第六章-结晶器设计

• 通常结晶器的内壁最小允许值为6～ lOmm。
四、结晶器断面润滑装置
• 为防止铸坯坯壳与结晶器内壁粘结，减少拉坯阻力和结 晶器内壁的磨损，改善铸坯表面质量，结晶器必须进行润 滑。目前的润滑手段主要有以下两种。
• （1）润滑油润滑装置 • （2）保护渣润滑装置。正常状态下结晶器保护渣的熔融
层厚度应在8～15毫米。
3、结晶器液面自动控制装置
• 同位素法是由放射源、探测器、信号处理 及输出显示等部分组成的。
渗层。
6、结晶器的寿命
• 结晶器使用寿命实际上是指结晶器内腔 保持原设计尺寸和形状时间的长短。结晶 器的寿命，可用结晶器浇注铸坯的长度来 表示；在一般操作条件下，一个结晶器可 浇注板坯10000～15000m长。也有用结晶 器从开始使用到修理前所浇注的炉数来表 示．其范围为100～150炉。
7、结晶器内壁厚度

4、结晶器的冷却强度
• 单位时间内单位面积的铸坯被带走的热量 称为冷却强度。冷却强度越大，钢液凝固 越快，因而拉坯速度也可以适当加快。
• 影响结晶器冷却强度的因素主要是结晶 器内壁的导热性能和结晶器内冷却水的流 速和流量。
5、结晶器的材质
• 结晶器内壁使用的材质主要有以下4种： • (1)铜。 (2)铜合金。 (3)铜板镀层。(4)
结晶器锥度分为宽度方向和厚度方向 两种。
宽度方向的锥度：结晶器宽度方向上 的锥度比厚度方向上的锥度更为重要。因 此，通常所说的结晶器锥度就是指结晶器 宽度方向上的锥度。
铸坯的收缩与拉速有关，从理论上讲，结 晶器锥度应根据拉速变化而变化。
3、结晶器宽度
结晶器宽度的设定要考虑从液态钢液完 全凝固以及冷却到常温所有收缩量。根据 钢的成分以及连铸机型等因素，这种总的 收缩取1.3%～2.5%为宜，普通深冲钢可取 1.5%。

结晶釜的设计目录1. 结晶釜的结构 (3)1.1 结晶釜的功能和用途 (3)1.2 结晶釜的反应条件 (3)2. 设计标准 (4)3. 设计方案的分析和拟定 (4)4. 各部分结构尺寸的确定和设计计算 (5)4.1 罐体和夹套的结构设计 (5)4.1.1 罐体几何尺寸计算 (6)4.1.2 夹套几何尺寸计算 (7)4.2 结晶釜的强度计算 (8)4.2.1 强度计算(按内压计算强度) (8)4.2.2 稳定性校核(按外压校核厚度) (10)4.2.3水压试验校核 (13)4.3 结晶釜的搅拌器 (13)4.3.1 搅拌装置的搅拌器 (13)4.3.2 搅拌器的安装方式及其与轴连接的结构设计 (13)4.3.3 搅拌装置的搅拌轴设计 (14)4．4 结晶釜的传动装置设计 (16)4.4.1 常用电机及其连接尺寸 (16)4.4.2凸缘法兰 (16)4.4.3安装底盖 (16)4.5 结晶釜的轴封装置设计 (16)4.5.1 填料密封 (17)4.5.2 机械密封 (17)4.6结晶釜的其他附件设计 (18)4.6.1 支座 (18)4.6.2 手孔和人孔 (18)4.6.3 设备接口 (17)5. 参考文献 (21)1.结晶釜的结构1.1 结晶釜的功能和用途结晶釜主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。

搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形成通常由工艺设计而定；传动装置是为带动搅拌装置设置的，主要由电机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺管等附件一起，构成完整的结晶釜。

结晶釜是物料混合反应后，夹层内需冷冻水或冷媒水急剧降温的结晶设备，其关键环节在于夹层面积的大小，搅拌器的结构形式和物料出口形式，罐体内高精度抛光，以及罐体内清洗无死角的要求来满足工艺使用条件。

液压伺服与比例控制系统三级项目250KN结晶器液压振动系统特性仿真分析学院（系）：机械工程学院年级专业： 10级机电控制工程1班小组成员：张迪嘉张天宇王平阳王利双王浩冉指导教师：张伟目录一、结晶器及其振动技术概述 (4)1.2结晶器的振动 (5)二、结晶器振动技术国内外研究现状及发展趋势 (5)2.1国内研究及应用 (5)2.2国外的研究与应用 (6)三、结晶器液压振动结构原理和特点 (7)3.1液压振动装置的构成 (7)3.2液压振动装置原理 (7)3.3液压振动的特点 (8)四、结晶器液压系统工作原理 (9)4.1系统工作原理 (9)4.2液压系统参数及主要元件的选择 (10)4.3结晶器液压振动控制系统 (12)五、结晶器液压伺服系统建模 (13)5.1确定各组成原件的传递函数 (14)5.2系统方框图 (15)六、matlab系统仿真分析 (16)6.1时间响应曲线 (16)6.2频率响应曲线 (17)6.3 PID 控制原理 (19)6.4PID参数对系统特性影响 (20)七、总结与感想 (21)7.1影响阀控缸系统频率特性的参数 (21)7.2心得与感想 (22)参考文献 (22)一、结晶器及其振动技术概述1.1结晶器近年来，传统连铸的高效化生产在工业发达国家取得了长足的进步，特别是高拉速技术引起人们的重视。

通过采用新型保护渣、液面高精度检测和控制等一系列技术措施，使连铸机的生产能力大幅度提高，生产成本降低，给企业带来了极大的经济效益。

而结晶器作为连铸生产的重要设备之一，如图1，它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。

图1 连铸设备的组成结晶器是连铸最重要的组成部分，它是一种特殊的无底水冷铸模。

在它的内部有冷却装置，其中有的是管式结晶器隔离水缝冷却，有的是喷淋水喷水冷却，目的是对铸坯进行冷却降温。

并且结晶器由振动装置带动发生振动。

1.2结晶器的振动结晶器振动技术是连铸技术的重要特征。

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的形核。
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6.2.1 均匀形核
均匀形核：液体结构中不稳定的近程排列原子集团（晶胚）在
一定条件下转变为稳定的固相晶核的过程。（在均匀单一的母 相中形成新相结晶核心的过程）
6.2.1.1 均匀形核的能量条件
（1）晶胚形成时的能量变化
△G＝-V△Gv + σA
＝ -(4/3) πr3△Gv+4πr2σ (2)
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• 小液滴金属过冷度数据 金属 熔点Tm/K 过冷度△T /K △T/Tm
Al Sn
Pb
931.7 505.7
600.7
130 105
80
0.140 0.208
0.133
Cu
Mn Ag Hg Fe
1356
1493 1233.7 234.2 1803
236
308 227 58 295
A、夹杂特性 （1）杂质基底与晶核的晶体结构以及点阵常数越接近， 它们的原子在接触面越容易吻合，基底与晶核之间的界 面能越小。即浸润角θ 越小，越容易促进形核，这种规 律称为“结构相似、尺寸相应”原理。符合这种匹配条 件的固态粒子称为活性粒子。 两相晶体结构的相似性用点阵的匹配度表示： δ＝Δ a/a
-△Gv ——单位体积固、液相自由能差值
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σ ——单位相界面面积的界面能（比界面能）
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