板坯结晶器的应用方式

连铸板坯倒角结晶器优化设计及应用连铸板坯倒角结晶器是铸造行业中的一项关键设备，它可以产生优质的板坯，同时提高生产效率和降低成本。

然而，现有的连铸板坯倒角结晶器存在一些不足之处，例如流量不均匀、结晶器内部存在死角等。

因此，优化设计和应用连铸板坯倒角结晶器显得尤为重要。

一、连铸板坯倒角结晶器的定义连铸板坯倒角结晶器是连铸线中一种重要的设备。

它是铸造设备中用于制造高质量板坯的主要机器之一，其主要作用是在连铸过程中将液态金属均匀地输送到结晶器中，并通过坯内气泡和悬浮物的消除，使得板坯表面质量得到提高。

二、连铸板坯倒角结晶器的不足之处连铸板坯倒角结晶器在使用过程中存在一些不足之处。

首先，结晶器流量分配不均匀，导致板坯表面质量得不到保证。

其次，结晶器内部存在死角和难以清洗的区域，严重影响连铸板坯的品质。

此外，目前的结晶器设计以经验为主，缺乏系统性和标准化的研究，造成了结晶器设计水平低下、使用成本高和设备寿命短等问题。

三、连铸板坯倒角结晶器的优化设计为了解决上述问题，我们可以对连铸板坯倒角结晶器进行优化设计。

优化设计主要包括流量优化、结构优化和材料优化等。

1、流量优化：在结晶器内加入分流器，使进入结晶器的金属流量分布均匀，同时加强进口处的金属混合。

通过调整导流板、冷却水管和送料系统等组件来优化结晶器内的金属流量，从而保证板坯表面的均匀性。

除此之外，可以采用流场数值模拟的方法，对结晶器的气体、液态金属和固态晶体流场进行计算和模拟。

2、结构优化：由于连铸板坯倒角结晶器中存在很多死角和难以清洗的区域，因此我们可以通过调整结晶器的结构和灵活的取料系统来改进结晶器内部的流动性。

在结晶器的角落和内壁设计凸缘，让结晶器内的气泡和悬浮物聚集在防凸缘处，避免了气泡和悬浮物的固化成本体，减少了结晶器内结晶的阻塞作用。

此外，通过采用高强度、耐磨材料和高温耐受性材料，可以增强结晶器的使用寿命。

3、材料优化：不同材质的全部性能和特殊要求也是设计过程中需要考虑的重要因素，如耐磨性、耐热性、承压性和可加工性等。

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。

板坯连铸结晶器制造与应用发布时间：2022-11-27T08:58:55.551Z 来源：《中国科技信息》2022年8月第15期作者：黄余源[导读] 结晶器是连铸设备中的铸坯成形设备，人们称它是连铸机的心脏，它的功能是将连续不断地注入其腔内的高温钢液通过冷却壁强制冷却，黄余源宝钢湛江钢铁有限公司广东湛江524072摘要：结晶器是连铸设备中的铸坯成形设备，人们称它是连铸机的心脏，它的功能是将连续不断地注入其腔内的高温钢液通过冷却壁强制冷却，导出其热量，使钢液在结晶器内逐渐凝固成所需的断面形状和一定厚度的坯壳，并使这种芯部仍为液态的铸坯不断地从结晶器下口被拉出，进入二次冷却区。

为保证坯壳不被拉漏以及不产生变形和裂纹等缺陷，结晶器的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量都起着十分重要的作用。

关键词：板坯连铸机；结晶器；一、结晶器制造（一)结晶器焊接件的装配方法装配方法是指根据结晶器焊接件的特点，将众多的零件遵循结晶器结构件图纸的技术要求，装配成结晶器焊接件的工艺措施。

