品种钢优特钢连铸结晶器及二次冷却汇总.docx

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品种钢优特钢连铸结晶器及二次冷却汇总

1为什么圆坯结晶器铜管比方坯结晶器铜管抗变形能力差?

　众所周知，方坯结晶器铜管与规格相当的圆坯结晶器铜管由形状决定了强度的不同，方坯结晶器铜管强度比圆坯结晶器铜管强度大，因此抗热变形能力不同。

常规的设计标准，铜管壁厚方坯取铸坯名义尺寸的8％～10％；例如：

150方结晶器铜管壁厚为12～15mm，而圆坯结晶器铜管同样取8％～10％，因为圆坯结晶器铜管容易变形，为此，大连大山结晶器有限公司在设计圆坯结晶器铜管时，壁厚取铸坯名义尺寸的9％～11％，提高了结晶器铜管的强度。

2为什么整体矩形坯宽窄面比按常规设计不能超出1：

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　因为管状的整体矩形坯，如果宽窄面比值大于两倍以上，制造难度比较大，拉钢故障比较多，为此一般情况下，宽窄面比不大于两倍。

如果需要大于两倍的，大连大山结晶器有限公司采取如下措施：

宽窄面的锥度比合理分布，宽面锥度取0.4％～0.7％，窄面取0.9％～1.2％，采取多环拉制成型，解决生产和使用中存在的问题。

3为什么结晶器铜镀铬层有时会不耐磨，甚至铬层全部脱落而变成粉末状?

　这是因为结晶器铜管母材和镀层之间存在电位差，存放时间长了的结晶器铜管从镀铬层微裂纹中进行电流释放，造成镀层剥落、粉化；在结晶器铜管弯月面处由于钢水温度高，热流大，保护渣、润滑油分解和钢水中的有害元素容易对该部位的镀层产生很强的腐蚀；在结晶器铜管下口，由于二冷段的水汽上升进入连铸坯和结晶器铜管之间的气隙，在高温下急剧膨胀，水滴爆炸轰击结晶器铜管内壁产生汽蚀。

4为什么无足辊装置结晶器总成生产圆铸坯易产生纵向裂纹?

　早期的圆铸坯结晶器设计理论认为，圆铸坯由于周向受结晶器铜管限制，径向受力均匀，因此结晶器总成设计时都不加足辊装置。

但是在使用过程中，连铸坯在拉矫机拉矫力的作用下，往往容易在结晶器铜管下口内外弧方向产生偏磨，造成连铸坯与结晶器铜管内腔之间气隙分布不均匀，影响连铸坯坯壳壁厚均匀形成，因而易产生纵向裂纹。

大连大山结晶器有限公司在总结国内外经验的基础上，在江阴华润钢铁有限公司圆坯改造工程中增加足辊装置，较好解决了结晶器铜管下口侧磨和纵向裂纹问题。

5为什么低拉速连铸坯易产生横向裂纹?

　连铸坯在低拉速情况下，由于铸坯在结晶器铜管内冷却时间过长、坯壳增厚、刚性增加、拉坯阻力增大、铸坯易产生振颤、低温矫直等，这些因素都增加了横向裂纹倾向。

6为什么浇钢液面过低易产生连铸坯脱方、漏钢?

　浇钢液面过低，连铸坯初生坯壳形成的位置与结晶器铜管设计参数不匹配，因此坯壳厚度形成不均匀，冷却时间减少，坯壳变薄，强度减弱，易产生连铸坯脱方、漏钢。

7为什么数控加工整体方坯、圆坯水套性能优于压制焊接水套和整体拉制水套性能?

　压制焊接水套和整体拉制水套在加工过程中，存在加工精度低，内应力大，内腔表面粗糙度大，易造成通过水缝的水流阻力大，冷却不均匀等缺陷。

国内自主开发的数控加工整体方坯、圆坯水套在提高精度、消除应力、减小内腔表面粗糙度等方面较好地解决了上述问题。

8为什么二次修复结晶器铜管综合使用费用高?

　二次修复的结晶器铜管由于经过高温作用，材质晶粒增大，物理、化学性能发生根本性变化，在强度、电导率、硬度等方面与新结晶器铜管相差很大，由于内腔经过磨损，在修复过程中，锥度曲线参数、内腔、外廓尺寸有所改变，很难保证安装精度与钢水的收缩参数相匹配，漏钢、脱方发生概率大，过钢量低，因此综合使用费用较高。

9为什么在钢厂未使用的结晶器铜管时间长了锥度会发生变化?

　这是因为结晶器铜管都是经过冷拔加工成型的，其内部存在一定的应力，当长时间不用时，内部应力就会缓慢释放，造成结晶器铜管锥度发生变化。

10可调式小断面板坯结晶器总成有什么优点?

