结晶器铜管

一种用于铸钢连铸机的配件

结晶器铜管是一种用于铸钢连铸机的配件，是钢水直接浇铸在结晶器铜管内造成的。

结晶器铜管，为了解决铜管工作过程与冷却的坯壳时而接触时而分离的问题，结晶器铜管仍为向一侧弯曲的方形或矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，铜管内腔从上口至下口为锥度分段的双锥或三锥或多锥，或者抛物线型内腔形状，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度。最好直面的锥度大于弧面的锥度。避免工作过程中坯壳与铜管内壁出现气隙，更加符合坯壳收缩变化规律。

权利要求：一种结晶器铜管，为向一侧弯曲的方形或矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，其特征在于：铜管内腔从上口至下口为锥度分段的双锥或三锥或多锥，或者抛物线型内腔形状，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度。

1 高效方坯连铸机结晶器铜管内腔形状的设计原则

高效方坯连铸机结晶器铜管内腔形状是根据连铸方坯的凝固特征设计的。主要考虑了两个方面：一是在弯月面附近，由于热流密度大，热量集中，结晶器铜管受热变形量。二是铸坯在凝固过程中的坯壳收缩。设计的原则是结晶器铜管内腔形状与凝固坯壳收缩规律相一致，减少气隙热阻。

2 高效连铸结晶器铜管材质的主要特征

高效连铸结晶器材质的要求是导热性好，再结晶温度高，抗热疲劳，强度高，耐磨性好，使用寿命长，高效连铸结晶器铜管材质的主要特征是铜管材质上述性能的综合性能最优。

3热顶结晶器

答：铸坯表面质量很大程度上取决于弯月面处初生坯壳的均匀性，而初生坯亮的均匀性决定于弯月面处的热流密度和传热的均匀性。热流密度大，初生坯壳增长太快，会增加振痕深度，同时使坯壳提前收缩，增强了坯壳厚度的不均匀性。局部产生凹陷，组织粗化，产生明显的裂纹敏感性。为此，在结晶器弯月面区域镶嵌低导热材料，以减少热流密度，延缓坯壳收缩，即热顶结晶器。试验表明，浇注低碳钢时拉速为1.3m/min，弯月面处的热流密度：普通结晶器2MW/m2，热顶结晶器0.5MW/m2。采用热顶结晶器热流减少了75%，振痕减少了30%，表面质量得到明显改善。

4 爆炸成型的结晶器铜管的特点

带锥度的结晶器铜管可以采用仿型加工或带内芯和外模的压力成型方法制造，仿型加工会破坏铜的组织结构，影响使用寿命，加工复杂锥度需要特殊的加工设备，提高了制造成本。压力成型会产生较大的切头切尾，铜的收得率低。爆炸成型的结晶器铜管可以制成多锥度及内腔的小园角，尤其有利于报废的旧结晶器得到修复。

5 爆炸成型的结晶器水套特点

随着高效连铸的发展，高效窄缝水套式结晶器在国内外得到了广泛的应用。窄缝水套式结晶器对导流水套的精度和形式提出了很高的要求。结晶器四侧水缝的偏差会对水流速带来很大的影响，造成四侧冷却不均匀。加工结晶器水套采用机加工后焊接以及整体挤压后焊接的方法都难以完全消除焊缝的影响。爆炸成型的结晶器水套具有无焊缝加工，制造精度高等特点。国外的不锈钢水套多采用爆炸成型工艺制作。

6 喷淋式结晶器的特点

喷淋式结晶器是将管式结晶器隔离水缝改为喷淋水冷却，即由喷嘴喷出的喷淋水直接喷到结晶器铜管上实现冷却。冷却效率高，有较显著的节水效果。喷淋式结晶器结构简单，对密封要求低，避免了水缝结晶器铜管角部冷却强度不可调、冷却强度相对较弱、温度分布不均匀等问题。喷淋式结晶器在小方坯连铸机上得到了广泛的应用。理论上讲，喷淋式结晶器可使用一般的冷却水，但在生产实际中出现的结垢、喷嘴堵塞等问题导致的事故影响了喷淋式结晶器的使用。

