(太钢不锈钢)铸设备教材页BD.docVIP

不锈钢培训教材-连铸设备分册2 - 4. 结晶器及其振动机构 4.1 结晶器 4.1.1结晶器内坯壳的形成 连铸结晶器是个典型热交换器。当高温钢水浇铸到结晶器中便受到不断的强制冷却，开始连续导出生成坯壳所必须放出的热量。 1）结晶器的传热 在连续浇注过程中，由钢水冷却凝固所释放出来的热量，主要由以下三部分组成： ①把过热的钢水冷却到液相线温度所放出来的热量，每㎏钢水下降1℃放出的热量，随其化学成份的不同而略有差异，其平均值为0.84KJ。 ②在液相线凝固时所放出的热量，也因成份的不同而略有差异，其平均值为13.2KJ/㎏。 ③凝固的坯壳自结晶温度下降到计算时温度所放出的热量。每㎏坯壳下降1℃所放的热量平均为0.03KJ。 钢的液相线温度（T液）取决于钢水中合金和伴生元素的含量，可由下列经验公式计算： T液=1537℃-｛88×[C%]+8×[Si%]+5×[Mn%]+30×[P%]+20×[S%]+5×[Cu%]+4×[Ni%]+2×[Mo%]+2×[V%]+1.5×[Cr%]｝ 对于普碳钢，只代入上式中的[C%]，[Si%]及[Mn%]三个主要元素的百分数即可，而对于其它的微量元素，再减去2℃-3℃，即可作为其大致的液相线温度。 以上三部分传出的热量，在钢的连续过程中，是通过结晶器传出热量的主要部分，约传全部热量的30%。 2）传热与坯壳形成 总体来看，传热沿结晶器高度是逐渐下降的。在弯月面下约150-200㎜处区域传出的热量最大。结晶器内高于液相线温度的钢水，通过不断的强制冷却沿结晶器内壁生成初生坯壳。以后随着凝固坯壳的增长到一定厚度时坯壳开始收缩，首先在结晶器角 部形成气隙，然后向中部扩展。此时，初生坯壳尚较小。在高温钢水静压力作用下坯壳又贴向结晶器内壁（图4-1），使气隙消失，当坯壳厚度增长到能抵抗钢水静压力时，重又形成气隙，此后结晶器传出的热量明显下降。结晶器传热形成坯壳后，出结晶器下口。 1结晶器 2钢液面 3凝固收缩 4膨胀 5坯壳 图4-1坯壳形成示意图 3)传热主要途径 结晶器传热主要通过两个方向进行，即水平方向传热和垂直方向传热。 垂直方向传热包括结晶器内钢液表面对流与辐射散热和铸坯向二冷区方向热传导。经研究表明，从垂直方向传出的热量是很少的，仅占总散热量的3-6%。 水平方向传热主要是通过几层导热能力差别较大的介质进行的。即由钢液到坯壳，坯壳到结晶器铜板，以及铜板到冷却水之间的传热。如图4-2所示。在水平方向钢水沿结晶器壁传给冷却水的热量为： Q= α（Ta-Tw）F （KJ/h） 式中：α--总导热系数，KJ/m2.h.℃； Ta--钢水温度，℃； Tw--冷却水温度，℃； F--结晶器有效传热面积，m2 图4-2 a-热阻模型 b-热阻的计算值 图4-2 结晶器内的热阻 在初生坯壳与结晶器紧密接触时， 可表示为： 在坯壳与结晶器壁形成气隙区时 可表示为： 式中：α--有气隙区时结晶器内壁的总导热系数 δ--坯壳厚度，m； b--气隙区的厚度，m； --有气隙区时结晶器内壁总导热系数 s0-- 气隙区的厚度，m; λ1、λ2、λ3--分别为坯壳、内壁、气隙的导热系数， KJ/m.h.℃； α1、α2、α3、α4--分别为坯壳对内壁、内壁对冷却水，坯壳对气隙，气隙对内壁的导热系数，KJ/㎡.h.℃。 实际上通过测定α值来计算结晶器导出热量是很困难的。为便于应用结晶器导热能力常用平均热流方法表示： 冷却水带走的热量： Q=qc(Q2－Q1) 平均热流： （J/m2.S） 单位重量导出的热量： （KJ/KS） 式中：q--冷却水水流量，m3/s； c--水的比热，J/℃； Q2--出水温度，℃； Q1--进水温度，℃； S--结晶器有效传热面积； W.D--结晶器宽度，厚度，m； V--拉速，m/min； Y--钢水密度，㎏/m3。 索维奇测定了在静止水冷铜管结晶器的热流，浇铸40s时得到的结果可用正式表示： Φ=2688-355t （KW/m2） 将此式用于连铸结晶器时，时间t内可用拉速V（m/min）和结晶器的长度L（m）来代替。积分上式可得出平均热流。 4）影响结晶器传热的因素 主要从下面几个方面作简要说明： ①从上