　国内研发的可调式小端面板坯结晶器总成在不锈钢行业生产应用中，具有结构紧凑，安装、调整方便的优点，一台总成可进行多端面、多规格铸坯的生产，解决了不锈钢行业生产中规格、品种多，设备投入费用高等问题。

11为什么在硅钢生产中，矩形坯易变形?

　这是因为生产硅钢的结晶器总成大部分都是生产普碳钢用的，两种钢的冷却方式不同，普碳钢要求在结晶器总成中，坯壳形成厚度不至于被钢水静压力压裂就可以了，然后通过二冷再进一步冷却直至完全凝固；硅钢则要求在结晶器总成中，坯壳必须定型，二冷段缓冷，否则铸坯易出现裂纹。

生产普碳钢的结晶器总成往往不能满足硅钢的冷却要求。

12为什么在结晶器铜管内腔有时出现不规则烧坑?

　这是由于连铸坯由于夹渣、局部黏钢及烧氧等原因，造成局部坯壳减薄，使已经形成的坯壳再次被撕裂，形成“内出血”，大多数发生在内外弧面上，高温钢水在静压力作用下喷射在结晶器铜管内表面，就形成烧坑；有时吹氧管操作瞬间冲向结晶器铜管内表面也形成烧坑，这一般发生在弯月面。

13如何确定特殊钢大小方坯结晶器冷却水流量?

　目前结晶器冷却水量的计算方法主要有以下三种：

（1）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于冷却水带走的热量相等，即：

　W=Q/（C·△θ）

　式中　Q—结晶器内钢水凝固放出热量，kJ/min；

　W一结晶器冷却水量，L/min；

　C—水的比热容，kJ/（kg·℃）；

　△θ—结晶器进出水温差，℃。

（2）根据冷却水流速，确定冷却水流量。

结晶器冷却水量形可根据下式计算：

　W=0.0036FV

　式中W一结晶器冷却水量，m3/h；

　F—结晶器水缝总面积，mm2；

　V—水缝内冷却水的流速，m/s，对于方坯结晶器来说，流速要保证大于6m/s，一般取6～9m/s。

　（3）根据经验计算结晶器水量。

结晶器冷却水量按结晶器周边长度计算：

　W=2（L+D）·QK

　式中W一结晶器冷却水量；

　L—铸坯宽度，mm；

　D—铸坯厚度，mm；

　QK—单位长度的水流量，L/（min·mm），对于小方坯结晶器可取2.0～3.0L/（min·mm）。

14目前结晶器铜管锥度种类有哪些?

　铸坯在结晶器内由于凝固过程的收缩，使铸坯脱离结晶器壁形成气隙，影响结晶器的导热性能和坯壳的生长。

因此，在结晶器的设计时，将结晶器制成下口断面比上口断面略小，形成倒锥度。

目前结晶器铜管锥度主要有：

单锥度、双锥度、连续锥度、抛物线形等。

15各种铜管的适用范围及对铸坯质量有什么影响?

　单锥度铜管的缺点是不能阻止在负滑动时结晶器与铸坯的相互作用，也不能消除在结晶器下部坯壳与铜管内壁间形成空隙；双锥度、连续锥度等是为了减少或消除负锥度，因而可以减少振痕深度，减少偏离角内裂；抛物线形结晶器可以认为是双锥度或三锥度结晶器的进一步发展，其使用效果更优于这两种结晶器。

结晶器的倒锥度是一个十分重要的参数。

如果倒锥度过小，坯壳会过早地脱离结晶器内壁形成气隙，影响结晶器的冷却效果，致使坯壳过薄，出现鼓肚变形，甚至拉漏；如果倒锥度太大，会使铸坯与结晶器的摩擦阻力增加，加速结晶器内壁，特别是下口的磨损。

因此选择合适的结晶器倒锥度时，必须对钢种在高温状态下的收缩系数进行测定和研究。

16怎样计算出结晶器坯壳厚度?

　利用凝固平方根定律可以计算出结晶器坯壳厚度，该定律表示为：

　要准确计算结晶器内坯壳厚度，关键是选择合适的K值。

通常，结晶器的K值对于小方坯可取20～26；对于板坯取17～22。

可以利用拉漏坯壳进行实际测定以求得实际的K值，这样计算出的结晶器坯壳厚度更准确。

17如何确定各断面、各钢种的振动参数，这些参数对铸坯表面质量有什么影响?