7 “水缝式”结晶器特点

“水缝式”结晶器与喷淋式结晶器都属于管式结晶器。“水缝式”结晶器在结晶器铜管外加一水套管，由结晶器铜管与水套管之间形成的水缝通水冷却。“水缝式”结晶器使用稳定，不易发生堵塞。目前高效连铸普遍使用水缝小于4mm的窄水缝结晶器，提高冷却水的流速，配合抛物线锥度铜管，取得了很好的效果。

8 板坯在线调宽结晶器

为了适应生产多种规格铸坯的需要，缩短更换结晶器的时间，结晶器调宽可以在线调节。板坯在线调宽结晶器即是结晶器的两个窄边可以多次分小步向内或向外移动，直至调到预定的宽度，在生产过程中完成对结晶器宽度的调整。为了生产多种规格铸坯，结晶器宽度要进行改变。结晶器在线调宽可以连续浇铸出不同宽度尺寸的铸坯，节省了停机时间，提高了生产效率；可减少铸坯切头切尾的损耗，提高收得率；可浇铸相近成分的钢水而不需停机。

9 结晶器液面检测常用的方法

结晶器液面检测常用的方法有：电涡流法、电磁感应法、热电偶法、红外线法、放射源法等。当前采用最多的方法是钴60或铯137放射源检测法。

10 结晶器非正弦振动

实现结晶器非正弦振动最常用的方法是通过液压伺服系统，可以实现在线调节振幅和频率，按工艺要求设定波形。液压伺服系统实现结晶器非正弦振动精度比较高，在生产实践中得到了很好的应用，但设备成本比较高。采用机械方法也可以实现结晶器非正弦振动，国内已有开发使用机械方法实现结晶器非正弦振动的装置。据报道，国外已开发使用了用数字液压缸代替液压伺服系统，实现结晶器非正弦振动，大大降低了成本，具有广阔的市场前景。

11 板簧式结晶器振动系统的优点

传统的结晶器振动系统多采用四偏心型和短臂四连杆型机构，一般认为这种机构存在导向设计上的缺陷，即由于磨损而产生不可控制的运动偏差。因此，出现了柔性体结晶器振动导向机构—板簧式结晶器振动系统。将四连杆型机构的上臂用弹簧钢板代替的振动系统称做半板簧式结晶器振动装置，四连杆型机构全部用弹簧钢板代替的振动系统称做全板簧式结晶器振动装置。板簧式结晶器振动系统由于是无轴承的振动机构，基本无磨损，具有使用性能稳定、运动精度高、寿命长等优点。目前，国内已出现新一代全板簧振动装置，其整体刚度增强、精度更高。

在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型的设备统称结晶器。

结晶器包括：

1，直型结晶器

2，弧形结晶器 curved mold：用于弧型和超低头型（椭圆型）连铸机上。

3，组合式结晶器 composite mold：由四块壁板组成，每块壁板又由一块铜板和一块钢（铁）板用螺栓连接而成。

4，多级结晶器 multi stage mold

5，调宽结晶器 adjustable mold：宽度可调的结晶器，一般只用于板坯连铸。

结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。

结晶器的振动频率要求准确，并根据拉坯速度自动调整，在高振频时，由于电机负载率上升，转差率增加，导致振动频率有所降低，而为了保证振动频率的精确，需要打开变频器的转差补偿控制，在负载增加时，使变频器自动增加输出频率以提供在没有速度降低情况下所需要的电机转差率，补偿量正比于负载的增加量，并在整个调速范围内都起作用。

另外，结晶器的振动是由电机带动偏心机构旋转来实现的，因此表现为输出电流及母线电压呈现周期性震荡，在振动频率较高时有引起母线过电压故障的可能，通过允许变频器的母线调节功能，使变频器会基于直流母线电压自动调整输出频率，监测到母线电压瞬时升高时变频器会适当增加输出频率以减小引起母线电压升高的再生能量，这样做降低了出现变频器过压故障的可能性。

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