌ０００—８１５２（２０ｏ２）０３—０４０７—０４
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｍｏｕｌｄ Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ
ＧＵＯ Ｇｅ ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ ａｎｄ ＣＨＡＩ Ｔｉａｎｙｏｕ２
（１．ＣｏＵｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃｓ ａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｎｎｇ，ＧａｎｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’Ｌａｎｚｈｏｕ，７３００５０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ２ ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ．ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ‘Ｓｈｅｎｙａｎｇ．１１０００６，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｉｍｐｌｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｍｏｕｌｄ ｌｅｖｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｃｏｎｓｉｓｔｅｓ ｏｆ ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｆｏｒ
ｓｌｉｄｉｎｇ ｖａｌｖｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｏｄｅｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｎｅｒ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ，ａ ｆｅｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｕｎｄｉｓｈ ｗｅｉｇｈ［ｃｏｎ— ｔｒｏｌｌｅｒａｎｄ ａｍｏｕｌｄｌｅｖｅｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏＨｅｒ．Ｉｔｓ ａｃｃｕｒａｃｙａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｐｒａｃｔｉｃ￣ｕｓｅｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｂｙ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｏｎ－ｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｏｕｌｄ ｌｅｖｅｌ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｃａｓｃａｄｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｆｕｚｚｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ
结晶器断面尺寸及锥度设计
２００８年第３期（总１２３期）
结晶器断面尺寸及锥度设计 程志刚 （１．一重集团大连设计研究院Ｔ程师，辽宁大连１ １６６００） 摘要：结晶器是连铸机中一个非常关键的设备，结晶器的断面尺寸和锥度是结晶器设计中最重要的参 数。它直接影响结晶器的结构尺寸、铸坯的形状和铸坯质量，甚至直接影响铸机能否顺利生产。 关键词：连铸机；结晶器；断面尺寸；锥度设计 中图分类号：ＴＦ３４１．６文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３—３３５５（２００８）０３—００１４—０２ Ｍｏｕｌｄ Ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＆Ｔａｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｈｅｎｇ Ｚｈｉｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｕｌｄ ｉｓ ａ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｅａｓｔｅｒｓ．Ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｔａｐｅｒ ａｒｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｕｌｄ．Ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｕｌｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｅａｓｔ ｓｌａｂｓ ａｎｄ ｅｖｅｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｅａｓｔｅｒ；ｍｏｕｌｄ；ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ；ｔａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎ
在连铸机生产中，结晶器起着至关重要的作 用。在钢水注入结晶器并逐渐形成一定厚度坯壳 的凝固过程中，结晶器始终承受着钢水的静压 力、铸坯坯壳的摩擦力、钢水热量传递过程中的 热应力，因此在结晶器宽度调整过程中，都会产 生断面形状尺寸的变化，直接影响铸坯质量和连 铸机正常生产。 在结晶器的设计中，最重要的一个环节是参 数设计，而结晶器的断面尺寸和锥度是结晶器最 重要的参数。参数确定的正确与否是结晶器能否 正确完成其功能的关键，也是连铸机正常生产以 及获得良好铸坯质量的关键。 １ 结晶器断面尺寸的确定 结晶器的断面尺寸对于板坯连铸机来说是指 结晶器的宽边铜板和窄边铜板所围成的长方形孑Ｌ 型的上、下口尺寸，结晶器的断面尺寸通常是按 照所生产铸坯在冷态下的公称尺寸来确定的。铸
一种大规格气滑铸造结晶器的设计
现代制造技术与装备922019第6期 总第271期
铝作为地壳中含量最丰富的金属元素，具有密度小、
重量轻、强度高以及价格适中等特点，被广泛应用于各个
领域。近年来，随着国民经济高速发展，在国家大力提倡
节能减排背景下，铝合金需求量越来越大，对型材品质和
性能要求不断提高。因辽宁忠旺机械设备制造有限公司生
产需求，急需研发一种规格φ343的气滑结晶器。
1 气滑铸造原理和特点
气滑铸造是目前世界上最先进的铝合金半连续铸造技
术之一，其原理是在结晶器上分别开孔，铸造油和压缩空
气通过管道输送至结晶器相应孔中；然后再进入石墨环中
混合，在石墨环内表面形成油气膜。熔融铝液在石墨环处
一次冷却凝固成壳，随着铸机下移，铝液不断充满凝壳；
结晶器喷出的水对凝壳进行二次冷却，凝壳内部熔液逐渐
固化，形成铝棒。
由此可见，气滑铸造具有如下特点。第一，石墨环内表面油气膜可使铝液快速固化，产生
最低限度的合金偏析，从而减少凝壳厚度和液穴深度，获
得晶粒更小、组织更均匀的铝棒。
第二，由于油气膜隔绝了铝液和结晶器接触，所以可
获得更光滑的铝棒表面。
第三，铸造油和冷却水使用量较少。
第四，铸造速度快，生产效率高。
第五，后续工序优化，为企业带来更大的经济效益。
第六，铝棒规格越大，加工和制作难度越大，对结晶
器及其配件性能要求越高。
2 结晶器的设计和制作
结晶器结构设计详图如图2所示。本结构是在美国Wagstaff公司设计的结晶器的基础上，针对大规格气滑结
晶器的特点进行了优化。一种大规格气滑铸造结晶器的设计
湛余灵 郑守东 张伟一
（辽宁忠旺机械设备制造有限公司，辽阳 111000）
摘 要：介绍了铝合金圆棒气滑铸造原理和特点，设计制造了一种能铸造较大规格的铝棒气滑结晶器，并在
调试出合理工艺参数后，生产出满足企业规格和质量需求的产品。
关键词：气滑 结晶器 铝合金铸造
1.结晶器本体；2.隔水板；3.密封圈；4.压盖；5.转接板；6.石墨环
图1 结晶器结构示意图
由图1可知，1结晶器本体采用6082铝棒经五轴数控