　结晶器的主要振动参数是振幅和频率。

结晶器振动波形、频率和振幅要根据铸坯断面尺寸和浇注速度来合理选择。

为改善铸坯质量，形成表面光滑的铸坯，现在振动多采用高频小振幅，振频最高可达300rpm以上，如采用液压振动，振动频率可更高。

　一般情况下，频率越高，则振幅越小，可使铸坯表面上的振动波纹较浅，振痕变短，有利于提高铸坯表面质量，对于采用液压振动的结晶器，可任意调整波形，改善铸坯的内部质量。

18液压振动对提高铸坯表面质量和内部质量有什么意义?

　结晶器液压振动较以往的振动方式具有很明显的特点，包括：

频率可调、振幅可整、振动曲线可调及高振频低振幅等特点。

这些特点能够充分满足整个连铸工艺对包括铸坯振痕在内的表面质量及部分内部质量的要求。

19振动有哪几种形式，各振动形式的适用范围有哪些?

　结晶器实施有规律的往复运动可以防止拉坯时坯壳与结晶器壁黏结，同时可以获得良好的铸坯质量。

连铸结晶器振动方式从发展历程看主要可归纳为四种：

同步振动（矩形波）、负滑振动（梯形波）、正弦振动和非正弦振动。

　同步振动、负滑振动在当今工业生产中已不再被采用；正弦振动是目前连铸生产中广泛使用的振动方式；而非正弦振动更适应高拉速连铸过程。

20怎样判定结晶器铜管的到期寿命?

　结晶器是连铸机的核心设备，承担着钢液凝固成形的作用。

连铸过程中，结晶器铜管的内表面与高温钢液接触，受到钢水的化学腐蚀、热侵蚀以及与坯壳之间的摩擦力等的综合影响，铜管容易发生热变形和表面划伤，影响到连铸生产顺行，恶化铸坯质量。

由于生产的品种、管理制度不同，不同钢铁厂家的结晶器铜管报废标准也不尽相同。

通常用结晶器的过钢量来标定结晶器寿命，结晶器铜管到期寿命的判定主要依据两个重要参数，即倒锥度和磨损量，而实际上这两个参数也是相互影响的。

　为消除或减少气隙的影响，结晶器内腔应按钢种的不同收缩特性和结晶器铜板的热变形程度，设计成一定的倒锥度。

结晶器倒锥度的选择应遵循以下原则：

钢种的凝固收缩特性，结晶器内腔形状应最大限度地适合结晶器内凝固坯壳的实际形状，使整个结晶器中气隙厚度降到最低程度，改善结晶器的传热效果，以保证结晶器内坯壳厚度的均匀性及结晶器下口坯壳厚度。

铜管在使用后，如果检修跨已不能将结晶器的倒锥度修复至钢厂所要求的标准范围，则判定结晶器铜管寿命到期。

　　　倒锥度的存在改进了结晶器的传热效率，但同时也加大了结晶器下部铸坯与铜管间的摩擦力，这就要求铜管内表面应具备良好的耐磨性，生产上一般在铜管内表面增加了厚度为0.06～0.08mm的镍基镀层，当下口磨损量超过1mm时认为结晶器寿命到期。

21抛物线形、凸形、钻石形结晶器铜管各有什么特点?

（1）抛物线形结晶器。

对于小方坯本身的收缩，根据铸坯凝固规律，坯壳厚度的增长与凝固时间的平方根成正比，为了适应坯壳的这种收缩特性，需要把结晶器锥度设计成抛物线形式。

锥度公式如下：

　d=ƒ∫t（z）dz

　式中d—总收缩尺寸，mm；

　ƒ一铸坯断面尺寸，mm；

　t（z）—连续变动锥度，％/m；

　z—结晶器纵坐标，m。

　根据铜管热变形和小方坯收缩确定的结晶器抛物线锥度，能大大提高坯壳在结晶器整个长度上的接触，使坯壳均匀、充分地生长。

（2）凸形结晶器

　凸形结晶器是康卡斯特公司推出的一种高效方坯结晶器技术，又名Convex结晶器。

它的基本特征是：

结晶器上部内腔铜壁面向外凸出，往下沿整个结晶器长度方向上逐渐变为平面。

上部凸面区传热效率高，角部气隙小，能使坯壳与结晶器尽可能保持良好接触；坯壳向下运动时，逐渐冷却收缩并自然过渡到平面，结晶器下部壁面呈平面正好适应了坯壳自身的自然收缩，使结晶器传热效率大为改善。

　（3）钻石形结晶器

　钻石结晶器是VAI公司推出的一种高效方坯结晶器，又称DIAMOND。

VAI采用比常规抛物线锥度大一些的新抛物线锥度，提高整个结晶器长度方向上坯壳与结晶器的接触，便于坯壳在结晶器内均匀生长。

同时为了减小摩擦力，VAI采用从距结晶器顶部300～400mm处开始，一直到下口为止结晶器角部区域没有锥度，而且越往下，