常用的方法有如下几种：（1）地样装配法：地样装配法是将焊接某个面的形状按1:1的实际尺寸直接绘制在装配平台上然后根据零件间结合线的位置进行装配。

（2）立式装配法：立式装配法是自下而上的一种装配方法，适用于装配结晶器焊接件高度不大的焊接件。

立式装配法又分正装和倒装两种。

正装是按结晶器焊接件使用时的位置自下而上地进行装配。

这种方法适用于下部的基础较大，且易放置平稳的结晶器焊接件。

倒装是把结晶器焊接件按使用时的方向倒过来进行装配。

这种方法适用于结晶器焊接件上部体积比下部大或正装时不易放稳的结构件。

（3）卧式装配法：卧式装配法又称平装法，适用于结晶器焊接件断面不大，但长度较大的细长焊接件，这类焊接件采用卧式装配法比立式装配法方便得多。

（4）胎具装配法：胎具装配法是利用结晶器焊接件上某个几何外形，用辅助材料依据几何外形、工艺要求，制作具有一定刚性的模具，并将几何外形上的零件固定于模具上，这种装配方法适用于结晶器焊接件几何外形较为复杂或外形尺寸较大刚性较弱的焊接件。

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AbstractThe 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 for mouldes in the future.Based on the current study stat of surface strength ening on copper crystallizer, several surface treatment means,such as electro plating thermal spraying,penetration and laserclad dingte chnique with potential development are described. Because of cleanliness without any pollution, high finished product ratio and high performance costratio, laser cladding has wide development and application range. Moreover, by optimizing process parameters and designing suitable material system, fine hea-t resistant and wear-resistant coating having metallurgy bonding with copper substrate can be fabricated, therefore, it may notably improve the service life of copper crystallizer.Key words:Copper crystallizer; Electroplating; Thermal Chemical heat treatme;Copper plate目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1连扎连铸简介 (1)1.2工艺流程 (3)1.3板坯连铸机质量优势 (4)1.4研究背景 (5)1.5国内外状况 (6)1.6结晶器概述 (7)1.7结晶器存在的问题 (9)1.8结晶器使用前的安全检查 (9)1.9本章小结 (10)第2章结晶器夹紧装置的选择计算 (11)2.1结晶器夹紧装置简介 (11)2.2结晶器夹紧受力分析及计算选择 (12)2.3结晶器宽边调整机构的安装 (14)2.4本章小结 (14)第3章结晶器调宽装置的选择计算 (15)3.1调宽装置简介 (15)3.2调宽装置的确定和基本参数的选择 (16)3.3调宽装置驱动选择 (18)3.4窄边调整机构的安装 (18)3.5本章小结 (19)第4章结晶器铜板及水箱的选择计算 (20)4.1结晶器铜板的设计 (20)4.1.1结晶器长度的选择 (20)4.1.2结晶器断面尺寸和倒锥度 (22)4.1.3结晶器铜板材质及表面镀层的选择 (23)4.1.4铜板厚度计算 (24)4.2水箱设计 (25)4.3本章小结 (26)第五章结晶器振动装置的应用和发展 (27)5.1振动装置的概述 (27)5.2结晶器的振动方式 (27)5.3总结 (30)5.4本章小结 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)第1章绪论1.1连扎连铸简介连铸连轧全称连续铸造连续轧制（Continue Casting Direct Rolling，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。

连铸板坯倒角结晶器优化设计及应用文章通过对倒角铸坯角部纵裂纹产生的原因进行了分析，认为倒角面倒锥度不合理和倒角面的尺寸原因是造成倒角铸坯角部纵裂纹的主要因素，通过调整结晶器锥度，优化倒角面尺寸，使倒角铸坯的角部纵裂纹得到了有效控制。

标签：连铸板坯；倒角铜板；倒锥度；角部纵裂纹1 倒角结晶器使用的意义在钢铁企业面临市场竞争压力巨大的情况下，如何以低价的成本生产出高质量的产品是目前降本的主要手段，含Nb（B）钢角部横裂纹是大板坯的主要角部缺陷，尤其对于轧制厚板来说，切除角部裂纹是目前的主要手段，切角处理造成成本的增加以及钢坯物流的紧张，通过倒角的形式缓解提高角部温度从而弱化其弯曲矫直力，避免角部横裂纹；但是，作为倒角结晶器来说，其负面影响角部纵裂纹发生的几率逐步增大，如何通过合理的优化设计达到其传热的平衡是其应用的关键。

2 倒角结晶器参数摸索思路大倒角铜板主要通过对倒角面水缝形状、水缝深度、水缝距离倒角面的距离、倒角面倒锥度变化来提高边铸坯角部质量，同时考虑连铸机水流速、倒锥度及拉速等参数的改变，来解决铸坯角横、纵裂纹的问题。

倒角铜板示意图如图1所示。

为了确定合适倒角尺寸，分别对倒角尺寸在25mm×25mm，35mm×35mm，30mm×40mm进行现场试验，连铸坯角横裂纹发生率分别降低到4.2%、1.6%和0.2%。

不同倒角尺寸结晶器试验结果表明，随着倒角尺寸的增大，连铸坯角横裂纹发生率不断降低，当倒角尺寸为35mm×35mm时可以有效去除连铸坯角横裂纹缺陷。

但随着倒角尺寸的增加，连铸坯角部纵裂纹发生几率也在增加，如图2所示。

倒角尺寸为20mm×20mm时，角部纵裂纹发生率仅为2.5%，当倒角尺寸增加到25mm×25mm和35mm×35mm时，角部纵裂纹发生率分别增加到了5.8%和11.3%。

3 倒角连铸坯角部纵裂纹机理分析3.1 角部纵裂纹缺陷的金相分析為确定角部纵裂纹产生的时机和原理，对倒角连铸坯角部纵裂纹进行金相组织分析，图3为连铸坯倒角面角纵裂纹缺陷，这些裂纹长度在15mm-80mm之间，深度为2mm-13mm。

常规板坯连铸机结晶器技术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。

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。

重钢大倒角结晶器在宽厚板坯连铸机上的应用信息来源：冶金信息网收集整理发表时间：2014年3月31日连铸板坯角部横裂纹是直弧型连铸机生产中影响很大的质量缺陷，含铌、钒、钛、铝的低合金钢产生角部横裂纹机率非常高，其一旦出现需要进行切角或倒角才能去除，否则将导致所生产的钢板成材率低，既影响生产线物流的畅通，又影响品种计划的如期兑现，最终影响企业的经济效益。

长期以来，板坯表面角部横裂纹始终困扰着各大钢铁企业，虽然相关科研人员做出了极大的努力，所提出的预防措施也因各企业的实际情况而有所差异，其中通过避开钢的脆性温度区的方法已实际应用了几十年，一定程度上减少了其发生机率，但是从来没有从根本上杜绝角部横裂纹的出现。

控制板坯表层微观组织的方法是近几年发展起来的一种新工艺，仅在少数几个钢厂得以应用，效果显著，然而由于技术保密，许多关键参数没有公布，在我国还没有成功应用。

重钢通过环保搬迁再造炼钢流程后，因供4100轧机的钢种含碳、锰等化学成分处于亚包晶的范围，钢种对铌、钒、钛、铝有要求的比率超过50%，属横裂纹极度敏感的钢种，生产这类钢时为了保证所供轧钢的板坯表面质量合格，部分板坯通过人工用火焰切割枪进行倒角处理，工作量大，清理时间长。

加之在夏季时重庆市的环境温度极高，作业更是艰难，严重影响物流顺畅，情况严重时还可能导致与之配套的后工序轧机断料或合同无法及时兑现。

遇精整作业人员经验不足、技术水准差时还不能够保证倒角符合要求而致板坯角部横裂纹带入下道工序，使钢板产生边角部裂纹，这仍然会导致合同无法及时兑现。

3号板坯连铸机2009年12月投产以来多次发生角部横裂纹影响生产顺行事件，给生产计划兑现造成较大影响。

重钢于2011年2月开始与北京钢铁研究总院合作开发大倒角结晶器技术，于2011年8月9日开始投入应用，通过近两年的合作研究和应用，生产板坯14.397万t（其中250mm×2000mm，11.751万t；300mm×2000mm，2.646万t）。